Brevet FR2702218A1 — publié le 19940909

ELEMENT COMBUSTIBLE COMPOSITE ET PROCEDE DE FABRICATION DE CELUI-CI La présente invention concerne un élément combustible composite et son procédé de fabrication. De façon plus précise, l'invention a pour objet un élément combustible composite qui est élaboré à partir de déchets industriels tout en présentant un pouvoir calorifique élevé. La revalorisation des produits après leur premier usage, notamment celui des déchets industriels est une nécessité et une obligation. On sait que les solutions de facilité consistant dans la mise en décharges touchent à leur fin. La destruction par incinération sans récupération de l'énergie constitue un gâchis considérable et dans la mesure où certains produits dégagent des gaz nocifs en brûlant, les manques de précautions inévitables au moment du tri contribuent à une pollution qui est aussi néfaste que la mise en décharge. Il y a deux sortes de recyclages nobles que l'on peut plus favorablement appeler revalorisation : la revalorisation matière et la revalorisation énergétique. Dans le cas de la première, il s'agit, pour le carton par exemple de le broyer et d'intégrer les fibres récupérées dans des proportions variables avec des fibres vierges. Dans les plastiques tels que les polyéthylènes ou polypropylènes, ils sont chauffés, réduits à l'état pâteux puis poussés à travers des filières. Ils sortiront sous l'apparence de "lacets" et tronçonnés en granulés de tailles identiques à la matière vierge. Dans d'autres cas, ils pourront être broyés en morceaux plats de poids à peu près identiques aux granulés, lavés et séparés industriellement. Dans l'un et l'autre cas, leurs caractéristiques seront plus ou moins dégradées par rapport à la matière vierge, de telle sorte que le nombre de réutilisations sera limité. En conséquence, il y aura obligation d'en arriver à la revalorisation énergétique. Actuellement, l'incinération des déchets même quand il y a récupération énergétique est d'abord considérée comme une élimination des déchets plutôt que matériau énergétique. Les déchets ménagers et industriels mélangés aux proportions aléatoires procurent une énergie variable et comportent des produits provoquant des gaz nocifs. Pris individuellement, de nombreux matériaux ont des qualités énergétiques intéressantes. Leur combustion s'effectue souvent différemment: - le carton brûle lentement et laisse des cendres assez abondantes quant il brûle seul, - certains plastiques (polyéthylène et polypropylène) brûlent très rapidement avec absence totale de cendres et sans gaz plus nocifs que du fuel quand ils ne subissent pas de refroidissement avant la fin de leur combustion. I1 faut ajouter que dans de nombreux cas une entreprise industrielle a comme déchets principaux du carton ondulé ou plein et des plastiques, souvent du pollyéthylène et du polypropylène, résultant d'emballages. Un objet de l'invention est de fournir un élément combustible composite à base de carton et de matériau plastique qui présente un pouvoir calorifique élevé de caractéristiques assez constantes, qui laisse peu de cendres, qui soit d'une manipulation aisée et dont le coût de fabrication soit compatible avec une opération de recyclage. Pour atteindre ce but, selon l'invention, l'élément combustible composite se caractérise en ce qu'il est constitué par un mélange de morceaux de carton et de morceaux de matériaux plastiques non susceptibles de dégager des gaz nocifs en brûlant, le pourcentage pondéral de carton étant compris entre 50 et 90%, les dimensions des morceaux étant comprises entre 5 et 150 mm, lesdits morceaux étant comprimés et enfermés dans une enveloppe en matériau plastique fermée de façon au moins semi étanche de façon à maintenir lesdits morceaux sous forme comprimée. L'élément combustible obtenu ainsi présente un très bon pouvoir calorifique. En outre, du fait que le mélange combustible est enfermé dans une enveloppe, il conserve sa forme durant son stockage et sa manutention. En revanche, lors de la combustion, l'enveloppe brûle en premier ce qui permet au mélange combustible de reprendre un certain foisonnement favorisant ainsi sa combustion. Un autre objet de l'invention est de fournir un procédé de fabrication de l'élément combustible composite défini ci-dessus. Selon l'invention, le procédé de fabrication d'un élément combustible composite