Brevet FR2973862A1 — publié le 20121012

FOUR DE CREMATION COMPRENANT UN DISPOSITIF DE REGULATION DE LA COMBUSTION ET INSTALLATION DE CREMATION COMPRENANT UN TEL FOUR L'invention a pour objet un four de crémation comprenant un dispositif de régulation de la combustion à l'intérieur de celui-ci. Elle concerne également une installation de crémation comprenant un tel four. Les installations de crémation comprennent essentiellement un four de crémation proprement dit et, dans les installations plus récentes, un dispositif de traitement des fumées issues du four. Le four de crémation est constitué de deux chambres, respectivement une chambre de combustion dans laquelle est incinéré un corps et une chambre de post-combustion destinée à éliminer les gaz non brulés restés dans la fumée générée au niveau de la chambre de combustion. La chambre de post combustion est en outre munie à son extrémité supérieure, d'une cheminée de secours et en amont, d'un système de filtration des fumées. Les chambres sont également équipées de sonde de température permettant de contrôler la température à l'intérieur de celles-ci et de la réguler. Le chauffage des fours est effectué par le biais de brûleurs, respectivement au moins un brûleur primaire positionné dans le four de combustion et au moins un brûleur secondaire positionné dans le four de post-combustion. Chaque brûleur est alimenté par du gaz et de l'air comburant permettant de venir enrichir la composition du gaz. Par ailleurs, la combustion lorsqu'elle débute, se poursuit par un phénomène d'auto-combustion, les chambres de combustion et de post-combustion étant à cet effet, pourvues d'entrées d'air comburant mais également de sondes d'oxygène permettant de réguler le débit dudit air comburant. L'opération de crémation proprement dite est précédée par une étape de préchauffage de la chambre de combustion à une température de minimum 350°C, cette valeur étant imposée par la réglementation française. La température de la chambre de post-combustion est fixée, quant à elle, à un minimum à 850° C, cette valeur étant également imposée par la réglementation française. L'une des difficultés de l'opération de crémation est de réguler la combustion et donc de gérer les variations de température étant donné que la chaleur générée par le corps à incinérer varie en fonction de sa nature, de sa composition (en particulier la masse graisseuse) et du poids. Le contrôle et la régulation de la combustion permettant de gérer les variations de température sont effectués automatiquement en modulant l'action des brûleurs et l'entrée d'air comburant, aux moyens de vannes sur la base des informations transmises par les sondes de température et d'oxygène. Toutefois, les installations actuelles ne sont équipées d'aucun moyen permettant d'anticiper ou de maitriser un départ d'incendie dans l'hypothèse ou la combustion s'emballe, pour atteindre des températures supérieures à 1000°C. Le problème que se propose donc de résoudre l'invention est celui de mettre au point un four de crémation comprenant un dispositif de régulation de la combustion qui ne présente pas les inconvénients ci-avant. Pour ce faire, le Demandeur a eu l'idée d'équiper le four de crémation, et plus particulièrement les chambres de combustion et de post-combustion de rampes d'injecteurs combustion et de rampes d'injecteurs post-combustion, reliées à une cuve de gaz inerte sous pression. Ainsi, lorsque la température dans les chambres de combustion et/ou de post combustion est trop élevée et dépasse un certain seuil de sécurité, les brûleurs sont dans un premier temps, coupés. Si la température continue malgré tout à augmenter, du gaz inerte est injecté dans la ou les chambres pour ralentir ou stopper, en fonction de la quantité de gaz injecté, la combustion et/ou la post-combustion. Plus précisément, l'invention a pour objet un four de crémation comprenant une chambre de combustion et une chambre de post-combustion équipée d'une cheminée de secours. 