Brevet FR2505028A1 — publié le 19821105

Incinérateur polyvalent de déchets solides et liquides. La présente invention a pour objet des incinérateurs poly- valents permettant de brûler des déchets ou résidus solides et/ou des effluents liquides. On connaît déjà des incinérateurs composés d'une cuve ou chambre de combustion comportant un sas d'introduction de déchets solides, un brûleur de combustibles et des moyens pour introduire des effluents liquides dans l'incinérateur pour les brûler ou pour les décomposer par le feu. Le brevet antérieur FR 77/13639 décrit un tel incinérateur qui comporte un brûleur particulier à l'intérieur duquel on peut mé- langer intimement un combustible et des liquides polluants Cet inci- nérateur comporte une double cuve métallique qui délimite un espace intermédiaire dans lequel circule de l'air frais qui est aspiré par une cheminée dans laquelle il se mélange aux fumées provenant de la chambre de combustion. Pour accélérer le tirage de la cheminée et pour faire circuler l'air frais dans l'espace intermédiaire, on peut équiper la cheminée d'un ventilateur aspirant, mais dans ce cas, les fumées tra- versent leventilateur qui risque d'être détérioré très rapidementpar les effets combinés de la température et des gaz corrosifs dus à la décomposition des déchets. Un objectif de la présente invention est de procurer des moyens qui permettent d'utiliser un ventilateur pour faire circuler de l'air frais dans l'espace intermédiaire entre les deux cuves et pour aspirer en même temps les fumées sans que les fumées ne tra- versent le ventilateur et tout en maintenant la chambre de combustion en dépression. Un autre objectif de la présente invention est de procurer un incinérateur équipé de brûleurs relativement simples et peu oné- reux qui permettent de faire varier la quantité de combustible uti- lisée en fonction du pouvoir calorifique des déchets solides et en fonction du débit et du pouvoir calorifique des effluents liquides. Les incinérateurs selon l'invention sont du type connu comportant une chambre de combustion verticale équipée d'une grille à la partie inférieure, d'un sas de chargement de déchets solides, d'un conduit d'évacuation des fumées situé à la partie supérieure et d'au moins un brûleur, laquelle chambre de combustion comporte deux cuves métalliques qui délimitent entre elles un espace annulaire dans lequel on fait circuler de l'air frais. Un incinérateur selon l'invention comporte, à la partie inférieure, un caisson dans lequel un ventilateur souffle de l'air frais et ledit espace annulaire communique, par son extrémité infé- rieure, avec ledit caisson et par son extrémité supérieure avec un éjecteur à air qui est situé à la périphérie dudit conduit d'évacua- tion des fumées. Le brûleur équipant un incinérateur selon l'invention comporte un conduit cylindrique qui débouche tangentiellement dans ladite chambre de combustion et qui est relié avec ledit caisson, lequel conduit contient une canne axiale d'injection d'effluents liquides pulvérisés et plusieurs injecteurs de combustible qui sont équipés chacun d'un gicleur et qui sont disposés à l'intérieur dudit conduit et à la périphérie de ladite canne axiale. Le sas de chargement des déchets solides d'un incinérateur selon l'invention comporte une porte intérieure qui obture une ouver- ture située dans une paroi latérale de la chambre de combustion et qui est articulée autour d'un axe horizontal situé le long du bord supé- rieur de ladite ouverture et comporte, en outre, un caisson qui en- toure ladite ouverture et qui comporte une deuxième ouverture rectan- gulaire qui est équipée d'une porte-godet articulée autour d'un axe horizontal situé le long du bord inférieur de la deuxième ouver- ture, laquelle porte-godet comporte une paroi interne placée à l'inté- rieur dudit caisson, une paroi externe perpendiculaire à ladite paroi interne et deux parois latérales en forme de quart de cercle, qui sont centrés sur ledit axe