Brevet FR2671606A1 — publié le 19920717

Procédé et installation d'incinération de déchets. La présente invention est relative aux procédés et aux installations d'incinération de déchets comportant notamment des proportions importantes de produits difficiles à détruire par simple combustion. Il reste ainsi des résidus contenant des imbrûlés souvent dangereux ou qui nécessitent du moins un stockage dans des conditions de sécurité dit de classe I. Une solution, pour supprimer tout imbrûlé, consiste à monter les cendres en température jusqu'à les fondre et à les vitrifier, ce qui rend les résidus de la combustion complètement inertes Mais il faut pour cela atteindre des températures élevées et dépenser beaucoup d'énergie. L'invention pallie ces inconvénients en permettant de porter les déchets, industriels ou domestiques, aux températures nécessaires pour qu'il ne reste plus d'imbrûlés, tout en dépensant aussi peu d'énergie que possible. Le procédé d'incinération de déchets suivant l'invention consiste à les brûler dans un four à une température de 1000 à 13000 C environ, pour obtenir des fumées et des cendres et imbrûlés Le procédé consiste à envoyer les cendres et imbrûlés dans un bain de cendres et imbrûlés maintenu à l'état fondu par la chaleur dégagée par un électrobrûleur. Le bain de cendres et imbrûlés, qui est porté par exemple à une température d'au moins 1500 C, et notamment de 17000 C, permet d'emmagasiner de la chaleur fournie par l'électrobrûleur et de transmettre cette chaleur par conduction, d'une manière très efficace, aux déchets qui tombent dans le bain La masse calorifique du bain permet d'amortir les différences de quantités de chaleur nécessitées par la composition et par l'arrivée variables des déchets dans le bain En outre, ce bain présente une surface relativement grande à laquelle la chaleur rayonnée par l'électrobrûleur est transmise d'une manière très efficace, notamment lorsque celui-ci est disposé de façon que sa flamme s'étende à proximité de la surface du bain. Un électrobrûleur est un brûleur à gaz à apport d'énergie électrique, comme décrit par exemple à la demande de brevet français 89 06 560 Ce brûleur à gaz à apport d'énergie électrique comporte essentiellement un brûleur à gaz comprenant une arrivée de combustible et une arrivée d'air et, en aval, deux électrodes entre lesquelles jaillit un arc qui apporte une énergie supplémentaire à la flamme du brûleur La flamme obtenue par la combustion de gaz naturel avec de l'air froid et à la stoechiométrie est de l'ordre de 14500 C Avec l'apport calorifique fourni par l'arc électrique, elle s'élève et peut atteindre 27000 C La flamme obtenue est de grande dimension et a une énergie de rayonnement très importante, ce qui permet à la chaleur de bien se propager jusqu'à la grande surface libre du bain, à la différence de dispositifs de chauffage focalisés du type à plasma. L'invention vise également un incinérateur de déchets comprenant un four ayant une zone de chargement des déchets, une entrée d'insufflation d'air, une sortie de dégagement des fumées et une zone de déchargement des cendres et imbrûlés La zone de déchargement des cendres et imbrûlés communique avec une poche de réception d'un bain munie d'un électrobrûleur destiné à maintenir le bain à l'état fondu. Suivant un mode de réalisation préféré, la poche est en contrebas du four et celui-ci comporte, dans la zone de déchargement, un plan incliné raccordé à la poche Il suffit alors de pousser les déchets dans la zone de leur chargement pour les repousser peu à peu, après qu'ils ont subi une première combustion, sur le plan incliné qu'ils dévalent d'eux-mêmes pour tomber dans le bain. Pour que l'incinérateur fonctionne automatiquement, il est en outre prévu que le bain déborde par un trop-plein dans un bassin d'eau La quantité du bain est ainsi limitée automatiquement et les cendrés et imbrûlés fondus sont vitrifiés, comme il est habituel Pour éviter toute solidification du bain, à proximité du trop- plein, l'électrobrûleur est disposé plus près du trop-plein que du plan incliné Le trop-plein sert aussi d'obstacle de sorte que les déchets ne passent pas directement dans le bassin. Suivant un mode de réalisation particulièrement préféré, l'incinérateur comprend des moyens de détermination de la quantité de chaleur à apporter par l'électrobrûleur, par exemple un indicateur du débit d'entrée des déchets ou, de préférence, une sonde de la température du bain, de préférence une sonde pyrométrique Il est prévu un circuit de commande du dispositif d'apport d'énergie électrique de l'électrobrûleur, en fonction du signal émis par les moyens de détermination de la quantité de chaleur à apporter par l'électrobrûleur Grâce à la stabilisation de la température des cendres par l'effet tampon du bain et à la possibilité de commander d'une manière quasi-instantanée le dispositif d'apport d'énergie électrique de l'électrobrûleur, puisque cette commande s'effectue par voie électrique, il est possible de piloter l'apport d'énergie calorifique d'une manière correspondant exactement à ce qui est nécessaire pour faire brûler les imbrûlés sans excès d'apport d'énergie calorifique Tout se conjugue ainsi pour obtenir cette combustion au moindre coût énergétique, puisque le supplément35 d'énergie électrique à haute température de l'électrobrûleur est utilisé au mieux. Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple: la figure 1 est un schéma d'un incinérateur suivant l'invention, et la figure 2 est un schéma de l'électrobrûleur de l'incinérateur de la figure 1. Le four est constitué d'une carcasse 1 en matériau réfractaire qui définit essentiellement les zones suivantes: A Une zone de chargement 2 constituée d'un sas, pour éviter les entrées d'air froid et munie d'un poussoir non représenté, permettant d'introduire les déchets dans la zone 3 suivante. B Cette zone 3 d'avance permet de canaliser les déchets, lors des enfournements. C Une zone de combustion 4 munie de buses 5 d'injection d'air. D Une zone de fusion 6 délimitée par un plan incliné 7 raccordé au bas de la zone 4 du four. E Les fumées provenant de la combustion, dans la zone 4 et dans la zone 6, sortent par une sortie 8 de dégagement des fumées, dans laquelle elles se mélangent avant de passer dans une zone 9 de post-combustion o est injecté, si nécessaire, de l'air secondaire nécessaire à l'oxydation et à la destruction complète des carbones des matières organiques et des diverses molécules subsistant encore et susceptibles de provoquer des nuisances. Le bas du plan incliné 7 délimite une poche 10 munie d'un trop-plein 11 Un électrobrûleur 12 dirige sa flamme sur la surface libre du bain de cendres et d'imbrûlés contenus dans la poche Ce bain déborde du trop- plein 11 et tombe dans un bassin 13 empli d'eau o le magma fondu se fractionne en petits morceaux vitrifiés sous l'effet du choc thermique brutal Un extracteur 14 retire en permanence ces éléments vitrifiés. Une sonde pyrométrique de température 15 détecte la température du bain contenu dans la poche 10 et, par un circuit électrique de commande 16, commande le dispositif 17 d'alimentation électrique de l'électrobrûleur 12. Comme illustré à la figure 2, l'électrobrûleur se compose essentiellement de deux parties D'une part, un brûleur à gaz 18 ayant un conduit d'alimentation en combustible 19 et un conduit d'alimentation en air 20 et, d'autre part, un dispositif d'apport d'énergie électrique comportant essentiellement deux électrodes 21, 22, entre lesquelles jaillit un arc 23 qui porte la température de la flamme issue du brûleur 18 à une valeur que l'on peut régler par le dispositif 17. Lorsque les déchets ont un pouvoir calorifique inférieur trop bas, on peut leur ajouter un produit combustible avant de les introduire dans le four, ou bien assurer un apport complémentaire d'énergie grâce à un brûleur situé dans la zone de combustion 4. REVENDICATIONS 1 Procédé d'incinération de déchets en les brûlant dans un four à une température de 1000 à 13000 C environ pour obtenir des fumées et des cendres et imbrûlés, caractérisé en ce qu'il consiste à envoyer les cendres et imbrûlés dans un bain de cendres et imbrûlés maintenus à l'état fondu par la chaleur dégagée par un électrobrûleur. 2 Incinérateur de déchets, comprenant un four ( 1) ayant une zone de chargement ( 2) des déchets, une entrée ( 5) d'insufflation d'air, une sortie de dégagement ( 8) des fumées et une zone de déchargement ( 6) des cendres et imbrûlés, caractérisé en ce que la zone de déchargement ( 6) des cendres et imbrûlés communique avec une poche ( 10) de réception d'un bain munie d'un électrobrûleur ( 12) destiné à maintenir le bain à l'état fondu. 3 Incinérateur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la température du bain est maintenue à au moins 15000 C et, de préférence, à au moins 17000 C. 4 Incinérateur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'électrobrûleur ( 12) est disposé de manière que sa flamme s'étende à proximité de la surface du bain. 5 Incinérateur suivant l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la poche ( 10) est en contrebas du four ( 1) et celui-ci comporte, dans la zone de déchargement ( 6), un plan incliné ( 7) raccordé à la poche ( 10). 6 Incinérateur suivant l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le bain déborde par un trop-plein ( 11) dans une cuve d'eau ( 13). 7 Incinérateur suivant la revendication 6, caractérisé en ce que l'électrobrûleur ( 12) est plus près du trop-plein ( 11) que du plan incliné ( 7). 8 Incinérateur suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de détermination ( 15) de la quantité de chaleur à apporter par10 l'électrobrûleur ( 2), et un circuit de commande ( 16, 17) du dispositif d'apport d'énergie électrique ( 21, 22) de l'électrobrûleur ( 12), en fonction du signal émis par lesdits moyens de détermination ( 15).