Brevet FR2696818A1 — publié le 19940415

DESCRIPTION DE L'INVENTION L'invention a pour objet "UN BRULEUR A DEVERSEMENT NUTOMTIQUE" pour incinérateur de déchets solides et combustibles. C'est à dire un brûleur qui brûle en permanence des rejets d'industries ou autres provenance du "Genre hospitalier", nucléaire, etc ..., sans nécessiter d'intervention humaine pour nettoyage de la sole de combustion. Le dispositif de l'invention convient parfaitement bien à un incinérateur destiné à réduire le volume de rejets industriels non irrécupérables, à la valeur de leur taux de cendres et de stériles, d'o un important intérêt d'exploitation. Outre l'avantage précité, le brûleur selon l'invention permet également d'équiper tout autre installation d'incinération avec énergie perdue ou récupérée de même que tous types d'installations thermiques, destinés au chauffage ou la production de vapeur à partir des combustibles solides traditionnels. L'invention a pour but principal de parvenir à un dispositif qui assure la destruction des rejets solides non renouvelables. Ces déchets solides, souvent dangereux, une fois réduits sous la forme de matières concassées, de granulés, flocons ou autre forme de particules sont acheminés par un conduit (4) à travers d'un couvercle (5), vers une trémie d'alimentation du brûleur (3). Une vis (1) de transport vers l'intérieur de la chambre de combustion de l'incinérateur est installée sous la trémie (3), elle est entraînée par un groupe moteur (6). Les déchets combustibles sont, ensuite, acheminés à travers un tube d'alimentation (2), ce tube d'alimentation est fixé sur l'incinérateur (31), il traverse la paroi de celui-ci pour aboutir dans la chambre de combustion, ou il s'emmanche sur un autre tube d'alimentation (7) qui est fixé sur une cuve foyer (8) au travers du caisson du brûleur (13). Cette cuve foyer (8) est installée dans un caisson de support (13) servant à la fois de chambre de ventilation et d'implantation des composants du brûleur à savoir, un jeu de tuyères (10) est installé en périphérie de la cuve foyer (8) de manière légèrement trapézoïdale. Àu périmètre du jeu de tuyères (10) repose un jeu de plaques à mâchefer (32), qui se trouvent traversé aux quatre angles par des ajutages (11) dont le rôle est de limiter au maximum les émissions des matières imbrûlées : du type CO et des stériles, vers le conduit d'évacuation des gaz de l'incinérateur. Ce qui a pour effet, de réduire l'investissement des équipements de filtration des gaz de combustion avant leur rejet vers l'atmosphère. Ce brûleur basculant installé sur son caisson (13), est en périphérie rehaussé d'une trémie (9) Planche 4/4. Elle est destinée à conserver les produits à incinérer au contact de la combustion la plus oxydante de manière à ce que la réduction selon la composante CO + 1/2 O > " soit complète. L'air comburant est pulsé depuis l'extérieur de l'incinérateur par un électro-ventilateur dont la volute de sortie est fixé sur une gaine (14), elle-mBme fixée sur la paroi extérieure de l'incinérateur (31). Elle traverse cette dernière, pour aboutir dans la chambre de combustion, od elle s'emmanche sur une autre gaine (22) qui est fixée sur le caisson du brûleur(13). L'air comburant est ainsi mis en compression dans le caisson (13) il est expulsé vers la zone de combustion par les orifices du jeu de tuyères (10) qui est installée en périphérie haute de la cuve foyer (8). Dans la cuve foyer, (8) le combustible propulsé par la vis d'alimentation (1) à travers le tube d'alimentation (2) depuis la trémie d'alimentation (3) puis ensuite au travers de la seconde partie du tube d'alimentation "qui est fixée sur la cuve foyer (8). Dans le brûleur, le combustible entre en phase ascentionnelle, puis au fur et à mesure s'élève jusqu'au jeu de tuyères (10) od il entre en phase de pyrolyse au contact de la température et du comburant insufflé par les orifices du jeu de tuyères (10). L'air secondaire est pulsé par un électro-ventilateur dont la volute de sortie est reliée à une gaine (43), elle-mSme fixée sur la paroi extérieure de l'incinérateur (31), elle traverse cette dernière pour aboutir sur le caisson du brûleur (13) sur laquel elle est reliée à une tuyauterie bouclée (16) qui alimente en air secondaire les ajutages (11). Une dérivation d'une partie de l'air comburant (42) permet d'injecter et maintenir au sein du tube d'alimentation (2), traversé par la vis (1) une pression supérieure à la pression atmosphérique en air, dont le rôle est d'éviter tout retour des gaz de combustion vers la trémie d'alimentation (3). Le dispositif selon l'invention se caractérise par un ensemble brûleur mobile et basculant de manière cyclique dont la fréquence de déversement des scories est fonction des déchets ou du combustible à brûler. L'invention a pour but principal de brûler des déchets, avec toutes les précautions nécessaires et sans interventions humaines dans la chambre de combustion pour l'évacuation des résidus de combustion qui sont récupérés automatiquement. Le dispositif selon l'invention permet à l'ensemble du brûleur qui est installé sur un caisson mobile (13) de pouvoir être mis en mouvement selon un parcours programmé en fonction du profil des glissières (30), aménagé dans la chambre de combustion de l'incinérateur (31). Le caisson (13) contenant les composants du brûleur comporte en sa face opposée à la vis d'alimentation (1) deux axes (15) soudés sur deux platines support (37) elles-mBmes soudées ou vissées sur le caisson (13). Sur les deux axes (15), sont installées deux roues (19) de chaque coté du caisson. Le profil de ces roues (19) est parfaitement adapté au profil du chemin de roulement fixé sur les glissières (30). Le caisson (13) comporte en sa face c8té vis d'alimentation (1) deux axes rallongés (15) soudés sur deux platines support (37), elles-mEmes soudées ou vissées sur le caisson (13). Sur les deux axes (15) sont installées deux roues (19) de chaque caté du caisson, coté vis d'alimentation. Le profil de ces deux roues est identique aux deux roues (19), installées sur la face du caisson, opposée à la vis d'alimentation. Le dispositif selon l'invention a la particularité d'trie équipé de deux axes rallongés (15). Ces axes (15) du côté de la vis d'alimentation (1), outre l'aspect de maintien des roues (19), traversent de part et d'autre les parois mécano-soudées (38) qui sont installées de chaque côté du caisson mobile du brûleur (13). Ces deux axes rallongés (15) sont installés sur deux bielles (17) implantées de chaque côté du caisson (13) et équipées de glissières permettant la transmission angulaire du mouvement de déversement du brûleur par l'intermédiaire des quatre roues (19) et des deux axes (15) de communication du mouvement du brûleur. Le dispositif selon l'invention comporte la particularité d'avoir un brûleur pourvu d'une mobilité. Les bielles (17) sont installées sur deux axes (23), le mouvement angulaire est transmis par un arbre principal (36) qui, en sont point central, est équipé d'un bras de levier (44) sur lequel est fixée la chape (35) du vérin de commande (25). Ce vérin (25) est fixé par une chape soudée (27) sur le caisson (26) de protection du mécanisme de pilotage inclus dans le volume de la chambre de combustion de l'incinérateur (31). Le vérin de commande est alimenté par un groupe hydraulique (26), il peut être remplacé par tout autre procédé générateur d'effort tel que vérin électrique ou moto-réducteur. L'invention a pour effet, de protéger le personnel de maintenance, les ensembles de commande et de motorisation. Le caisson (24) peut être spécialement conçu et isolé en fonction des déchets à incinérer, il est accessible selon l'invention en dessous d'une dalle de béton ou similaire (21) par rapport à la chambre de combustion, ce qui permet de construire deux enceintes, l'une d'intervention classique, l'autre d'intervention spécialisée celle qui contient les équipements extérieurs du brûleur contenant des déchets à brûler (3) - (4) - (5) - (6). Outre l'aspect sécurité la dalle de béton (21), sert à supporter la partie fixe du brûleur par l'intermédiaire du support (20). Le dispositif selon l'invention comporte un ensemble brûleur à vis composé de deux parties :L'une fixe et statique l'autre mobile et dynamique. L'accouplement des deux parties est effectué de la manière suivante : La paroi de l'incinérateur (31) est traversée par les éléments fixes et statiques qui assurent une bonne étanchéité entre la chambre de combustion et le local de réception des déchets ou du combustible ; soit le tube d'alimentation (2) la vis d'alimentation (1) la gaine d'air primaire (14) la gaine d'air secondaire (43) les circuits d'air auxilaire (42). Les éléments mobiles comprennent, le caisson (13) équipé des composants du brûleur, les tronçons emmanchables du tube d'alimentation (7), de la gaine en air primaire (22), de la gaine en air secondaire (40). Le dispositif selon l'invention se caractérise en ce que en régime établi de combustion, selon le cycle déterminé, pour évacuer les résidus de combustion contenus dans le brûleur et plus particulièrement en sa partie haute spécialement aménagée (9) : planche 4/4, l'actionneur (44), par l'intermédiaire du vérin ou autre dispositif de motorisation (25) va appliquer un mouvement angulaire à l'arbre de transmission (36) qui est guidé par deux paliers installés sur les compartiments (38) de la chambre de combustion. Le refroidissement des compartiments (38) est assuré par les piquages sur circuit d'air comburant et secondaire (42) et les deux injecteurs (34 et 39). Cet arbre de transmission (36) est équipé de deux têtes renforcées et de deux axes (23) soudés sur chacune des deux bielles (17). L'effort étant transmis aux bielles (17), il est ensuite reporté aux deux axes rallongés (15). L'ensemble du brûleur est mis en mouvement de déplacement rectiligne selon les quatre roues (19) qui se déplacent sur les glissières (30). Le chemin de roulement selon les glissières (30) est renforcé par des raidisseurs (18) - (28). Le dispositif selon l'invention, permet au brûleur en sa phase de mobilité d'entre déplacé horizontalement selon une distance qui est proportionnelle à la côte de recouvrement des équipements fixes et mobiles : planche 3/4 : (43) et (40), (2) et (7), (14) et (22), et de la vis (1) élément fixe et mobile, en rotation seulement. De conception monobloc, la côte de la vis (1) est définie pour aboutir à l'axe de la cuve foyer (8). Avant l'opération d'évacuation des résidus de combustion, une rotation inverse de la vis d'alimentation (1) est déterminée dans le cycle de fonctionnement, précédant le déplacement du brûleur installé sur son caisson (13). Cette opération de rotation inverse est destinée à rapatrier les déchets ou combustibles non brûlés vers la trémie (3) cette manoeuvre doit être adaptée pour permettre un arrêt de la rotation inverse de la vis d'alimentation (1), dès lors que les résidus de combustion arrivent à la hauteur de la jonction des éléments fixes et mobiles du brûleur, Planche 2/4, figure 1. Ensuite les bielles (17) entrent en mouvement angulaire sous l'impulsion du mouvement moteur (25). Le déplacement du brûleur s'effectue : le tube d'alimentation mobile (7) s'échappe du tube d'alimentation fixe (2), la gaine d'air comburant mobile (22) s'échappe de la gaine d'air comburant fixe (14), la gaine d'air secondaire mobile (40) s'échappe de la gaine d'air secondaire fixe (43), la vis d'alimentation (1) se trouve être dégagée du brûleur lorsqu'il s'éloigne selon, le parcours défini par les guides et glissières (30), implantés sur les compartiments (38). L'ensemble du brûleur mobile sur caisson (13) amorce le renversement : planche 2/4 Figure 2, puis déverse son contenu de résidus au sein d'une trémie de récupération (29) qui est installée à la base de la chambre de combustion de l'incinérateur. Les résidus de combustion peuvent être récupérés soit par gravitation ou par aspiration ou tous autres procédés mécaniques ou hydrauliques. L'ensemble mobile du brûleur se trouvant en position renversée, ses composants sont maintenus mécaniquement en position par les points d'encrage (46) et (47) Planche 4/4. Les bielles sont maintenues en position sur leurs axes moteurs (15) par les butées mécaniques (33). Les éléments mobiles du brûleur reviennent en position de départ, par le même parcours qu'à l'aller par l'intermédiaire des bielles (17) : Planche 1/4. Les éléments fixes et mobiles du bruleur se réaccouplent, la vis d'alimentation (1) est remise en rotation et l'ensemble est, à nouveau, prêt à fonctionner. Le dispositif selon l'invention permet d'être automatisé à 100 %, et l'allumage des déchets ou des combustibles à brûler peut être effectué, par arc électrique, torche à gaz ou autres procédés similaires. REVENDICATIONS 1) Dispositif "BRULEUR A DEVERSEMENT AUTOMATIQUE DE RESIDUS POUR INCINERATEUR" de déchets solides et combustibles non renouvelables, caractérisé en ce qu'il brûle en permanence des rejets d'industries ou autres provenance du genre "Hospita- lier, nucléaire, etc ...", sans nécessiter d'intervention humaine pour nettoyage de la sole de combustion, se caractérise par un ensemble brûleur mobile et basculant de manière cyclique dont la fréquence de déversement des scories est fonction des déchets ou du combustible à brûler. L'ensemble du brûleur est installé sur un caisson mobile (13) mis en mouvement de renversement Planche 2/4 Figure 2, selon un parcours programmé en fonction du profil des glisières (30) Planche 1/4. 2) Dispositif selon revendication 1, se caractérise en ce qu'il comporte un conduit par lequel les déchets sont acheminés (4) à travers un couvercle (5), vers une trémie d'alimentation du brûleur (3). Une vis (1) de transport vers l'intérieur de la chambre de combustion de l'incinérateur est installée sous la trémie (3), elle est entraînée par un groupe moteur (6). Les déchets sont acheminés à travers un tube d'alimentation (2), ce tube est fixé sur l'incinérateur (31), il traverse la paroi de celui-ci pour aboutir dans la chambre de combustion ou il s'emmanche sur un autre tube d'alimentation (7) qui est fixé sur une cuve foyer (8) au travers du caisson du brûleur (13). 3) dispositif selon la revendication 1 et 2, se caractérise en ce qu'il comporte un caisson support (13) servant à la fois de chambre de ventilation et d'implantation des composants du brûleur : un jeu de tuyères (10) est installé en périphérie de la cuve foyer (8) de manière légèrement trapézoïdal au périmètre du jeu de tuyères (10), repose un jeu de plaques à mâchefer (32); qui se trouve traversé aux quatre angles par des ajutages (11) dont le rôle est de limiter au maximum les émission de matières imbrûlées. Ce brûleur basculant installé sur son caisson (13), est en périphérie réhaussé d'une trémie (9) Planche 4/4 ; Destinée à conserver les produits à incinérer au contact de la combustion la plus oxydante. 4) Dispostif selon la révendication 3, se caractérise en ce qu'il comporte pour l'air comburant, un électro-ventilateur dont la volute de sortie est fixée sur une gaine (14), elle-même fixée sur la paroi extérieure de l'incinérateur (31). Elle traverse cette dernière pour aboutir dans la chambre de combustion où elle s'emmanche sur une autre gaine (22) qui est fixée sur le caisson du brûleur (13). L'air comburant est ainsi mis en compression dans le caisson (13), il est expulsé vers la zone de combustion par les orifices du jeu de tuyères (10). 5) Dispositif selon la revendication 4, se caractérise en ce qu il comporte, pour l'air secondaire un électro-ventilateur dont la volute de sortie est reliée à une gaine (43), elle-même fixée sur la paroi extérieure de l'incinérateur (31), elle traverse cette dernière pour aboutir sur le caisson du brûleur (13) sur laquelle est reliée à une tuyauterie bouclée (16) qui alimente les ajutages (11). Une dérivation d'une partie de l'air comburant (42) permet d'injecter et maintenir au sein du tube d'alimentation (2), traversé par la vis (1) une pression supérieure à la pression atmosphérique en air, dont le rôle est d'éviter tout retour des gaz de combustion vers la trémie d'alimentation (3). 6) Dispositif selon la revendication 4 et 5, se caractérise en ce qu'il permet à l'ensemble du brûleur qui est installé sur son caisson mobile (13) de pouvoir être mis en mouvement selon un parcours programmé en fonction du profil des glissières (30), aménagé dans la chambre de combustion de l'incinérateur (31). Le caisson (13) du brûleur, comporte en sa face opposée à la vis (1) deux axes (15) soudés sur deux platines (37), elles-mêmes soudées ou vissées sur le caisson (13). Sur les deux axes (15) sont installées deux roues (19) de chaque côté du caisson (13). Le caisson (13) comporte en sa face côté vis (1) deux axes rallongés (15) soudés sur deux platines (37), elles-mêmes soudées ou vissées sur le caisson (13).Sur les deux axes (15) sont installées deux roues (19) de chaque côté du caisson, côté vis d'alimentation, le profil de ces deux roues est identique aux deux roues (19) installées sur la face du caisson, opposée à la vis d'alimentation. 