d'articulation et qui ont un rayon légèrement inférieur à la hauteur de ladite deuxième ouverture. L'invention a pour résultat un nouvel incinérateur polyva- lent pouvant brûler ou décomposer par le feu à la fois des déchets solides et des déchets liquides. Un incinérateur selon l'invention présente l'avantage que la chambre de combustion est maintenue en dépression et ses parois externes sont refroidies par un courant d'air sans que les fumées oetraversent le ventilateur, ce qui évite l'usure rapide de celui-ci sous l'effet de la température des fumées et des gaz corrosifs pro- venant de la décomposition des déchets. Le brûleur équipant un incinérateur selon l'invention com- porte des injecteurs de combustible équipés d'un gicleur, qui sont des dispositifs simples, robustes et faciles à entretenir La disposition des injecteurs de combustible autour d'une canne centra- le d'injection d'effluents liquides fait que les flammes produites par les injecteurs de combustibles enveloppent les déchets liquides pulvérisés qui sont forcés de traverser la flamme, ce qui conduit à une bonne combustion ou décomposition de ceux-ci De plus, le brû- leur comporte plusieurs injecteurs de combustible qui sont alimentés en parallèle, ce qui permet de régler le débit de combustible en fonc- tion du pouvoir calorifique des effluents liquides et même d'arrêter tous les injecteurs de combustible si l'effluent liquide a un pouvoir calorifique suffisant pour maintenir la combustion. La description suivante se réfère aux dessins annexés qui représentent, sans aucun caractère limitatif, des exemples de réalisa- tion d'un incinérateur selon l'invention. La figure I est une vue en coupe verticale schématique d'un incinérateur selon l'invention. Les figures 2 et 3 sont une vue en élévation et une cou- pe axiale d'un mode de réalisation d'un incinérateur selon l'inven- tion. Les figures 4 et 5 sont une coupe axiale et une vue de face du brûleur d'un incinérateur selon l'invention. Les figures 6, 7 et 8 représentent le sens d'introduction des déchets solides dans les positions correspondant à trois phases de l'introduction de déchets solides. La figure 1 représente un incinérateur polyvalent I qui est installé par exemple sur un bateau ou dans une usine pour éliminer à la fois des déchets solides et des effluents liquides, par exemple pour éliminer des ordures ménagères ou des résidus soli- des d'une fabrication et en même temps des eaux ou des boues chargées de matières en suspension ou bien des liquides résiduels d'une fabri- cation. L'incinérateur I est du type connu comportant une cham- bre de combustion verticale 2 qui est équipée d'une grille 3 à la partie inférieure, d'une ouverture munie d'un sas 4 pour l'in- troduction des déchets solides, d'un conduit d'évacuation des fumées qui communique avec la partie supérieure de la chambre 2 et avec une cheminée d'évacuation. La chambre de combustion 2 comporte deux cuves métalli- ques, une cuve intérieure 6 qui est recouverte intérieurement d'un revêtement réfractaire 7 et une cuve extérieure 8 Les deux cu- ves 6 et 8 sont concentriques et elles délimitent entre elles un espace annulaire intermédiaire 9 dans lequel circule de l'air frais qui évite que la cuve externe ne soit portée à une température élevée et ne risque de provoquer des brûlures ou des risques d'in- cendie. L'incinérateur comporte à sa partie inférieure un caisson qui est connecté au conduit de refoulement d'un ventilateur 11. L'extrémité inférieure de l'espace annulaire 9 communi- que avec le caisson 10 Le conduit de fumée 5 est entouré par un caisson 12 qui délimite autour de l'extrémité ouverte du conduit 5 un espace annulaire 13 Le caisson 12 communique avec l'extré- mité supérieure de l'espace annulaire 9, de sorte qu'une partie de l'air frais soufflé par le ventilateur s'écoule à travers l'espace annulaire 9 puis à travers l'espace annulaire 13 L'espace an- nulaire 13 forme un éjecteur à air de type dit pariétal, c'est-à- dire