Brevet FR2599124A1 — publié le 19871127

La présente invention concerne d'une façon générale l'incinération de matières, homogènes ou non, ayant un pouvoir calorifique suffisant, par rapport à l'unité de masse, pour justifier leur destruction par combustion. Un exemple par excellence d'une telle matière est constitué par les ordures ménagères, et l'invention sera décrite ci-après dans son application à la destruction de ces ordures ménagères. On connait déjà une installation pour la destruction de ces matières, dans laquelle les matières sont incinérées dans une tour, ou colonne verticale ouverte à ses deux extrémités et dans laquelle les matières à incinérer, dans ce cas les ordures ménagères, sont chargées à la partie supérieure de la colonne,séchées et pyrolysées dans la partie médiane et pour ce qu'il en reste, brûlées et fondues à sa partie inférieure, les produits gazeux combustibles issus de ces diverses réactions étant recueillis dans un collecteur à la partie supérieure de la colonne et brûlés dans une chambre de combustion secondaire grâce à un apport d'air secondaire. Les produits gazeux chauds sortant de cette chambre de combustion secondaire sont conduits dans une chaudière de récupération dans laquelle leur chaleur est utilisée pour chauffer de l'eau et produire de la vapeur, les gaz refroidis sortant de cette chaudière étant ensuite filtrés, dépoussiérés et finalement évacués dans l'atmosphère. Pour favoriser et entretenir la combustion, de l'air primaire préalablement chauffé est injecté à la base de la colonne d'incinération. Les installations de ce type utilisées jusqu'à présent pour la destruction par incinération des ordures ménagères ne fonctionnent pas d'une façon entièrement satisfaisante. L'invention a en conséquence pour but de réaliser une installation du type précité permettant une meilleure incinération des matières à détruire avec un fonctionnement beaucoup plus économique en apport d'énergie. Elle a pour objet à cet effet une installation du type précité pour la destruction par incinération de matières diverses présentant un pouvoir calorifique récupérable, notamment des ordures ménagères, comprenant une tour d'incinération et de pyrolyse, une chambre secondaire de combustion des produits gazeux combustibles de la pyrolyse et une chaudière de production de vapeur chauffée par les gaz chauds provenant de ladite chambre secondaire de combustion, caractérisée en ce qu'elle comprend un brûleur monté directement sur la chaudière et alimenté par les produits gazeux de la pyrolyse provenant de la tour, des moyens entre la tour et ledit brûleur pour séparer les poussières desdits produits gazeux, un échangeur thermique relié à une sortie de la chaudière et des moyens pour ré-injecter lesdites poussières dans la tour avec de l'air primaire de combustion préalablement chauffé dans ledit échangeur. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemple non limitatif permettra de bien comprendre comment l'invention peut store mise en pratique. La figure 1 est un schéma d'une installation d'incinération d'ordures ménagères de la technique antérieure. La figure 2 est un schéma d'une installation suivant l'invention. En se référant à la figure 1, une installation connue d'incinération d'ordures ménagères comprend une tour d'incinération 1 ayant un foyer 2 à sa partie inférieure, une lanterne ou collecteur 3 des gaz à sa partie supérieure. Le collecteur 3 est relié par un conduit 4 dans lequel est effectué un apport d'air secondaire par un conduit 19 et un ventilateur 20 à une chambre secondaire de combustion 5 dans laquelle sont brûlés les produits gazeux et les poussières issues de la tour, les poussières non combustibles se déposant dans un réceptacle 6 à la partie inférieure de la chambre 5. La chambre 5 est reliée par un conduit 7 à une chaudière 8 qui reçoit ainsi les gaz brûlés provenant de la chambre secondaire 5. De l'eau entrant par une entrée 9 de la chaudière 8 est chauffée par ces gaz et sort sous forme de vapeur par une sortie 10. Les gaz partiellement refroidis sortent de la chaudière 8 par un conduit 11 relié à un dépoussiéreur 12 ayant une sortie 13 pour les poussières et relié à l'atmosphère par un conduit 14 comportant un ventilateur 15 et ouvert sur l'atmosphère en 18. Une rampe circulaire de distribution 16 alimente le foyer 2 en air primaire de combustion préalablement chauffé dans un dispositif de chauffage 17 alimenté par une source extérieure d'énergie (non représentée). L'expérience a montré qu'une telle installation de la technique antérieure ne fonctionne pas d'une façon entièrement