Brevet FR2649186A2 — publié le 19910104

FR 2649186 A2 19910104 FR 8908893 A 19890703 La présente invention concerne l'incinération des matières diverses présentant un pouvoir calorifique récupérable, notamment les ordures ménagères et elle est plus particulièrement relative à une installation pour la mise en oeuvre de cette incinération. On a décrit au brevet principal une installation du type dans lequel les matières sont incinérées dans un ga ze"ifieur, ou colonne verticale ouverte à ses deux extrémi- tés et dans laquelle les matières 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, ou lanterne, à la partie supérieure de la colonne, filtrés et brûlés dans une chaudière équipée d'un brûleur à gaz pauvre. De liteau est chauffée dans cette chaudière, qui produit de la vapeur, les gaz refroidis sortant de la chau diere étant ensuite filtrés, dépoussiérés et finalement évacués dans l'atmosphère. Pour favoriser et entretenir la combustion dans le gazéifieur, de l'air primaire préalablement chauffé dans un échangeur thermique est injecté à la base du gazéifieur. Les poussières recueillies lors de la filtration sont extraites du filtre par un moyen approprié, par exem ple tel qu'un sas, entrainées par un flux de vapeur dans le conduit d'air primaire avec lequel elles sont injectées à la base du gazéifieur. Suivant le brevet principal, cette installation comprend également, à la partie supérieure du gazéifieur des moyens pour agiter les matières à incinérer et pour les faire descendre dans le gazéifieur au fur et à mesure de leur combustion à la partie inférieure de celui-ci. Les installations de ce type utilisées Jusqu'à pré- sent, par exemple pour la destruction par incinération des ordures ménagères, ne fonctionnent pas d'une façon entière- ment satisfaisante, et la présente addition a pour but d'en améliorer le rendement en réalisant une installation de ce type permettant une meilleure incinération des matières. Elle a pour objet à cet effet une installation du type précité, caractérisée en ce que ledit échangeur thermique est constitué par ladite chaudière, dans laquelle est prévu un circuit supplémentaire pour l'air primaire de combustion, en relation d'échange thermique. avec le brûleur de la chaudière. Suivant une autre caractéristique de l'invention, lesdits moyens pour agiter et faire descendre les matières à incinérer dans le gazéifieur comprennent une virole d'alimentation rotative comportant des organes fixes sur ses parois intérieures et/ou e:itérieures. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titre d'exemple non limitatif permettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure 1 est un schéma d'une installation connue pour l'incinération d'ordures ménagères; la figure 2 est un schéma d'une installation perfectionnée suivant l'invention; la figure 3 est une vue schématique en coupe de la partie supérieure, ou lanterne, du gazéifieur; la figure 4A est une demi-vue en coupe suivant la ligne a-a de la figure 3; la figure 4B est une demi-vue en coupe suivant la ligne b-b de la figure 3; la figure 5 est une vue schématique en coupe d'une variante de la partie supérieure du gazéifieur; la figure 6 est une demi-vue en coupe suivant la ligne a-a de la figure 5. En se référant à la figure 1, l'installation décrite au brevet principal comprend un gazéifieur ayant un corps I, un foyer 2 à sa partie inférieure, et une lanterne, ou collecteur de gaz à sa partie supérieure. Une rampe circulaire 4 entoure le foyer 2 et alimente des tuyères 3 d'injection d'air primaire dans le foyer A la partie supérieure du gazéifieur, une partie 6 du corps, de diamètre agrandi constitue la lanterne, ou collecteur des gaz, qui entoure un tambour 40 d'alimentation du gazéifieur en matières à incinérer, ce tambour étant ouvert à ses extrémités. Les gaz issus de la pyrolyse contiennent des gaz inertes tels que l'azote, du gaz carbonique, des gaz combustibles tels que du méthane, de l'hydrogène et de l'oxyde de carbone, ainsi que de la vapeur d'eau. Ils contiennent également des poussières inertes et des poussières combustibles (carbone et goudron). Ces