Brevet FR2671392A1 — publié le 19920710

"Four de fusion à micro-ondes pour traiter un produit fluide, tel que déchets industriels" La présente invention a pour objet un four de fusion à micro-ondes pour traiter un produit fluide tel que déchets industriels, comportant un corps de four supérieur, un corps de four inférieur, des moyens d'amenée du produit à traiter disposés dans le corps de four supérieur et un creuset disposé dans le corps de four inférieur. Le traitement par chauffage et fusion de matériaux non- métalliques en utilisant un phénomène de chauffage diélectrique provoqué par irradiation au moyen de micro-ondes a été utilisé d'une façon générale dans le but d'éliminer différents types de déchets industriels et de déchets radioactifs sous forme de produits fluides tels que liquides ou boues Ce traitement peut être un traitement dit de réduction de volume ou de récupération de matériaux divers Le traitement d'irradiation aux micro-ondes est effectué en introduisant des micro-ondes à partir d'un oscillateur à micro- ondes au moyen d'un tube guide d'ondes à l'intérieur d'un four, en réglant les micro- ondes au moyen d'un organe d'accord disposé dans la partie supérieure et dans la partie du tube guide d'ondes située à l'intérieur du four, ainsi qu'en amenant les produits à traiter tels que les cendres d'incinération ou les boues à l'intérieur d'un creuset (en général métallique) de chauffage et de fusion. Dans le four de fusion à micro-ondes, le creuset métallique est monté dans le corps du four pour chauffer le produit à traiter, ce produit étant amené de façon continue dans le creuset ou chargé en quantité prédéterminée, puis chauffé et fondu par fournées. Un four de chauffage et de fusion à micro- ondes suivant la technique antérieure est constitué par exemple, comme représenté sur la Fig 6 des dessins annexés Suivant cette figure, un corps de four supérieur 2 et un corps de four inférieur 3 sont assemblés entre eux au moyen d'une bride 30 en formant une structure étanche Le corps de four inférieur 3 -5 repose sur un chariot 40 en étant porté par un vérin 4. Le corps de four supérieur 2 comporte un tube guide d'ondes métallique 9 monté pour introduire des micro- ondes produites par un oscillateur à micro-ondes non représenté Il comporte aussi une trémie 8 ' alimentée au moyen d'un dispositif d'alimentation à vis 8 pour stocker le produit à traiter tel que des cendres d'incinération Un récipient de protection 3 ' est monté à l'intérieur du corps de four inférieur 3 et un corps principal de creuset 1 est disposé et alimenté à l'intérieur du récipient de protection 3 ' en étant porté par une collerette 10 formée à son extrémité supérieure Le corps principal de creuset 1 et le récipient de protection 3 ' peuvent être aisément séparés du corps de four inférieur 3 en les déplaçant respectivement vers le haut. Avec un four constitué comme décrit plus haut, le produit à traiter, contenant un sel tel que Na NO 3 dissous dans un liquide ou un produit tel que boue en suspension, est traité comme indiqué ci- dessous. Suivant la Fig 5, un produit fluide, notamment un liquide il est, au cours d'une étape (a), envoyé en quantité prédéterminée dans le corps principal de creuset 1, une irradiation par micro- ondes est effectuée pour provoquer un chauffage, ce qui forme un produit de séchage 12 au cours d'une étape (b), on amène ensuite un matériau d'addition 13 tel que verre au cours d'une étape (c), l'irradiation par micro-ondes est effectuée à nouveau pour provoquer le chauffage et la fusion en formant un produit fondu 14 dans lequel le produit de séchage 12 et ensuite le matériau d'addition 13 sont fondus conjointement au cours d'une étape (d). Ensuite, on amène encore du liquide 11 au cours d'une étape (e) et on effectue ensuite une fusion au cours d'une étape (f) pour chauffer et fondre les deux produits en formant un produit fondu 15 On répète ensuite les mêmes opérations et le processus continue jusqu'à ce que le corps principal de creuset 1 soit complètement chargé de produit fondu 15. Au cours du fonctionnement décrit plus haut, lorsque le liquide est envoyé dans le creuset 1 au cours des étapes (a) et (e), la quantité de liquide amené est différente suivant les étapes Si la quantité amenée n'est pas appropriée, il peut y avoir un risque de