Brevet FR2692178A1 — publié le 19931217

Installation de vitrification de déchets à four tournant. La présente invention se rapporte aux installations de vitrification de déchets qui n'ont pas de pouvoir calorifique sensible, comme par exemple des amiantes ou des scories. La vitrification de déchets de ce genre est difficile à effectuer, en raison de la grande quantité de chaleur à leur apporter. L'invention le permet par une installation relativement simple et d'un fonctionnement très souple, grâce à laquelle on peut cependant vitrifier les déchets, même s'ils sont froids et non combustibles, avec une dépense d'énergie et des investissements aussi petits que possible. L'installation de vitrification suivant l'invention comprend une poche de fusion munie de moyens de chauffage et communiquant par le haut avec une extrémité d'un four tournant. Les moyens de chauffage de la poche, qui peuvent être un électro-brûleur, un oxy-brûleur alimenté en air enrichi en oxygène, un brûleur dont l'air de combustion est réchauffé ou une torche à plasma, assurent la fusion des déchets à des températures comprises, en général, entre 1400 et 16000C. Les gaz chauds provenant de la poche remontent dans le four tournant dansolequel les déchets à détruire sont admis à contre-courant et réchauffent ces déchets avant que ceux-ci tombent par gravité dans la poche de fusion. Un électrobrûleur est un brûleur à gaz à apport d'énergie électrique, comme décrit par exemple à la demande de brevet français No 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 du gaz naturel avec de l'air froid est de l'ordre de 15000C. Avec l'apport calorifique fourni par l'arc électrique, elle s'élève et peut atteindre 27000C. La flamme obtenue est de grande dimension et a des capacités de rayonnement très importantes, ce qui permet à la chaleur de bien se propager jusqu'à une grande surface libre du bain contenu dans la poche, à la différence des dispositifs de chauffage focalisés du type à plasma. La vitesse de rotation du four est d'environ 0,5 à 5 tours/minute, et le four est de préférence incliné sur l'horizontale, avec une pente de 1 à 5 % et, notamment, de 3 % environ, le four étant incliné vers le bas en direction de la poche. On introduit ainsi, dans la poche de fusion, des déchets déjà chauds, dont la température est voisine de la température de fusion et on facilite l'alimentation de la poche de fusion en l'effectuant de façon régulière et progressive. Après un séjour d'une heure environ dans le four tournant, les déchets chauds tombent régulièrement dans la poche de fusion. Suivant un mode de réalisation préféré, il est prévu un conduit débouchant entre la poche et le four tournant et alimenté par une source de gaz. Cette injection de gaz à la sortie de la poche de fusion permet de régler par mélange la température d'entrée des gaz chauds issus de la poche dans le four tournant et la teneur en oxygène. On alimente, en général, le four tournant en déchets froids par un système de chargement avec sas, à l'extrémité du four tournant éloignée de celle par laquelle les déchets tombent dans la poche de fusion. Une chambre de post-combustion qui communique avec l'extrémité de chargement du four tournant par le haut assure la destruction des imbrûlés dans les fumées sortantes. De préférence, la plus grande dimension de la poche de fusion est horizontale et est supérieure au double de sa hauteur, de manière à ce que la chaleur rayonnée de la flamme de l'électro-brûleur soit transmise le mieux possible au bain. La poche communique par un trop-plein de débordement avec un bassin en contrebas de la poche. La figure unique du dessin annexé illustre l'invention. Un socle 1 surélevé porte un chargeur 2 de déchets à vitrifier. Le socle porte également les rouleaux 14 d'un four tournant 3 d'axes Y, Y' inclinés de 30 par rapport à l'horizontale, la partie la plus basse étant la plus éloignée du chargeur. Cette extrémité débouche dans une chambre de décendrage 4 qui communique avec une poche 5 disposée en contrebas du four 3. Dans la chambre de décendrage 4, débouche un conduit 7 alimenté par une source 6 de gaz. Au fond de la poche 5 se trouve un magma 8 de matériau fondu. La plus grande dimension de la poche 5, suivant son axe horizontal X, X', est supérieure au double de sa hauteur. A l'une des extrémités de la poche 5, est monté un électro-brûleur 9 qui permet de chauffer le magma 8 par rayonnement. Le magma peut déborder par un trop-plein 10 et tomber dans un bassin 11 empli d'eau où il se fractionne en petits morceaux vitrifiés sous l'effet du choc thermique brutal. Un extracteur 12 retire en permanence ces éléments vitrifiés. Les déchets, issus du four tournant 3, tombent sur le magma 8 par la chambre de décendrage 4, qui débouche dans la poche de fusion 5 par un trou situé à la partie supérieure de celle-ci et du côté de l'extrémité opposée à celle de 1' électro-brûleur 9. Une chambre de post-combustion 13 communique avec l'extrémité de chargement du four tournant 3 par le haut. Les déchets à vitrifier sont préchauffés dans le four tournant 3 par les gaz qui s'échappent de la poche de fusion 5, avant d'être fondus dans le magma 8. Les gaz qui s'échappent de la poche de fusion 5, éventuellement mélangés à des gaz plus froids provenant de la source 6 afin d'en régler la température, arrivent dans la chambre de postcombustion 13 où les imbrûlés sont détruits. Cette installation permet d'économiser de l'énergie en utilisant les gaz même issus de la poche de fusion pour le préchauffage des déchets introduits dans le four tournant 3, l'installation étant par ailleurs très simplifiée, puisqu'elle ne comporte pas de circuit distinct pour les déchets et pour les gaz devant subir une post-combustion. REVENDICATIONS 1. Installation de vitrification de déchets, caractérisée en ce qu'elle comprend une poche de fusion (5) munie de moyens de chauffage (9) et communiquant par le haut avec une extrémité d'un four tournant (3). 2. Installation suivant la revendication 1, caractérisée par un conduit (7) débouchant entre la poche (5) et le four tournant (3) et alimenté par une source de gaz (6). 3. Installation suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée par un système de chargement (2) de déchets avec sas à l'autre extrémité du four tournant (3). 4. Installation suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le four tournant (3) est incliné vers le bas en direction de la poche (5). 5. Installation suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisée par une chambre de post-combustion (13) qui communique avec l'autre extrémité du four tournant (3) par le haut. 6. Installation suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les moyens de chauffage sont un électro-brûleur, un oxy-brûleur, un brûleur à air de combustion réchauffé ou une torche à plasma. 7. Installation suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la plus grande dimension de la poche de fusion (5) est horizontale et est supérieure au double de sa hauteur. 8. Installation suivant l'une des revendications l à 7, caractérisée en ce que la poche de fusion (5) communique, par un trop-plein (10) de débordement, avec un bassin (11) en contrebas de la poche de fusion (5).