Brevet FR2536153A1 — publié le 19840518

INSTALLATION D'INCINERATION EN CONTINU DE DECHETS AVEC RECUPERATION DE LA CHALEUR DE COMBUSTION. La présente invention a trait à une installation d'incinération en continu de déchets industriels ou ménagers permettant la récupération d'une partie de la chaleur de combustion en vue de la production de courant électrique. Le principe de la récupération d'énergie par brû- lage des ordures notamment ménagères est bien connu. De nombreuses installations d'incinération d'ordures sont équipées de récupérateurs de la chaleur de combustion comportant un générateur de vapeur d'eau disposé dans le trajet d'évucuation des gaz de combustion et relié à un turbo-alternateur fournissant un courant électrique utilisable à diverses fins. Le but de l'invention est de proposer une structure a'installation propre à réaliser ce processus d'incinération - récupération de manière plus rationnelle, efficace et pratique que les lourdes installations actuelles qui sont complexes, très coûteuses dans leur réalisation et leur maintenance, peu fiables car souvent en panne ou indisponibles et accaparant un personnel important pour son fonctionnement et son entretien. A cet effet, l'invention a pour objet une installation d'incinération en continu de déchets équipée d'un système de génération de vapeur d'eau à partir des gaz de combustion relié à un système de génération de courant électrique à partir de ladite vapeur, caractérisée en ce qu'elle est constituée d'une fosse ae réception des ordures à traiter de forme allongée et refermée sur elle-meme suivant une boucle, un ensemble disposé à cheval au-dessus de ladite fosse et mobile le long de celle-ci, ledit ensemble portant une grille-sole disposée en fond de fosse et inclinée dans le sens de déplacement de l'ensemble de façon à s'engager à la manière d'un coin sous la masse des déchets et soulever ceux-ci d'une distance suffisante du fond de la fosse, une chambre de combustion des déchets disposée au-aessus de ladite grille-sole et délimitée par cette dernière, des grilles latérales et une hotte surplombant la grille-sole et canalisant les gaz de combustion vers une cheminée d'évacuation, des moyens pour amener de l'air de combustion dans une zone de brûlage des gaz, des moyens pour initier et entretenir la combustion des gaz, un système de génération de vapeur d'eau dont le bouilleur est disposé dans la trajectoire des gaz de combustion, et un turbo-alternateur alimenté en vapeur par ledit système de génération de vapeur, des moyens étant prévus pour entraîner en continu et guider ledit ensemble le long de la fosse. Dans une telle installation les déchets sont déverses dans la fosse en amont de l'ensemble mobile où ils peuvent sejourner le temps nécessaire à la fermentation et à la generation de méthane facilitant la combustion. L'ensemble d'incinération mobile se déplace en continu le long de la fosse et traite les déchets au fur et à mesure de son avancement. Au cours de cet avancement l'ensemble d'incinération souleve le lit de déchets grâce à sa grille-sole inclinée et itincinere peu à peu à l'intérieur de la chambre de combustioei mobile, la chaleur de combustion étant au moins partiellelient récupérée grâce au système de génération de vapeur actionnant le turbo-alternateur équipant l'ensemble mobile n aval de la chambre de combustion mobile les cendres et autres imbrûlés solides sont évacués et de nouveaux déchets sont déversés dans la fosse pour être traités par la chambre de combustion mobile à son prochain passage. Une telle installation peut fonctionner de manière continue et ut.nom avec un personnel extrêmement réduit. Une telle installation,aussi bien en ce qui concerne sa structure générale que certains équipements annexes tels que le guidage de la grille-sole, l'alimentation de la chambre Ge cor,sustion en air de combustion, l'évacuation des cendres et imbrûlés, etc.., peut être mise en oeuvre suivant différentes manières et différentes technologies sans sortir pour autant du cadre de l'invention. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre d'un mode de réalisation d'une installation d'incinération conforme à l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement et en regard des dessins annexés sur lesquels - Fig. l représente une vue de dessus schématique d'un mode de réalisation d'une installation selon 2'invention - Fig. 2 représente une coupe transversale vertica le de l'ensemble d'incinération mobile au-dessus de la fosse, suivant la ligne II-II de la Fig. 1 et - Fig. 3 représente une coupe verticale suivant la ligne III-III de l'ensemble mobile. L'installation schématisée sur les dessins comporte une fosse 1 de forme annulaire, d'une profondeur de quelques mètres (3,50 à 4 mètres par exemple) et d'une largeur également de quelques mètres (5 à 6 m). Dans le mode de réalisation représenté la fosse 1 est circulaire, d'un rayon (paroi intérieure) de quelques dizaines de mètres (30 à 40 m par exemple) et est délimitée par deux massifs concentriques en béton 2 et 3, érigés sur le sol et formant deux murs circulaires servant à leur partie supérieure de chemins de roulement 2a et 3a pour un ensemble d'incinération mobile 4 capable de se déplacer à cheval au-dessus de la fosse. L'ensemble 4 repose sur les chemins de roulement 2a et 3a par l'intermédiaire de galets 5 et est fixé à l'ex trémite d'un bras 6 ancré au centre de l'installation sur un pivot 7 autour duquel il peut librement tourner dej600. Le déplacement de l'ensemble 4 au dessus de la fosse l est assuré à partir de galets 5 moteurs mus par exemple par des moteurs electriques embarqués. Les déchets à traiter sont déversés dans la fosse à l'aide par exemple de camions-bennes avancés au bord de la fosse à l'aide de plans inclinés établis contre le massif extérieur 3 ou bien introduits directement à l'intérieur de la fosse à l'aide de sas d'entrée mobiles 8 conformes dans les parois des massifs 2 et 3, les sas 8 du mur intérieur 2 permettant l'accès au bras 6 et aux divers circuits (eau, electricité, telécorimande) reliant les dispositifs portés par l'ensemble mobile 4 à l'extérieur. Les parois des murs circulaires 2,3 délimitant la fosse 1 sont de préférence verticales. Le fond ae la fosse 1 est de préférence légèrement incliné en direction des massifs 2 et 3 afin de permettre l'évacuation des eaux pluviales, la fosse 1 étant à l'air libre, bien qu'elle puisse est recouverte en tout ou partie, de manière permanente ou non. L'ensemble 4 porte à sa partie inférieure une charre de combustion 9 conformée de manière à occuper pour ainsi aire toute la section de la fosse 1 (fig. 2). Cette chambre de combustion 9 est délimitée par une grillesole 10 inclinée dans le sens d'avancement (flèche 11) de l'ensemble mobile (fig. 3) et constituée par exemple de fers ronds parallèles à ladite direction a'avancement. La grille-sole 10 est complétée latéralement de deux nappes verticales 12 de fers ronds se déplaçant à fai le distance de la paroi des murs 2 et 3. L'ensemble des fers 10 et 12 est suspendu à une hotte 13 d'axe vertical et chargée de conduire les fumées et les gaz chauds vers une cheminée 14 fixée à la partie su pérleure de l'ensemble mobile 4. Immédiatement avant la cheminée '4 est dispose à la partie supérieure de la hotte 13 un reseau de tubes échangeurs 15 formant un bouilleur alimente en eau à partir d'une source appropriée (non représentee) par l'intermédiaire du bras 6 et d'un joint tournant monte dans le pivot 7. La vapeur d'eau générée dans le bouilleur 15 est envoyée dans un turbo-alternateur symbolisé en 1 b et porte par l'ensemble 4. Le turbo-alternateur 16 engen- dre un courant électrique évacué par des conducteurs portés par ie bras 6 et utilisable à diverses fins. L'ensemble 12-13-15 est coiffé d'une seconde hotte 17 bordant de part et a'autre des murs 2,3 et délimitant avec la hotte 13, tout autour de celle-ci, un passage 18 pour de l'air frais de combustion introduit à l'intérieur de la hotte 13 par des trous 19 ménagés sur tout le pourtour de la hotte 13 â sa partie supérieure. Par ailleurs pour améliorer la combustion il est prévu un brûleur 20 disposé dans la partie centrale supérieure de la hotte 13. Ce brûleur 20 est relié par un conduit 21 à l'air extérieur et est percé d'une série de trous 22 en regard des trous 19. La combustion à l'intérieur de la hotte 13 et dans la chambre 9 s'entretient d'elle-même du fait de la fermentation des déchets,mais,par mesure de sécurité,il est préférablede disposer au droit des trous 19,22 un système d'inflammation des gaz par brûleur auxiliaire (non représenté) alimenté par une source de gaz par exemple et allumé électriquement, un dispositif de veille par thermocouple détectant l'extinction de la combustion et déclenchant aussitôt le système de réallumage. De l'air de combustion est également introduit sous le lit de déchets 23 soulevé par la grille-sole 10 par l'inter médiaire par exemple d'un ou plusieurs ventilateurs 24 disposés sous la sole, portés par l'ensemble 4 et prélevant de l'ai frais soit à l'arrière de l'ensemble 4, soit sur les côtés, par l'intermédiaire de conduits appropriés non représentés. Les