débordement du liquide 1 h hors du creuset 1. La présente invention a été établie dans le but d'éliminer l'inconvénient mentionné ci-dessus en ce qui concerne la technique antérieure Elle a donc pour but de créer un four de fusion à micro- ondes pour traiter un liquide ou un produit fluide, ce four étant en mesure d'assurer une alimentation en produit précisé dans un creuset. A cet effet, l'invention concerne un four du type ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de détection de la position du niveau supérieur du matériau à traiter envoyé dans le creuset et un organe de commande pour arrêter les moyens d'amenée du produit à traiter par un signal de détection provenant des moyens de détection. Suivant un mode de réalisation, les moyens de détection de la position du niveau supérieur du produit à traiter semblable à un liquide peuvent comporter un tuyau d'alimentation en gaz disposé de manière à être avancé et reculé par rapport à l'intérieur du creuset, des moyens d'entraînement pour avancer et reculer le tuyau, une source d'alimentation en gaz pour envoyer un gaz dans le tuyau et un détecteur de contre-pression qui détecte l'élévation de la contre-pression produite lors de la fermeture du tuyau quand la surface supérieure du matériau à traiter atteint l'extrémité d'écoulement du tuyau, et qui envoie un signal de détection au dispositif de commande Suivant un autre mode de réalisation, on peut en outre disposer dans le corps de four supérieur des moyens d'alimentation en eau pour projeter de l'eau destinée à nettoyer les parois intérieures du creuset. Avec la construction décrite plus haut, quand le produit fluide ou liquide à traiter envoyé dans le creuset atteint une position prédéterminée proche de la surface supérieure, les moyens de détection du niveau de la surface du liquide détectent ce niveau et arrêtent automatiquement l'alimentation en liquide, ce qui évite sûrement que le liquide envoyé dans le creuset déborde hors du creuset. L'invention est décrite plus en détail ci- après en se référant à des exemples de réalisation ainsi qu'à un exemple connu représentés par les dessins annexés, dans lesquels: la Fig 1 est une vue explicative en coupe verticale représentant l'ensemble du dispositif correspondant à un premier exemple de réalisation de l'invention; les figures 2 a à 2 c sont des vues explicatives en perspective représentant plusieurs exemples de tuyaux constituant des moyens de détection de niveau de liquide; la Fig 3 est une vue explicative en coupe verticale représentant un dispositif correspondant à un autre exemple de réalisation de l'invention; la Fig 4 est une vue explicative en coupe représentant un autre exemple de moyens de détection de niveau de liquide; les figures Sa à 5 f sont des vues explicatives représentant diverses étapes des opérations de chauffage et de fusion par micro-ondes; et la Fig 6 est une vue en coupe verticale d'un four de chauffage et de fusion par micro-ondes suivant la technique antérieure. La Fig 1 représente un premier exemple de réalisation de la présente invention, dans lequel un corps de four inférieur 3 reposant sur un chariot 40 en étant porté par un vérin 4 est assemblé par une collerette 33 de son extrémité supérieure avec l'extrémité inférieure d'un corps de four supérieur 2, l'assemblage formant une structure étanche Un corps principal de creuset 1 est porté à rotation par un arbre 10 dans le corps de four inférieur 3 au centre de l'extrémité inférieure de ce corps Le corps de four supérieur 2 est muni d'un tube guide d'ondes 9, d'un tube d'évacuation de gaz 90 et d'un dispositif d'alimentation à vis 8 relié à une trémie non représentée. La collerette 23 est réalisée avec un trou de traversée 29 à travers lequel est disposé un tuyau d'introduction de gaz 5 dont l'extrémité d'écoulement est dirigée vers l'intérieur du corps principal de creuset 1 L'extrémité supérieure du tuyau 5 est constituée avec un plateau 51 auquel un vérin 52 (moyen de commande) est relié au moyen d'une bride, de sorte que la longueur s'avançant dans le creuset peut être réglée en avançant et en reculant le tuyau 5 par rapport au creuset au moyen du vérin 52 Le tuyau 5 est relié par une conduite 55 à une source d'alimentation en gaz 56, par exemple en azote gazeux Un détecteur de contre-pression 57 est disposé