gaz traversent la colonne 7 de matières à incinérer et sont recueillis dans l'espace 8 délimité par la lanterne 6 et le tambour 40; ils sortent de la lanterne par un conduit 9 et sont dirigés, en fonctionnement normal, vers un filtre 11 par l'intermédiaire d'une vanne 10 à trois voies ou, en cas d'incident, sont conduits à une cheminée 12. Les gaz filtrés dans le filtre Il sont dirigés vers un brûleur 13 à gaz pauvre équipant une chaudière 14, ce brûleur étant également alimenté en air de combustion par une soufflante 15. La chaudière 14 comprend une chambre de combustion 19 à rayonnement et un faisceau à convection 20. Une partie des fumées refroidies par le faisceau 20 sortent de la chaudière par un conduit i6 et sont filtrées dans un filtre 17 et envoyées à la cheminée 12 par une soufflante 18. Le reste des fumées sort de la chambre de combustion 19 de la chaudière par un conduit 21, traverse un échangeur thermique 22, est repris par une soufflante 23 et renvoyé en amont du filtre 17. De l'air extérieur comprimé dans une soufflante 24 est réchauffé dans l'échangeur thermique 22 et envoyé à un brûleur 25 à veine d'air alimenté en gaz naturel par un conduit 26, puis est amené à la rampe 4 d'alimentation des tuyères 3. Les poussières recueillies dans le filtre li traversent un sas 27 avant d'être entrainées vers les tuyères 3 par un conduit 28 au moyen d'un courant de vapeur provenant de la chaudière 14 par l'intermédiaire d'un conduit 29 et d'un détendeur 30. L'expérience a montré que le rendement d'une telle installation n'est pas entièrement satisfaisant. On a représenté à la figure 2, dans laquelle les mêmes références désignent des organes analogues à ceux de la figure 1, une installation suivant l'invention, dans laquelle une fraction des gaz sortant du gazéifieur et dé poussiérée par le filtre 11 est aspirée par l'intermédiaire d'un conduit 31 par une soufflante 32 et alimente le brûleur 25 en remplacement du gaz naturel nécessaire dans les installations de-la technique antérieure pour assurer la continuité de la marche de celles-ci. Par ailleurs, de la vapeur d'eau en provenance de la chaudière 14 est injectée, par l'intermédiaire d'un conduit 33 et d'un détendeur 34, dans- l'air primaire en amont d'un échangeur 35. Véhiculée par l'air primaire, cette vapeur est injectée, par l'intermédiaire des tuyères 3, dans le foyer 2 du gazéifieur où elle réagit avec le carbone contenu dans les poussières et des résidus pyrolysés, suivant la réaction: C+H20 = CO+H2 Les gaz combustibles ainsi produits traversent la masse 7 des matières en cours d'incinération se trouvant dans le gazéifieur, et augmentent le pouvoir calorifique des gaz sortant de celui-ci. Cet enrichissement améliore le fonctionnement du brûleur 13 de la chaudière 14. Par ailleurs, le réchauffage de l'air primaire sor tant de la soufflante 24 est assuré au moyen du circuit d'échange 35 incorporé à la chaudière 14, en relation d'échange thermique avec le brûleur 13. Ce circuit est avantageusement disposé dans la chaudière à l'emplacement habituel des surchauffeurs de vapeur. On se référera maintenant à la figure 3 qui est une vue en coupe d'un mode de réalisation de la lanterne du gazéifieur 1. Suivant l'invention, le gazéifieur comprend un tambour 40 coaxial à la lanterne 6 proprement dite, ayant un diamètre à peu près égal à celui du corps 1 du gazéifieur et délimitant entre sa surface externe et la surface interne de la lanterne un espace 8, qui est fermé à sa partie supérieure par un dispositif d'étanchéité 41 comprenant des bagues de roulement et des garnitures41' et portant le tambour 40 de manière rotative autour de l'axe vertical du gazéifieur. D'une façon avantageuse, l'extrémité supérieure du tambour 40 présente une forme divergente, en entonnoir, tandis que son extrémité inférieure comporte, sur sa surface interne des ailettes 46 s'étendant radialement vers l'intérieur sur une courte distance, ladite paroi du tambour étant percée de trous afin de laisser passer dans 11 espace 8 de la lanterne les gaz pouvant remonter dans le tambour en provenance du corps du gazéifieur. En se reportant