Brevet FR2674613A1 — publié le 19921002

i FOUR D'INCINERATION CONSTITUE D'UN TUBE TOURNANT AUTOUR D'UN AXE SENSIBLEMENT HORIZONTAL DESCRIPTION L'invention concerne un four d'incinération composé principalement d'un tube tournant autour d'un axe sensiblement horizontal IL peut notamment s'agir d'un four de pyrolyse. On éprouve souvent le désir de disposer de fours d'incinération à fonctionnement continu, c'est-à- dire pour lesquels la matière à incinérer est admise continûment à un débit uniforme et la matière incinérée est évacuée dans les mêmes conditions, mais i L est difficile d'y parvenir Les fours à tubes tournants qui ont été proposés jusqu'ici, dans Lesquels la matière est versée par une extrémité axiale du tube et ressort par l'autre extrémité du tube, ne donnent pas satisfaction Même s'ils sont Légèrement inclinés (de L'ordre de quelques centièmes, 4 % par exemple) du côté de la sortie de sorte que leur mouvement tournant provoque une descente progressive de La matière au cours de l'incinération, aucun écoulement régulier ne peut en pratique être garanti à l'intérieur du fcur à cause en particulier de la variété de tailles, de formes et de constitutions des déchets solides incinérés Les déchets sont en particulier susceptibles de coller à la paroi du tube et de former une couche d'encrassage ou de s'agglomérer en blocs de relativement gros volume qui risquent de ne pas pouvoir sortir du tube par les orifices d'évacuation et, de toute façon, de perturber la régularité du fonctionnement. Ces inconvénients sont surtout rencontrés dans Les fours de pyrolyse, c'est-à-dire dans les conditions de dégradation thermique avec défaut d'air. Le moyen essentiel de l'invention, et par lequel Les problèmes évoqués sont supprimés, est une barre folle qui roule au fond du tube et en particulier devant des fentes qui entaillent une extrémité d'évacuation du tube en dessous de laquelle la conduite d'évacuation débouche La barre folle, qui s'étend avantageusement sur presque toute la longueur du tube, permet à la fois de le récurer en le débarrassant des déchets qui pourraient y adhérer et de concasser les déchets, tout en les obligeant à passer à travers les fentes en pesant sur eux Les fentes sont donc constamment dégagées Elles ont pour l'essentiel une fonction de calibration des fragments de matière incinérée. IL est avantageux que la barre folle comporte une hélice frottant sur le tube et dirigée de manière à produire un mouvement axial de la barre folle vers les fentes et l'extrémité d'évacuation en roulant dans le tube On garantit alors que la barre demeure en dessus des fentes et que l'hélice, qui peut fragmenter efficacement les déchets, passe devant Les fentes. L'effet de concassage peut être accru si la barre a une section à saillies qui lui permet de retomber périodiquement, surtout si les saillies sont des arêtes vives. Un autre aspect important de l'invention consiste à éviter L'encrassement ou le bouchage de L'entrée d'une conduite de gaz qui débouche dans le tube par une ouverture coaxiale au tube et percée à travers une paroi d'extrémité du tube Il peut notamment s'agir d'une conduite d'évacuation de gaz de combustion qui débouche à L'extrémité d'évacuation du tube Si des déchets s'amoncellent à l'extrémité d'évacuation du tube malgré les précautions prises, on conçoit qu'ils vont finir par s'amasser devant l'ouverture de La conduite de gaz ou même y entrer. C'est pourquoi une second barre folle roulant au fond de L'ouverture est prévue pour maintenir l'ouverture dégagée Son fonctionnement est à peu près Le même que celui de la première barre folle Des précautions doivent toutefois être prises pour assurer sa position axiale Un moyen retenu dans la réalisation de l'invention qui est décrite ici consiste à prévoir un volant qui est situé entre la paroi d'extrémité-du tube o l'ouverture débouche et la première barre folle La première barre folle sert donc de butée axiale à la seconde grâce au volant Afin d'éviter que le vo Lant ne bouche l'ouverture, i L se compose avantageusement d'une couronne que des rayons re Lient à la seconde barre folle. L'effet de la seconde barre folle est accru si L'ouverture est munie d'une saillie de retenue temporaire de la seconde barre folle, qui l'éLève sur une course limitée avant qu'elle ne retombe Enfin, il est avantageux que la seconde barre folle ait une section composée de nervures afin que le nettoyage soit p Lus énergique. On va maintenant procéder au commentaire des figures suivantes annexées à titre illustratif et non Limitatif qui décrivent une réalisation préférée de l'invention: la figure 1 est une vue d'ensemble du four équipé de L'invention, La figure 2 est une vue partielle de la figure 1 qui illustre les éléments essentiels de