un éjecteur qui est situé à la périphérie de l'extrémité du con- duit de fumée 5 et qui aspire les fumées en créant une dépression dans la chambre 2 qui provoque une entrée d'air de combustion à travers la grille 3 qui communique avec une ouverture latérale d'entrée d'air Le caisson 12 est connecté sur une gaine 12 a de liaison à une cheminée. Grâce à cette disposition, le ventilateur Il sert à la fois à faire circuler de l'air frais dans l'espace annulaire 9 et à provoquer l'aspiration des fumées et la dilution de celles-ci sans que les fumées ne traversent le ventilateur et tout en mainte- nant la chambre 2 en dépression,ce qui permet d'introduire dans celle-ci des déchets solides à travers le sas 4 sans risquer des projections de flammes vers l'extérieur. Les fumées sortent de la chambre 2 à unetempérature de l'ordre de 900 et, après dilution, elles sont portées à une tempé- rature de l'ordre de 350 . L'incinérateur I comporte un brûleur 14 qui est destiné à produire une flamme par la combustion d'un combustible liquide ou gazeux afin d'initier ou d'entretenir la combustion des déchets solides Le brûleur 14 comporte également des moyens permettant d'injecter dans la flamme des effluents liquides combustibles ou non pour les détruire. Le brûleur 14 comporte un conduit cylindrique 15 qui débouche tangentiellement dans la chambre de combustion 2 et qui est relié au caisson à air 10 par un conduit 16 muni d'un regis- tre 17 Le conduit 15 contient une canne axiale 18 d'injection de résidus liquides,par exemple d'eaux résiduaires chargées de parti- cules ayant un pouvoir calorifique variable selon les applications et compris par exemple entre O et 5000 Kgcal/Kg. La canne d'injection 18 comporte un conduit axial 18 a qui est alimenté en effluent liquide par une pompe volumétrique àdébit constant mais réglable et un conduit annulaire qui est alimenté par un conduit 18 b en gaz comprimé destiné à pulvériser l'effluent liquide. Le nez de la canne 18 est situé sensiblement dans le plan de l'extrémité avant du conduit 15. Le brûleur 14 comporte, en outre, plusieurs injecteurs 19 de combustible liquide ou gazeux qui sont disposés à l'intérieur du conduit 15, à la périphérie de la canne axiale. Les injecteurs 19 comportent chacun à leur extrémité un gicleur de pulvérisation mécanique et fonctionnent sans circuit de retour Les injecteurs 19 sont des injecteurs très simples, du type de ceux qui sont utilisés dans les chaudières domestique de faible puissance Ils sont alimentés en parallèle en combustible qui est comprimé par une pompe 20 à une pression qui est par exemple de l'ordre de 12 bars. Par exemple le brûleur 14 comporte trois injecteurs 19 disposés en triangle autour de la canne centrale 18 et le circuit d'alimentation de chaque injecteur 19 comporte une électrovanne, ce qui permet de mettre en service un nombre quelconque d'injecteurs 19 selon la quantité de déchets à brûleur et le pouvoir calorifique de ceux-ci. Dans le cas o les effluents liquides ont un pouvoir calo- rifique élevé, par exemple supérieur à 5000 Kcal/Kg, on peut arrêter l'alimentation en combustible de tous les injecteurs 19 et fonc- tionner uniquement avec la canne axiale 18. La figure 2 est une vue en élévation d'un mode de réali- sation d'un incinérateur 1 selon l'invention. La figure 3 est une coupe selon III-III de la figure 2. On retrouve sur ces figures la chambre de combustion 2 composée des deux cuves métalliques coaxiales 6 et 8 qui dé- limitent l'espace annulaire 9. On voit sur la figure 2 le caisson à air 10 qui est séparé par une cloison 22 étanche, d'un cendrier 23 situé sous la grille 3 On a représenté sur la figure 3 le conduit 10 a qui relie le caisson 10 au refoulement du ventilateur 11. On voit sur les figures 2 et 3 que l'extrémité inférieu- re de l'espace annulaire 9 communique avec le caisson 10 qui entoure le cendrier 23 La cuve interne 6 comporte des ailettes verticales 6 a qui sont situées dans l'espace intermédiaire 