Brevet FR2833605A1 — publié le 20030620

La présente invention se rapporte au domaine du traitement d'une charge solide pouvant contenir une fraction organique, comme des déchets urbains et/ou industriels, des boues de station d'épuration, de la biomasse ou des sols pollués. Elle concerne plus particulièrement, un four de thermolyse ou pyrolyse d'une telle charge comportant des moyens de régulation de sa température de chauffage ainsi qu'une installation de traitement comportant un tel four. Cette charge est décomposée dans ce four lors d'une étape de thermolyse ou de pyrolyse qui consiste en une décomposition sous l'effet de la température en absence d'oxygène. Lors de cette étape de pyrolyse ou thermolyse, la charge solide contenant une fraction organique est décomposée en un résidu solide riche en carbone, dénommé coke, et en des gaz chauds, appelés gaz bruts ou gaz de pyrolyse, qui présentent un pouvoir calorifique élevé. Il est déjà connu, notamment par la demande de brevet FR-A-2 779 441, une installation de traitement de déchets urbains et/ou industriels comportant un four de pyrolyse pour le traitement des déchets. Ce four comprend une enceinte avec une entrée pour recevoir les déchets et une sortie par laquelle sont évacués un flux gazeux et des résidus solides résultant de cette pyrolyse. Cette enceinte est entourée par une enveloppe de chauffage qui est parcourue par des gaz chauds provenant d'un brûleur alimenté par le flux gazeux issu du four. Cette installation présente un inconvénient non négligeable dans le sens qu'il est difficile de maintenir constante la température de pyrolyse et de contrôler la vitesse de montée en température de la charge dans le four. En effet, la température de pyrolyse résulte de la température des gaz chauds introduits dans l'enveloppe et donc de la quantité et de la qualité des gaz de pyrolyse produits, paramètres dépendants également de la température de pyrolyse. Il est donc possible de créer des phénomènes de résonance entre l'enveloppe et l'enceinte, phénomènes qui rendent difficile le contrôle de la pyrolyse. En outre, si la composition de la charge entrante change, la composition et le pouvoir calorifique des gaz de pyrolyse lors de l'opération de pyrolyse changent également, ce qui a pour conséquence une modification de la température du flux gazeux issu du four et utilisé pour chauffer ce four. Le demandeur se propose donc de résoudre les inconvénients mentionnés ci-dessus en proposant une régulation permettant d'appliquer au four des gradients de températures variés et cela quelque soit le type de charge à traiter. A cet effet, la présente invention propose un four de pyrolyse d'une charge solide, notamment de déchets urbains et/ou industriels, comportant une enceinte adaptée à recevoir lesdits déchets pour leur pyrolyse et générant des gaz de pyrolyse, et une enveloppe pour un moyen de chauffage de ladite enceinte, caractérisée en ce que le moyen de chauffage comprend une multiplicité de moyens d'injection de gaz de chauffage et au moins un moyen de régulation de débit de ces gaz. Avantageusement, le moyen d'injection de gaz de chauffage peut consister en au moins une ligne de chauffage reliée à une ligne véhiculant des gaz à haute température. Préférentiellement, le four de pyrolyse peut comprendre une ligne en dérivation entre la ligne véhiculant des gaz à haute température et une ligne d'évacuation des gaz sortant de l'enveloppe. L'enveloppe peut comprendre au moins un compartiment alimenté en gaz de chauffage par le moyen d'injection et comprenant une ligne de sortie des gaz de chauffage. De manière avantageuse, la ligne de chauffage peut comprendre un moyen de régulation de débit de gaz. En variante, la ligne de sortie peut comprendre un moyen de régulation de débit de gaz. La ligne véhiculant des gaz à haute température peut être issue d'un générateur de chaleur. L'invention concerne également une installation de traitement d'une charge solide, notamment de déchets urbains et/ou industriels, comportant un four et un générateur de chaleur, ladite installation comprenant un four tel que défini précédemment. Dans cette installation de traitement, le générateur de chaleur peut comporter une admission de gaz chauds issus du chauffage du four. Cette installation de traitement peut comprendre en outre un sécheur pour la charge solide et dans