Brevet FR2716525A1 — publié le 19950825

INSTALLATION D'INCINERATION A COMBUSTION ETAGEE. La présente invention se rapporte à une installation d'incinération à combustion étagée. Elle concerne plus précisément une installation d'incinération à combustion étagée de matières à brûler en particulier de déchets comprenant - un four de combustion comprenant une entrée où les matières à brûler sont chargées et une sortie débouchant dans une chambre de décendrage où se séparent les cendres et les gaz, - une chambre de postcombustion communicant avec ladite chambre de décendrage et où sont brûlés les gaz sortant du four, - un dispositif de traitement des cendres comprenant un puits vertical débouchant dans un caisson de refroidissement, les cendres tombant par gravité de ladite sortie du four dans le caisson. Les exigences concernant le taux d'imbrûlés dans les cendres ou mâchefers issus des fours d'incinération de déchets sont destinés à être accrues pour obtenir à court terme une teneur en carbone inférieure à 3%. I1 est connu de compléter la combustion des cendres tombant dans le puits grâce à un agencement de clapet grillagé horizontal qui fermé retient les cendres et sur lequel est alors soufflé de l'air pendant un certain laps de temps. Le clapet est ensuite ouvert et les résidus évacués. Ce type d'agencement de combustion des cendres posent plusieurs problèmes. Les pièces mécaniques constituant cet agencement de clapet sont soumises à des températures de l'ordre de 850'C et il apparaît un effet dit de forge qui les soumet à des conditions thermiques préjudiciables à leur fiabilité et entraînant leur usure rapide. Par ailleurs, les cendres tombent sur l'agencement de clapet fermé de façon relativement désordonnée et forment donc une couche d'épaisseur variable ou même des tas. Leur combustion est donc non homogène. La présente invention permet de résoudre ces problèmes en supprimant toute pièce mécanique et en réalisant une combustion homogène des cendres dans ledit puits Pour ce faire, selon l'invention, ledit puits est pourvu d'au moins une buse radiale d'injection d'air, la vitesse d'injection de l'air et la hauteur entre ladite sortie du four et ledit caisson étant adaptées de telle façon que le temps de séjour des cendres dans le puits soit supérieur ou égal à deux secondes. Outre la combustion homogène des cendres et donc la diminution de leur taux de carbone, ce nouvel agencement a également pour effet de permettre l'envol des particules fines après combustion des cendres vers la chambre de postcombustion des gaz, ce qui diminue encore le taux de carbone des résidus évacués. Avantageusement, les buses sont disposées en partie basse dudit puits. Ledit puits est pourvu d'au moins deux buses disposées à des hauteurs différentes. Ledit puits est pourvu d'au moins deux buses disposées sur deux parois opposées du puits. Les buses sont inclinées vers le bas, d'un angle d'environ 10 par rapport à un plan horizontal. L'invention est décrite ci-après plus en détail à l'aide de figures ne représentant qu'un mode de réalisation préféré de l'invention. La figure 1 est une vue en élévation d'une installation conforme à l'invention. Les figures 2 et 3 sont des vues en coupe verticale de détail de la figure 1, la figure 3 étant une vue en coupe partielle selon III-III de la figure 2. Sur la figure 1, est représentée une installation d'incinération à combustion étagée de matières à brûler en particulier de déchets. Une telle installation est adapté à l'incinération de tout déchet solide, pâteux ou liquide d'origine diverse. La combustion étagée se fait en trois phases successives permettant une destruction optimale des déchets, une valorisation énergétique économique et une limitation des émissions de poussières et de polluants. Les déchets sont reçus et chargés dans un four tournant de combustion 1 par l'entrée 2. Cette entrée 2 peut comporter un chargeur automatique à double étanchéité créant un sas isolant en permanence l'atmosphère interne du four de l'air extérieur afin de supprimer les problèmes d'odeurs, de fumées et les risques d'incendie en amont du four. L'entrée 2 peut également être équipée plus simplement d'une alimentation par vis ou par trémie doseuse. Dans le four tournant 1 pourvu de son ventilateur d'air primaire 3 à débit d'air limité, est réalisée une combustion des déchets en défaut d'air produisant une atmosphère réductrice. Cette combustion à une température d'environ 850 à 900 C a un effet semi-pyrolitique qui produit un gaz de combustion riche en CO et en H2. A la sortie 4 du four 1, communique une chambre de postcombustion 5 équipée de son ventilateur d'air secondaire 6 et où sont brûlés à haute température les gaz sortant du four 1. La haute teneur en CO et en H2 de ces gaz permet leur réallumage par simple injection d'air secondaire. La postcombustion est effectuée à une température d'environ 1000 à 1200"C nécessaire à la destruction des composés organiques. L'installation précisée ci-dessus est décrite à titre de mode de réalisation préférée, mais le dispositif de traitement des cendres décrit ci-dessous peut être installé sur toute installation équivalente. La troisième phase de combustion est le traitement des cendres produits par le four 