dans la conduite 55 Un élément de recouvrement cylindrique 54, ayant la structure d'un soufflet est fixé entre un plateau 53 disposé sur une partie intermédiaire du tuyau 5 et la collerette 23 du corps de four supérieur 2, ce soufflet ayant pour but d'assurer l'étanchéité vis-à-vis de l'intérieur du four En outre, un conduite 63 reliée à une source d'alimentation en gaz 64 est raccordée à l'élément de recouvrement cylindrique 54, de sorte qu'un gaz est toujours envoyé à l'intérieur de l'élément de recouvrement cylindrique 54 pendant la fusion thermique. Comme représenté sur la Fig 2 a, un tuyau d'alimentation en liquide 6 est fixé dans une position de parallélisme avec le tuyau 5, de manière que ces deux tuyaux se déplacent conjointement Le tuyau 6 est relié au moyen d'une conduite 65 à une pompe 66 par laquelle un liquide 11 constituant le produit à traiter est envoyé, par l'intermédiaire de la conduite 65 et du tuyau 6, à l'intérieur du corps principal de creuset 1. Dans l'exemple de réalisation représenté sur la Fig. 2 a, le tuyau 5 et le tuyau 6 sont mis en contact l'un avec l'autre et leurs extrémités d'écoulement sont alignées En variante, un tuyau 61 destiné à l'amenée du liquide peut être coudé à son extrémité d'écoulement, de manière à être disposé à l'écart du tuyau 5, comme représenté sur la Fig 2 b En outre, le tuyau 5 peut s'avancer au-delà de l'extrémité d'écoulement d'un tuyau 62 destiné à l'amenée du liquide Un organe de commande 50 est relié au détecteur de contre-pression 57 et une pompe 66 est reliée à cet organe de commande 50 de manière à pouvoir être arrêtée par le signal de détection provenant du détecteur de contre-pression 57. En outre, un tuyau 7 est fixé sur la collerette 23 et traverse cette collerette pour assurer une alimentation en eau pure. Une pompe 74 est reliée par une conduite 73 à ce tuyau 7 Le tuyau 7 peut aussi être avancé et reculé, comme le tuyau 5, par un vérin 72 L'étanchéité de la partie du tuyau qui pénètre dans la collerette est assurée par un élément de recouvrement cylindrique 71. La Fig 3 représente un autre exemple de réalisation de la présente invention dans lequel un tuyau d'alimentation en liquide 6 est fixé en un emplacement différent de celui du tuyau 5 Le tuyau 6 est monté en position fixe dans la collerette 23 et seul le tuyau 5 est avancé et reculé Pour le reste, la construction est la même que celle de l'exemple de réalisation précédent. La Fig 4 représente un autre exemple de réalisation des moyens de détection du niveau du liquide Dans cet exemple, un support 70 est fixé sur la collerette 23 du corps de four supérieur 2 et traverse cette collerette Deux électrodes 76, 77, maintenues par le support 70, sont disposées de manière à s'avancer d'une longueur prédéterminée dans le corps principal de creuset 1 Une source d'énergie 78 est branchée entre les électrodes 76 et 77, un ampèremètre 79 étant disposé dans le branchement Cet empèremètre 79 est relié à l'organe de commande 50 décrit précédemment. Dans l'exemple de réalisation représenté sur le Fig 1, l'extrémité d'écoulement du tuyau 5 est d'abord avancée par le vérin 52 à un niveau prédéterminé dans le creuset De l'azote gazeux est alors envoyé dans le creuset, à partir de la source d'alimentation en gaz 56, par la conduite 55 et le tuyau 5 En même temps, du gaz est envoyé à l'intérieur de l'élément de recouvrement 54, à partir de la source d'alimentation en gaz 64, par la conduite 63 En outre, tandis que l'on fait tourner le corps principal de creuset 1 autour de l'axe de l'arbre 10 au moyen d'une source de force motrice non représentée, un fondant ou produit similaire est amené au moyen du dispositif d'alimentation à vis 8 Le liquide 11 à traiter est envoyé par la conduite 65 et le tuyau 6 dans le corps principal de creuset 1 en faisant fonctionner la pompe 66 On fait ensuit fondre par la chaleur le matériau contenu dans le creuset par irradiation aux micro-ondes introduites par le tube guide d'ondes, en accord avec les étapes représentées sur la Fig 5. Quand le niveau 111 du liquide il s'élève jusqu'à l'extrémité d'écoulement du tuyau 11, la pression (contre-pression) régnant dans la conduite 55 s'élève puisque l'orifice d'écoulement du tuyau 5 est fermé Cette élévation de pression est détectée par le détecteur de contre-pression 57 