laquelle le générateur de chaleur peut comporter une admission de gaz chauds issus du sécheur. Les autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à laquelle est annexée, à titre illustratif et non limitatif, la figure unique qui est une vue schématique de l'installation selon l'invention. L'installation comprend un four de pyrolyse 12 et un générateur de chaleur 14 relié chacun par différents conduits ou lignes comme explicité dans la suite de la description. Le four 12, qui est préférentiellement un four tournant à pyrolyse, comprend une enceinte étanche 24 de forme cylindrique qui tourne autour de son axe longitudinal, ledit axe étant préférentiellement incliné de façon à faciliter par gravité le cheminement des déchets d'une extrémité du four à son autre extrémité. Cette autre extrémité est munie d'un séparateur 26 dans lequel, d'une part, les résidus solides résultant de la pyrolyse sont évacués par une ligne 28 vers un dispositif de stockage et/ou de traitement comme cela est connu et, d'autre part, les gaz issus de la pyrolyse, dénommés dans la suite de la description gaz de pyrolyse, sont évacués par une ligne 30. L'enceinte 24 est en outre entourée par une enveloppe externe fixe 32 qui délimite un espace fermé destiné au chauffage de l'enceinte. Le générateur de chaleur 14 comporte un brûleur 40 alimenté en combustible par les gaz de pyrolyse véhiculés par la ligne 30 et en air de combustion par une ligne 42. Tout ou partie des gaz produits en sortie du générateur et qui sont à une haute température comprise entre 8500C et 1400 C, sont envoyés par une ligne 48 vers le four 12 et plus précisément vers l'enveloppe 32 en étant éventuellement additionnés d'air froid, afin d'en réguler la température. La partie non utilisée de ces gaz à haute température est évacuée par une ligne 46 vers un moyen de récupération d'énergie. La ligne 48 est raccordée à l'enveloppe de chauffage 32 du four 12 par l'intermédiaire d'une multiplicité de lignes de connexion 50, dénommée dans la suite de la description lignes de chauffage, réparties axialement le long de l'enveloppe 32. Dans l'exemple décrit, les lignes de chauffage 50 sont au nombre de quatre et servent de moyens d'injection de gaz chauds à haute température dans cette enveloppe. Chaque ligne de chauffage est pourvue d'un moyen de réglage 52 du débit des gaz chauds dans ladite enveloppe, ce moyen de réglage pouvant être un moyen de vannage tel qu'une vanne, un volet d'obturation ou tout autre moyen équivalent. Les gaz chauds issus de l'enveloppe 32 sont ensuite évacués par une ligne 38 vers tout moyen de récupération d'énergie non réprésenté et comme cela est connu en soi. De manière avantageuse, il peut être prévu qu'une partie des gaz chauds non utilisée pour le chauffage de l'enceinte puisse être dérivée grâce à une ligne en dérivation 62 prenant naissance en amont des lignes de chauffage 50 et aboutissant à la ligne d'évacuation 38. Préférentiellement, l'enveloppe 32 est segmentée en une pluralité de compartiments annulaires 34 successifs grâce à des parois verticales 70 disposées à l'intérieur de cette enveloppe. Le nombre de compartiments 34 correspond au nombre de lignes de chauffage 50, qui dans l'exemple représenté sont au nombre de quatre. Plus précisément, chaque compartiment est raccordé à une ligne de chauffage 50 pour le chauffage du four et à une ligne de sortie 36 de gaz, cette ligne de sortie étant reliée à la ligne d'évacuation 38. La répartition du flux de gaz de chauffage entre les différentes lignes de chauffage 50 est pilotée par des mesures de températures non représentées sur la figure. Ces mesures de températures peuvent être effectuées sur la paroi du four 24 ou sur les gaz sortant de l'enveloppe 32. En fonction de la vitesse de montée en température souhaitée et de la température finale à atteindre en sortie du four, la mesure des températures permet de réguler la répartition des gaz de chauffage entre la ligne de dérivation 62 et les différentes lignes de chauffage 50. Ainsi, lorsque la qualité et/ou la quantité de gaz varient, la mise en oeuvre de cette régulation permet de maintenir des conditions de pyrolyse stable. De manière avantageuse, il peut être prévu que chaque ligne de sortie 36 soit munie d'un moyen de vannage 72, tel que celui utilisé comme moyen de réglage de débit 52 pour les lignes de connexion 