Brevet FR2605715A1 — publié le 19880429

DISPOSITIF D'INCINERATION DE DECHETS INDUSTRIELS L'invention a trait au traitement par incinération des dé- chets industriels pâteux et plus spécialement à ceux de ces déchets dont la viscosité ne permet ni le pelletage ni le pompage par les moyens usuels. Les déchets industriels présentent une gamme très étendue de viscosité; en fait, ce terme déchets industriels recouvre tout à la fois les eaux usées et des goudrons particulièrement visqueux. Si les premiers cités peuvent être facilement pompés, les seconds peuvent être aussi aisément manipulés à l'aide de grappins. Malheureusement, il a été observé depuis quelques années que devaient de plus en plus fré- quemment être traités par les usines d'incinération des produits semi- liquides et pâteux n'entrant dans aucune des catégories ci-dessus et que nous qualifierons par la suite simplement de pâteux. Le pompage de ces pâtes étant naturellement exclu, de tels produits sont généralement chargés dans les fours d'incinération comme s'il s'agissait réellement de solides, ce qui n'est toutefois pas sans soulever de nombreux inconvénients. On constate tout d'abord que ces produits pâteux ont une grande tendance à s'étaler sur les parois du four dès leur chargement. De ce fait, ils occasionnent une usure prématurée dans la zone d'en- fournement, de la couche de réfractaires protégeant le four. De plus, il s'agit là de phénomènes très brûtaux, la composition des déchets in- dustriels étant par essence même fort peu régulière et homogène. Cet étalement des déchets piteux entraîne dans cette zone d'enfournement la formation d'une épaisse couche de lave qui peu à peu obstrue l'entrée du four et qui nécessite l'arrêt des installations et son élimination à l'aide d'engins de travaux publics du type marteau- piqueur, engins qui eux-mêmes, ne favorisent pas la longevité des ré- 2605 7 1 5 fractaires du four. Enfin ces déchets pâteux présentent souvent des points "flash" très inférieurs i ceux des déchets solides "vrais" et il peut se produire une inflammation spontanée en amont du four avec un risque de propagation de l'incendie dans la trémie de chargement. Pour tenter de pallier à ces divers inconvénients, il est d'usage de mélanger à ces déchets pâteux des solides pulvérulents, soient des autres déchets à traiter par incinération, des sciures ou encore des cendres recyclées. En fait, aucune de ces solutions ne peut être considérée comme satisfaisante: d'une part, les usines d'inciné- ration de déchets industriels se doivent de traiter ceux-ci dans un mi- nimum de temps et il est impossible de différer l'incinération d'un produit jusqu'à ce que l'on dispose simultanément et de déchets pulvé- rulents et de déchets pâteux, d'autre part, les cendres recyclées ont un pouvoir calorifique pratiquement nul qui nuit au bon rendement de l'installation. La demanderesse a cherché à améliorer le traitement de ces déchets pâteux par une séparation en une partie liquide, c'est-à-dire pouvant être traités par des moyens usuels de pompage et une partie so- lide. Pour être satisfaisante, une telle séparation se devait tou- tefois d'être suffisamment rapide pour ne pas ralentir l'ensemble du processus et de ne pas nécessiter la surveillance humaine à proximité immédiate de l'installation, compte tenu des dangers inhérents à tous les déchets industriels. Ces considérations ont conduit la demanderesse à écarter tout procédé de séparation poussée, par exemple par centrifu- gation. Conformément à l'invention le produit pâteux à incinérer est stocké dans une fosse de réception, la partie solide en est séparée grossièrement à l'aide d'un crible vibrant avant d'être conduite direc- tement à la trémie d'alimentation du four, alors que la partie liquide est conduite par une goulotte de réception à une pompe d'injection qui la projette à l'intérieur du four tournant et à distance de la zone d'enfournement. De préférence, l'alimentation du crible s'effectue avec un produit piteux enrichi en liquides. Pour celé, la fosse de réception est dans un premier temps vidangée à l'aide d'un grappin à coquilles ajourées qui permet un égouttage sommaire et un chargement direct de la trémie d'alimentation du four avec un matériau essentiellement solide. 2605 7 15 Dans une seconde étape, la vidange de la fosse de réception est pour- suivie i l'aide d'un grappin i étanchéité renforcée qui lui alimente le crible vibrant avec un matériau relativement plus liquide. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, la partie liquide recueillie après séparation sur le cri- ble vibreur est envoyée dans un réservoir tampon dont le volume est au moins égal i celui du grappin à étanchéité renforcée dont il est ainsi possible d'absorber le complet déversement sans provoquer des refus dus i un éventuel bouchage en aval du dispositif de déchargement. Il est également avantageux de prévoir un ensemble de régula- tion et de sécurité apte à assurer l'isolement du four tournant d'inci- nération en cas d'anomalie de fonctionnement et à débloquer automatiquement des vannes d'aspiration et de refoulement de la pompe d'injection de la partie liquide. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention sont décrits dans la description détaillée qui suit d'un mode de réalisation préféré de l'invention représenté schématiquement sur la planche unique annexée. Sur cette planche unique une unité de chargement d'un four tournant d'incinération d'une installation de traitement de déchets in- dustriels. A l'encontre des déchets domestiques la nature et la présen- tation des déchets industriels sont extrêmement variées et les arrivages peu prévisibles. Les déchets pâteux, ni pompables ni pelleta- ges sont particulièrement difficiles à éliminer car comme indiqué dans le préambule du présent mémoire, ils conduisent pour différentes rai- sons i une usure prématurée des réfractaires du four et obligent i des fréquentes interruptions de l'unité d'incinération. Ces déchets arrivent à l'installation d'incinération en vrac et sont déversés par les camionneurs directement dans des fosses de ré- ception. Notons que l'approvisionnement est parfois sous forme de fûts, mais que ceux-ci sont directement déversés dans le four par une bouche spécifique d'introduction et ne seront donc pas ici pris en compte. Suivant les quantités de déchets fournis, ces fosses de ré- ception peuvent recevoir des produits de différentes origines sous condition naturellement d'une analyse préalable assurant l'inocuité de tels mélanges. Aussi-peut-on avoir des produits péteux peu visqueux mé- langés i des solides. Le dispositif selon l'invention comporte essentiellement une trémie 1 d'alimentation du four tournant 2, réceptionnant les matières 2605 7 1 5 délivrées par un grappin 3, un crible vibreur 4 alimenté par un grappin étanche 5 essentiellement en piteux enrichis en liquide, une pompe d'injection 6 envoyant la partie liquide, séparée dans le crible vi- breur 4, i l'intérieur du four tournant 2 grâce i une canne d'injection 7. La trémie d'alimentation 1 doit être échancrée, avec un capo- tage de déversement des parties solides triées par le crible vibreur 4. Elle dessert une goulotte 8 d'alimentation du four tournant 2. Si la fosse de réception contient des déchets solides d'assez grandes dimensions, il est préférable de commencer par la vidanger à l'aide du grappin 3 à coquilles ajourées qui laisse retomber environ % des liquides. Ce grappin 3, dont la charge est donc essentiellement composée de solides, déverse directement dans la trémie d'alimentation 1, de sorte qu'un prétriage grossier est ainsi assuré qui évite que des pièces trop lourdes ne passent par le crible vibreur 4. Dès que l'on constate que le grappin 3 à coquilles ajourées est devenu pratiquement sans effet, c'est-a-dire que la fosse de récep- tion ne contient plus que des produits piteux enrichis en liquide, on utilise un grappin 5 à étanchéité renforcée qui alimente le crible vi- breur 4. Comme schématisé, le crible vibreur 4 est juxtaposé à la tré- mie 1 d'alimentation. Le crible vibreur 4 est essentiellement constitué d'une tré- mie mue en vibration sous laquelle est placé un extracteur cribleur. La superposition des deux mouvements vibratoires assurent une bonne sépa- ration des liquides et des solides. La trémie du crible vibreur 4 a une forme d'entonnoir dont elle assure les fonctions. Elle est de préférence en tôle épaisse et pourvue sur trois côtés de panneaux de protection, également en tôle épaisse, posés indépendant et statiques et dont la superposition à la trémie assure l'étanchéité. De plus, les panneaux fixes de protection constituent la charpente support du crible vibreur. La mise en vibra- tion de la trémie du crible vibreur 4 est de préférence assurée par deux moteurs autosynchrones. Ainsi, l'aspiration des produits par l'en- tonnoir s'effectue de façon continue sans bouchage et de plus il se produit un certain décolmatage des parois de la trémie du crible vi- breur 4. Apres être passé par cet entonnoir formé par la trémie du crible vibreur 4, le matériau est déversé sur l'extracteur cribleur qui 2605 7 15 effectue la séparation des liquides et des solides. Cette séparation a lieu sur sa partie centrale 8 réservée à la surface vibrante constituée par une toile métallique anticolmatante et i mailles assez larges par exemple de 25 x 35 mm. Cette toile est montée tendue sur un cadre per- mettant un dégagement latéral. La partie arrière 9 de l'extracteur est conçue pour extraire