Brevet FR2510236A1 — publié le 19830128

I1 existe de nombreuses techniques de combustion des déchets de bois En passant près des menuiseries et des scieries, on se rend compte que les systèmes actuels sont mal adaptés. La preuve flagrante en est ces immenses tas et "collines" de sciures qui s1 entassent à et là, en bordure des routes. Certains Chefs d'Entreprise ont tenté de les brûler sur place, sans succès. Ils'ont donc choisi de les transporter dans une décharge publique ou privée. D'autres, ayant des déchets plus gros et plus secs, réussissent à les brûler, à proximité de leurs bâtiments, avec tous les risques d'incendie que cela comporte. Les troisièmes enfin, plus avertis et surtout plus fortunés, les font "brûler scientifiquement" à grand renfort d'aspirateurs d'amenée des déchets à granulométrie controlée : les fines de ponçage, les éclats et écorces sont exclus, surtout s'ils sont humides. Des brûleurs out injecteurs créent des cyclones ou tourbillons au sein du foyer. La chaleur dégagée sert à chauffer les locaux de travail et de stockage. Les économies de combustible sont importantes mais l'investissement reste lourd et son amortissement est long, la surveillance des installations doit etre exercée sans relâche. Les incinérateurs actuellement connus sont basés sur la circulation cyclonique des déchets ou sur leur migration d'une chambre de préchauffage ou de sèchage jusqu'à une chambre de combustion proprement dite et ceci en utilisant des activateurs de combustion tels ventilateurs, convoyeurs divers ou autres grilles vibrantes et à chargement continu. Rares sont ceux équipés d'une évacuation commode des cendres. A une époque plus reculée, un système rustique permettait d'obtenir la combustion des seuls copeaux secs. I1 fallait alors les comprimer fortement autour d'un noyau central que l'on retirait au moment de l'allumage. Ce dispositif ne comportait pas d'évacuation des fumées, de réglage de tirage, de combustion secondaire ni de récupération chaleur. Le matériel et procédé de mise en oeuvre, objet de cette demande de brevet d'invention n'a pour ambition que de présenter un matériel simple et sûr, sans organe mécanique à usinage délicat, sans pièce en mouvement, sans brûleur d'appoint, sans aucun appareillage électrique ou mécanique. Sans contraintes particulières de maintenance, l'évacuation des cendres se fait de façon très pratique. I1 a vocation de polyvalence et admet tous déchets végétaux, fines de ponçage, sciures, copeaux, éclats de bois, écorces, tontes de gazon, feuilles mortes, broussailles de longueur adaptée, dans une certaine mesure des déchets ménagers. Les cendres sont utilisées comme engrais ou pour ameublir les terrains lourds. Incinération essentiellement composé d'un foyer vertical, travers sé par un brûleur cheminée composée de trois éléments assemblés, et placé au centre de la masse de combùstible. Il est aussi pour vu d'une arrivée d'air frais en partie basse, d'un tiroir cendrier, d'un dévalloir, d'une sole réfractaire, d'une arrivée d'air secondaire, de dispositifs de relentissement des fumées d'orifices dè chargement. Son r8le est de détruire les déchets mais aussi de récupérer le maximum des calories qu'ils contiennent. Pour se faire, l'incinérateur est enfermé dans une première enveloppe réfractaire et.dans une seconde isolante, de fa çon à ménager entre elles une circulation d'air.Le socle participe à la formation de ces enveloppes hermétiques qui, malgré les orifices obturables évitent les ponts thermiques. La ciculation d'air sus-designée sert à chaumer des locaux, elle pénétre dans l'appareil par des orifices situés à la base de ltenveloppe isolante et en ressort par un collecteur situé au point le plus haut de cette même enveloppe. L'incinérateur renferme des échan Leurs thermiques multiples; un premièr groupe formé de 3 serpentins, l'un au centre du brûleur cheminée, le second à proximité et sur la périphérie de ce mEme bralear, le troisième disposé à égale distance du second échangeur et des bords du foyer.Ces trois serpentins sont reliés entre-eux en partie haute afin de cnndr re conjointement les eaux chauffées vers le réseau de distribution constitué de radiateur, et en-ifpartie basse afin de col lecter les eaux refroidies en provenance-de ce même circuit. Le second échangeur est constitué-par l'air susmentionné, circulant entre les deux parois externes de la chaudière. Le troisième échangeur se présente.sous la forme