à la figure 4A, qui est une demivue en coupe suivant la ligne a-a de la fig.3, en plan de dessus, un moteur 42 solidaire de la lanterne 6 entraine une vis sans fin 43 qui attaque une roue dentée 44 sur laquelle est articulée une extrémité d'une biellette 45 dont l'autre extrémité est articulée sur une patte radiale 52 solidaire de la surface externe du tambour 40, à ltextrémi- té supérieure de celui-ci. On comprend que grâce à cet agencement, le tambour est animé d'un mouvement de rotation alternatif qui, en combinaison avec les ailettes 46, agite les matières se trouvant dans le tambour 40. La figure 4B montre en coupe de dessus les ailettes radiales 46 du tambour 40. Suivant l'exemple de réalisation représenté à la figure 5, l'extrémité inférieure du tambour 40 est pourvue, sur sa surface externe, d'une vis d'Archimède 50,51 qui est destinée à refouler dans le corps du gazéifieur les matières que la pression des gaz de pyrolyse pourrait faire remonter dans l'espace 8 de la lanterne. Dans une variante représentée en demi coupe à la figure 6, le tambour est entrainé en rotation au moyen d'un moteur électrique 47 fixé sur la lanterne 6 et entrainant une vis sans fin 48 qui engrène avec une couronne dentée 49 solidaire du tambour 40, entraînant celui-ci en rotation lente autour de l'axe vertica du gazéifieur. REVENDICATIONS 1. Installation pour la destruction par incinération de matières diverses présentant un pouvoir calorifique récupérable, notamment des ordures ménagères, du type décrit dans la revendication 1 du brevet principal, comprenant un tour ou colonne verticale dans laquelle les matières sont introduites à son extrémité supérieure et incinéréés à sa partie inférieure, un brûleur monté directement sur une chaudière de production de vapeur et alimenté par les gaz résiduels de combustion et de pyrolyse recueillis à la partie supérieure de la colonne, des moyens de filtrage entre la tour et ledit brûleur pour séparer les poussières desdits produits gazeux, un échangeur thermique relié à la sortie de la chaudière, et des moyens pour entrainer lesdites poussières dans la tour au moyen de vapeur et les réinjecter dans celle-ci avec de l'air primaire de combustion préalablement chauffé dans ledit échangeur, installation caractérisée en ce que le chauffage effectué dans ledit échangeur thermique (35) est complété par un réchauffage effectué par un brûleur à veine d'air utilisant comme combustible les gaz dépoussiérés sortant dudit filtre (11) et en ce qu'une injection de vapeur est réalisée dans l'air primaire en amont dudit échangeur (35). 2. Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que ledit échangeur thermique est constitué par ladite chaudière (14), dans laquelle est prévu un circuit supplémentaire (20) pour l'air primaire de combustion, en relation d'échange thermique avec le brûleur de la chaudière. 3. Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que ladite colonne comprend des moyens pour agiter et faire descendre les matières à incinérer comprenant un tambour d'alimentation rotatif (40) comportant des organes fixes sur ses parois intérieures et/ou extérieures. 4. Installation suivant la revendication 3, caractérisée en ce que lesdits organes fixes sont constitués par des ailettes (46) s'tendant radialement vers l'intérieur dudit tambour (40) sur la partie inférieure de celui-ci. 5. Installation suivant la revendication 3, caractérisée en ce que lesdits organes fixes sont constitués par une vis d'Archimède (50, 51) formée sur la surface externe dudit tambour, à la partie inférieure de celui-ci. 6. Installation suivant la revendication 4, ou 5, caractérisée en ce que la paroi dudit tambour~(40) est perforée d'ouvertures pour laisser passer les gaz. 7. Installation suivant la revendication 3, caractérisée en ce que ledit tambour (40) délimite, avec la paroi de la lanterne (6) qui l'entoure, un espace (8) fermé à sa partie supérieure par un dispositif de bagues de roulement (41) et de garnitures (41'). 8. Installation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (42-45, 47-49) pour entraîner le tambour (40) en rotation.