satisfaisante. En effet, non seulement la combustion s'effectue mal dans la tour 1 et les-matières à brûler ne descendent pas dans celle-ci de façon satisfaisante, mais en outre le rendement est faible et enfin des cendres, des scories et des poussières doivent être périodiquement retirées en trois points de l'installation savoir : à l'extrémité inférieure de la tour 1, à l'extrémité inférieure de la chambre de combustion 5 et au dépoussiéreur final 12. En outre les gaz de combustion de la chambre 5 abandonnent dans la chaudière 8 une quantité non négligeable de poussières, nécessitant un nettoyage fréquent de celle-ci, et de ce fait autant d'arrêts de fonctionnement coûteux. De plus, la température de l'air primaire de combustion, nécessaire pour entretenir celle-ci et fondre les scories est proche de 10000C, nécessitant ainsi une consommation d'énergie très importante par-rapport au tonnage de matières incinérées pouvant même doubler le coût de ce tonnage. Enfin les gaz évacués dans l'atmosphère ont une teneur élevée en acides, notamment chlorhydriques. L'installation suivant l'invention représentée à la figure 2 est du même type général que celle de la figure 1, mais elle en diffère en plusieurs points importants. Comme connu en soi elle comporte une tour 21 de combustion comportant à sa partie supérieure des moyens ou lanterne 23 pour recueillir les gaz de combustion chauds, une chaudière 28 et un dépoussiéreur final 32. La lanterne 23 de la tour d'incinération 21 est reliée par l'intermédiaire d'une vanne 22 à deux voies, d'une part par un conduit 24 à un dispositif 25 de filtration et de dépoussiérage des produits gazeux de la combustion et, d'autre part, directement à l'atmosphère par un conduit 26 débouchant sur celle-ci en 27. Le dispositif 25 est du type comportant à sa partie inférieure des moyens 29 de sortie des poussières recueillies, et est relié par un conduit 30 à un brûleur 31 à gaz pauvre monté sur la chaudière 28, et comportant une entrée d'air, comme connu en soi. Les moyens 29 du dispositif 25 sont reliés de façon à s'ouvrir dans une conduite 33 reliée à une source de vapeur (non représentée) et débouchant aux sorties de la rampe circulaire 35 d'alimentation en air primaire chaud de combustion du foyer de la tour 21, cet air étant amené par un conduit 36 relié à une source 34 d'air sous pression par l'intermédiaire d'un réchauffeur 37 chauffé par prélèvement dans la chaudière 28 des gaz de combustion au moyen d'un conduit 38 dont la sortie du réchauffeur 37 est reliée par un ventilateur 39 et un conduit 40 à une sortie 41 de la chaudière 28, reliée au dépoussiéreur 32. La sortie des gaz du dépoussiéreur 32 est reliée par un conduit 42 à un dispositif 43 de lavage des gaz. Le dispositif 43 de lavage des gaz comporte une cuve 44 dont le fond est relié à la partie supérieure par un conduit 45 dans lequel est intercalée une pompe 46. Le dispositif 43 comporte en outre un conduit 47 de trop-plein de la cuve et un conduit 48 reliant sa partie supérieure à l'atmosphère en 27 par l'intermédiaire d'un ventilateur 50. Enfin le conduit 45 relié au fond de la cuve 44 est relié par un conduit 51 à une cuve 52 disposée au-dessous d'une ouverture 53 de sortie des cendres et scories à la partie inférieure de la tour 21. Une pompe 59 est intercalée dans le conduit 51. En fonctionnement, les matières à incinérer, dans cet exemple des ordures ménagères, sont introduites à la partie supérieure de la tour 21 pour descendre jusqu'à la sole 54 à laquelle elles sont amenées par un dispositif agitateur 55 représenté seulement schématiquement et qui peut être du type à palettes, à vis sans fin ou autre. Lorsque la combustion est démarrée les gaz chauds montent dans la tour 21, réchauffant au passage la masse de matières non brûlées et s'échappent par le conduit 24 pour passer dans le dispositif 25. Les gaz dépoussiérés parviennent au brûleur 31 qui chauffe la chaudière 28. Les poussières recueillies dans le dispositif 25 tombent dans le conduit 33 par l'intermédiaire des moyens 29 et sont entrainées par la vapeur pour se mélanger à l'air primaire de combustion arrivant par la rampe 35. Ces poussières contiennent en grande partie des particules combustibles (carbone, hydrocarbures etc.) qui activent et entretiennent la combustion. Les gaz de combustion du brûleur 31 chauffent l'eau entrant en 56 dans la chaudière 28, la vapeur d'eau s'échappant de la chaudière. Une partie des gaz de combustion du brûleur 31 sort de la chaudière 28 par le conduit 38 pour chauffer l'air primaire de combustion dans le dispositif 37, par