d'un ballon d'eau chaude, alimentée par une conduite d'arrivée d'eau froide. Cette eau réchauffée est distribuée par une conduite de sortie placée au point le plus haut de ce même ballon. Le ballon d'eau chaude capte les calories par radiation, mais surtout par contact avec le couvercle disposé au-dessus de l'incinérateur. Les schémas ci-annexés permettent de se faire une idée précise de la simplicité extrême de cet appareil qui peut être utilisé aussi bien par l' Industriel que par le Particulier ; seule, la taille diffère. La présente description sera essentiellement axée sur le modèle destiné aux Particuliers; Planche unique, vue en coupe verticale de l'appareil suivant son axe de symétrie. De bas en ahut, nous distinguons un bloc (1), support de l'ensemble, équipé d'une arrivée d'air frais (2) à règlage par tirette (51), blocable par un arrêt disposé sur (43) rappelée par un ressort de traction. (1) est aussi équipé d'un cendrier (3) coulissant dans un passage prévu à cet effet, et d'un dévalloir (5) mis en service automatiquement par le retrait du cendrier (3).Immédiatement au-dessus, une sole réfractaire (6) munie de rainures rayonnantes (7) débouchent dans un collecteur annulaire (8) dont le rôle est de collecter l'eau contenue dans les déchets et la condensation provenant des serpentins (34) et (35) lorsqu'ils fonctionnent comme réchauffeurs Au centre de cette sole est disposée une grille (9) surmontée d'un treillage cheminée autoportant et cylindrique (10) maintenu par des entretoises (12) reposant sur les faces intérieures du foyer 14. Le treillage (10) passe au sein de la masse de combustible (13) sont extrémité inférieure est pourvue d'un cône en treillis (11) son extrémité supérieure est munie d'un tube de longueur variable (15) maintenu par des pattes (16) dont le rôle est de capter l'air secondaire pris en (18) par l'intermédiaire de (17) et d'entrainer avec lui les imbrûlés en suspension dans la chambre (49) et d'assurer ainsi leur combustion complète en les faisant descendre à l'intérieur d'une partie de (10). (18) est obturable par un clapet muni d'un contrepoids (33). Le-courant d'air ainsi créé fournit un apport d'air neuf et réchauffé. Après avoir traversé (10) les fumées sont débarassées du maximum d'impuretés qu'elles contenaient, elles rencontrent la plaque anti-feu (19) constituée de quatre éléments reliés deux par deux par boulonnage et recouverts d'un cinquième élément assurant la férmeture de la partie haute, cette partie est munie d'une poignée, l'ensemble est en matériau réfractaure. (19) repose au-dessus de (10), sans obturer la circulation du-gaz ascendant et permettant le passage de (17). Les fumées passent entre le bord extrême de (19) et la face interne de (il'). (19) qui peut être à plusieurs étages oblige les fumées à circuler dans la zone de détente (20) où elles perdent ce qui leur reste de calories. (19) collecte aussi les impuretés résiduelles qui seront brûlées par les gaa provenant de la deuxième combustion et émanant du tube.(15) Ces fumées sont évacuées par le conduit de fumée (22) situé au ras de la face supérieure de (19). Il est possible de les freiner et de les refroidir une nouvelle fois en les faisant butter contre des chicanes (23) du fait de leur température et vitesse faibles, ces fumées se condensent peu dans les conduits d'évacuation et diminuent d'autant l'ampleur des ramonages. L'allumage sera effectué à l'aide d'un chalumeau à gaz, d'huile usagée, de fuel, de gas-oil, d'un feu de bois; de combustible en plaquette ; au choix de chacun, selon les possibilités du moment. Cette description concerne la fonction combustion de l'appareil qui peut être utilisé tel quel pour détruire les déchets végétaux et chauffer lé local où il se trouve par rayonnement et convection. Cependant, il peut être avantageusement complété par un dispositif plus rationnel de récupération des calories produites. Il est donc possible d'adjoindre à cet incinérateur un réseau de production d'eau chaude sanitaire, d'eau chaude chauffage, d'air chaud, de vapeur et utiliser ainsi les capacités de production ée travail de l'appareil. Ce résea u peut être relié à une pompe à chaleur, à un chauffage solaire si l'Utilisateur en est équipé. Le foyer (14) n'est qu'unie enveloppe-contenant les déchets, selon le cas; ce pourra être une simple tôle suffisamment résistante pour supporter l'ensemble, elle pourra subir un traitement de surface, être constitué