Brevet FR2937717A1 — publié le 20100430

FOUR DE TRAITEMENT DE DECHETS INDUSTRIELS A SOLE TOURNANTE ET A RETOURNEMENT DE COUCHE. L'invention concerne, de façon générale, les techniques de traitement des déchets. Plus précisément, l'invention concerne un four de traitement de déchets industriels, comprenant une enceinte et une sole montée tournante dans l'enceinte autour d'un axe de rotation, l'enceinte présentant au moins une goulotte d'introduction des déchets qui, en fonctionnement du four, se répartissent en formant une couche sur la sole. Bien que peu répandus, les fours à soles tournantes sont connus dans le domaine du traitement des déchets, notamment des déchets contenant des métaux lourds. Contrairement aux déchets contenant des matières organiques combustibles et dont le traitement peut utiliser au moins partiellement l'énergie de combustion de ces déchets, les déchets industriels concernés par l'invention requièrent, pour leur traitement, un apport d'énergie thermique considérable. Dans ce contexte, l'invention vise précisément à proposer un four de ce type, dont le rendement soit optimisé. A cette fin, le four de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un dispositif de retournement de couche, incluant un outil de retournement, une structure porteuse supportant l'outil, et un réseau de circulation de fluide au moins partiellement intégré à l'outil et conçu pour permettre le refroidissement de cet outil. De préférence, l'outil de retournement de chaque dispositif de retournement comprend essentiellement un fût dirigé vers l'axe de rotation de la sole, et une pluralité de socs de retournement, sensiblement coplanaires, portés par le fût, et s'étendant transversalement à ce fût. Par ailleurs, il est avantageux de prévoir que la structure porteuse de chaque dispositif de retournement comprenne une poutre sensiblement horizontale, au moins un chariot de roulement, et un équipage mobile, que la poutre soit installée de manière fixe par rapport à l'enceinte, traverse une ouverture de l'enceinte, et pointe vers l'axe de rotation de la sole, que l'équipage mobile soit suspendu à la poutre et monté mobile le long de cette poutre au moyen de chaque chariot, et que l'équipage mobile soit disposé à l'extérieur de l'enceinte et présente un premier élément de paroi réfractaire obturant au moins partiellement ladite ouverture de l'enceinte. Il peut également être judicieux de prévoir que l'équipage mobile de chaque dispositif de retournement comprenne un châssis porteur et un châssis élévateur, que le châssis porteur soit suspendu à la poutre par l'intermédiaire de chaque chariot de roulement et porte ledit premier élément de paroi réfractaire, que le châssis élévateur soit logé dans le châssis porteur et relié à ce châssis porteur par des moyens de suspension réglables permettant un réglage d'altitude du châssis élévateur par rapport au châssis porteur, et que le châssis élévateur présente, en regard du premier élément de paroi, un deuxième élément de paroi présentant une lumière traversée par le fût de l'outil de retournement dudit dispositif de retournement. Dans ce cas, le châssis élévateur de chaque dispositif de retournement peut comprendre un organe moteur agissant sur une zone de manoeuvre du fût de l'outil de retournement de ce dispositif de retournement, et propre à déplacer cette zone de manoeuvre suivant une direction sensiblement verticale par rapport à la lumière du deuxième élément de paroi, pour incliner le fût par rapport à un plan horizontal en le basculant autour de ladite lumière. En outre, l'un des châssis porteur et élévateur peut être équipé de roulettes sur lesquelles roule l'autre de ces châssis lors d'un déplacement vertical relatif de ces châssis. Les moyens de suspension réglables comprennent par exemple une tige filetée fixée au châssis porteur, un écrou à levier ou à manivelle engagé sur la tige filetée, et une butée liant le châssis élévateur à l'écrou en translation suivant une direction verticale, auquel cas il est souhaitable que ces moyens de suspension réglables comprennent en outre un organe d'assistance au moins propre à soulever sélectivement le châssis élévateur par rapport au châssis porteur pour faciliter l'actionnement de l'écrou lors d'un rehaussement du châssis élévateur. Le fût de l'outil de retournement de chaque dispositif de retournement peut présenter une section transversale de forme hexagonale et comprend avantageusement un écran thermique interne doublant, en section transversale, une partie au moins de la paroi externe de ce fût. Dans un mode de réalisation possible de l'invention, le réseau de