Brevet FR2633032A1 — publié le 19891222

"Autoincinérateur à combustion étagée et contrôlée, en particulier pour ordures ménagères". L'invention est relative à l'incinération des ordures ménagères. En raison de leur hétérogénéité, le point de combustion instantané de ces ordures varie selon les saisons et suivant les jours de la semaine. Si leur incinération s'effectue sans difficulté lorsqu'elle est effectuée dans des stations d'incinération travaillant en continu et sous contrôle humain permanent, stations que ne peuvent acquérir que des localités importantes disposant de budgets élevés, cette incinération pose problème pour les petites localités ne pouvant pas investir dans un équipement important, ni rénumérer du personnel de surveillance. Il en résulte qu'actuellement la plupart de ces petites localités, effectuant une collecte groupée, utilisent des incinérateurs sommaires à fonctionnement intermittent et journalier. De tels incinérateurs sont composés d'un caisson de réception, généralement tronconique, constituant aussi chambre de combustion et comportant, en partie inférieure, une grille et en partie supérieure un toit d'obturation avec porte d'introduction des ordures et, au moins une cheminée d'évacuation des fumées. Après déchargement des ordures dans la chambre de combustion, un opérateur enflamme ces dernières par la base puis laisse la combustion se développer d'elle-même en abandonnant le site d'incinération. Par le seul tirage naturel, la combustion se développé d'abord lentement dans la base du tas d'ordures en formant beaucoup de fumées polluantes. Lorsque le foyer atteint une température suffisante pour que les gaz brûlent, la combustion est presque totale, les fumées s'éclaircissent, et la pollution engendrée par l'incinérateur est réduite. Par la suite, et dès que les produits les plus -combustibles ont totalement brûlés, la température du foyer baisse, la combustion se détériore et engendre à nouveau des fumées polluantes chargées en gaz imbrûlés et en poussières. I1 s'avère donc que de tels incinérateurs, pourtant très utilisés, ont une combustion - libre, avec de grands écarts de température, procurant des rejets gazeux polluants, avec une forte teneur en poussière, et des cendres ayant une composition variable et parfois toxique. En d'autres termes, de tels incinérateurs ne satisfont pas à la réglementation contre la pollution. La présente invention a pour but de remédi#er à cela en fournissant un autoincinérateur qui procure, à partir de moyens simples, fiables et peu onéreux, une combustion propre et contrôlée n'exigeant, en cours de fonctionnement aucune intervention humaine et procurant des gaz de combustion et des cendres satisfaisant aux règlementations anti-pollution. La chambre de combustion de cet autoincinérateur, d'une part comporte N rangées circulaires d'injecteurs d'air additionnel, traversant radialement la paroi du caisson, ces rangées divisant verticalement la chambre de combustion en N + 1 zones de combustion, d'autre part, est munie d'au moins un cône vertical de diffusion d'air naturel faisant saillie de sa grille inférieure, de plus,communique en partie supérieure avec une chambre latérale de post-combustion et de détente des gaz, jumelée à un dépoussiéreur cyclonique communiquant avec la cheminée, et, enfin, est associé à un ensemble de régulation automatique comprenant des moyens mesurant la température des gaz, des vannes motorisées disposées sur chacun des circuits d'alimentation en air additionnel des rangées circulaires d'injecteurs et des moyens organisant une combustion étagée de bas en haut en prenant en compte la température des gaz et le temps de combustion par étage. Grace à cet agencement, la combustion des ordures s'effectue étage par étage et si besoin est avec injection d'air additionnel permettant d'obtenir une combustion dans une plage de température contrôlée correspondant à celle procurant le moins de rejets polluants. En quittant la chambre de combustion, les gaz chauds sont brûlés dans la chambre de post-combustion et soumis à une détente qui permet aux poussières qu'ils portent de se déposer avant de parvenir au dépoussiéreur cyclonique qui assure un dépoussiérage supplémentaire. A la sortie de l'incinérateur, les gaz sont donc dépoussérés et sont beaucoup moins polluants que ceux engendrés dans un- autoincinérateur actuel. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé représentant à titre d'exemples non limitatifs une forme dtexécution de cet autoineinérateur. Figure 1 en est une vue de côté en élévation et en coupe transversale, Figure 2 en est une vue en plan par dessus, porte d'introduction des ordures enlevée. Dans ce dessin, 2 désigne le caisson de réception des ordures qui# est réalisé en matériau réfractaire et a une capacité comprise entre 20 et 40 m3. Ce caisson, de forme cylindrique sur la plus grande partie de sa hauteur, est tronconique en partie inférieure et est muni d'un toit 3 qui est incliné par rapport à l'horizontale. La partie la plus basse du toit est à l'opposé d'un caisson 4 constituant chambre 5 de post-combustion et.de détente. Lé caisson 2 constitue chambre de