d' un matériau en alliage inaltérable, ou constitué dtun bloc en fonte. Le choix du matériau sera guide par la priorité accordée au coût de construction ou à la durée de vie de l'enveloppe foyer (14). La qualité de la combustion étant identique dans chaque cas, Certains pourront être tentés d'utiliser un treillage radiant. Afin d'accroître son efficacité, il sera possible d'y adjoindre un cône inversé (24) dont le but sera de guider le combustible vers la base (11) du treillage (10) et de canaliser la chaleur vers les parois du foyer (14) et d'accroître ainsi leurs qualitésauto-nettoyantes/ Afin d'accroître l'inertie thermique de l'appareil (14) sera muni à l' extérieur, d'un manteau réfractaire (25) monobloc ou composé d'éléments assemblés. 25 aura pour rlole de pièger les calories durant la combustion et de les restituer entre deux périodes de fonctionnement.Il enveloppera la totalité de l'incinérateur, y compris l'évacuation des fumées sur une longueur adéquate, dépendante du volume utiie de (14), à l'exception du couvercle de chargement (26) équipé d'une barrière thermique (27) amovible grâce à une poignée, et de la goulotte de chargement automatique en continu, ou au coup par coup qui sera équipée d'une barrière accumulatrice et anti-feu (29), elle sera munie d'une poignée de préhension et d'un regard (31) permettant de contrôler la combustion des déchets. La meilleure captation des calories se fera dans la zone délimitée par le treillage (10) grâce à une colonne Ou serpentin (32) montant au sein de (10) à spires nbn jointives et avec une colonne ou serpentin (34) disposé autour de (10) auxquels on peut adjoindre un troisième échangeur (35) placé au sein de la masse de combustible (13). Au début de la combustion le rôle de (35) sera de réchauffer (13) grace aux calories captées par (32) et (34) et assurer la montée de la vapeur d'eau émanant de (12) vers (19) et la descente de l'eau non évaporée vers (8) qui la ménera vers (50) qui estun collecteur amovible. En fn de fonctionnement (35) prendra le relais de (32) et (34) pour assurer une production de calories convenable.Les échangeurs (32) (34) et (35) seront reliés enter'eaux par des collecteurs (36 et (37) assurant respectivement le départ de l'eau chaude vers les radiateurs et le retour dans la chaudière de l'eau refroidie. Dans le cas de production d vapeur (36) sera surdimensionnéafin de ménager un espace entre la partie haute de (36) et la surface libre de liteau à vaporiser. La vapeur sera surchauffée au moyen d'une tubulure circulant entre (10) et la limite supérieure du combustible. Bien évidemment (36) sera équipé des sécurités courantes liées à la production de vapeur. Au-dessus de la zone de détente (20) sera disposé un ballon de production d'eau chaude sanitaire (39) mobile autour d'un axe (40 > . Il augmentera le refroidissement des fumées circulant dans (20) et sera alimenté en eau froide par (41) et distribuera l'eau chaude par (42). Ces arrivées seront établies en conduites souples blindées. Ce ballon pourra etre relié au circuit de chauffage par une conduite quelconque. Le bloc compact délimité par (25) est par définition étanche ; il ne peut s'y produire d'émanation de fumée. Il est donc possible de l'insérer dans une enveloppe isolante (43) recouverte d'un habillage de protection (44) constitué d'une tôle ou autre matériau peint, traité en surface ou inalté- rable dans la masse. Ceci fait en ménageant une circulation d'air (45) entre (25) et (43) dont l'écartement sera maintenu par des entretoises (46) uniformément réparties sur le périmètre de (25) et ce sur plusieurs niveaux, deux au minimum. L'air frais de circulation dans (45) arrivera par des orifices réglables (48) disposés autour de la base de (43). Cet air réchauffé sera distribué par convection dans différentes pièces d'habitation, de travail ou différentes machines, par l'intermédiaire de (49) et de conduits ou canalisations de type connu,-équipés ou non d'un extracteur pouvant être utilisé pour le rafraichissement des pièces en été. L'appareil simple décrit ci-dessus fonctionne convenablement, il est cependant possible de remplacer les réglages manuels par des dispositifs automatiques, d'u n type quelconque tenant compte des différents paramètres nécessaires, permettant ainsi des règlages très pointus et temporisés. I1 est évident que cet appareil peut être déplacé et devenir mobile, à cet effet il sera muni de dispositifs