circulation de fluide de chaque dispositif de retournement comprend au moins, disposées à l'intérieur du fût de l'outil de retournement de ce dispositif, une conduite centrale pour l'injection d'eau fraîche et une conduite périphérique pour le refoulement d'eau chauffée, 30 la conduite périphérique entourant totalement la conduite centrale et les conduites centrale et périphérique étant reliées l'une à l'autre à une extrémité libre du fût, disposée dans l'enceinte. Avantageusement, ce réseau de circulation de fluide de chaque dispositif de retournement comprend aussi au moins, parcourant le volume interne de chaque soc de l'outil de retournement de ce dispositif, un circuit en serpentin réalisé au moyen de chicanes de partition de ce volume interne. Dans ce cas, il est possible de prévoir que les socs de chaque outil de retournement forment au moins deux groupes dont chacun comprend au moins deux socs, que le réseau de circulation de fluide comprenne des conduits portés par le fût de cet outil, que les socs de chaque groupe soient alimentés en série en eau fraîche par un même conduit d'arrivée d'eau et soient reliés en série à un même conduit de renvoi d'eau réchauffée, et qu'au moins un premier groupe de socs, distant de la structure porteuse, comprenne moins de socs qu'un deuxième groupe de socs plus proche de la structure porteuse que le premier groupe. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue générale de dessus d'un four conforme à l'invention; - la figure 2 est une vue en perspective schématique et 35 partielle d'un outil de retournement utilisé dans un four tel qu'illustré à la figure 1; 20 25 - la figure 3 est une vue latérale partielle d'une structure porteuse utilisée dans un four tel qu'illustré à la figure 1; - la figure 4 est une vue latérale partielle du châssis élévateur de la structure porteuse illustrée à la figure 3; - la figure 5 est une vue de face du châssis élévateur 10 illustré à la figure 4 et sur laquelle apparaît en coupe schématique le fût de l'outil de retournement; - la figure 6 est une vue latérale partielle des moyens de suspension réglables liant le châssis élévateur 15 illustré aux figures 4 et 5 au châssis porteur visible sur la figure 3; - la figure 7 est une vue de face de l'agencement de suspension du châssis porteur; - la figure 8 est une vue en coupe partielle du fût de l'outil de retournement, représenté à une échelle agrandie par rapport à celles utilisées pour les autres figures; - la figure 9 est une vue en perspective schématique partielle d'un des dispositifs de retournement utilisés dans un four tel qu'illustré à la figure 1; 30 - la figure 10 est une vue en perspective schématique partielle et éclatée de l'agencement des éléments de paroi fermant une ouverture de l'enceinte du four illustré à la figure 1; 35 - la figure 11A est une vue en coupe axiale d'un soc de retournement, la coupe étant réalisée suivant un plan perpendiculaire à la surface de ce soc; - la figure 11B est une vue en coupe axiale d'un soc de retournement, la coupe étant réalisée suivant un plan parallèle à la surface de ce soc; - la figure 11C est une vue latérale externe d'un soc de retournement; et - la figure 12 est un schéma de répartition des conduits du circuit de refroidissement des socs d'un outil de 10 retournement. Comme annoncé précédemment, l'invention concerne un four de traitement de déchets industriels, du type de ceux qui comprennent une enceinte 10 et une sole 11 montée 15 tournante dans l'enceinte 10 autour d'un axe de rotation Z. L'enceinte 10 présente une ou plusieurs goulottes d'introduction des déchets telles que 12, disposées de 20 façon à permettre à ces déchets, lorsque le four est en fonctionnement, de se répartir en formant une couche sur la sole 11. De façon classique, le four comprend également un ou 25 plusieurs brûleurs (non représentés) ayant pour fonction de porter les déchets à haute température en vue d'un traitement de ces déchets par oxydoréduction. L'invention repose sur la mise en évidence du fait que 30 les transformations chimiques réalisées au sein des déchets présentaient, dans l'épaisseur de la couche de déchets, un gradient important, cette situation révélant un défaut d'optimisation du rendement des opérations de traitement d'oxydoréduction. 