9 pour centrer la cuve 6 par rapport à la cuve 8. On voit sur la figure 2 les détails de construction de l'éjecteur à air annulaire 13 qui est délimité par l'extrémité avant du conduit 5 et par l'extrémité arrière de la gaine 12 a qui est évasée pour former un convergent. On voit sur la figure 3 le brûleur 14 qui communique par un conduit 16 muni d'un registre 17 avec le caisson à air 10, de sorte que le brûleur 14 est alimenté en air de combustion soufflé par le ventilateur Il qui sert donc à la fois de ventila- teur d'alimentation du brûleur, de ventilateur de circulation d'air dans l'espace annulaire 9 et indirectement de ventilateur d'aspi- ration des fumées grâce à l'effet d'aspiration de l'éjecteur à air 13. La figure 4 est une coupe axiale d'un mode de réalisa- tion préférentiel d'un brûleur 14 dont l'axe x xl est disposé avec une composante tangentielle par rapport à la chambre de combustion cylindrique 2. La figure 5 est une vue de face de l'extrémité avant du brûleur 14. On voit sur la figure 4 que le brûleur 14 comporte un conduit cylindrique 15 d'axe x xl qui comporte des ouvertures latérales 15 a, 15 b qui débouchent dans un caisson annulaire 24 qui est alimenté en air de combustion par le conduit 16 reliant le caisson 24 au caisson 10. On voit sur la figure 2 la canne d'injection axiale 18 qui comporte un conduit axial 25 qui est alimenté en effluent liquide par le conduit 18 a connecté sur l'extrémité arrière et un conduit annulaire 26 qui est alimenté en gaz comprimé par le conduit 18 b Le conduit annulaire 26 comporte, à son extrémité avant des orifices qui débouchent radialement dans le conduit axial 25 pour pulvériser l'effluent liquide Le nez de la canne d'injec- tion 18 est situé sensiblement dans le plan de l'extrémité avant du conduit 15. On voit également sur les figures 4 et 5 trois injecteurs de combustible 19 a, 19 b et 19 c qui sont disposés aux trois sommets d'un triangle équilatéral centré sur l'axe x xl, à l'intérieur du conduit 15 Les trois injecteurs 19 comportent, à leur extrémité avant, un gicleur 27 qui effectue une pulvérisation mécanique du combustible lorsqu'il s'agit d'un combustible liquide. L'un des injecteurs, par exemple l'injecteur 19 a, comporte à proximité de son extrémité, deux électrodes d'allumage 28. Une bague de centrage 29 est fixée à la canne axiale 18 Les injecteurs 19 traversent ladite bague et sont fixés à celle-ci par des vis 31. Le brûleur 14 comporte un dêflecteur de flamme 33 formé par un disque'comportant des fentes radiales qui sert à l'accrochage de la flamme Le déflecteur 33 est maintenu par des tiges filetées 34 qui sont fixées par des écrous et contre-écrous sur la bague de centrage 29. Le déflecteur 33 entoure coaxialement la canne centrale et le diamètre intérieur est calculé pour pouvoir servir de déflecteur lorsque seule la canne centrale est alimentée en effluent riche. Le déflecteur 33 comporte des découpes 33 a, 33 b, 33 c visibles sur la figure 5 qui sont situées en regard des extrémités des injec- teurs de combustible 19 a, 19 b, 19 c, de sorte que celles-ci sont dégagées. On voit sur la figure 4 que les gicleurs 27 équipant les injecteurs de combustible 19 a, 19 b, 19 c sont situés dans un même plan qui est légèrement en arrière du nez de la canne axiale 18. Grâce à cette disposition, ceux des trois injecteurs 19 a, 19 b et 19 c qui sont alimentés produisent une flamme et les effluents liquides provenant de la canne axiale sont projetés dans cet- te flamme et sont brûlés ou décomposés. Les figures 1, 2 et 3 représentent la double porte formant un sas 4 pour l'introduction de déchets solides dans la chambre de combustion 2. Le sas 4 comporte une porte intérieure 34 qui est ar- ticulée autour d'un axe horizontal 35 et qui obture directement une ouverture 36 située dans une paroi latérale de l'incinérateur. L'ouverture 36 est isolée par un manchon 36 a de l'espace annu- laire 9 Un levier 37 solidaire de l'axe 35 permet de manoeuvrer la