connus, poignée, roues, embase aménagée pour permettre l'utilisation d'un appareil de manutention à fourches; moyens variant selon la capacité du foyer (14) et l'ncombrement de l'ensemble. Toutefois, il fau dra 1 'équiper de liaisons spécifiques permettant de le désolida risér des circuits d'eau chaude sanitaire, d'eau chaude chauf fagne, arrivée d'eau froide.. L'accouplement de plusieurs chaudières de ce type ne constituera pas une nouveauté. Bien entendu pour obtenir le meilleur rendement, il faut veiller à respec ter les proportions des divers composants de cet ensemble. REVENDICATIONS 1. Incinérateur de conception simple et de bon rendement, apte à brftler totalement tous déchets végétaux, même humides et, sous certaines conditions des déchets ménagérs, caractérisé par le fait qu'il comporte simplement un foyer (14) une cheminée brtl- eur centrale en meillis (10) des condenseurs (19) et des ralen tisseurs (23), des orifices de chargement (26) et (28), deux arrivées d'air (2) et (18), une évacuation des condensats re cueillis dans une réservoir (50), d'une évacuation des cendres (3) et (5), d'échangeurs thermiques (32) (34) (35), il est cont enu dans deux enveloppes (25) et (43). * - 2. Incinérateur selon revendication 1, caractérisé par un foyer (14), vertical, aussi large en haut qu'en bas et plus haut que large. - 3. Incinérateur selon revendication 1, caractérisé par un brt- leur cheminée central (10), cylindrique, reposant sur une em base conique (11) reposant elle-même sur une grille à mailles fines (9), (10) est relié à (14) par des entretoises supérieu=: res (12), 410) est partiellement obturé en partie haute par un tube métallique (15) reposant sur (10) par l'intermédiaire de pattes métalliques. - 4. Incinérateur selon revendication 1, caractérisé par des condenseurs (19) en matériaux réfractaires, formés d'éléments assemblés dont l'un reste amovible et sert d'obturateur, et des ralentisseurs (23) métalliques ou en matériaux réfrac- taires, disposés à l'intérieur de l'évacuation des fumées (22 - 5.Incinérateur selon revendication 1,, caractérisé par des orifices de chargement (26) et(28) disposés l'un au-dessus de l'appareil, l'autre sur le c8té, fermés par des obturateurs (27) et (29), réalisés, le premier en matériaux réfractaires, le second, composite; avec la partie située près du foyer en matériaux réfractaires, et pour la partie externe en matière isolante, chacun d'eux est muni d'une poignée et a une forme étudiée permettant de réaliser une jonction étanche par sim ple cnntact avec les réceptacles délimités par (25) et (43), (29) possède en outre un alésage permettant de contrôler la combustion des déchets. - 6. Incinérateur selon revendication 1 et 3, caractérisé par des arrivées d'air multiples; une arrivée d'air frais (2) située à la base de l'appareil, elle est réglable par tiret te et boisseau liés àun ressort, elle conduit l'air dans la partie basse de (10), après que l'air en question se soit diffusé à travers la grille incandescente (9), l'autre arrivée d'air (18) réglable par volet et contre poids, située en partie haute, é pénétre dans (15) en entrainant les inbralés en suspension au dessus du combustible (13). - 7. Incinérateur selon revendication 1, caractérisé par une récupération des eaux de ruisselement émanant de la masse du combustible, des-eaux de condensation.éventuelles provenant de la face interne du foyer (14) et un stockage de ces liquides dans un récipient amovible (su). - 8. Incinérateur selon revendication 1, caractérisé par un tiroir cendrier amovible (3) coulissant dan-s le socle (1), dégageant de cette façon l'orifice du dévalloir (5). - 9. Incinérateur selon revendication 1, caracté-risé par des échan geurs thermiques multiples disposés au sein de la masse du comb ustible incandescent, au-dessus de ltouverture (27), entre les parois (25 et (43), l'une accumulatrice et l'autre isolante, dans ce cas l'air de circulation est à la fois échangeur et fluide caloporteur. - 10. Incinérateur selon revendication 1, caractérisé par le fait qu'il est mobile etdéconnectable des installations fixes, qu'il peut produire. simultanément eau chaude, vapeur, air chaud, servir de circuit primaire à. une pompe à chaleur, être relié à une autre chaudière de type différent ou identique, qugil est possible -de régler son fonctionnement--à l'aide d'automatismes tenant compte de différents paramètres et obtenir ainsi des réglages très pointus et temporisés.