se caractérise en ce qu'il comprend les étapes suivantes: - on prépare séparément des morceaux de carton et des morceaux de matériaux plastiques non susceptibles de dégager des gaz nocifs en brûlant, - on mélange lesdits morceaux de telle manière que le pourcentage pondéral de carton soit compris entre 50 et 90%, - on fournit une enveloppe en un matériau plastique ouverte à une extrémité, - on introduit ledit mélange à l'intérieur de ladite enveloppe et on le comprime de telle manière que le volume final soit compris entre 1/5 ième et 1/15 ième du volume initial du mélange de morceaux, et - on ferme de façon au moins semi étanche ladite enveloppe par quoi lesdits morceaux sont maintenus sous forme comprimée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit de plusieurs modes de réalisation de l'invention. La description se réfère aux figures annexées sur lesquelles: - la figure 1 est un schéma général montrant l'ensemble de l'installation de fabrication de l'élément combustible, - la figure 2 est une vue de détails illustrant l'étape de compression du matériau combustible, et - la figure 3 est une vue en coupe verticale d'un élément combustible composite. En se référant tout d'abord à la figure 1 on va décrire l'installation de fabrication de l'élément combustible. Elle comprend un broyeur ou une déchiqueteuse 10 pour le carton qui est du carton ondulé, du carton plein ou tout matériau analogue, et un broyeur ou une déchiqueteuse 12 pour le matériau plastique. Le matériau plastique est de préférence du polyéthylène ou du polypropylène. Plus généraIement il peut être en n'importe quel matériau plastique à condition que sa combustion ne dégage pas des gaz nocifs communément dénommés du chlore CFC, etc. Il peut être constitué par des éléments d'emballage qui sont à priori propres ou encore par des bidons ou autres récipients qui eux peuvent contenir d'autres produits tels que de l'huile moteur ou analogue. Dans ce cas le procédé présente l'avantage de ne pas nécessiter le nettoyage préalable du récipient. Cela évite des frais et un risque de pollution supplémentaire. Dans le cas d'un broyeur, les morceaux de carton ou de matériau plastique ont des dimensions de préférence comprises entre 5 et 20 mm. Dans le cas d'une déchiqueteuse, ces morceaux ont des dimensions comprises entre 20 et 150 mm. Les morceaux de carton tombent dans une trémie 14 et sont entraînés par un convoyeur à vis 16 vers un mélangeur 18. Symétriquement les morceaux de matériau plastique tombent dans une trémie 20 et sont entraînés par un convoyeur à vis 22 vers le mélangeur 18. Chaque convoyeur 16, 22 est entraîné par un moteur indépendant 24, 26 de telle manière que la vitesse d'entraînement de chaque convoyeur puisse être fixée indépendamment. On peut ainsi déterminer les proportions de carton et de matériau plastique arrivant dans le mélangeur et donc les proportions de carton et de matériau plastique dans l'élément combustible. De préférence, la teneur pondérale en carton est comprise entre 50 et 90%, le reste étant constitué par le matériau plastique. De préférence encore le pourcentage de carton est compris entre 60 et 70%. Le mélange sortant du mélangeur 18 est entraîné par deux convoyeurs 28 et 30 vers des presses 32 et 34 fonctionnant en parallèle. La figure 2 montre plus en détails la réalisation de la presse 32. Celle-ci comporte un bâti 36 définissant un logement 38 de forme parallélépipédique rectangle dont les dimensions correspondent à celles qu'on veut donner à l'élément combustible. On place dans cet évidement un sac ou une enveloppe 40 également en matériau plastique combustible. Un dispositif de pincement 42 du bord 40a de l'ouverture du sac permet de maintenir celui-ci ouvert. Le mélange de carton et de matériau plastique 44 est introduit dans le sac 40. Ce mélange est comprimé par la partie mobile 46 de la presse. De préférence, l'introduction du mélange est réalisée en plusieurs fois, chaque étage d'introduction étant suivie d'une étape de compression. La compression est interrompue lorsqu'on obtient le volume comprimé voulu. Le taux de compression est de préférence compris entre 5 et 15 par rapport au volume du mélange foisonnant. Lorsque le remplissage est terminé, le sac 40 contenant le matériau combustible 44 comprimé est extrait du logement de la presse et intoduit dans un poste 45 de fermeture