imbrûlés solides qui s'accumulent sur la moitié arrière (suivant la direction d'avancement 11) sont évacués vers l'extérieur de la chambre de combustion 9 par un décendreur 25 horizontal porté par l'ensemble 4 et constitué d'un tapis sans fin portant des doigts 26 s'introduisant entre les fers ronds de la grille-sole 10 et poussant les imbrûlés solides vers l'extrémité arrière de la sole 10. A l'extrémité du décendreur 25 est disposé transversalement un système symbolisé en 27 chargé d'évacuer les résidus et imbrûlés solides en le prenant a la sortie du décendreur 25, en les élevant au-dessus de l'un des murs 2,3 et en les faisant tomber par gravité soit dans une benne de camion soit dans une benne amovible 28 porté par l'ensemble 4. Le dispositif d'évacuation 27 est bien enten du porté par l'ensemble mobile 4. Les cendres tombant dans la fosse sont évacuées ul tcrieurement. Il peut être éventuellement nécessaire de prévoir a l'avant de L'ensemble 4 un dispositif pour faciliter l'introduction correcte des déchets, leur bonne répartition sur la largeur de la grille-sole 10. En outre, il peut être souhaitable de munir l'avant de l'ensemble d'incinération d'un système coupe-feu au cas où le feu se propagerait dans la masse des déchets en amont de l'ensemble 4. Un tel système peut être constitué d'une herse par exemple associée ou non à un dispositif d'arrosage à l'eau. Une telle herse serait portée par l'ensemble 4 et mobile verticalement. En cas de propagation du feu à l ' ex- térieur de la chambre 9, propagation détectée par exemple par un détecteur approprié, la herse serait abaissée jusqu ' d traverser toute la masse des déchets et l'ensemble 4 reculerait pour s'écarter de la masse des déchets évitant ainsi qu'elle ne soit atteinte par le feu. Le fonctionnement de l'installation représentée et écrite ci-dessus est le suivant. Les déchets à traiter 23 sont déversés par camions ou autre moyen dans la fosse 1 en amont de l'ensemble mobile d'incinération 4 lequel se déplace toujours dans le même sens (flèche 11). Avantageusement on fait séjourner les- déchets 23 deux ou trois semaines, en les aspergeant d'eau éventuellement pour favoriser la fermentation et la production de méthane qui est un gaz combustible qui s'enflamme très facilement. L'ensemble 4 se déplace en continu, en incinérant peu a peu les déchets qu'il rencontre. Ceux-ci sont soule véz par la grille-sole inclinée 10 et introduits dans la chantre de combustion 9 ou, plus exactement, la chambre 9 vient envelopper la masse des déchets qu'elle isole du fond de la fosse 1. La mise à feu des déchets est lancée par exemple avec du elle, puis les déchets brûlent d'eux-mêmes. La conFus t:ion en 9 est activée par les ventilateurs 24. Elle dégage cXe la chaleur et des gaz qui dans un second temps sont brûles au droit du brûleur 20 à l'aide d'air complémentaire amené par 18 et 21. Le bouilleur 15 permet de récupérer le maxirnum de calories. Les cendres et imbrûlés solides sont poussés par les doigts 26 vers l'évacuateur 27 puis la benne 28 qui une fois pleine est elle-même évacuée et remplacee par une vide accrochée à l'ensemble 4. Au cours de son déplacement l'en- semble incinérateur mobile 4 traite donc progressivement et systématiquement la masse des déchets qui se présente devant lui en laissant derrière lui une fosse vide et nette qui peut à nouveau être remplie de nouveaux déchets à traiter en sorte que l'installation peut fonctionner en continu et en boucle fermée. A la partie inférieure des murs 2 et 3 sont avantageusement prévus des orifices chargés, 'une part, d'évacuer l'eau de la fosse (eau pluviale ou d'arrosage) et, d'autre part, d'introduire à la base des déchets de l'air nécessaire notamment à la combustion. Bien des variantes peuvent être apportées a une telle installation sans sortir pour autant du cadre de l'invention. C'est ainsi que la fosse 1 peut être enterrée ou semi-enterrée au lieu d'être édifiée au dessus de la surface du sol, pourvu que l'évacuation de liteau de la fosse, l'introduction d'air ae combustion et la circulation entre l'extérieur de l'installation et la zone circulaire centrale puissent se faire dans de bonnes conditions. La structure et la morphologie de la chambre de combustion 9, des moyens d'évacuation des cendres et imbrûlés solides, et des moyens d'introduction de l'air de combustion peuvent bien entendu varier dans de larges mesures, ainsi que les moyens d'entretien et de contrôle de la combustion. La fosse 1 n'est pas obligatoirement circulaire, elle peut avoir la forme d'une boucle refermée sur ellemême et de