l'invention, et la figure 3 est une vue suivant L'axe du four qui représente en particulier les deux barres folles. L'installation représentée est un four de pyro Lyse dans Lequel Les déchets à incinérer sont chauffés à 6000 C environ sous atmosphère appauvrie en oxygère ou neutre et transformés en un résidu appelé brai L'invention pourrait être adaptée sans changements notables à d'autres genres d'incinération et notamment à des combustions par de l'oxygène. Le four comporte, comme on le voit sur La figure 1, un tube 1 composé d'une paroi cylindrique 2 et de deux parois d'extrémité planes, L'une 3 à une extrémité d'admission et L'autre 4 à une extrémité opposée d'évacuation La paroi d'extrémité d'admission 3 est percée en son centre pour Laisser une conduite d'admission 5 de déchets à incinérer déboucher dans le tube 1 Les déchets peuvent être de diverses natures et notamment des plastiques, de La cellulose, des tissus, du bois, du carton, etc, éventuellement contaminés par des radioéléments ou chargés d'additifs métalliques toxiques Du gaz neutre est soufflé dans le tube 1 par la conduite d'admission 5 de façon que les déchets qui arrivent soient déjà sous atmosphère neutre IL peut s'agir d'argon, d'azote ou de gaz carbonique Une ou plusieurs autres tubulures peuvent être prévues pour amener par exemple de L'oxygène, en faible quantité par rapport au gaz neutre La paroi d'extrémité d'évacuation 4 est également ouverte à son centre, selon une ouverture 30, et une conduite d'évacuation de gaz 6 produits par la pyrolyse y débouche La paroi cylindrique 2 du tube 1 est par ailleurs entaillée près de la paroi d'extrémité d'évacuation 4 sur tout son pourtour et porte des fentes 7 longitudinales régulièrement réparties Une conduite d'évacuation de déchets so Lides 8 débouche en dessous de la portion de La paroi cylindrique 2 qui est entaillée des fentes 7. Les parois d'extrémités 3 et 4 sont munies d'embouts tubulaires respectifs 9 et 10 qui permettent au tube 1 de tourner autour de son axe X dans des paliers ménagés sur une structure fixe 11 Les paliers sont disposés de sorte que l'axe X est légèrement incliné et que le tube 1 s'abaisse de L'extrémité d'admission à l'extrémité d'évacuation Une couronne dentée 12 est par ailleurs prévue sur la face externe de la paroi cylindrique 2, et un moteur 13 fait tourner le tube 1 à faible vitesse grâce à une courroie crantée 14 tendue sur la couronne dentée 12 La rotation à faible vitesse ainsi produite entretient le mouvement des déchets de l'extrémité d'admission à l'extrémité d'évacuation. Le chauffage est assuré par une gaine 15 qui entoure le tube 1 à peu de distance et contient des résistances électriques Des joints d'étanchéité sont par ailleurs prévus en particulier aux paliers du tube 1 et entre Les fentes 7 et la conduite d'évacuation des déchets solides 8 afin d'isoler l'atmosphère du four de l'atmosphère extérieure. Une première barre folle 16 roule au fond de La paroi cylindrique 2, pratiquement sur toute la longueur du tube 1, avec le jeu suffisant aux extrémités pour lui permettre de rouler librement La première barre folle 16 comporte une hélice 17 du côté de l'extrémité d'évacuation, devant Les fentes 7, qui sert avant tout à ramener la première barre folle 16 vers L'extrémité d'évacuation Son orientation est donc choisie en fonction du sens de rotation du tube 1 pour que son frottement sur la paroi 2 et la matière contenue dans le tube provoque le mouvement axial approprié Dans ces conditions, une rondelle 18 à l'extrémité de la première barre folle 16 repousse un volant 20 assujetti à une seconde barre folle 19 vers La paroi d'extrémité d'évacuation 4 On reviendra plus loin sur cette particularité Par ailleurs, l'hélice 17 sert encore à diviser le brai en fragments de taille souhaitée, sans L'écraser et le réduire en trop petits morceaux puisque l'hélice 17 interdit le contact de la première barre folle 16 sur la paroi cylindrique 2 par toute une génératrice et a donc un effet de rouleau compresseur. Le reste de la première barre folle 16 se compose, comme cn Le voit bien sur la figure 3, d'une barre ronde 21 à Laquelle on a soudé une cornière 22 par les faces internes des deux ailes L'arête et les bords de la cornière 22 forment ainsi sur le profilé résultant de la soudure trois saillies 23 qui causent un roulement irrégulier de la première barre folle 16 en la faisant retomber périodiquement au fond de la paroi 22 pour briser les agglomérats de déchets et les empêcher d'adhérer à la paroi cylindrique 2. La seconde barre folle 19 est quant à elle composée de deux cornières 24 assemblées par leurs arêtes de manière à constituer une section unitaire composée de quatre nervures 25 qui sont les angles des cornières 24 Elle comprend également un