combustion 6. I1 comporte, en partie inférieure, une grille composée de deux volets 7a-7b articulés en 8 autour d'un axe horizontal. Cette grille obture sensiblement à moitié l'ouverture inférieure 9 du caisson 2 en permettant donc un tirage naturel. Selon l'une des caractéristiques essentielles de l'invention, la chambre de combustion 6 est divisée verticalement en plusieurs zones de combustion, trois dans la -forme d'exécution représentée, par des rangées, au nombre de deux dans cette forme d'exécution, d'injecteurs d'air additionnel 10. Chaque injecteur est constitué par une busette traversant radialement la paroi 2 du caisson et dont l'extrémité extérieure est raccordée à un conduit d'alimentation 12. Son extrémité intérieure débouche dans la chambre de combustion 6. Comme le montre la figure 1, l'axe longitudinal de chacune des busettes est incliné vers le bas en direction de l'intérieur de la chambre de combustion, d'un angle compris entre 5 et 300, pour faciliter l'écoulement des matières synthétiques fondues qui, au refroidissement, risqueraient de l'obturer. Chacun des conduits circulaires 12 est raccordé, avec interposition d'une vanne motorisée 13, à un conduit 14 lui-même alimenté par un conduit principal 15. Enfin, la chambre de combustion porte, dans son axe longitudinal, et au dessus de sa grille 7a-7b, un cône vertical de diffusion d'air naturel~ 16 saillant à l'intérieur de la chambre de combustion et allant sensiblement jusqu'au niveau de la première rangée d'injecteurs 10. Comme montré à la figure 2, ce cône est composé de barrettes métalliques 17 disposées suivant ses génératrices avec un espacement angulaire régulier et maintenues par des couronnes supérieures et inférieures tolérant leur dilatation et rétraction sans grande déformation. La chambre de post-combustion 5 a un volume qui est calculé en rapport avec la quantité de gaz émise par la chambre de combustion 6 afin de constituer aussi chambre de détente. Son caisson 4 est réalisé en matériau réfractaire et présente une section transversale rectangulaire. Ce caisson est disposé radialement au caisson 2 constituant la chambre de combustion avec laquelle il communique par une ouverture 18. Dans la chambre de combustion, débouche au moins un brûleur 19 et au moins une et en l'occurence deux buses d'injection d'air additionnel 20. Chacune des buses est alimentée par un conduit 22 se raccordant au conduit principal 15 avec interposition d'une vanne motorisée 23. Enfin, dans la chambre de combustion débouche une canne pyrométrique 24 dont l'utilité sera précisée plus loin. La chambre de post-combustion 5 est jumelée à un #dépoussiéreur cyclonique désigné de façon générale par 25 et composé d'un caisson en matériau réfractaire de section transversale rectangulaire accolé verticalement contre le caisson 4. Le caisson 25 est composé d'une partie supérieure 25a de forme parallèlépipédique communiquant en partie basse par une ouverture 26 avec la chambre de post-combustion. Sa partie inférieure 25b a une forme générale pyramidale dont les arêtes convergent vers le bas et est munie d'une ouverture 27 d'évacuation des poussières. La partie supérieure 25a est prolongée par une cheminée 28 réalisée en métal ayant un diamètre déterminé en fonction des caractéristiques de l'incinérateur et de manière à obtenir une vitesse de circulation des gaz de combustion supérieure à 8 mètres par seconde. Cette installation comporte également un ensemble de régulation comprenant des moyens analysant la température des gaz mesurée par la sonde pyrométrique 24 et réagissant sur les vannes motorisées 13 et 23 en fonction du cycle de combustion et plus précisément du temps affecté à la combustion de chacune des zones de combustion délimitée dans la chambre 6. Bien entendu, cette armoire comporte des moyens coupant, en fin de cycle, l'alimentation électrique de l'installation et notamment celle du ventilateur 28 débitant dans le canal principal 15. Le fonctionnement de cette installation est le suivant. Après avoir déchargé les ordures ménagères 29 dans la chambre de combustion 6, à travers l'ouverture 31 aménagée dans le toit 3 et dont le couvercle 30 a été déplacé, ltoperateur procède a l'allumage de l'autoincinérateur. De façon traditionnelle, il enflamme les ordures au moyen d'un chalumeau ou d'un brûleur portatif dont la flamme passe à travers les barreaux des grilles 7a-7b. Il est à noter que, grâce au cône 16 de diffusion d'air naturel, l'inflammation se répartit rapidement au coeur du tas en formant une grande surface qui, grâce à l'arrivée régulière d'air naturel porte très rapidement cette zone A à une température de combustion satisfaisante.Si besoin est, c'est à dire si la température des gaz mesurée par la canne 24 se révèle insuffisante, les moyens de régulation actionnent la vanne motorisée 13 dans le sens de l'ouverture afin que la rangée inférieure 2 d'injecteurs 10 envoie dans le foyer un-courant d'air additionnel favorisant le développement de la combustion et permettant d'atteindre une température plus élevée en respect avec la législation actuelle. Au fur et à mesure que la combustion se développe dans l'ensemble