configuration quelconque, enfin l'ensemble 4 peut ne pas être relié par un bras à un pivot central mais être autonome et automoteur en se guidant le long des chemins de roulement 2a, 3a. Enfin, on peut éventuellement envisager l'usage direct de la vapeur d'eau générée par l'installation au lieu de lui faire entraîner une turbine génératrice de courant. REVENDICATIONS 1. Installation d'incinération en continu de déchets équipée d'un système de génération de vapeur d'eau à partir des gaz de combustion relié à un système de génération de courant électrique à partir de ladite vapeur, ca caractérisée en ce qu'elle est constituée d'une fosse (1) de reception des ordures à traiter (23) de forme allongée et refermée sur elle-même suivant une boucle, un ensemble (4) disposé à cheval au-dessus de ladite fosse (1) et mobile le long de celle-ci, ledit ensemble portant une grille-sole (10) disposée en fond de fosse et inclinée dans le sens de déplacement (11) de l'ensemble (4) de façon à s' engager à la manière d'un coin sous la masse des déchets et soulever ceux-ci d'une distance suffisante du fond de la fosse une chambre (9) de combustion des déchets disposée au-dessus de ladite grille-sole (10) et délimitée par cette dernière, des'grilles latérales (12) et une hotte (13) surplombant la grille-sole et canalisant les gaz de combustion vers une cheminée d'évacuation (14), des moyens pour amener de l'air de combustion dans une zone de brûlage des gaz, des moyens pour initier et entretenir la combustion des gaz, un système de génération de vapeur d'eau dont le bouilleur (15) est disposé dans la trajectoire des gaz de combustion, et un turbo-alternateur (16) alimenté en vapeur par ledit système de generation de vapeur,des moyens étant prevus pour entraîner en continu et guider ledit ensemble (4) le long de la fosse (1). 2. Installation suivant la revendication 1 caractérisée en ce que la fosse (1) est délimitée entre deux parois verticales cylindriques concentriques érigées au-dessus ou en-dessous de la surface du sol, ledit ensemble (4) se dépla çant à cheval au-dessus de la fosse (1) en roulant sur des chemins de roulement (2a, 3a) conformés à la partie supérieure desdites parois verticales concentriques. 3. Installation suivant la revendication 2 caractériséeen ce que ledit ensemble mobile (4) est relié par un bras (6) à un pivot central (7) et se déplace le long desdits chemins de roulement (2a, 3a) à l'aide de galets (5) dont certains ou la totalité peuvent être moteurs. 4. Installation suivant l'une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que ledit ensemble mobile (4) est muni d'un système de ventilation (24) disposé sous la grillesole (10) et chargé d'introduire dans la masse des déchets reposant sur ladite grille-sole (10) de l'air neuf de combustion. 5. Installation suivant l'une des revendications i à 4 caractérisée en ce que ladite grille-sole (10) est munie d'un décendreur (25) d'évacuation à l'arrière de l'ensemble (4) des cendres et imbrûlés solides, ceux-ci étant repris par un évacuateur latéral (27) porté par l'ensemble mobile (4) et transférant les cendres et imbrûlés hors de la fosse (1), de préférence dans une benne amovible (28) portée par ledit ensemble (4). 6. Installation suivant l'une des revendications 1 à 5 caractériséeen ce que ladite hotte (13) délimitant la chambre de combustion des gaz au-dessus de la grillesole (10) est entourée d'une hotte (17) ménageant un espace annulaire (18) chargé d'introduire de l'air neuf de combustion à la partie supérieure et à l'intérieur de la hotte (13), immédiatement en amont du bouilleur (15). 7. Installation suivant la revendication 6 caractérisée en ce qu'elle comporte à l'intérieur et à la partie supérieure de ladite hotte (13) un brûleur central (20) alimenté en air neuf de combustion. 8. Installation suivant les revendications 6 et 7 caractérisée en ce qu'elle comporte en outre, au droit des orifices (19,22) d'introduction d'air de combustion, un système d'allumage et de contrôle de combustion. 9. Installation suivant l'une des revendications 1 à 8 caractérisée en ce que ledit ensemble mobile (4) est muni à l'avant d'un système pare-feu destiné à isoler ledit ensemble de la masse des déchets à traiter en cas de propagation de la combustion hors de la chambre prévue à cette effet ( 9 ). 10. Installation suivant la revendication 9 caractérisée en ce que ledit systèmé pare-feu est une herse mobile verticalement à l'intérieur de la fosse (1) et dont la descente est commandée à partir d'un détecteur de combustion monté à l'avant de l'ensemble mobile (4)