Brevet FR2651560A1 — publié le 19910308

La présente invention concerne un dispositif permettant la destruction par incinération des déchets solides du type ordures ménagères ou produits analogues. On connaît déjà de nombreux dispositifs permettant le traitement thermique des déchets qui sont des dispositifs à procédés daits dynamiques comportant un brassage motorisé des déchets ou dits statiques sans brassage des déchets. Les dispositifs statiques tels qu'ils sont connus actuellement ne permettent pas de maîtriser leur capacité de traitement horaire. De plus ces dispositifs ont quelques difficultés à respecter la règlementation en ce qui concerne la qualité des fumées, notamment leur température et leurs composants polluants (hydrocarbures - poussières,etc.) L'invention se rapporte à un dispositif du type r réservoir, à traitement dit statique permettant 1 inci nération des déchets de façon régulière et dans des conditions imposées par la règlementation concernant les effluents gazeux (fumées) et solides (mâchefers); par opposition aux dispositifs dits dynamiques utilisant des moyens mécaniques pour le brassage et le progression des déchets.Elle a pour objet à cet effet une installation du type précité pour la destruction par incinération de matières diverses, notamment des ordures ménagères et déchets définis comme "banals" par l'administration, comprenant - une trémie de réception et stockage des déchets. - une chambre d'incinération desdits déchets compor tant : un foyer - une chambre de combustion - un carneau de liaison entre cette chambre et une cham bre de post-combustion. - une cheminée d'évacuation des fumées. Grâce à sa conception particulière le dispositif permet de traiter les déchets de façon continue avec possibilité de rechargements successifs. En effet, la progression des déchets de la trémie vers le foyer se faisant par gravité et la combustion ne s'effectuant pas au travers de la masse des déchets stockés dans la trémie mais seulement au niveau du foyer, il est possible de recharger la trémie en toute sécurité au-fur et à mesure de la descente des déchets vers le foyer où ils sont détruits par oxydation thermique. L'invention va maintenant être décrite plus en détail en référence aux dessins annexés donnés ici à titre d'exemple non limitatif, et dans lequel . La figure 1 est une vue générale d'une forme d'exé cution de l'invention. . La figure 2 est une vue en coupe horizontale suivant A.A. Fig : 1. . La figure 3 est une vue schématique, de face, de la paroi interne du foyer située sous le carneau. La figure 4 est une vue, en plan, générale de dessus d'une forme de réalisation de l'invention. La figure 5 est une vue en coupe verticale suivant B.B. Fig : 4. Sur la figure 1 on a représenté schématiquement un dispositif comprenant : en 1 une trémie réceptrice des déchets équipée d'une porte de chargement 2 ; en 3 une chambre de précombustion faisant la liaison entre la trémie 1 et le foyer 4 ; en 5 un orifice d'entrée d'air comburant secondaire dans la chambre 6 de combustion des gaz du foyer 4 ; en 7 un conduit de liaison entre la chambre de combustion 6 et l'enceinte 8 dans laquelle se termine la combustion des gaz appelée chambre de post-combustion ; en 25 cheminée d'évacuation des fumées. Sur la figure 2 sont représentés : en 3 une chambre de précombustion dont le foyer 4 est doté de tuyères triangulaires 9 et rondes 10, qui tout en lui apportant de l'air freinent la descente des déchets en provenance de la trémie 1, et d'une grille 11 constituée de plusieurs éléments à pivotement manuel ou hydraulique qui permettent le dégrillage partiel ou total du foyer 4 ; en 6 une chambre de combustion pourvue d'un orifice 5 permettant l'entrée de l'air comburant et éventuellement l'introduction de produits pulvérulents permettant la neutralisation des acides que peuvent contenir les gaz de combustion, d'une longueur suffisante pour que la combustion des gaz dégagés par le foyer 4 ait une durée minimale de deux secondes comme l'exige la règlementation actuelle ; en 17 paroi du foyer 4 située sous la chambre de combustion 6 ; en 12 un brûleur à gaz doté d'un passage d'air en son centre permettant le maintien, si nécessaire, de la température de la post-combustion dans le conduit de liaison 7 à un niveau règlementaire et/ou un apport d'air comburant complémentaire à la post-combustion ; en 16 une colonne en matériaux réfractaires, placée au centre du flux gazeux, qui a pour fonction d'une part de partager les gaz et d'autre part de servir de point chaud. Sa mise en température est assurée soit par le brûleur, dans ce cas son inertie thermique prolonge l'action du brûleur sur les gaz, soit par le flux gazeux lui-rnême locsque le brûleur n'est plus en fonction, dans ce cas elle contribue à lthomogénisation thermique du flux gazeux pour compléter la combustion. Le partage des gaz contribue à leur dépoussiérage par précipitation des poussières contre les parois de la chambre de post-combustion 8 par conjugaison de l'effet balistique et sédimentation. La figure 3 représente l'implantation dans la paroi 17 de tuyères 10 saillantes et autres dispositifs 18, dans le but d'obtenir l'aération des déchets