Brevet FR2487221A1 — publié le 19820129

La presente invention a pour objet un procédé pour produire un combustible et un compost à partir de déchets, en particulier de déchets ménagers, comprenant notamment des papiers, et matières analogues, des matières plastiques et des matières fermentescibles, suivant lequel on soumet les déchets à une suite d'opérations comprenant un déchiquetage grossier, un traitement de séparation, une décantation par cyclonage appliqué à la fraction légère résultant de la séparation, un déchiquetage fin appliqué à la fraction solide obtenue par décantation, et un pressage de cette fraction solide pour l'obtention de granulés ou autres agglomérés. Dans un procédé connu de ce type, le traitement de séparation fait suite à un broyage assez fin et comporte d'abord un criblage pour éliminer les fines, puis une séparation aéraulique qui élimine seulement une partie des minéraux présents dans les ordures ménagères. I1 en résulte que la fraction dite légère soumise au cyclonage subséquent est, en poids, du meme ordre de grandeur que la fraction lourde, c'est-à-dire qu'elle est relativement importante, de sorte que cette fraction légère comprend non seulement du papier et diverses autres matieres telles que des matières plastiques, mais encore la totalité des matières fermentescibles, ce qui a pour conséquence que les agglomérés combustibles finalement obtenus doivent subir un séchage, qui exige évidemment une consommation d'énergie, pour empecher toute fermentation et permettre un stockage, tout en ayant un pouvoir calorifique faible. Le problème qui est à la base de l'invention est de perfectionner le procédé connu dans le sens d'une amélioration de la qualité des agglomérés combustibles et d'un aménagement rationnel de l'ensemble du processus Suivant l'invention ce probleme est resolu dans un procédé du type mentionné au début, caractérisé en ce que, à ia sortie du cyclonage, on astreint d'une part l'air chargé de poussières à produire par voie aéraulique le traitement de séparation et, d'autre part, la fraction solide à subir un criblage dont le refus est soumis au dechi- quetage in et dont les éléments passants sont soumis à un compostage. La séparation aéraulique, obtenue par un balayage d'air chargé de poussières en provenance du cyclonage, prb vue par l'invention après le déchiquetage grossier, permet d'extraire une fraction légère représentant une proportion plus faible du produit brut que~dans le procédé connu. Il en résulte que seuls les éléments les plus fins des matières fermentescibles sont entralnés dans la fraction légère, qui contient en outre une proportion importante des papiers et cartons, ainsi que des fragments de feuilles de matière plastique et de chiffons, qui seront en partie éliminés au cours des traitements ultérieurs. Quant aux éléments fermentescibles résiduels ils seront eux-mêmes séparés par le criblage et collectés à part, conjointement avec les éléments fermentescibles contenus dans la fraction lourde produite par la séparation aérau- lique, pour être soumis au compostage. I1 ressort de ce qui précède que, d'une part un séchage des agglomérés combustibles est superflu et que, d'autre part, le pouvoir calorifique de ces agglomérés est relativement elevé. Contribue également à ce résultat intéressant un agencement tel du déchiquetage grossier que la fragmentation produite à ce stade est particulièrement sommaire. Les essais conduits par la déposante ont montré que l'accentuation du caractère grossier du déchiquetage pouvait être avantageusement obtenue par un broyeur comportant deux rotors à marteaux tournant à une vitesse d'environ 35 m/s et non muni de grille de calibrage. De même que le déchiquetage grossier est, suivant l'invention, plus grossier que dans le procédé connu, de même le déchiquetage fin, qui précède la confection des agglomérés combustibles dans une presse du type utilisé pour agglomérer les aliments du bétail, est dans le procédé proposé par l'invention plus fin que suivant la technique connue. A cet effet il est avantageux que le déchiquetage fin soit produit au moyen d'un broyeur à couteaux tournants, avec grille de calibrage, dans lequel la circulation de la matière est obtenue par voie pneumatique grâce à un recyclage de l'air chargé de-poussières provenant du cyclonage consécutif à la séparation aéraulique. L'invention sera explicitée au cours de la description qui va suivre, en référence au dessin annexé, dont la figure