20 Le four se caractérise en ce qu'il comprend un dispositif de régulation de la combustion comprenant d'une part, une cuve de gaz inerte sous pression, de préférence du CO2, et d'autre part, des moyens et plus particulièrement un ensemble comprenant des conduites, des vannes et des rampes d'injecteurs apte à relier ladite cuve de gaz inerte à la chambre 25 de combustion et/ou de post-combustion, pour permettre une injection contrôlée dudit gaz inerte dans la ou lesdites chambres. De cette manière, lorsque la combustion à l'intérieur de la chambre de combustion et/ou de post-combustion s'emballe et que la température atteint un certain seuil de sécurité, 30 que les brûleurs sont coupés, et, dans le cas de la chambre de post combustion, que la cheminée est en plus ouverte, du gaz inerte est injecté aux moyens de l'ensemble de conduites, de vannes et de rampes d'injecteurs pour neutraliser la combustion. Avantageusement, la régulation de la température de la chambre de combustion est 35 effectuée indépendamment de celle de la chambre de post combustion. Pour ce faire, les moyens aptes à relier la cuve de gaz inerte à la chambre de combustion et/ou de post-combustion comprennent deux circuits indépendants respectivement : - un premier circuit présentant un ensemble comprenant des conduites, des vannes 40 et des rampes d'injecteurs reliant la chambre de combustion, - un second circuit présentant un ensemble comprenant des conduites, des vannes et des rampes d'injecteurs reliant la chambre de post combustion. Selon l'invention, les conduites constitutives des circuits sont agencées entre la cuve de gaz inerte et lesdites chambres de combustion et post-combustion. Les rampes d'injecteurs sont quant à elles localisées aux extrémités des conduites du côté desdites chambres et se prolongent jusqu'à l'intérieur de celles-ci. Avantageusement, pour réguler le débit et la répartition de gaz inerte dans les chambres, les conduites sont équipées de vannes. En particulier, une vanne « tout ou rien » est agencée à la sortie de la cuve de gaz inerte et des vannes modulatrices sont agencées juste avant les rampes d'injecteurs. Dans un mode de réalisation préféré, le débit est régulé en fonction de la température des 15 chambres de combustion et post combustion. Pour ce faire : - le premier circuit comporte une électrovanne asservie à une sonde de température localisée dans la chambre de combustion, - le second circuit comporte une électrovanne asservie à une sonde de température localisée dans la chambre de postcombustion. 20 De cette manière l'injection de gaz inerte permettant de neutraliser la combustion est déclenchée par une vanne qui s'ouvre électriquement lorsque la température de la chambre de combustion ou de post-combustion dépasse une température de consigne. 25 L'invention permet alors de pouvoir reprendre sans problème la combustion après l'avoir ralentie, voire stoppée. Il suffit pour cela d'arrêter l'injection de gaz inerte, de rallumer éventuellement les brûleurs et de réalimenter les brûleurs et les chambres de combustion et post-combustion en air comburant pour relancer la combustion. 30 Selon l'invention, la cheminée de secours équipant la chambre de post combustion est une cheminée dont l'ouverture est automatique. Pour garantir la dépression nécessaire dans le four et diminuer la température des fumées, la cheminée est équipée d'un ventilateur et d'un venturi permettant d'injecter de l'air frais. 35 Selon l'invention, le gaz inerte est stocké dans une cuve à une pression comprise entre 10 et 30 bars. Dans un mode de réalisation perfectionné, la bouteille de gaz inerte est alimentée par au moins une, avantageusement deux bouteilles de gaz liquide, les bouteilles de gaz inerte et de gaz liquide étant séparées par un détendeur. Ainsi, les bouteilles de gaz liquide constituent une réserve importante de CO2. 40 Comme déjà dit, toutes les installations de crémation ne présente pas de système de filtration des fumées, en particulier les installations les plus anciennes. Bien entendu, le système de régulation de la combustion selon l'invention peut être adapté sur les fours existants qu'ils comprennent ou non un dispositif de filtration des fumées. L'invention a également pour objet une installation de crémation complète mettant en oeuvre le four de crémation précédemment décrit. En pratique, une telle installation de crémation comprend successivement : 10 - un four de crémation conforme aux caractéristiques précédentes, - une chaudière de refroidissement des fumées résiduelles issues de la post combustion, - un filtre assurant l'épuration des fumées refroidies, - une cheminée d'évacuation des fumées refroidies épurées. 15 L'invention sera bien comprise, et d'autres caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront, en référence au dessin schématique annexé, représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation préférée. 