7) Dispositif selon la revendication 6 se caractérise par la particularité d'être équipé de deux axes rallongés (15). Ces axes (15) du côté vis (1), traversent de part et d'autre les parois mécano-soudées (38) qui sont installées de chaque côté du caisson mobile (13). Ces axes (15) sont installés sur deux bielles (17), implantées de chaque côté du caisson (13) et équipée de glissières permettant la transmission angulaire du mouvement de déversement du brûleur par l'intermédiaire des quatre roues (19) et des deux axes (15) de communication du mouvement du brûleur.Les bielles (17) sont installées sur deux axes (23), le mouvement angulaire est transmis par un arbre principal (36) en son point central équipé d'un bras de levier (44) sur lequel est fixée une chape (35) du vérin (25), ou autre procèdé générateur d'effort, fixé par une chape soudée (27) sur le caisson (26) de protection du mécanisme de pilotage inclus dans le volume de la chambre de combustion. 8) Dispositif selon la revendication 7 se caractérise en ce qu il comporte un ensemble brûleur à vis composé de deux parties : l'une fixe et statique et l'autre mobile et dynamique. L'accouplement des deux parties est effectué de la manière suivante : la paroi de l'incinérateur (31) est traversée par les éléments fixes et statiques soit, le tube (2), la vis (1), la gaine d'air primaire (14), la gaine d'air secondaire (43) les circuits d'air auxilaire (42). Les éléments mobiles comprennent : les tronçons emmanchables du tube d'alimentation (7) de la gaine en air primaire (22), de la gaine en air secondaire (40). Le refroidissement des compartiments (38) est assuré par les piquages sur circuit d'air comburant et secondaire (42) et les deux injecteurs (34 et 39). La vis d'alimentation (1) élément fixe et mobile, en rotation seulement. De conception monobloc, la côte de la vis (1) est définie pour aboutir à l'axe de la cuve foyer (8). 9) Dispositif selon revendication 8 se caractérise en ce qu'en régime établi de combustion, pour évacuer les résidus contenus dans le brûleur en sa partie haute (19) Planche 4/4, l'actionneur (44), par l'intermédiaire du vérin ou autre dispositif (25) va appliquer un effort angulaire à l'arbre de transmission (36) guidé par deux paliers installés sur les compartiments (38). Cet arbre de transmission est équipé de deux têtes et de deux axes (23) soudés sur chacune des deux bielles (17). L'effort transmis aux bielles (17) est reporté aux deux axes rallongés (15). L'ensemble brûleur est mis en mouvement de déplacement rectiligne selon les quatre roues (19) qui se déplacent sur les glissières (30), le chemin du roulement est renforcé par des raidisseurs (18) - (28). Le brûleur en sa phase de mobilité est déplacé horizontalement selon une distance qui est proportionnelle à la côte de recouvrement et équipements fixes et mobiles Planche 3/4 : (43) et (40), (2) et (7), (14) - et (22), et de la vis d'alimentation (1) monobloc. 10) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précèdentes se caratérise par : les bielles (17) entrant en mouvement angulaire, sous l'impulsion moteur (25). Le déplacement du brûleur s'effectue, Planche 2/4, le tube mobile (7) s'échappe du tube fixe (2), la gaine d'air comburant mobile (22) s'échappe de la gaine d'air comburant fixe (14), la gaine d'air secondaire mobile (40) s'échappe de la gaine secondaire fixe (43), la vis (1) se trouve être dégagée du brûleur. Le parcours défini par les guides (30) implantés sur les compartiments (38). Le brûleur mobile sur caisson (13) amorce le renversement Planche 2/4 Figure 2, puis déverse son contenu de résidus au sein d'une trémie de récupération (29) qui est installée à la base de la chambre de combustion. Les composants du brûleur sont maintenus en position par les encrages (46) et (47) Planche 4/4 les bielles sont maintenues sur leurs axes moteur (15) par les butées (33). Les éléments mobiles du brûleur reviennent en position de départ par le meme parcours qu'à l'aller par l'intermédiaire des bielles (17) Planche 1/4. Les éléments fixes et mobiles se réaccouplent,la vis (1) est remise en rotation et l'ensemble.est à nouveau prêt à fonctionner. L'allumage du brûleur peut être effectué par arc électrique ou torche à gaz.