unique représente schématiquement une installation dans laquelle est mis en oeuvre le procédé suivant l'invention. Cette installation comprend une trémie 1, qui re çoit les déchets ménagers à traiter, à l'étant brut, c'està-dire sans qu'il y ait eu un triage préalable, et qui alimente par gravité un broyeur 2 assurant le déchiquetage grossier des déchets, lesquels tombent à la sortie du broyeur sur un transporteur 3 à bande sans fin 5, surmonté d'une hotte 4 qui s'étend au-delà du tambour extrême 6 du transporteur 3, en formant un caisson 7 dans lequel de l'air est injecté horizontalement dans le sens opposé au sens f de déplacement du brin supérieur de la bande 5. Cet ensemble constitue un séparateur aéraulique 8, conjointement avec un conduit vertical d'aspiration et de transport 9 qui relie le volume intérieur de la hotte, en un point 9a situé nettement en-deçà du tambour 6, à l'en- trée tangentielle supérieure 11 d'un cyclone 12, d'ou l'air chargé de poussières constituant la fraction légère séparée s'échappe en partie haute, à travers un conduit 13 dans lequel est mcnté un ventilateur 14,à l'aval duquel l'air refoulé est divisé par des conduits 16 et 17 en deux courants dont l'un alimente le caisson 7 du séparateur aéraulique 8, tandis que l'autre conduit, 17, débouche dans un déchiqueteur fin 18 comprenant un broyeur à couteaux 19 alimenté par une trémie 21 en une matière constituant le refus de criblage d'un crible incliné 20 qui reçoit la fraction solide produite par décantation à la partie basse 22 du cyclone 12. Le refus de criblage est acheminé jusqu'à la trémie 21 par un transporteur à bande 23 avec lequel est combiné un séparateur magnétique 24 pour l'élimination des ferrailles. A l'aval du déchiqueteur fin 18 un second cyclone 26, muni d'un ventilateur 25, exerce par un conduit 28 un tirage sur le flux d'air chargé des éléments fins produits par le broyeur 19 et alimente, par sa partie inférieure 29, en éléments fins décantés, un mélangeur 31 d'où les éléments sont, après brassage, introduits dans une presse 32, du type utilisé pour agglomérer les aliments du bétail, qui les transforme en agglomérés combustibles ayant la forme de cylindres courts et compacts qui sont finalement traités dans un refroidisseur 33 avant d'être acheminés dans un lieu de stockage. La fraction lourde tombant de l'extrémité du transporteur 3 du séparateur aéraulique est acheminée, par exemple au moyen de transporteurs 34, 36, à l'un desquels est associé un séparateur magnétique 37 pour I'élimination des ferrailles, à l'entrée d'un crible incline 38, dont le refus peut être traité en 39 par broyage et/ou incinération. Quant aux éléments passants de ce crible 38 ils forment, comme ceux du crible 20, un tas 41 comprenant en grande partie des élé- ments fermentescibles destinés à subir un traitement de compostage. Le déchiquetage grossier exécuté par le broyeur 2 vise, d'une part à éventrer les sacs en matière plastique dans lesquels sont contenues les ordures ménagères, d'autre part à déchiqueter la matière organique fermentescible et à diminuer la taille des parties légères des ordures ménagères en vue d'une meilleure séparation. Le déchiquetage optimum est obtenu par un broyeur 2 dépourvu de grille de calibrage et comportant deux rotors dotés de marteaux légers en acier mi-dur, renforcé par apport de Stellite, ou équivalent, tournant à une vitesse de 35 m/s environ. Ce broyeur presente les avantages suivants: - faible énergie consommée, de l'ordre de 3 kwh par tonne de déchets broyés, - usure négligeable des marteaux, - déchiquetage bien adapté à. la suite du processus sont finement broyées les matières organiques fer mentescibles, les papiers et cartons mouillés, les réci pients rigides en chlorure de polyvinyle qui seront éli minables de la fraction légère par simple criblage, ainsi que les verres, faïences, etc. sont grossièrement broyés ou ressortent en l'état les papiers et cartons secs, les chiffons, les feuilles de matière plastique et les constituants divers lourds" (bois, cuir, métaux, caoutchouc ...). Dans le séparateur aéraulique 8 le violent courant d'air créé sous la hotte 4 permet d'abord une fluidisation puis une séparation de la fraction légère, qui est transportée pneumatiquement dans le conduit vertical 9. Ce dispositif est sélectif et donne un bon rendement d'extraction si les conditions suivantes sont satisfaites - les déchets broyés sont en couche mince, ce qui est ob tenu par une vitesse