le produit et le transporter Jusqu'à la trémie 1 d'alimentation en produits solides. Deux moteurs à balourds réglables propagent la vibration unidirectionnelle de l'extracteur cribleur. Il doit bien être remarqué qu'un tel crible ne permet qu'une séparation très imparfaite des liquides et des solides - résidus de peinture, polymétacrylates - une parfaite séparation serait pratique- ment impossible à obtenir et nécessiterait pour être mise en oeuvre des installations de stockage intermédiaires et la présence continuelle d'une main d'oeuvre nouvelle à proximité de ces installations supplé- mentaires. Or, même si on fait abstraction de l'aspect purement finan- cier, il n'est pas souhaitable d'exposer en permanence du personnel à proximité immédiate de produits pouvant être assez nocifs. En pratique, la séparation est largement suffisante pour que les produits dits solides n'aient plus tendance à s'étaler à l'entrée du four tournant 2 et pour que les produits dits liquides soient pom- pés, ce qui est possible dès qu'ils ne contiennent que des particules de moins de 50 mm. De plus, une telle séparation absorbe très largement des produits de granulométries très hétérogènes typiques des déchets industriels. La partie liquide est injectée pour incinération au coeur mê- me du four grâce à la canne d'inJection 7 alimentée par la pompe 6. De préférence, il est prévu d'aménager dans la conduite d'alimentation 10 le crible vibrant 4 et la pompe 6, une réserve 11 capable d'absorber au moins tout un volume du grappin à étanchéité et de préférence de 2 à 3 volumes, une capacité de 800 litres donne par exemple toute satisfac- tion. Cette réserve 10 est reliée au crible vibrant 4 par un raccord souple 12. Sur la conduite d'alimentation 10 sont de préférence prévues des manchettes démontables et des portes de visite, ceci afin de faci- liter l'entretien de l'installation. Une vanne à glissière 13 de préférence en acier trempé, d'en- tretien aisé, permet au liquide de s'écouler jusqu'à la pompe d'injec- tion 6 conçue spécialement pour véhiculer des déchets liquides au sens de l'invention comprenant encore de nombreuses particules solides pas- sant au travers des mailles du crible vibreur 4. La pompe d'injection 6 2605 7 15 est une pompe i piston actionnée par un groupe hydraulique 14 sous pression d'huile. Elle peut fonctionner en refoulement vers la canne d'injection 7 ou en aspiration pour la vidange de la canne 7 et de la tuyauterie de distribution 15. La pompe est étanchée par une vanne à glissière 17. Le cyclindre hydraulique du piston est en construction massi- ve avec amortisseur en fin de course, les interrupteurs de fin de cour- se étant montés aux extrémités du cylindre hydraulique. L'étanchéité est assurée par des Joints. A titre indicatif, des résultats industriels parfaitement sa- tisfaisants - aucune panne prolongée en un an - ont été obtenus avec une pompe dont le débit est de 3,75 m3/heure et une pression maximum de bars (106 Pascal), le piston en acier chromé ayant 150 mm de diamè- tre et une course de refoulement de 400 mm. Le groupe de commande hydraulique 14 est de préférence com- pact et installé directement sur la pompe. Il se compose essentielle- ment d'un moteur électrique à refroidissement à l'eau ou à l'air, d'une puissance supérieure à 5 kilowatts et de pompes réglables à pistons ra- diaux. De préférence, toutes les conduites de puissance et le moteur sont installés au-dessus d'amortisseurs de vibration. L'ensemble est monté sur une cuve à huile. Sous l'ensemble de la pompe 6 et du groupe hydraulique est amenagée une cuvette de rétention 16 servant pour les opérations de dé- gorgement. L'ensemble de la pompe 6 et de son groupe hydraulique 14 est contr6ôlé depuis une armoire de commande 16 o des témoins signalent no- tamment la température de l'huile, le niveau du liquide. Le contrôle du débit est de préférence manuel, la pression étant réglée grâce à une vanne manuelle avec manomètre. Une telle pompe 6 permet d'injecter des liquides à des débits extrêment divers adaptés au mieux au type de chargement stocké dans la fosse de réception. De préférence, il est prévu un système d'alarme pour le re- tour et-une vanne de sécurité en cas d'accident. Le système d'alarme pour le retour a pour but d'assurer le fonctionnement malgré un blocage. Pour cela, le cylindre hydraulique du piston est équipé avec un pressostat (mesure de variation de pression) qui affiche un signal constant en cas de bon fonctionnement et dont la variation indique un blocage de la pompe. Ceci interrompt l'enregistre- 2605 7 15 ment régulier des signaux envoyés par un relais électrique temporisé et reçus par la commande électrique, de sorte que dès qu'un laps de temps prévu s'écoule sans signal, le