50, et cela à la place des moyens de réglage 52 placés sur les lignes de chauffage 50. En outre, il peut être prévu sur la ligne 30 un dispositif de piégeage 54 des composées acides présents dans les gaz de pyrolyse. Il est souhaitable que les débits des fluides et/ou des solides dans les lignes 30,38 et 46 soient régulés, tels que par des vannes ou des volets respectivement, 64,66 et 74. Pour le fonctionnement de cette installation, la charge, telle que des déchets, est introduite par la ligne 16 dans l'enceinte 24 du four 12. Ces déchets progressent dans cette enceinte et subissent une pyrolyse grâce à laquelle ils se décomposent, en sortie de four et dans le séparateur 26, en gaz de pyrolyse évacués par la ligne 30 et en résidus solides extraits de ce séparateur par la ligne 28. Pour réaliser cette pyrolyse, l'intérieur de l'enceinte 24 est chauffé par les gaz chauds présents dans les compartiments 34 et véhiculés par les lignes de chauffage 50 munies chacune d'une vanne de réglage de débit 52 permettant ainsi de régler la quantité de chaleur dans chaque compartiment 34 tout en permettant de régler la quantité de chauffage en différents endroits de cette enveloppe et donc en différents endroits de l'enceinte 24. Il peut être possible de régler la quantité de chaleur dans chaque compartiment avec les vannes de réglages de débit 72 en lieu et place des vannes 52. Ainsi grâce à l'invention, il est possible d'obtenir dans le four des gradients de températures dans différents secteurs de ce four. La présente invention n'est pas limitée aux exemples décrits mais englobe toutes variantes. Notamment, il peut être prévu que la charge alimentant le four soit traitée au préalable de son introduction par tout moyen connu en soi, tel que broyage ou séchage, afin de mettre en adéquation cette charge avec les spécifications granulométriques et/ou d'humidité du four. Dans le cas d'une opération préalable de séchage de la charge, il peut être prévu que le générateur de chaleur soit également alimenté par des déchets gazeux chauds provenant du sécheur. REVENDICATIONS 1) Four de pyrolyse (12) d'une charge solide, notamment de déchets urbains et/ou industriels, comportant une enceinte (24) adaptée à recevoir lesdits déchets pour leur pyrolyse et générant des gaz de pyrolyse, et une enveloppe (32) pour un moyen de chauffage de ladite enceinte, caractérisée en ce que le moyen de chauffage comprend une multiplicité de moyens d'injection (50) de gaz de chauffage et au moins un moyen de régulation de débit (52,72) de ces gaz. 2) Four de pyrolyse selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'injection de gaz de chauffage consiste en au moins une ligne de chauffage (50) reliée à une ligne (48) véhiculant des gaz à haute température. 3) Four de pyrolyse selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend une ligne en dérivation (62) entre la ligne (48) véhiculant des gaz à haute température et une ligne d'évacuation (38) des gaz sortant de l'enveloppe (32). 4) Four de pyrolyse selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'enveloppe (32) comprend au moins un compartiment (34) alimenté en gaz de chauffage par le moyen d'injection (50) et comprenant une ligne de sortie (36) des gaz de chauffage. 5) Four de pyrolyse selon la revendication 2, caractérisé en ce que la ligne de chauffage (50) comprend un moyen de régulation de débit de gaz (52). 6) Four de pyrolyse selon la revendication 4, caractérisé en ce que la ligne de sortie (36) comprend un moyen de régulation de débit de gaz (72). 7) Four de pyrolyse selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la ligne (48) véhiculant des gaz à haute température est issue d'un générateur de chaleur (14). 8) Installation de traitement d'une charge solide, notamment de déchets urbains et/ou industriels, comportant un four (12) et un générateur de chaleur (14), caractérisée en ce qu'elle comprend un four selon l'une des revendications précédentes. 9) Installation de traitement selon la revendication 8, caractérisée en ce que le générateur de chaleur (14) comprend une admission de gaz chauds issus du chauffage du four (12). 10) Installation de traitement selon la revendication 8 ou 9 comprenant en outre un sécheur pour la charge solide, caractérisée en ce que le générateur de chaleur (14) comprend une admission de gaz chauds issus du sécheur.