élevée du tapis transporteur (de l'ordre de 3 m/s) et par sa grande largeur (au moins 1 mètre), - la vitesse de l'air sous la partie amont de la hotte est d'environ 5 m/s, celle sous la partie aval est d'envi- ron 7 m/s, le réglage correspondant pouvant etre obtenu en accolant la hotte au déchiqueteur et en modulant la section d'entrée d'air ans le caisson aval 7 de la hotte, - la vitesse de l'air dans le conduit de transport 9 de la fraction extraite est comprise entre 15 et 20 m/s. La fraction légère séparée comprend environ 70% des papiers et cartons présents dans les déchets ménagers, 80% des feuilles en matière plastique et 50% des chiffons et des corps creux en matière plastique. Elle est décantée dans le cyclone 12 à faible perte de charge (son diamètre est d'environ 3,5 mètres) et l'air qui en est extrait contient des quantites non négligeables de poussières fines et d'éléments duveteux.Cet air n'est pas filtré, mais comme il a déjà été dit, il est en partie recyclé, par injection dans le caisson aval 7 de la hotte 4, et, pour le reste, utilisé pour le transport pneumatique des éléments formant flocons finement broyés dans le déchiqueteur 18, tout en assurant la séparation des flocons de l'air servant à leur transport, par un cyclonage à haute efficacité en 26, qui permet de recueillir en 29 les poussières fines et les éléments duveteux. Les polluants de la fraction légère décantée dans le cyclone 12 doivent être éliminés. Ce sont - des produits fermentescibles broyé finement, - des fines minérales (poudre de verre, terre ....) qui pourraient produire des mâchefers, lors de leur combustion, si elles étaient incorporées aux agglomé res combustibles, - des éclats de chlorure de polyvinyle dont la combus tion entrainerait la formation de fumées acides, - des agrafes et autres constituants ferreux susceptibles d'entraîner une usure du matériel situé à l'aval. L'épuration par le crible rotatif 20 permet d'éliminer les produits fermentescibles, les fines minérales et les déchets de chlorure de polyvinyle. Dans ce crible des mailles d'environ 30 mm de diamètre peuvent avantageusement être prévues. Outre le criblage le crible 20 assure un stockage dynamique qui donne une plus grande souplesse d'exploitation. Ce stockage dynamique peut encore mieux être assuré si le crible rotatif est doté à son extrémité aval d'un clapet qui obture la sortie lorsqu'il y a saturation de la chaîne de traitement à l'aval du crible. Les "passants" au crible 20 de 30 mm, qui forment le tas 41, comportent au total un très fort pourcentage de matières fermentescibles et peuvent donc former un compost. L'agglomération exécutée dans la presse 32 a pour but de rendre plus commodes les manipulations et la combustion du produit, mais également de permettre son stockage sans risque de fermentation et ce, malgré une humidité importante des agglomérés combustibles, comprise entre 5 et 20%, suivant les conditions de collecte des déchets ménagers. Au cours du déchiquetage fin, ou floconnage, au moyen du broyeur 19, et de l'agglomération dans la presse 32, la fraction légère est soumise,à quelques minutes d'intervalle,à deux échauffements qui provoquent un accroissement de la température d'au moins 500C, ce qui a pour effet d'anéantir la plus grande partie des bactéries mésophiles, de sorte que le risque de fermentation est supprimé. Pour le criblage de la fraction lourde sortant du séparateur aéraulique 8, le crible rotatif 38 a, de préférence, des mailles d'environ 60 mm de côté. La vitesse périphérique est d'environ 1 m par seconde. Le crible 38 est doté intérieurement de dents disposées en spirales, qui assurent l'avancement du produit et le déchiquetage des papiers présents dans les déchets. Le passant de la maille de 60 mm est composé en très grande partie d'éléments fermentescibles et contient une quantité suffisante de papiers peur assurer sur le tas 41 une fermentation se développant dans des conditions d'aérobiose correcte. On notera que les proportions en poids de la fraction légère et de la fraction lourde issues de la séparation aéraulique sont respectivement environ de 25 à 30% et de 70 à 75% des déchets bruts introduits dans la trémie 1. Les agglomérés combustibles produits dans l'instal- lation qui a été décrite sont pratiquement exempts de ma tière susceptible de dégager du chlore au cours de la combustion. En effet, le chlorure de polyvinyle, dont sont faites par exemple les bouteilles d'eau minérale et dont