dispositif hydraulique assure le retour du piston. La remise en service de la pompe est également automatique, son arrêt pour dérangement ne s'effectuant qu'après trois vaines tenta- tives. Le système est donc auto-débloquant et peut absorber des parti- cules solides même d'un diamètre important, ce qui permet de ne pas perturber inutilement l'exploitation de l'installation. A cet ensemble de régulation s'ajoute un ensemble de sécurité qui assure l'isolement du four tournant 2 d'incinération en cas d'ano- malie importante de fonctionnement, notamment en cas de brusque éléva- tion de la température et/ou de la pression. Cet ensemble de sécurité comporte essentiellement une vanne de sécurité 17 à commande pneumati- que qui doit être ouverte avant tout fonctionnement. Le cylindre de commande de la vanne 17 est muni de préférence d'un ressort pour assu- rer sa fermeture même en cas de panne pneumatique ou électrique. Pouir permettre le retour du piston de la pompe 6 après fermeture de la vanne de sécurité 17, il est prévu une vanne sphérique 18 de mise à l'air li- bre de la conduite 15. Cette vanne 18 est naturellement couplée avec la vanne de sécurité 17. Le liquide atteint enfin la canne d'injection 7 qui s'avance dans le four tournant 2 sur une longueur par exemple de l'ordre de 2-3 mètres et est donc de ce fait équipée d'un circuit de refroidissement à l'eau 19 alimenté par les canalisations 20. Cette canne d'injection sert à pulvériser le jet de déchets liquides et reçoit par les canalisations 21 la vapeur nécessaire à cet- te pulvérisation. La vapeur est de préférence délivrée sous une pres- sion élevée et de préférence supérieure à 10. La combustion des déchets pulvérisés est assurée par un soufflage d'air comburant par le canal 22. L'ensemble de chargement d'un four d'incinération de déchets industriels est remarquablement robuste, et de ce fait tout à fait adapter au problème de l'élimination de ces déchets. De plus, il peut être sans difficulté surajouté à une installation déjà en fonctionne- ment et qui peut ainsi élargir ses normes d'acceptation des déchets aux produits piteux imbibés de liquides ni pompables ni pelletables. De plus, le traitement des déchets ne doit plus être interrompu très fré- quemment pour casser l'épaisse croûte de lave qui se formait à l'entrée du four tournant lorsque des déchets pateux imbibés de liquides y étaient introduits par la trémie de chargement des solides. A cette suppression des fréquentes interruptions s'ajoute une augmentation de la durée de vie des réfractaires qui ne subissent plus ni les attaques brutales dues à la formation instantanées de vapeur ni les attaques de marteau-piqueur. Enfin et ce n'est pas le moindre avantage, les condi- tions de travail du personnel sont nettement améliorées étant donné qu'ils n'ont plus à travailler dans les fours non entièrement refroi- dis. Z605 7 15 REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement par incinération dans un four tour- nant de déchets industriels constitués au moins pour partie de produits piteux non pompables, caractérisé en ce que l'on effectue une sépara- tion grossière à l'aide d'un crible vibrant en une partie solide et en une partie liquide, ladite partie solide étant introduite dans le four par la trémie d'alimentation en matériaux solides, alors que ladite partie liquide est projetée à l'intérieur du four tournant et à distan- ce de la zone d'enfournement. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le crible vibrant est alimenté avec un produit pâteux enrichi en liquides. 3. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une trémie (1) d'alimentation du four tournant (2), un crible vibreur (4), une pompe d'injection (6) et une canne d'injection (7). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la pompe d'injection (6) est une pompe à piston acceptant des parti- cules solides dont la taille n'excède pas 50 mm. 5. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce qu'une réserve (11) formant volume tampon est prévue dans la condui- te d'alimentation (10) entre le crible vibreur (4) et la pompe d'injec- tion (6). 6. Dispositif selon une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la trémie d'alimentation (1) est alimentée par un grappin à coquilles ajourées (3) alors que le crible vibreur (4) est alimenté par un grappin (5) à étanchéité renforcée. 7. Dispositif selon une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce qu'est prévue entre la canne d'injection (7) et la pompe d'injec- tion (6) une vanne de sécurité (17). 8. Dispositif selon une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que la canne d'injection (7) est alimentée par une canalisation (21) en vapeur afin de pulvériser la partie liquide des déchets.