porte 34 Un doigt de verrouillage 38 permet de bloquer le levier 37 dans deux positions correspondant aux positions ouvertes et fermées de la porte 34 La porte 34 comporte des garnitures d'étanchéité 39 qui prennent appui sur un siège 40. Le sas 4 comporte un caisson 41 parallélépipédique qui comporte une bride 42 qui est fixée, de façon étanche, contre une bride 43 solidaire de l'incinérateur. Le caisson 41 est articulé autour d'un axe horizontal ou vertical 44, qui est disposé sur un des c 8 tés des brides 42 et 43, de telle sorte qu'il est facile de l'ouvrir pour accéder à l'ouverture 36 qui sert de trou d'homme pour pénétrer dans la chambre 2. Sur la figure 2, le caisson 41 est enlevé et l'on voit la porte intérieure 34 articulée autour de l'axe 35 ainsi que la bride 43 portant l'axe 44. Le caisson 41 comporte, dans sa face externe, une ouverture qui est obturée par une porte extérieure 46 articulée autour d'un axe horizontal 47 La porte 46 comporte deux parois 46 a, 46 b perpendiculaires l'une à l'autre, une paroi 46 a qui est située à l'intérieur du caisson 41 et une paroi 46 b qui est située à l'extérieur du caisson. Les parois 46 a et 46 b sont reliées entre elles par deux parois latérales 46 d et 46 g en forme de quart de cercle centré sur l'axe 47. Les parois 46 b, 46 g et 46 d forment une porte 46, en forme de godet articulgeautour de l'axe 47 qui est situé le long du bord inférieur de l'ouverture 45 Le rayon des faces latérales 46 g et 46 d est légèrement inférieur à la hauteur de l'ouverture 45, de sorte que le godet 46 peut pénétrer à l'intérieur du cais- son 41 La paroi intérieure 46 a a une hauteur supérieure à la hau- teur de l'ouverture 45 et supérieure à la largeur du caisson 41, de telle sorte qu'elle peut venir en appui contre la face inférieure du manchon 36 a. La paroi externe 46 b comporte un orifice entouré d'un manchon 48 dans lequel coulisse un poussoir 49 muni à son extré- mité interne d'une plaque de poussée 50. Les figures 6, 7 et 8 représentent trois étapes succes- sives de l'introduction d'un sac 51 de déchets solides dans l'in- cinérateur. La figure 6 représente la mise en place du sac 51 dans le godet 46 puis l'ouverture de la porte interne 34 grâce au le- vier 37 qui est verrouillé en position supérieure par le doigt de verrouillage 38. La figure 7 représente le basculement de la porte-godet 46 autour de l'axe 47 On voit que la paroi interne 46 a du go- det 46 vient en appui contre le bord inférieur de l'ouverture 36 et la paroi externe 46 b vient obturer l'ouverture externe 45 On pousse ensuite le sac dans la chambre de combustion au moyen de la plaque 50 actionnée par le poussoir 49. La figure 8 représente le sas 4 au repos pendant l'in- cinération Le godet 46 est replacé dans la position o la paroi 46 a obture l'ouverture externe du caisson 41, la porte interne 34 est fermée et le levier 37 est verrouillé en position inférieure de sorte que si une surpression se produit accidentellement dans la chambre 2, la porte 34 ne risque pas de s'ouvrir. On a représenté sur la figure I un micro-interrupteur 52 qui interdit ou arrête le fonctionnement du brûleur 14 lorsque la porte intérieure 34 n'est pas complètement fermée Ainsi, lorsqu'on introduit le sac 51 dans le caisson 41, puis dans le foyer, le brûleur est arrêté, ce qui évite des risques de brûlure de l'opérateur ou de projection de flamme vers l'extérieur. On voit sur la figure 2 que la plaque externe 46 b de la porte godet 46 comporte, sur sa face supérieure, un rebord 53 qui relie entre elles les deux faces latérales 46 g, 46 d et qui com- plète la forme en godet de la porte pour éviter les chutes de déchets posés en vrac dans le godet. R E V E N D I C A T I O N S 1 Incinérateur polyvalent ( 1) du type comportant une chambre de combustion verticale ( 2) équipée d'une grille ( 3) à la partie inférieure, d'un sas ( 4) de chargement de déchets solides, d'un conduit d'évacuation des fumées ( 5) situé à la partie supérieure et d'au moins un brûleur, laquelle chambre de combustion comporte deux cuves métalliques ( 6, 8) qui délimitent entre elles un espace annu- laire ( 9) dans lequel on fait circuler de l'air frais, caractérisé en ce que ledit incinérateur comporte, à la partie inférieure, un caisson ( 10) dans lequel un ventilateur ( 12) souffle de l'air frais et ledit espace annulaire ( 9) communique, par son extrémité inférieure, avec ledit caisson ( 10) et par son extrémité supérieure, avec un éjecteur à air ( 13) qui est situé à la périphérie dudit conduit ( 5) d'évacuation des fumées. 