la densité est supérieure à 1, est normalement incorporé dans la fraction lourde déchargée par gravité à l'extré- mité 6 du transporteur à bande 3 et, d'autre part, le chlorure de sodium provenant des déchets de cuisine est éli- miné avant le pressage des agglomérés, dans le crible 20. - REVENDICATIONS 1 - Procédé pour produire un combustible et un compost à partir de déchets, en particulier de déchets ménagers, comprenant notamment des papiers et matières analogues, des matières plastiques et des matières fermentescibles, suivant lequel on soumet les déchets à une suite d'opérations comprenant un déchiquetage grossier, un traitement de séparation aéraulique, une décantation par cyclonage appliqué à la fraction légère résultant de la séparation, un déchiquetage fin appliqué à la fraction solide obtenue par décantation, et un pressage de cette fraction solide pour l'obtention de granulés ou autres agglomérés, caractérisé en ce que, à la sortie du cyclonage (12), on astreint d'une part l'air chargé de poussieres à produire par voie aéraulique (8), le traitement de séparation et, d'autre part, la fraction solide à subir un criblage (20) dont le refus est soumis au déchiquetage fin (18) et dont les éléments passants sont soumis à un compostage (41). 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, après l'opération de déchiquetage fin, le refus provenant du criblage (20) est entraîné par l'air chargé de poussières sortant du cyclonage (12). 3 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la fraction lourde provenant de la séparation aéraulique (8) est soumise à un criblage (38) dont les éléments passants sont soumis à un compostage (41). 4 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les proportions en poids de la fraction légère et de la fraction lourde issues de la separation aéraulique (8) sont respectivement environ de 25 à 30% et de 70 à 75% des déchets bruts. 5 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la vitesse périphérique des deux rotors à marteaux (42) constituant le broyeur de dechique tage grossier (2) est d'environ 35 m/s. 6 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la vitesse du transporteur (3) prévu dans le séparateur aéraulique (8) est de l'ordre de 3 m/s. 7 - Procédé suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la vitesse de l'air recyclé à partir du cyclonage (12), dans l'entrée aval (7) du séparateur aéraulique, est de l'ordre de 7 mps. 8 - Procedé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la vitesse de l'air provenant du cyclonage (12), dans le conduit (17) allant au déchiquetage fin (18), est comprise entre 15 et 20 m/s environ. 9 - Installation pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une des revendications 1 à 8, constituée par une chaîne de traitement comprenant un broyeur de déchiquetage grossier (2), un séparateur (8), un cyclone (12), un broyeur de déchiquetage fin (18) et une presse à agglo mérer (32), caractérisée en ce que la sortie (13)d'air chargé de poussières du cyclone (12) est reliée au séparateur (8) et à l'aval du broyeur (19), et la sortie (22) de fraction solide du cyclone (12) est reliée à un crible rotatif (20) situé à l'amont du broyeur (19) de déchiquetage fin. 10 - Installation suivant la revendication 9, caractérisée en ce que le séparateur aéraulique (8) comprend un transporteur (3) à bande sans fin qui est surmonté d'une hotte (4) à l'extrémité aval de laquelle est prévue une arrivee (7) d'air recycle, ainsi qu'un conduit vertical (9) relié à la hotte pour l'extraction de la fraction légère et son transport dans le cyclone (12). 11 - Installation suivant la revendication 9, caractérisée en ce que le broyeur (18) de déchiquetage fin comprend un rotor à couteaux (19) associé à une grille de calibrage, ainsi qu'une admission d'air (17) pour le transport pneumatique de la matière traitée. 12 - Installation suivant la revendication 9, caractérisée en ce que, à l'aval et au-dessous de l'extrémité (6) du transporteur à bande (3) du séparateur aéraulique (8), est disposé un crible rotatif (38) qui reçoit la fraction lourde séparée. 13 - Installation suivant l'une des revendications 9 à 12, caractérisée en ce que des moyens (41) sont prévus pour la réception des éléments passants des cribles (20, 38) en vue de leur traitement de compostage. 14 - Installation suivant l'une des revendications 9 à 13, caractérisée par des séparateurs magnétiques (24, 37) pour l'élimination des ferrailles.