et un signal de détection est envoyé à l'organe de commande 50 qui arrête la pompe 66 et donc l'alimentation en liquide 11. En variante, la position du niveau d'arrêt du liquide 111 peut être modifiée en avançant ou en reculant le tuyau 5, de manière que la quantité de liquide il à envoyer puisse être commandée dans chacune des étapes, en plus de la protection contre le débordement. Dans le dispositif représenté sur la Fig 3, les opérations sont conduites de la même manière que celle qui a été décrite plus haut, sauf que le tuyau 6 destiné au liquide il est fixé sur la collerette 23, le tuyau 5 destiné au gaz étant seul mobile en direction verticale. Dans l'exemple de réalisation représenté sur la Fig 4, un courant passe lorsque le niveau 111 du liquide s'élève et vient en contact avec les deux électrodes 76 et 77 L'organe de commande 50 arrête alors la pompe 66 au moyen du signal provenant de l'ampèremètre 79 qui détecte le contact En outre, on peut aussi faire appel à divers moyens de détection de 9 2671392 niveau du liquide tels que ceux du type à condensateur électrostatique. Pendant les opérations décrites plus haut, des sels tels que nitrate de sodium forment des cristaux et se déposent sur la surface intérieure du corps principal de creuset 1 Il en résulte des saillies convexes qui provoquent une décharge électrique, de sorte que les micro-ondes sont absorbées et que leurs propriétés de bonne adaptation au four en sont affectées Pour éviter un tel phénomène, de l'eau pure 75 est projetée par la pompe 74 sur la surface intérieure du creuset, par l'intermédiaire de la conduite 73 et du tuyau 7, afin de dissoudre les produits déposés. Comme cela a été décrit plus haut, suivant la présente invention, quand le niveau du liquide ou produit fluide à traiter envoyé au creuset atteint une position prédéterminée proche de la surface supérieure du creuset, les moyens de détection du niveau du liquide détectent cette position et arrêtent automatiquement l'amenée du liquide On peut donc éviter sûrement que le liquide envoyé dans le creuset puisse déborder à l'extérieur de ce creuset. Dans les exemples de réalisation décrits précédemment, on n'a disposé qu'un seul ensemble de moyens de détection de niveau de liquide Cependant, quand on dispose une pluralité d'ensembles de moyens de détection de niveau de liquide correspondant à divers niveaux, même si l'un de ces ensembles de détection de niveau de liquide est défaillant pour effectuer la détection, le niveau du liquide peut être détecté sûrement par d'autres ensembles de détection du niveau du liquide. REVENDICATIONS 1 Four de fusion à micro-ondes pour traiter un produit fluide tel que déchets industriels, comportant un corps de four supérieur ( 2), un corps de four inférieur ( 3), des moyens d'amenée ( 6, 65, 66) du produit à traiter ( 11) disposés dans le corps de four supérieur et un creuset ( 1) disposé dans le corps de four inférieur, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de détection ( 5, 55, 57) de la position du niveau supérieur ( 11) du matériau à traiter envoyé dans le creuset ( 1) et un organe de commande ( 50) pour arrêter les moyens d'amenée ( 5, 65, 66) du produit à traiter par un signal de détection provenant des moyens de détection. 2 Four de fusion à micro-ondes pour traiter un produit fluide selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de détection de la position du niveau supérieur ( 11) du produit à traiter comportent un tuyau d'alimentation en gaz ( 5, 55) disposé de manière à être avancé et reculé par rapport à l'intérieur du creuset ( 1), des moyens d'entraînement ( 52) pour avancer et reculer le tuyau ( 5), une source d'alimentation en gaz ( 56) pour envoyer un gaz dans le tuyau et un détecteur de contre-pression ( 57) qui détecte l'élévation de la contre-pression produite lors de la fermeture du tuyau ( 5) quand la surface supérieure du produit à traiter atteint l'extrémité d'écoulement du tuyau et qui envoie un signal de détection à l'organe de commande ( 50). 3 Four de fusion à micro-ondes pour traiter un produit fluide selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que des moyens d'alimentation en eau ( 7, 73, 74, 75) sont disposés dans le corps de four supérieur pour projeter de l'eau destinée à nettoyer la paroi intérieure du creuset ( 1).