2 Incinérateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit brûleur ( 14) comporte un conduit cylindrique ( 15) qui débouche tangentiellement dans ladite chambre de combustion ( 2) et qui est relié avec ledit caisson ( 10), lequel conduit contient une canne axiale ( 18) d'injection d'effluents liquides pulvérisés et plusieurs injecteurs ( 19) de combustible qui sont équipés chacun d'un gicleur et qui sont disposés à l'intérieur dudit conduit et à la périphérie de ladite canne axiale. 3 Inci nérateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit conduit comporte trois injecteurs de combustible ( 19 a, 19 b, 19 c), disposés aux trois sommets d'un triangle équilatéral, cen- tré sur l'axe (x xl) de ladite canne d'injection ( 18). 4 Incinérateur selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'un des injecteurs de combustible ( 19 a) comporte des électrodes d'allumage ( 28) et l'alimentation en combusti- ble desditsinjecteurs à combustible se fait par des circuits indé- pendants munis d'électrovannes ( 21) qui permettent de couper l'ali- mentation en combustible de tout ou partie desdits injecteurs de combustible, Incinérateur selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ledit conduit ( 15) comporte, au voisi- nage de l'extrémité avant,un déflecteur de flamme circulaire, qui est coaxial à ladite canne centrale et qui comporte des découpes en re- gard de chacun desdits injecteurs de combustible. Il 6 Incinérateur selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les gicleurs desdits injecteurs de combustible sont situés dans un même plan qui est situé en arrière du nez de ladite canne axiale. 7 Incinérateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit sas ( 4) de chargement des déchets solides comporte une porte intérieure ( 34) qui obture une ouverture ( 36) située dans une paroi latérale de la chambre de combustion ( 2) et qui est articulée autour d'un axe horizontal situé le long du bord supérieure de ladite ouverture et comporte, en outre, un caisson ( 49) qui entoure ladite ouverture ( 36) et qui comporte une deuxième ouverture rectangulaire ( 45) qui est équipée d'une porte-godet ( 46) articulée autour d'un axe horizontal-situé le long du bord infé- rieur de la deuxième ouverture ( 45), laquelle porte-godet ( 46) com- porte une paroi interne ( 46 a) placée à l'intérieur dudit caisson ( 41), une paroi externe ( 46 b) perpendiculaire à ladite paroi inter- ne et deux parois latérales ( 46 g, 46 d) en forme de quart de cercle, qui sont centrés sur ledit axe d'articulation ( 47) et qui ont un rayon légèrement inférieur à la hauteur de ladite deuxième ouverture ( 45). 8 Incinérateur selon la revendication 7, caractérisé en ce que la paroi interne ( 46 a) de ladite porte-godet ( 46) a une hau- teur supérieure à la largeur dudit caisson ( 41) de sorte qu'elle peut venir en appui contre la face inférieure de ladite première ouver- ture ( 36). 9 Incinérateur selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que la paroi externe ( 46 b) de ladite porte- godet ( 46) comporte un orifice équipé d'un manchon de guidage ( 48) et un poussoir ( 49) équipé d'une plaque de poussée ( 50) qui coulisse dans ledit manchon. Incinérateur selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que ledit caisson ( 41) est articulé autour d'un axe ( 44) de sorte qu'on peut l'ouvrir pour accéder à ladite ouverture ( 36)