stockés contre la paroi 17 afin de faciliter la circulation de l'air comburant primaire et des gaz engendrés par la combustion de la base du foyer à la chambre de combustion. Sur la figure 4 sont représentés : en 1 une trémie dotée d'un répartiteur 16 des déchets déversés par les véhicules de collecte ; en 2 porte de chargement dotée de galets 17 permettant son déplacement horizontal à l'aide d'une commande, manuelle ou motorisée, non rereprésentée ; en 13 sonde thermique mettant automatiquement en marche le brûleur 12 dès lors que la température de la post-combustion est inférieure à la tem pérature règlementaire et l'arrêtant lorsqu'elle est supérieure à cette température. Sur la figure 5 sont représentés les différents éléments constituant un dispositif avec : en 1 une trémie équipée d'un répartiteur 16 des déchets déversés ; en 2 porte de chargement étanche qui interdit l'accès de l'air comburant aux déchets stockés dans la trémie 1 pour éviter leur inflammation ; en 19 limiteur de charge freinant, en combinaison avec le pan incliné 20 de la chambre de précombustion 3, la descente des déchets tant que ceux-ci situés au-dessus du foyer 4 n'ont pas subi une modification de leur structure par effet thermique.Cette modification de structure qui concerne une zone limitée en 4 A permet l'alimentation du foyer 4 par la progression des déchets préconditionnés theriquement dont la combustion est alimentée en air par les tuyères 9 et 10, les grilles 11 et les barres d'aération 18 ; en 21 capots anti retour des fumées aux périodes d'allumage; en 23 rampe d'eau pour l'abattage des poussières de cendre engendrées par le dégrillage ; en 6 chambre de combustion des gaz dégagés par le foyer 4 ; en 7 carneau de liaison entre la chambre de combustion 6 et la chambre de post-combustion 8. Ce carneau eut être droit, horizontal, vertical ou incliné et comprendre des renvois angulaires dans ces positions. Selon le mode de réalisation préférentiel, il comprend un coude renvoyant le flux gazeux à 900 engendrant des turlulences qui favorisent la combustion des gaz ; en 8 chambre de postcombustion dotée d'un ouvreau 15 pour un éventuel raccord à un dispositif complémentaire de traitement des fumées ; en 24 sa trappe d'évacuation des poussières issues de la post- combustion et en 25 conduit de la cheminée pourvu d'une prise dair 26 permettant un passage d air en couche laminaire faisant écran entre la paroi du conduit 25 et les gaz chauds évacués, ce qui a pour effet de protéger la paroi dudit conduit des hautes températures et en période d'arrêt du four d'éviter le phénomène de condensation produisant des oxydations et conduisant à l'extérieur de l'installation l'eau de pluie qui pourrait nuire au revêtement réfractaire intérieur de type briques et bétons ; en 13 sonde thermique de contrôle de température et de commande du brûleur à gaz 12; en la colonne de partage des gaz et point chaud pour leur réallumage. Le dispositif fonctionne de la façon suivante Après avoir placé au fond du foyer 4 des déchets banals à pouvoir calorifique élevé (cartons pliés, cagettes et/ou palettes en bois, à l'exclusion de tous autres déchets) afin d'amorcer une bonne combustion aérée, on déverse les déchets dans la trémie 1 où ils tombent de façon équilibrée grâce au répartiteur 16 puis la porte étanche 2 est fermée, le foyer 4 est allumé à 1 aide d'une torche à travers les grilles 11 et le brûleur à gaz 12 rnis en marche. La combustion amorcée à l'aide des déchets banals se communique rapidement à la base des déchets "à traiter auxquels elle fait subir au fur et à mesure de leur descente vers le foyer un certain nombre de conditionnements thermiques, dans l'ordre : déshydratation, pyrolyse et pyrogénation, oxydation. C'est principalement au cours de cette oxydation que la structure des déchets se modifie par réduction dimensionnelle et volumétrique. Ainsi, régulièrement et sans blocage, le foyer est alimenté. La progression des déchets en provenance de la trémie 1 est soumise dans la zone du limiteur de charge 19 à un conditionnement thermique dû au flux de chaleur (gaz de combustion) qui agit par rayonnement sur les déchets. La combustion en phase gazeuse des produits volatils résultant de la pyrolyse et du '.O de la pyrogénation s'effectue dans les flammes issues de la combustion des résidus solides par oxydation dans le foyer proprement dit. La qualité des gaz de combustion du foyer tient au fait que lesdits gaz ne traversent pas 1 ensemble des déchets stockés, ce qui garantit également une destruction massique régulière et constante. Ces résultats sont le fait du limiteur de charge 19 qui joue également le rôle de cloison séparative entre déchets et gaz. Grâce au limiteur de charge 19 et au pan incliné 20 la partie active du foyer ne dépasse jamais la zone 4A dudit foyer, ce qui fait qu'elle est toujours située dans l'ouverture entre le foyer 4 et la chambre 6, ce qui garantit une combustion parfaite et régulière. Les mâchefers issus de la combustion sont extraits du foyer au moyen de la grille 11 dont l'ouverture partielle ou totale est assurée par commande manuelle ou hydraulique (vérin 22) ; une rampe d'eau 23 évite l'envol des poussières des