35 Pour remédier à ce défaut, le four de l'invention comprend un ou plusieurs dispositifs de retournement de couche, repérés sur la figure 1 par les références 2A, 2B, 2C, 2D, 2E et 2F. Chacun de ces dispositifs 2A à 2F comprend lui-même un outil de retournement 3, une structure porteuse 4, et un réseau de circulation de fluide 5 permettant le refroidissement de l'outil 3. Chaque structure porteuse 4 supporte un outil de 10 retournement 3, et le réseau de circulation de fluide 5 est au moins partiellement intégré à cet outil 3. Comme le montrent notamment les figures 2 et 9, chaque outil de retournement 3 est essentiellement constitué 15 d'un fût 31 et d'une pluralité de socs 32 de retournement, le fût 31 étant dirigé vers l'axe de rotation Z de la sole 11. Les socs de retournement 32, dont la fonction est de 20 brasser la couche de déchets, sont sensiblement coplanaires, sont portés par le fût 31, et s'étendent transversalement à ce fût 31. La structure porteuse 4 de chacun des dispositifs de 25 retournement 2A à 2F comprend essentiellement une poutre 41, un ou plusieurs chariots de roulement 42, et un équipage mobile 43. La poutre 41 (figures 3 et 7), qui est sensiblement 30 horizontale et installée de manière fixe par rapport à l'enceinte 10 du four, traverse une ouverture 100 de cette enceinte, et pointe vers l'axe de rotation Z de la sole 11. 35 L'équipage mobile 43, qui est disposé à l'extérieur de l'enceinte 10 du four, est suspendu à la poutre 41 et monté mobile le long de cette poutre 41 au moyen du ou des chariots de roulement 42. Plus précisément, chaque équipage mobile 43 comprend un châssis porteur 433 et un châssis élévateur 434 (figures 3 à 5), le châssis porteur 433 constituant l'élément de l'équipage mobile qui est suspendu à la poutre 41 par l'intermédiaire du ou des chariots de roulement 42. Comme le montrent les figures 9 et 10, le châssis porteur 433 porte un premier élément de paroi réfractaire 431 présentant une fenêtre 4310 et qui, à l'exception de cette fenêtre 4310, obture l'ouverture 100 pratiquée dans l'enceinte 10. Le châssis élévateur 434 est logé dans le châssis porteur 433 et relié à ce châssis porteur 433 par des moyens de suspension réglables 435 qui seront détaillés ultérieurement et qui permettent un réglage d'altitude du châssis élévateur 434 par rapport au châssis porteur 433. Comme le montre le mieux la figure 10, le châssis élévateur 434 présente, en regard du premier élément de paroi 431, un deuxième élément de paroi 432 dans lequel est pratiquée une lumière 4320 traversée de façon ajustée par le fût 31 de l'outil de retournement 3 correspondant. Le fût 31, qui obture la lumière 4320, est ainsi lié à l'élément de paroi 432 et donc au châssis élévateur 434, lui-même lié au châssis porteur 433. Comme le montre encore la figure 10, l'élément de paroi 432 est dimensionné pour obturer la fenêtre 4310 de l'élément de paroi 431 pour toute position verticale relative du châssis élévateur 434 par rapport au châssis porteur 433. Le châssis élévateur 434 comprend par ailleurs (figures 4 et 9) un organe moteur, tel qu'un vérin 436 actionné manuellement et exerçant à volonté une pression sur une 25 zone de manoeuvre 310 du fût 31, distante de la lumière 4320. Ce vérin 436 permet ainsi d'agir sur cette zone de manoeuvre 310 en la déplaçant suivant une direction sensiblement verticale par rapport à la lumière 4320 de l'élément de paroi 432, ce qui a pour effet d'incliner le fût 31 de l'outil de retournement 3 par rapport à un plan horizontal en le basculant autour de cette lumière 4320. Pour faciliter les déplacements relatifs des châssis 433 et 434, l'un de ces châssis, ou éventuellement les deux, est équipé de roulettes 437 sur lesquelles roule l'autre de ces châssis lors de ces déplacements. Comme le montrent notamment les figures 6 et 9, les moyens de suspension réglables 435 comprennent une tige filetée 4351 fixée au châssis porteur 433, un écrou 4352 à levier ou à manivelle, une butée 4353, et un organe d'assistance 4354. La tige filetée 4351 est fixée au châssis porteur 433 et l'écrou 4352 à levier ou à manivelle est engagé sur cette tige 4351. La butée 4353 a quant à elle pour fonction de lier le châssis élévateur 434 à l'écrou 4352 en translation suivant une direction verticale. 30 L'organe d'assistance 4354, par exemple constitué lui aussi par un vérin actionné manuellement, peut être utilisé pour soulever à volonté le châssis élévateur 434 par rapport au châssis porteur 433 et pour faciliter ainsi l'actionnement manuel de l'écrou 4352 lors d'un 35 rehaussement du châssis élévateur 434. Dans le mode de réalisation illustré (voir notamment figure 8), le fût 31 de chaque outil de retournement 3 présente une section transversale de forme hexagonale et comporte un écran thermique interne 311, par exemple réalisé en acier réfractaire et doublant, en section transversale, une partie au moins de la paroi externe de ce fût 31. Le réseau de circulation de fluide 5 de