Brevet FR2982930A1 — publié le 20130524

NOUVEAU FOUR DE CREMATION POUR L'INCINERATION DE CORPS HUMAINS OU ANIMAUX L'invention a pour objet un nouveau four de crémation pour l'incinération de corps humains ou animaux. Elle concerne également une installation de crémation comprenant ledit four. De manière connue, un four de crémation est constitué d'une chambre de combustion, dans laquelle est incinéré le corps humain ou animal, et d'au moins une chambre de post- combustion, destinée à éliminer les gaz non brûlés présents dans la fumée générée au niveau de la chambre de combustion. Les fumées sont ensuite refroidies dans une chaudière de refroidissement par le biais d'un échangeur air/liquide ou air/air. Les fumées refroidies sont si besoin traitées dans une unité de filtration avant d'être évacuées vers l'extérieur. En pratique et selon la réglementation française, les fours de crémation doivent répondre à certaines normes. En particulier, les fumées issues de la post-combustion doivent être à une température supérieure ou égale à 850°C. De même, la chambre de combustion doit être préchauffée à une température de minimum 350°C, avant l'opération de crémation proprement dite. Enfin, toujours selon la réglementation, les gaz de combustion doivent séjourner au minimum deux secondes dans la chambre de post-combustion, après la dernière injection d'air comburant. Les fours de crémation actuels ont été adaptés pour répondre de manière relativement satisfaisante aux normes sur les températures des fumées en sortie de post-combustion d'une part, et sur le préchauffage de la chambre de combustion d'autre part. Néanmoins, le respect de ces normes entraine une consommation d'énergie fossile très importante pour atteindre les températures prescrites. Par ailleurs, dans la majorité des cas, la configuration d'aucun d'entre eux ne permet de respecter les temps de séjour des gaz de combustion. En effet, dans les fours de crémation actuels, la chambre de post-combustion est divisée en plusieurs volumes agencée à la fois latéralement et sous la chambre de combustion. Il est alors difficile de gérer les temps de séjours des gaz de combustion en raison : - de la différence entre les volumes des chambres ; - du cheminement sinueux des gaz empruntant des voies interrompues par des angles, - de la nature des parois du four qui sont constituées de briques, dont les joints ne sont la plupart du temps plus complètement étanches.40 Par ailleurs, le volume de la chambre de combustion des fours actuels étant relativement faible, le risque de déflagration du four est important en cas d'explosion. L'opérateur est confronté à des difficultés de ce type notamment lorsque le corps à incinérer est appareillé avec des dispositifs du type pacemakers, comprenant une batterie. Enfin, la température des fumées issues de la post combustion peuvent atteindre des valeurs de l'ordre de 1000°C et plus. Ces fumées doivent être alors refroidies au moyen d'un échangeur air/air ou air/liquide. Il apparaît que les refroidisseurs ne sont pas aptes à supporter ces valeurs de température et à encaisser les variations de température en fonction du débit de fumée de post combustion, débit qui n'est pas constant. Le problème que se propose donc de résoudre la présente invention est celui de mettre au point un four de crémation répondant à toutes les normes de la réglementation française, notamment celle sur les temps de séjours des gaz de combustion, et qui soit de conception simple, sûr et rationnelle. Un autre objectif de l'invention est également celui de mettre au point un four économiquement très avantageux avec un prix de revient faible. Pour ce faire, le Demandeur a reconsidéré entièrement la conception des fours de crémation actuels. Ainsi, l'invention a pour objet un four de crémation pour l'incinération de corps humains ou animaux comprenant : - une chambre de combustion comprenant au moins un brûleur primaire alimenté par un combustible et de l'air comburant et au moins une entrée d'air comburant, - une chambre de post combustion comprenant au moins un brûleur secondaire alimenté par un combustible ; - une cheminée de secours, Le four se caractérise en ce que les chambres de combustion et de post combustion sont agencées dans une seule et même enceinte fermée, et en ce que ladite enceinte comprend au moins deux zones respectivement : - une zone de combustion de volume V1 destinée à recevoir le corps à incinérer, - une zone de post-combustion de volume V2 supérieur à V1, - la zone de post combustion est positionnée au dessus de la zone de combustion. 35 Dans la suite de la description et dans les revendications, par « combustible », on désigne du gaz, du fioul ou tout autre combustible. En d'autres termes, le four comprend une chambre unique, dans laquelle la zone de combustion est prolongée sur toute sa section par la zone de post combustion permettant de respecter la norme sur les temps de séjours des gaz de combustion sans difficulté. En effet, la communication directe des zones de combustion et post-combustion génère un mouvement homogène des gaz et fumées à des vitesses constantes. En outre, il n'y a aucune perturbation de la circulation de fluide entre les deux zones. Une telle conception permet également de disposer d'un volume important partagé pour la combustion et la post combustion. Dès lors, le four encaisse facilement les chocs qui seraient dus à une explosion sans entrainer de détérioration des parois. L'agencement de la zone de post-combustion dans le prolongement supérieur de la zone de combustion permet également d'atteindre plus facilement la température seuil de 850°C dans la zone de post-combustion puisque la zone de combustion chauffe directement la zone de post combustion. Il s'ensuit une diminution considérable de l'énergie requise pour assurer le chauffage de la zone de post combustion. Par ailleurs, le four réalisé de cette manière apporte de nombreux avantages en termes de simplicité de conception, d'adaptabilité en fonction des différents besoins des clients, 20 notamment en termes