1. Ces cendres sont chargées en éléments minéraux, métaux lourds et imbrûlés. Afin de limiter la teneur en imbrûlés, une postcombustion des cendres est effectuée en aval du four 1. A la sortie du four 1, se trouve une chambre de décendrage 7 où par décantation sont séparés les cendres et les gaz de combustion qui s'écoulent vers la chambre de postcombustion 5. Les cendres tombent alors dans un puits vertical 8 débouchant dans un caisson de refroidissement 9, de préférence constitué d'un caisson d'extraction rempli d'eau dans lequel est disposé un convoyeur 10 qui évacue les résidus refroidis par la goulotte 11. La partie de la figure 1 concernant la chambre de décendrage 7, le puits 8 et le caisson d'extraction 9 est représentée plus précisément sur les figures 2 et 3. De façon classique, la chambre de décendrage 7 est constituée de parois en matériau réfractaire 21 renforcées de tôle métallique 22. A son embouchure inférieure, est raccordé le puits 8 constitué également de parois en matériau réfractaire 23 renforcées de tôle métallique 24 et comportant à son embouchure inférieure, un prolongement métallique 12 plongeant dans l'eau contenu par le caisson d'extraction 9 afin de réaliser un joint hydraulique. En partie basse du puits 8, sont disposées des buses 13 radiales d'injection d'air. Une paroi du puits 8 comporte deux séries de buses 14 et 15 disposées à des hauteurs différentes et la paroi située en face de cette paroi comporte une série de buses 16. Chaque série comporte quatre buses 13 alignées et est alimentée en air dit tertiaire par l'intermédiaire d'une vanne de répartition 17. Toutes les buses 13 sont inclinées vers le bas, d'un angle d'environ 10 e par rapport à un plan horizontal et sont pourvues d'un dispositif de réglage de débit 18. La vitesse d'injection de l'air dans les buses 13 et la hauteur entre ladite sortie 4 du four 1 et ledit caisson 9 sont adaptées de telle façon que le temps de séjour des cendres dans le puits 8 soit supérieur ou égal à deux secondes. Les cendres 20 tombent à la sortie du four 1 et durant leur chute gravitaire sont soumises à l'injection d'air tertiaire. L'oxygène de l'air rallume une combustion de chaque particule de cendres contenant encore du carbone et leur temps de séjour est augmenté par le contre-courant que forme l'air injecté qui monte pour rejoindre les gaz sortant du four 1 et se dirigeant vers la chambre de postcombustion 5 et qui entraîne avec lui les particules les plus fines résultant de cette postcombustion des cendres 20. Les résidus 25 dépourvus d'imbrûlés tombent quant à eux dans le caisson de refroidissement 9 et sont évacués par le convoyeur 10. L'impact des jets d'air entraîne également une fluidisation des cendres 20 tombantes et favorise le mélange et l'homogénéité de température dans le puits 8. Ce phénomène est réalisé grâce aux différentes hauteurs d'injection obtenu en partie basse du puits 8 par les séries de buses 14 et 15. L'injection d'air située sur la face opposée et réalisée par la série de buses 16 sert à protéger le matériau réfractaire 23 contre d'éventuelles projection de cendres qui pourraient même coller à la paroi, tout en participant à l'injection d'air tertiaire de la colonne de cendres fluidisé ainsi obtenu. La quantité d'air tertiaire est calculée de façon à assurer la combustion complète du carbone imbrûlé contenu dans les cendres, c'est à dire avec un excès d'air par rapport à la stoechiométrie. L'oxygène non consommé participe à la postcombustion dans la chambre 5. Avantageusement la vitesse ascendante de l'air est de l'ordre de 1 m/s et le temps de séjour des cendres de l'ordre de 3 secondes. REVENDICATIONS 1) Installation d'incinération à combustion étagée de matières à brûler en particulier de déchets comprenant - un four de combustion (1) comprenant une entrée (2) où les matières à brûler sont chargées et une sortie (4) débouchant dans une chambre de décendrage (7) où se séparent les cendres et les gaz, - une chambre de postcombustion (5) communicant avec ladite chambre de décendrage (7) et où sont brûlés les gaz sortant du four (1), - un dispositif de traitement des cendres comprenant un puits vertical (8) débouchant dans un caisson de refroidissement (9), les cendres tombant par gravité de ladite sortie (4) du four (1) dans le caisson (9), installation caractérisée en ce que ledit puits (8) est pourvu d'au moins une buse radiale d'injection d'air (13), la vitesse d'injection de l'air et la hauteur entre ladite sortie (4) du four (1) et ledit caisson (9) étant adaptées de telle façon que le temps de séjour des cendres dans le puits (8) soit supérieur ou égal à deux secondes. 2) Installation selon la revendication 1 caractérisée en ce que les buses (13) sont disposées en partie basse dudit puits (8). 3) Installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit puits (8) est pourvu d'au moins deux buses (14, 15) disposées à des hauteurs différentes. 4) Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit puits est pourvu d'au moins deux buses (14, 15, 16) disposées sur deux parois opposées du puits (8). 5) Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les buses (13) sont inclinées vers le bas, d'un angle d'environ 10 par rapport à un plan horizontal.