du tas, il est ainsi possible en jouant sur l'une ou l'autre des rangées et sur le débit d'air envoyé dans la chambre de combustion de contrôler parfaitement la combustion. Les gaz chauds, qui s'échappent du foyer,-sont guidés par la paroi inclinée de la chambre 6 en direction de la chambre de poat-combustion 5. De par son volume, cette chambre crée une détente qui permet aux particules lourdes de se déposer afin d'être plus facilement récupérées par le dépoussiéreur cyclonique 25 qui suit. En même temps, ces gaz sont portés par le brûleur 19 à une température plus élevée avec, éventuellement, adjonction d'air par les injecteurs 20, pour assurer la combustion complète des particules qu'ils contiennent. En pénétrant dans le dépoussiéreur 25, les gaz sont à nouveau détendus, ce qui favorise le dépôt des particules et le dépoussiérage de ces gaz. Les particules lourdes tombent, par gravité, dans la partie inférieure 25b du dépoussiéreur. Grâce à cet agencement permettant une combustion étagée et complète des ordures, une meilleure combustion des gaz et le dépoussiérage de ceux-ci, l'autoîncinérateur, selon l'invention, fonctionne de manière non polluante, c'est à dire fournit des gaz de combustion et des cendres satisfaisant aux règlementations anti-pollution. De façon connue, avant d'être rechargée par les produits d'une nouvelle collecte, la chambre de combustion est d'abord vidée de ses cendres. Grâce à la structure articulée des grilles 7a-7b, cette opération de nettoyage s'effectue très rapidement et très aisément. Durant cette opération, amenant les grilles de la position représentée en traits forts à la position représentée en traits mixtes à la figure 1, le cône de diffusion d'air naturel 16 conserve sa position en raison de sa liaison directe aux parois inférieures du caisson 2. REVENDICATIONS 1. Autoincinérateur à combustion étagée contrôlée du type à fonctionnement intermittent et composé d'un caisson 2 de réception d'une quantité d'ordures ménagères, constituant aussi chambre de combustion 6, d'une grille inférieure retenant les ordures, obturant partiellement l'ouverture inférieure 9 de la chambre de combustion et permettant l'évacuation des cendres, d'un toit supérieur 3 avec ouverture d'introduction 31 des ordures 29 et drau moins une cheminée 28, caractérisé en ce que sa chambre de combustion, d'une part, comporte N rangées circulaires d'injecteurs 10 d'air additionnel traversant radialement la paroi du caisson 2, ces rangées divisant verticalement cette chambre en N + 1 zone de combustion, d'autre part, est muni d'un cône 16 de #diffusion d'air naturel saillant de sa grille inférieure et communiquant avec l'extérieur, de plus, communique en partie supérieure avec une chambre latérale 5 de post-combustion et de détente des gaz, jumelée à un dépoussiéreur cyclonique 25 communiquant avec la cheminée 28, et enfin est associé à un ensemble de régulation automatique comprenant des moyens 24 mesurant la température des gaz, des vannes motorisées 13-23 disposées sur chacun des circuits d'alimentation en air additionnel des rangées cirulaires d'injecteurs et des moyens organisant une combustion étagée de bas en haut en prenant en compte la température des gaz et le temps de combustion par étage. 2. Autoincinérateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre 5 de post-combustion et de détente est réalisée dans un caisson 4 en matériau réfractaire de section transversale rectangulaire et d'axe longitudinal radial par rapport à la chambre de combustion 6 avec laquelle il communique, et comporte, au moins un injecteur latéral 20 d'air additionnel, au moins un brûleur 19 et une canne pyrométrique 24 de mesure de la température des gaz. 3. Autoincinérateur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caratérisé en ce que le dépoussiéreur cyclonique 25 est constitué par un caisson en matériau réfractaire de section transversale rectangulaire accolé verticalement contre le caisson 4 constituant la chambre de post-combustion, et est composé d'une partie supérieure 25a de forme parallèlépipédique communiquant en partie basse avec la chambre de post-combustion 5 et d'une partie inférieure 25b de forme pyramidale constituant réceptacle des poussières et présentant une ouverture d'évacuation 27. 4. Autoincinérateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque cône vertical de diffusion 16 est constitué par des barreaux métalliques 17 disposés suivant les génératrices du cône et espacées circulairement. 5. Autoincinérateur selon l'ensemble des revendications 1 et 4, caractérisé en ce que la chambre de combustion comporte un seul cône de diffusion co-axial à l'axe longitudinal de la chambre de combustion 6. 6. Autoincinérateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chacun des injecteurs 10 présente un axe longitudinal qui est incliné vers le bas de la chambre de combustion d'une valeur comprise entre 5 et 300. 7. Autoincinérateur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le toit de la chambre de combustion est incliné par rapport à l'horizontal avec sa partie la plus basse disposée à l'opposé de la chambre de post-combustion 6.