du sac. La fermeture du sac peut être avantageusement réalisée par thermo soudage afin de réaliser une obturation au moins semi étanche. Sur la figure 3 on a représenté un élément combustible terminé avec son matériau combustible comprimé 44 et son sac 40 avec sa soudure de fermeture 46. Comme le montre la figure 1, on peut prévoir sur le trajet du mélange de matériau des souffleries 50 et 52 d'air chaud à une température comprise entre 150 et 180 degrés, par exemple à 170 degrés pour provoquer un ramollissement du matériau plastique et le souder aux morceaux de carton, ce qui améliore l'homogénéité de la combustion et permet d'obtenir un meilleur compactage. L'élément combustible est ainsi obtenu par un procédé qui ne nécessite pas d'installation onéreuse. il présente cependant de nombreux avantages. Il s'avère que le mélange du carton et du matériau plastique dans les proportions indiquées a un très bon pouvoir calorifique. Le sac brûlant en premier cela permet un certain foisonnement. En outre il apparaît que le matériau plastique a tendance à brûler en premier créant ainsi dans le mélange combustible des galeries avec un appel d'air extrêmement chaud améliorant ainsi la combustion du carton et réduisant par là même le volume de cendres. En outre, si l'obturation du sac est étanche, le matériau combustible est protégé de l'humidité lors de son stockage. On peut donner à l'élément combustible toute forme et toutes dimensions souhaitées. Il semble intéressant de lui donner une forme parallélépipédique qui facilite le stockage et la manutention. Un volume de l'ordre de 100 à 150 litres semble bien adapté. Ce combustible est utilisable localement dans des chaudières déjà équipées pour brûler des déchets solides ou dans des chaudières susceptibles d'être équipées d'avant foyers fonctionnant en substitution ou en alternance avec des brûleurs à gaz ou à fuel, le plus souvent adaptables sur les grandes chaudières des collectivités. REVENDICATIONS 1.- Elément combustible composite caractérisé en ce qu'il est constitué par un mélange de morceaux de carton et de morceaux de matériaux plastiques (44), non susceptibles de dégager des gaz nocifs en brûlant, le pourcentage pondéral de carton étant compris entre 50 et 90%, les dimensions des morceaux étant comprises entre 5 et 150 mm lesdits morceaux étant comprimés et enfermés dans une enveloppe (40) en matériau plastique fermée de façon au moins semi étanche (46) de façon à maintenir lesdits morceaux sous forme comprimée. 2.- Elément combustible composite selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il a sensiblement la forme d'un parallélépipède rectangle. 3.- Elément combustible composite selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit mélange de morceaux (44) est comprimé de 5 à 15 fois en volume par rapport au volume non comprimé. 4.- Elément combustible composite selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits matériaux plastiques sont choisis dans le groupe comprenant le polyéthylène et le polypropylène. 5.- Procédé de fabrication d'un élément combustible composite caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: - on prépare séparément des morceaux de carton et des morceaux de matériaux plastiques non susceptibles de dégager des gaz nocifs en brûlant, - on mélange les morceaux de carton et de matériau plastique, - on fournit une enveloppe en un matériau plastique ouverte à une extrémité, - on introduit ledit mélange à l'intérieur de ladite enveloppe et on le comprime de telle manière que le volume final soit compris entre 1/5 ième et 1/15 ième du volume initial du mélange de morceaux, et - on ferme de façon au moins semi étanche ladite enveloppe par quoi lesdits morceaux sont maintenus sous forme comprimée., 6.- Procédé de fabrication selon la revendication 5, caractérisé en ce que le mélange comprend de 50 à 90 % en poids de carton. 7.- Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce qu'on porte temporairement ledit mélange, avant sa compression, à une température comprise entre 150 et 180C. 8.- Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que la dimension des morceaux de carton et de matériau plastique est comprise entre 5 et 150 mm. 9.- Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que ledit matériau plastique est choisi dans le groupe comprenant le polyéthylène et le polypropylène.