Brevet FR2649782A1 — publié le 19910118

La présente invention permet de réaliser et de faire fonctionner des fours de destruction de déchets dans des conditions adaptées aux exigences actuelles, tant au niveau de lefficacité et de 12économie que du respect de l'envi- ronnement et de la lutte anti-pollution. Les fours actuels de destruction des déchets utilisent soit le principe de l'incinération haute température soit celui de la pyrolyse et fonctionnent selon des lois simples, basées sur une conduite essentiellement manuelle des appareils en dehors du controle automatique des températures. Leurs performances dépendent donc étroitement de la compétence et du sériez des personnels chargés de leur exploitation. De ce fait, les résultats sont peu satisfaisants et provoquent même dans certains cas un rejet de la technique considérée. On sait qu'avec les déchets actuels, principalement en milieu hospitalier, dans l'industrie et pour les ordures ménagères riches ou refus de compostage, la quantité de matières plastiques ou synthétiques, de déchets ayant un haut pouvoir calorifique et de ce ayant une teneur élevée en matières volatiles est devenue importante et en augmentation constante, provoquant de ce fait des emballements de combustion a l'occasion de chaque chargement, donc des émissions de gaz et de fumées colorées odorantes et polluantes. Pour y remédier, il convient, lors des chargements et tant que le dégazage des produits reste important, de ralentir la combustion pour que le débit des ga reste compatible avec les volumes des chambres. Puis dès que ce dégazaye est devenu faible, d'activer au contraire la combustion pour obtenir une destruction rapide et complète des déchets subsistants, plus ou moins humides et peu combustibles. C'est la "Fyro-Incinération". Dans l'état actuel de la technique, les moyens mis en oeuvre pour parvenir au résultat souhaité sont essentiellement basés sur le controle des températures en divers points du four pour agir sur le fonctionnement des bradeurs et, dans certains cas, sur une séquence de fonctionnement agissant sur le débit d'air primaire pour activer ou non la combustion en fonction du déroulement chronométrique du cycle, basé sur le temps écoulé depuis le dernier chargement et la mise a feu. Une bonne conduite de l'installation par le préposé qui peut agir sur les divers réglages, les cadences de chargement et la qualité et la quantité. des déchets enfournés, reste donc prépondérante pour que le fonctionnement soit correct. Le procédé selon la présente invention permet de s'affranchir pratiquement des qualités du personnel utilisateur et d'obtenir un rendement et une efficacité de destruction optimale sans engendrer de pollution, avec le minimum d'apport d'énergie extérieure. Elle ne pourra toutefois entre mise efficacement en oeuvre que sur des fours appropriés, respectant les impératifs de temps de séjour des gaz supérieur a 2 secondes , de température et de turbulence des gaz de combustion, due a un effet rotatoire de type vortex, les proportions des chambres, dans le rapport de sensiblement 2 a 1 entre foyer et post-combustion, des surfaces de'combustion et des sections de passage des gaz, avec une séparation nette des chambres, évitant toute interaction entre elles pour bien maitriser le procéssus, et une distribution judicieuse de l'air de combustion et de tous les fluides, injectés tangentiellement. Le procédé selon l'invention repose sur la maitrise et le controle permanent et automatique du processus de destruction des déchets, par combinaison des actions liées au déroulement chronométrique des cycles et de la mesure en temps réel des paramètres fondamentaux que sont les températures et surtout les pressions régnant au niveau des chambres, dont l'excès s'est avéré expérimentalement outre l'indice d'un accroissement rapide du dégazage, donc de l'emballement de la combustion. En effet, lors du déroulement d'un cycle, certains événements peuvent store liés au temps écoulé depuis l'origine mais d'autres doivent dépendre de la manière dont se déroule réelement le processus. près un chargement, il convient bien entendu d'enflammer la charge, mais sitot que celle ci est enflammée, il faut ralentir le développement spontané de la combustion pour éviter les excès de dégazage, puis ensuite activer cette combustion jusqu'au point idéal et la maintenir a ce point. Enfin, lorsque tous les gaz combustibles ont été dégagés et brttlés, forcer l'allure de la combustion finale afin d'obtenir une destruction rapide et complète des résidus solides et terminer par un refroidissement progressif du four. Ce processus doit également pouvoir être mis en oeuvre soit lors de chargements espaces dans le temps et massifs, soit lors de chargement moins importants en volume mais plus fréquents et répétés de nombreuses fois dans la