chacun des dispositifs de retournement 2A à 2F comprend un premier sous-réseau permettant de refroidir le fût 31 et un deuxième sous-réseau permettant de refroidir les socs 32. Le premier sous-réseau comprend une conduite centrale 51 pour l'injection d'eau fraîche et une conduite périphérique 52 pour le refoulement d'eau chauffée, ces deux conduites étant disposées à l'intérieur du fût 31 de l'outil 3 de retournement correspondant. La conduite périphérique 52 entoure totalement la conduite centrale 51, et les conduites centrale 51 et périphérique 52 sont reliées l'une à l'autre à l'extrémité libre du fût 31, c'est-à-dire à l'extrémité du fût qui est disposée dans l'enceinte 10 du four. Le deuxième sous-réseau du réseau de circulation de fluide 5 de chacun des dispositifs de retournement 2A à 2F comprend au moins un circuit en serpentin, parcourant le volume interne de chaque soc 32 de l'outil de retournement 3 de ce dispositif, et réalisé au moyen de chicanes 53 de partition de ce volume interne (figures 11A et 11B), ainsi que des conduits tels que 541a, 542a, 541b, 542b, 541c, 542c (figures 5 et 12), portés par le fût 31 de cet outil 3 Comme le montre la figure 12, les socs 32 de chaque outil 35 3 sont de préférence agencés en groupes tels que 32A, 32B, et 32C, dont chacun comprend au moins deux socs 32. Les socs 32 de chacun des groupes 32A, 32B, ou 32C sont alimentés en série en eau fraîche par un même conduit d'arrivée d'eau tel que 541a, 541b, ou 541c, ces différents conduits étant dérivés d'une même canalisation commune 541. Les socs 32 de chacun des groupes 32A, 32B, ou 32C sont par ailleurs reliés en série à un même conduit de renvoi d'eau réchauffée tel que 542a, 542b, ou 542c, ces différents conduits étant branchés sur une même canalisation commune 542. Comme le montre la figure 12, le groupe 32A de socs le plus à gauche, c'est-à-dire le plus éloigné de la structure porteuse 4, qui est située à l'extrême droite de la figure, comprend seulement deux socs 32, alors que le groupe 32C de socs le plus à droite, c'est-à-dire le plus proche de la structure porteuse 4, comprend trois socs 32, le groupe intermédiaire 32B ne comprenant lui- même que deux socs. Cette distribution permet de refroidir de manière satisfaisante les socs 32 les plus éloignés de la source d'eau froide en dépit du réchauffement plus important que subit l'eau de refroidissement avant d'atteindre ces socs éloignés. REVENDICATIONS. 1. Four de traitement de déchets industriels, comprenant une enceinte (10) et une sole (11) montée tournante dans l'enceinte (10) autour d'un axe de rotation (Z), l'enceinte (10) présentant au moins une goulotte d'introduction des déchets qui, en fonctionnement du four, se répartissent en formant une couche sur la sole (11), caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un dispositif (2A) de retournement de couche, incluant un outil de retournement (3), une structure porteuse (4) supportant l'outil (3), et un réseau de circulation de fluide (5) au moins partiellement intégré à l'outil (3) et conçu pour permettre le refroidissement de cet outil. 2. Four suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit outil de retournement (3) de chaque dispositif (2A à 2F) de retournement comprend essentiellement un fût (31) dirigé vers l'axe de rotation (Z) de la sole (11), et une pluralité de socs de retournement (32), sensiblement coplanaires, portés par le fût (31), et s'étendant transversalement à ce fût (31). 3. Four suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la structure porteuse (4) de chaque dispositif de retournement (2A à 2F) comprend une poutre (41) sensiblement horizontale, au moins un chariot de roulement (42), et un équipage mobile (43), en ce que la poutre (41) est installée de manière fixe par rapport à l'enceinte (10), traverse une ouverture (100) de l'enceinte, et pointe vers l'axe de rotation (Z) de la sole (11), en ce que l'équipage mobile (43) est suspendu à la poutre (41) et monté mobile le long de cette poutre (41) au moyen de chaque chariot (42), et en ce que l'équipage mobile (43) est disposé à l'extérieur de l'enceinte (10) et présente un premier élément de paroi réfractaire (431) obturant au moins partiellement ladite ouverture (100) de l'enceinte (10). 