manche de lestage 26 qui prolonge les cornières 24 et contribue à équilibrer La seconde barre folle 19 en la maintenant para LLèLe à l'axe X contre l'effet du volant 20. Le volant 20 se compose d'une couronne 27 qui arrive à peu de distance de la génératrice inférieure de la paroi cylindrique 2 et de rayons 28 qui relient la couronne 27 aux cornières 24. L'ouverture 30 de la paroi d'extrémité d'évacuation 4 est pourvue d'une saillie 29 sur Laquelle les nervures 25 viennent successivement en prise La seconde barre folle 19 est alors hissée à une certaine hauteur, comme on le représente à la figure 3 et jusqu'à ce que l'appui offert par deux nervures 25 successives sur le bord de l'ouverture 30 soit déséquilibré La seconde barre folle 19 retombe alors et roule au fond de l'ouverture 30, non sans chasser les déchets solides qui pouvaient éventuellement se trouver à cet endroit La rondelle 18 a un diamètre suffisant pour qu'une portion de la couronne 27 vienne toujours en face d'elle et que le volant 20 ne puisse donc pas passer par-dessus l'hélice 17 La seconde barre folle 19 reste donc en place malgré les mouvements saccadés auxquels elle est astreinte. Les éléments de l'invention permettent un écoulement continu des matières à incinérer dans le tube 1 et empêchent son encrassement ainsi que le bouchage des conduites d'évacuation 6 et 8 On peut ainsi se passer des arrêts pour décrasser le tube (des fonctionnements de mille heures sans interruption ont été vérifiés sans blocage des barres et sans altération de La pression ou du débit des gaz), et la régularité du débit d'écoulement permet d'assurer une bonne utilisation du gaz introduit dans le tube 1 et éventuellement de disposer un autre appareil à fonctionnement continu en aval du four d'incinération. On peut ainsi disposer un second four semblable à celui qui a été décrit pour procéder à une incinération en deux étapes une pyrolyse sous atmosphère neutre suivie d'une calcination par une combustion à l'oxygène Un tel procédé permet de libérer des gaz chlorés à la pyrolyse et d'éviter qu'ils ne se combinent à certains gaz de combustion pour former des composés très toxiques La mise en continu des deux fours n'est pas difficile à condition de les relier par une conduite munie de vannes ou de moyens pour créer une perte de charge et limiter ainsi l'irruption d'oxygène dans le four de pyrolyse. REVENDICATIONS 1 Four d'incinération constitué d'Ln tube ( 1) tournant autour d'un axe (X) incliné, comportant une conduite d'admission ( 5) de matière à incinérer à une extrémité axiale ( 3) du tube ( 1) et une conduite d'évacuation ( 8) de matière incinérée à une extrémité axiale ( 4) opposée du tube ( 1), caractérisé en ce que l'extrémité d'évacuation du tube a un pourtour entaillé de fentes ( 7), la conduite d'évacuation ( 8) débouche en dessous du pourtour entaillé, et en ce qu'une première barre folle ( 1 6) parallèle à l'axe (X) du tube roule au fond du tube ( 1) devant les fentes ( 7). 2 Four d'incinération suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la barre folle comporte une hélice ( 17) frottant sur le tube ( 1) et dirigée de manière à produire un mouvement axial de la barre folle vers les fentes ( 7) et l'extrémité d'évacuation ( 4) en roulant dans le tube ( 1). 3 Four d'incinération suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'hélice ( 17) est à une extrémité de la barre folle ( 16) et devant les fentes ( 7). 4 Four d'incinération suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la barre folle ( 16) a une section à saillies ( 23). Four d'incinération suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les saillies sont des arêtes vives. 66 Four d'incinération suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend une conduite de gaz ( 6) débouchant dans le tube ( 1) par une ouverture ( 30) coaxiale au tube ( 1) et percée à travers une paroi d'extrémité ( 4) du tube ( 1), ainsi qu'une seconde barre folle ( 19) roulant au fond de l'ouverture ( 30). 7 Four d'incinération suivant les revendications 2 et 6, caractérisé en ce que la seconde barre folle ( 19) est terminée par un volant ( 20) situé entre la paroi d'extrémité ( 4) du tube qui comporte l'ouverture ( 30) et La première barre folle ( 16). 8 Four d'incinération suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le volant ( 20) se compose d'une couronne ( 27) et de rayons ( 28) reliant la couronne à la seconde barre folle. 9 Four d'incinération suivant l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que l'ouverture ( 30) comporte une saillie ( 29) de retenue temporaire de la seconde barre folle ( 19). 10 Four d'incinération suivant la revendication 9, caractérisé en ce que la seconde barre folle ( 19) a une section composée de nervures ( 25).