20 La figure 1 unique est une représentation schématique d'un four de crémation selon l'invention. En référence à la figure 1, le four de crémation (1) selon l'invention comprend une chambre de combustion (2), une chambre de post-combustion (3) et une cuve de gaz 25 inerte (4), notamment de CO2. Les chambres de combustion (2) et de post-combustion (3) comprennent des brûleurs (5) alimentés en gaz et en air comburant et, en outre, des entrées d'air comburant (6). La chambre de combustion (2) communique avec la chambre de post-combustion (3) via un passage (7). La chambre de post combustion comprend en outre une cheminée de secours (8) équipée d'une fermeture automatique (9) et d'un 30 système venturi (10). En fonctionnement normal de l'installation, les fumées issues de la chambre de post-combustion (3) sont évacuées par la tuyauterie (11) vers une chaudière de refroidissement par exemple, suivi d'un éventuel système de traitement et de filtration (non représenté). 35 La cuve de gaz inerte remplie de CO2 à une pression comprise entre 10 et 30 bars (4) est alimentée par deux cuves supplémentaires de gaz liquide (4.1 et 4.2). Les cuves sont connectées à une tuyauterie unique (12) reliée à la cuve de gaz inerte (4). L'alimentation proprement dite de la cuve de gaz inerte (4) est effectuée par le biais d'un détendeur (13) 40 après avoir actionné l'une ou l'autre des vannes (14.1 ou 14.2).5 La cuve de gaz inerte (4) est en outre reliée aux chambres de combustion (2) et post-combustion (3) aux moyens de deux circuits distincts, respectivement un premier circuit (15) alimentant la chambre de combustion (2) et un second circuit (16) alimentant la chambre de post combustion (3). Le circuit (15) alimentant la chambre de combustion se compose de deux tuyauteries (15.1 et 15.2), chacune présentant à son extrémité une rampe d'injecteurs de CO2 (17.1 et 17.2). La chambre de post combustion (3) est quant à elle alimentée par le biais d'une tuyauterie unique (16) présentant à son extrémité une rampe d'injecteurs de CO2 (18). Chacune des tuyauteries 15.1, 15.2 et 16 est munie d'une vanne modulatrice (19.1, 19.2 et 20) permettant de gérer le débit de gaz inerte. Les circuits 15 et 16 sont chacun muni d'une électrovanne (21, 22) asservie à une sonde de température respectivement dans la chambre de combustion (23) et la chambre de post combustion (24). Chacune des deux chambres est en outre équipée d'une sonde d'oxygène non représentée. Les circuits 15 et 16 sont alimentés en gaz inerte par le biais d'une tuyauterie unique (25) reliant la cuve de gaz inerte (4) et dont l'ouverture/fermeture est assurée par une vanne « tout ou rien » (26). Bien entendu, l'agencement ainsi que le nombre de rampes, de conduites, et de vannes 20 sont à ajuster en fonction de la taille des chambres de combustion et la place disponible. Dans l'explication du fonctionnement qui suit, les valeurs de température sont données à titre indicatif. 25 En fonctionnement, la chambre de crémation est préchauffée à une température minimum de 350°C et la chambre de post combustion à une température minimum de 850°C avant introduction dans la chambre de combustion (2) du corps à incinérer. Le chauffage est effectué par le biais des brûleurs (5) alimentés par le gaz et l'air comburant. Une fois les températures atteintes, le corps à incinérer est introduit puis progressivement brûlé en 30 régulant la température de sorte que celle-ci se stabilise entre 850 et 1 000°C dans les chambre de combustion et de post-combustion. Les fumées se dégageant à l'issue de la combustion et post combustion sont ensuite évacuées par la tuyauterie (11) vers une chaudière de refroidissement par exemple, suivi d'un éventuel système de traitement et de filtration. 35 En fonction de la nature du corps à incinérer, la température peut s'emballer dans un premier temps dans la chambre de combustion (2). En pratique, lorsque la température atteint une valeur de 900°C, la sonde de température déclenche l'arrêt du brûleur. Dans l'hypothèse la plus favorable, la température redescend et le brûleur est remis en route 40 lorsque la température atteint 750°C. Dans l'hypothèse la moins favorable, la température continue à augmenter malgré la coupure du brûleur, par combustion de l'oxygène présent. Dans ce cas, lorsque la température atteint une valeur de par exemple 1200°C, la sonde de température déclenche l'ouverture des vannes de CO2. Le gaz vient alors étouffer progressivement le feu et la température diminue. Lorsqu'elle atteint une valeur de 1100°C, le CO2 est coupé. La sonde d'oxygène régule le besoin en oxygène pour la combustion et la température se stabilise. Lorsque la montée en température se produit dans la chambre de post combustion et atteint une valeur d'environ 1050°C, la sonde de température présente dans la