4. Four suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'équipage mobile (43) de chaque dispositif (2A à 2F) de retournement comprend un châssis porteur (433) et un châssis élévateur (434), en ce que le châssis porteur (433) est suspendu à la poutre (41) par l'intermédiaire de chaque chariot de roulement (42) et porte ledit premier élément de paroi réfractaire (431), en ce que le châssis élévateur (434) est logé dans le châssis porteur (433) et relié à ce châssis porteur (433) par des moyens de suspension réglables (435) permettant un réglage d'altitude du châssis élévateur (434) par rapport au châssis porteur (433), et en ce que le châssis élévateur (434) présente, en regard du premier élément de paroi (431), un deuxième élément de paroi (432) présentant une lumière (4320) traversée par le fût (31) de l'outil de retournement (3) dudit dispositif de retournement (2A à 2F) . 5. Four suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le châssis élévateur (434) de chaque dispositif de retournement (2A à 2F) comprend un organe moteur (436) agissant sur une zone de manoeuvre (310) du fût (31) de l'outil de retournement (3) de ce dispositif de retournement (2A à 2F), et propre à déplacer cette zone de manoeuvre (310) suivant une direction sensiblement verticale par rapport à la lumière (4320) du deuxième élément de paroi (432), pour incliner le fût (31) par rapport à un plan horizontal en le basculant autour de ladite lumière (4320). 6. Four suivant l'une quelconque des revendications précédentes combinée à la revendication 4, caractérisé en ce que l'un des châssis porteur (433) et élévateur (434) est équipé de roulettes (437) sur lesquelles roule l'autre de ces châssis (434, 433) lors d'un déplacement vertical relatif de ces châssis (433, 434). 7. Four suivant l'une quelconque des revendications précédentes combinée à la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de suspension réglables (435) comprennent une tige filetée (4351) fixée au châssis porteur (433), un écrou (4352) à levier ou à manivelle engagé sur la tige filetée (4351), et une butée (4353) liant le châssis élévateur (434) à l'écrou (4352) en translation suivant une direction verticale, et en ce que ces moyens de suspension réglables (435) comprennent en outre un organe d'assistance (4354) au moins propre à soulever sélectivement le châssis élévateur (434) par rapport au châssis porteur (433) pour faciliter l'actionnement de l'écrou (4352) lors d'un rehaussement du châssis élévateur (434). 8. Four suivant l'une quelconque des revendications précédentes combinée à la revendication 2, caractérisé en ce que le fût (31) de l'outil de retournement (3) de chaque dispositif de retournement (2A à 2F) présente une section transversale de forme hexagonale. 9. Four suivant l'une quelconque des revendications précédentes combinée à la revendication 2, caractérisé en ce que le fût (31) de l'outil de retournement (3) de chaque dispositif de retournement (2A à 2F) présente un écran thermique interne (311) doublant, en section transversale, une partie au moins de la paroi externe de ce fût (31). 10. Four suivant l'une quelconque des revendications précédentes combinée à la revendication 2, caractérisé en ce que le réseau de circulation de fluide (5) de chaque dispositif de retournement (2A à 2F) comprend au moins, disposées à l'intérieur du fût (31) de l'outil (3) de retournement de ce dispositif (2A à 2F), une conduite centrale (51) pour l'injection d'eau fraîche et une conduite périphérique (52) pour le refoulement d'eau chauffée, la conduite périphérique (52) entourant totalement la conduite centrale (51) et les conduites centrale (51) et périphérique (52) étant reliées l'une à l'autre à une extrémité libre du fût (31), disposée dans l'enceinte (10). 11. Four suivant l'une quelconque des revendications précédentes combinée à la revendication 2, caractérisé en ce que le réseau de circulation de fluide (5) de chaque dispositif de retournement (2A à 2F) comprend au moins, parcourant le volume interne de chaque soc (32) de l'outil de retournement (3) de ce dispositif, un circuit en serpentin réalisé au moyen de chicanes (53) de partition de ce volume interne. 12. Four suivant la revendication 11, caractérisé en ce que les socs (32) de chaque outil de retournement (3) forment au moins deux groupes (32A, 32B, 32C) dont chacun comprend au moins deux socs (32), en ce que le réseau de circulation de fluide (5) comprend des conduits (541a, 542a, 541b, 542b, 541c, 542c) portés par le fût (31) de cet outil (3), en ce que les socs (32) de chaque groupe (32A, 32B, 32C) sont alimentés en série en eau fraîche par un même conduit d'arrivée d'eau (541a, 541b, 541c) et sont reliés en série à un même conduit de renvoi d'eau réchauffée (542a, 542b, 542c), et en ce qu'au moins un premier groupe (32A) de socs (32), distant de la structure porteuse (4), comprend moins de socs qu'un deuxième groupe de socs (32C) plus proche de la structure porteuse (4) que le premier groupe (32A).