cendres lors du dégrillage partiel ou total. Les gaz dégagés par la combustion du foyer 4 empruntent la chambre 6 où ils effectuent un mouvement tournant en spirale tout en continuant à brûler et à se diriger vers la chambre de post-combustion 8, via le conduit 7, où s'effectue leur post-combustion à l'aide ou non, en fonction de leur température, du brûleur 12 piloté par la sonde thermique 13, et leur dépoussiérage, par effet balistique et sédimentation dûs à la colonne 16, puis s'évacuent à l'extérieur par la cheminée 25 alors que leurs poussières s'entassent vers la trappe 24. REVENDIFICATIONS 1. Dispositif pour la destruction par incinération des déchets solides du type ordures ménagères ou analogues comprenant - une trémie (1) dotée d'un couvercle (2) à fermeture étanche. - un foyer (4) surmonté d'une chambre de précombustion (3) et doté de grilles (11) de décendrage. - une chambre de combustion (6). - une chambre de post-combustion (8). - un conduit (7) de liaison entre les chambres (6) et (8). - une cheminée (25) d'évacuation des fumées, caractérisé en ce qu'il comporte - un limiteur de charge (19) freinant et régulant en combinaison avec le plan incliné (20) la descente des déchets vers le foyer (4), et permettant leur précombustion. - des moyens d'apport d'air comburant (9)-(10)-(18) et (5) au foyer (4), à la post-combustion (6) et post combustion (8). - des moyens de traitement (12) et (16) des gaz de combustion. - d'un ouvreau (vis) pour le raccordement éventuel à un dispositif d'affinage et de dépollution des gaz. - d'une prise d'air (26) pour la protection des parois de la cheminée (25). 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les grilles (11) sont pourvues de vérins (22) à commande hydraulique facilitant leur ouverture oour l'évacuation totale ou partielle du foyer (4) des mâchefers ou autres résidus. 3. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les moyens d'aération (9)-(10) et (18) du foyer (4) sont constitués, d'une part par des tuyères triangulaires (9) implantées dans le pan incliné (20), et rondes (10) situées dans la paroi (17), d'autre part par des barres (18) positionnées verticalement sur la paroi (17). La position saillante et en hérisson des tuyères (10) à 1 intérieur du foyer (4) réserve au coeur même des déchets des cheminées verticales qui favorisent la combustion. 4. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce Vu'il comporte un orifice (5) permettant d'une part 1 entrée de l'air comburant dans la chambre de combustion (6) et d'autre part l'introduction d'un produit pulvérulent permettant la neutralisation des acides que peuvent contenir les gaz de combustion. 5. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il est pourvu d'une rampe d'eau (23) permettant l'abattage des poussières émanant du dégrillage. 5. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la trémie 1 est dotée d'un dispositif de répartition de charge (16) équilibrant son chargement en déchets. 7. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le carneau de liaison (7) > eut comporter avantageusement un coude à 900 qui engendre des turbulences avec mise en rotation du flux gazeux. Cette combinaison de phénomènes favorise 1h omogénéi- sation thermique et constitutive des gaz et Eournit une post-combustion de ceux-ci de qualité. 8. Dispositif selon les revendications 1 et 7, caractérisé par le fait que le brûleur (12) comporte un passage d'air en son centre permettant un apport complémentaire d'air comburant à la post-combustion des gaz lorsque le brûleur n'est pas en fonctionnement, par le simple effet de la dépression régnant dans le carneau Ce flux d'air comburant contribue également, lorsque le brûleur (12) est à l'arrêt, à la protection thermique dudit brûleur contre le rayonnement des gaz chauds circulant dans le carneau. 9. Dispositif selon les revendications 1, 7 et 8, caractérisé en ce qu'il est pourvu d'une colonne formant point chaud (16), mis en température par le brûleur (12) ou par les gaz chauds, prolongeant l'action dudit brûleur sur les gaz et précipitant, en les partageant, ces derniers contre les parois de la chambre de post-combustion (8) pour accélérer leur dépoussiérage par conjugaison d'effets balistiques et de sédimentation. 10. Dispositif selon la revendication t caractérisé par le fait que la cheminée (25) est dotée d'une prise d'air annulaire (26) permettant un passage d'air en couche laminaire par induction, destiné d'une part à faire écran entre sa paroi et les gaz chauds évacués afin de la protéger des hautes températures, d'autre part à éviter le phénomène de condensation produisant des oxydations lorsque le dispositif ne fonctionne pas et, enfin, d'assurer l'évacuation vers l'extérieur des eaux de ruissellement internes provenant des pluies. 11. Dispositif selon les revendications 1 et 3 caractérisé en ce qu'il est équipé de capots antiretour (21) interdisant aux fumées de sortir par les tuyères rondes (10) aux périodes d'allumage du foyer (4). Tout en canalisant l'air comburant aspiré à leurs bases de manière à ce qu'il soit préchauffé par contact extérieur avec la paroi (17) du foyer dans le but d'optimiser le rendement de celui-ci.