circulation forcée par le ventilateur 39, tandis qu'une autre partie de ces gaz sort de la chaudière 28 par le conduit 41. Grâce à cet agencement, la totalité des gaz sortant de la chaudière par les conduits 38 et 41 passe dans le dépoussiéreur 32 dans lequel sont recueillies les dernières poussières (non combustibles), qui en sont extraites par une vidange 58. Les résidus non combustibles de la combustion sont fondus et recueillis sous forme de laitier tombant dans la cuve 52 qui contient avantageusement de l'eau. Le laitier tombant de la sole 54 de la tour 21 se dissout partiellement dans l'eau de la cuve 52, produisant ainsi une solution alcaline qui est renvoyée par la pompe 59 dans la cuve 44 du dispositif 43 de lavage des gaz provenant de la chaudière 28 et du réchauffeur 37. On comprend bien entendu qu'il est prévu des moyens classiques (non représentés, ne faisant pas partie de l'invention) pour assurer la constance du niveau de l'eau dans la cuve 52, tandis que le trop-plein du dispositif laveur 43 est évacué par la sortie 47. Les gaz traversant ainsi la solution alcaline sont débarrassés de leur acidité dans le dispositif 43 et les émissions à l'atmosphère sont ainsi épurées. On notera que la source de vapeur à laquelle est relié le conduit 33, pour entraîner les poussières provenant du filtre 25, peut être constituée par une dérivation de la sortie 57 de la chaudière. Enfin, il est prévu des moyens 60 reliés à une alimentation en eau, afin de permettre une injection d'eau dans le circuit pour contrôler la température, dans un but de sécurité, et les gaz recueillis dans la lanterne 23 peuvent également être dérivés directement dans l'atmosphère par le conduit 26. REVENDICATIONS 1. Installation pour la destruction de matières diverses par incinération, du type comprenant une tour ou colonne verticale dans laquelle les matières sont introduites à son extrémité supérieure et incinérées à sa partie inférieure, une chambre de combustion et une chaudière de production de vapeur chauffée par la combustion des gaz résiduels de combustion et de pyrolyse recueillis à. la partie supérieure de la colonne, et des moyens pour épurer les gaz, caractérisée en ce qu'elle comprend un brûleur (31) monté directement sur la chaudière (28) et alimenté par les produits -gazeux de la pyrolyse provenant de la tour (21), des moyens (25) entre la tour et ledit brûleur pour séparer les poussières desdits produits gazeux, un échangeur thermique (37) relié à la sortie de la chaudière (28), et des moyens (29, 33, 57) pour ré-injecter lesdites poussières dans la tour (21) avec de l'air primaire de combustion préalablement chauffé dans ledit échangeur (37). 2. Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens entre la tour (21) et le brûleur (31) sont constitués par un dispositif (25) de filtration et de dépoussiérage ayant des moyens (29) de sortie des poussières recueillies reliés auxdits moyens (33, 57) pour ré-injecter lesdites poussières dans l'air primaire de combustion. 3. Installation suivant la revendication 2, caractérisée en ce que ledit échangeur thermique (37) est alimenté d'une part en gaz de combustion chaud par un conduit (38) de sortie des gaz de la chaudière et d'autre part en air sous pression provenant d'une source extérieure (34). 4. Installation suivant la revendication 3, caractérisée en ce que l'air provenant de ladite source (34), chauffé dans l'échangeur (37) est amené par un conduit (36) à une rampe (35) d'alimentation en air de combustion à la partie inférieure de la tour (21). 5. Installation suivant la revendication 4, caractérisée en ce que les gaz de combustion chauds alimentant ledit échangeur thermique (37) sont conduits, à la sortie de celui-ci, à un dépoussiéreur (32). 6. Installation suivant la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comporte un bac (52) de récupération du laitier résiduel de combustion tombant de la partie inférieure de la tour (21), contenant de l'eau dans laquelle se dissout partiellement ledit laitier pour former une solution alcaline, un dispositif (43) de lavage des gaz, et une pompe (59) d'alimentation du dispositif (43) de lavage auquel elle est reliée par un conduit (51). 7. Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comporte, à la partie supérieure de la tour (21) des moyens (55) pour agiter les matières à incinérer. 8. Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comporte, à la partie supérieure de la tour, des moyens (55) pour faire descendre les matières à incinérer dans la tour, au fur et à mesure de leur combustion à la partie inférieure de celle-ci.