journée. Pour répondre à ces conditions et atteindre å coup sur ces résultats, la présente invention prend en compte successivement et automatiquement, sans intervention du préposé, les paramètres suivants. Tout d2abprd, a partir du temps écoulé depuis le chargement, la durée de mise a feu qui lance le cycle, puis le temps moyen estimé pour avoir réalisé un dégazage important des déchets permettant de passer dans une phase plus active d'incinération forgée suivie dun temps moyen estimé pour parvenir a la fin de destruction des déchets solides. Durant la phase d'incinération forcée, sont mesurées en permanence les dépressions et les températures des chambres pour en déduire la tendance a l'emballement ou au ralentissement de la combustion et agir en conséquence sur le fonctionnement des brûleurs et les injections d'air de combustion, voire mime pour injecter un brouillard d'eau dans le foyer afin d'y ralentir la combustion par absorbtion de chaleur latente de vaporisation. L'invention sera décrite plus en détail en reférence au graphique annexé et au schéma de principe d'un four pouvant permettre la mise en oeuvre de l'invention, a titre d'exemple non limitatif, sur lesquels -Le graphique i représente le déroulement d'un cycle complet avec les divers états des paramètres. Tout d'abord les phases du cycle : allumage (1), puis Pyrolyse (2), Incinération () et refroidissement (4). En relation graphique, les divers états et.activité des appareils. De haut en bas, la température du foyer (7), le fonctionnement du bruleur de foyer (8), la position de la vanne d'a-ir de combustion (5), la dépression du four (6) et, subsidiairement, l'autorisation de chargement. -La figure 2 représente un exemple de schéma de principe d'un four selon l'invention, constitué d'un foyer (su)) de grand volume et d'une chambre de post-combustion (il) cylindrique également de grand volume mais nettement séparée du foyer par un rétrécissement (9). On peut facilement constater sur le graphique les relations existant entre les paramètres mesurés (durées, température et dépression) et les états des appareils (bruleur et air de combustion). Ainsi lors de la phase d'allumage (I)lair -de combustion (5) est fermé et le bruleur d'allumage (8) fonctionne, puis, lors de la phase de pyrolyse (2) , l'air de combustion (5) est toujours fermé et le bruleur d'allumage (B) est éteint, puis, lors de la phase d'incinération () , air de combustion () s'ouvre plus ou moins en fonction de la dépression (6) mesurée dans le foyer tandis que le bruleur (8) s'allume si la température (7) tombe sous la valeur requise (80ou dans le::emple). En fin de cycle (4), un nouveau chargement est autorisé Si la température de foyer (7) est assez basse et, en l'absence d'un chargement qui relancerait un nouveau cycle, le refroidissement progressif s'effectue automatiquement par arrêt des bruleurs et d'une partie de l'air de combustion. La principale application de l'invention est la destruction rapide, complète et économique, sans fumées et odeurs polluantes interdites par la réglementation, des déchets ménagers et industriels courants. REVENDICATIONS 1- Procédé pour l'incinération de déchets caractérisé en ce qu'il utilise en combinaison, dune part, successivement au niveau du foyer, après chaque chargement, une phase d'allumage des déchets de courte durée (i), puis la technique de pyrolyse (2) avec combustion à basse température et manque relatif d'air de combustion (dite sous-stoechiombtrique) suivi d'une incinération à haute température (z) avec excès d'air et, d'autre part, en conformité avec le déroulement chronométrique de ce processus, une régulation des débits dalr de combustion en fonction du niveau réel, mesuré, d'activité de la combustion et des températures dans les deux chambres, puis enfin, pour terminer un refroidissement final(4) 2- Four pour la mise en oeuvre du procédé selon revendication 1, caractérisé en ce que l'un des moyens permettant de mesurer l'activité réelle de la combustion consiste à mesurer la dépression du foyer (6) pour agir ensuite proportionnellement sur le débit d'air de combustion (). Une diminution de la dépression provoquant alors une diminution du débit d'air de combustion au niveau du foyer et inversement. Four pour la mise en oeuvre du procédé selon revendication 1 caractérisé en ce que -la chambre de combustion 4- Four pour la mise en oeuvre du procédé selon revendications précédentes, caractérisé en ce que les gaz sont soumis a un effet rotatoire hélicoidal de type vortex au niveau de la chambre cylindrique de post-combustion (il) afin de réaliser a la fois les conditions de temps de séjour et de turbulence nécéssaires a la destruction des odeurs et des funiées. Cet effet étant provoqué par la conjugaisons des arrives tangentielles de tous les fluides entrant dans la chambre.