chambre de post combustion enclenche les évènements suivants : -coupure des brûleurs, - arrêt du fonctionnement du système de filtration des fumées de manière à ne pas endommager l'installation par l'élévation de température, - enclenchement automatique de l'ouverture de la cheminée, qui évacue alors les fumées chaudes. Si malgré tout, la température continue à augmenter dans la chambre de post combustion, la sonde de température déclenche alors l'injection de CO2. La température redescend alors progressivement. Lorsqu'elle atteint une valeur de 950°C, l'injection de CO2 s'arrête. Le fonctionnement ainsi décrit permet donc limiter les risques d'incendie du four. Lorsque l'élévation de température dans le four entraine la combustion des graisses présentes dans les espaces communiquant avec l'extérieur, on se trouve alors dans une 25 situation d'urgence dans laquelle la température ne peut plus être régulée. Dans ce cas, les sondes de température déclenchent un arrêt d'urgence du four, qui se traduit par une injection massive de CO2 qui vient étouffer complètement le feu. L'invention et les avantages qui en découlent ressortent bien de la description qui 30 précède. On note en particulier l'intérêt d'incorporer une cuve de gaz inerte (4) pour neutraliser la combustion par injection contrôlée de celui-ci dans lesdites chambres de combustion et de post-combustion. Il s'ensuit d'une amélioration de la sécurité des installations de crémation.20 REVENDICATIONS1/ Four de crémation (1) comprenant une chambre de combustion (2) et une chambre de post-combustion (3) équipée d'une cheminée de secours (8), caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de régulation de la combustion comprenant d'une part une cuve de gaz inerte (4) sous pression et d'autre part, des moyens aptes à relier ladite cuve de gaz inerte (4) à la chambre de combustion (2) et/ou de post-combustion (3), pour permettre une injection contrôlée dudit gaz inerte dans la ou lesdites chambres (2, 3). 2/ Four de crémation (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens aptes à relier ladite cuve de gaz inerte (4) à la chambre de combustion (2) et/ou de post-combustion (3) comprennent deux circuits indépendants respectivement : - un premier circuit (5) présentant un ensemble comprenant des conduites (15.1, 15.2), des vannes (19.1, 19.2) et des rampes d'injecteurs (17.1, 17.2) reliant la 15 chambre de combustion (2), - un second circuit (16) présentant un ensemble comprenant des conduites (16), des vannes (20) et des rampes d'injecteurs (18) reliant la chambre de post combustion (3). 20 3/ Four de crémation (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que : - les conduites (15.1, 15.2) sont agencées entre la cuve de gaz inerte (4) et les chambres de combustion (2) et post-combustion (3), - les rampes d'injecteurs (17.1, 17.2, 18) sont agencées aux extrémités des conduites (15.1, 15.2, 16) du côté desdites chambres (2, 3) et se prolongent 25 jusqu'à l'intérieur de celles-ci, - une vanne « tout ou rien » (26) est agencée à la sortie de ladite cuve de gaz inerte (4) et des vannes modulatrices (19.1, 19.2, 20) sont agencées juste avant lesdites rampes d'injecteurs (17.1, 17.2, 18). 30 4/ Four de crémation (1) selon l'une des revendications 2 à 3, caractérisé en ce que : - le premier circuit comporte une électrovanne (21) asservie à une sonde de température (23) localisée dans la chambre de combustion (2), - le second circuit comporte une électrovanne (22) asservie à une sonde de température (24) localisée dans la chambre de postcombustion (3). 35 5/ Four de crémation (1) selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la cuve de gaz inerte (4) est à une pression comprise entre 10 et 30 bars. 6/ Four de crémation (1) selon les revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la cuve de 40 gaz inerte (4) est alimentée par au moins une, avantageusement deux cuves de gaz liquide (4.1, 4.2), les deux cuves étant séparée par un détendeur (13). 7/ Four de crémation (1) selon les revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la cheminée de secours (8) est munie d'une ouverture automatique (9) et est équipée d'un système venturi (10) permettant de diluer les fumées avec de l'air frais. 8/ Installation de crémation comprenant : - un four de crémation (1) conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, - une chaudière de refroidissement des fumées résiduelles issues de la post 10 combustion, - un filtre assurant l'épuration des fumées refroidies, - une cheminée d'évacuation des fumées refroidies épurées.