de volume des zones de combustion et de post-combustion. Selon une autre caractéristique, l'enceinte comprend avantageusement une zone de refroidissement des fumées de post combustion positionnée au dessus de la zone de post combustion, ladite zone de refroidissement des fumées étant équipée d'un moyen de 25 refroidissement proprement dit. Un tel dispositif permet d'assurer la régulation de la température par refroidissement préalable des fumées avant que celles-ci ne soient transférées vers la chaudière de refroidissement. Les chaudières ne sont ainsi pas détériorées par une température qui 30 serait trop élevée. Par ailleurs, la vitesse de la fumée étant constante, les variations de température deviennent inexistantes. Dans un mode de réalisation perfectionné, le moyen de pré-refroidissement des fumées se présente sous la forme d'un échangeur fumée/air extérieur. Ainsi, les fumées échangent 35 leurs calories avec l'air extérieur lequel est à température ambiante. L'air ainsi réchauffé est avantageusement utilisé comme air comburant pour préchauffer la chambre de combustion. En pratique, l'échangeur dans lequel circule l'air extérieur est relié à l'entrée d'air comburant et/ou aux brûleurs primaires alimentant la chambre de combustion. Lorsque l'énergie est suffisante dans le four par l'auto-combustion de la charge, l'énergie récupérée dans l'air réchauffé est évacuée vers l'extérieur. Les fumées ainsi refroidies sont ensuite filtrées puis évacuées par une cheminée. L'extraction des fumées est effectuée au moyen de ventilateurs situés en aval de la zone de post combustion. Du fait de la communication directe des zones de combustion et post-combustion, et de l'absence d'obstacles venant perturber le flux gazeux, les ventilateurs utilisés en aval auront besoin de créer une dépression plus faible que celle de celle crée dans les fours de l'art antérieur pour aspirer les fumées à traiter. Il en ressort une consommation d'énergie moindre. La communication directe des zones de combustion et de post-combustion permet éventuellement de supprimer la nécessité d'équiper la zone de post-combustion d'entrée d'air comburant pour améliorer la post-combustion. L'agencement d'un tel four permet donc d'avoir un coût de revient relativement faible par rapport aux fours de l'art antérieur. La maintenance est facilitée et de ce fait, moins onéreuse. Pour améliorer la combustion dans la zone de combustion, une pluralité d'entrée d'air comburant est agencée régulièrement dans toute la zone de combustion. Cela permet tout d'abord d'alimenter la zone de combustion en air comburant mais également d'agiter celui-ci afin de le rendre plus efficace. La cheminée de sécurité est quant à elle située avantageusement à la sortie de la zone de refroidissement des fumées. Afin de faciliter la fabrication du four de crémation selon l'invention, mais également pour en diminuer son coût de revient, l'enceinte est fabriquée en béton réfractaire moulé ou tout autre type de réfractaire. Selon une autre caractéristique, l'enceinte est fermée à son sommet au moyen d'un couvercle fabriqué en acier réfractaire isolé et démontable. Une telle caractéristique permet de diminuer encore le prix de revient mais également de faciliter la maintenance du four. Avantageusement, le couvercle comprend au moins une entrée d'air froid permettant de refroidir les fumées après leur passage au travers de l'échangeur et/ou réaliser une dilution desdites fumées si celles-ci sont à une température encore trop élevée (supérieure à 850°C). L'invention a également pour objet une installation de crémation comprenant ledit four. L'installation comprend, outre le four, un refroidisseur des fumées ainsi qu'un moyen de traitement desdites fumées. 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. La figure 1 unique est une représentation schématique d'un four de crémation selon l'invention, en coupe longitudinale. Pour l'essentiel, le four de crémation (1) pour l'incinération de corps humains ou animaux est constitué d'une enceinte (2) réalisée par moulage de béton réfractaire. Cette chambre est divisée en trois zones respectivement : - une zone de combustion (3), - une zone de post-combustion (4), - une zone de refroidissement des fumées (5). Les zones de combustion (3) et de post-combustion (4) comprennent chacune deux brûleurs (6) respectivement primaire et secondaire alimentés en gaz et en air comburant. La zone inférieure de combustion (3) est pourvue d'entrées d'air comburant (7) espacées régulièrement sur toute ladite zone inférieure (3). Selon l'invention, la zone de combustion (3) communique directement avec la zone de post-combustion (4) qui se trouve dans son prolongement. La zone de post-combustion (4) est de volume supérieur à celui de la zone de combustion (3). La zone de refroidissement des fumées (5) comprend un échangeur (8) fumées/air comburant agencé horizontalement au dessus de la zone de post-combustion (4) sur toute la surface, de sorte à forcer les fumées issues de la post-combustion (4) à passer au travers dudit échangeur (8). La zone de refroidissement (5) est fermée par un couvercle (9) et comprend un canal d'évacuation (10) des fumées vers des dispositifs (11) de refroidissement et de traitement. L'air extérieur réchauffé dans l'échangeur est ensuite redirigé par le biais d'une canalisation (12) vers les différentes entrées d'air comburant alimentant les brûleurs (6) et/ou l'entrée d'air comburant proprement dite (7). Le débit d'air comburant réchauffé est modulé par le biais de vannes (14). Le couvercle (9) est fabriqué en en acier réfractaire et agencé de manière démontable au dessus de la zone de refroidissement (5). Les dispositifs (11) de refroidissement et de traitement sont non représentés mais comprennent notamment une cheminée de sécurité, une chaudière de refroidissement des fumées résiduelles issues de la post combustion, un dispositif d'injection de réactif, un réacteur de traitement des fumées, un filtre assurant l'épuration des fumées refroidies et une cheminée d'évacuation des fumées refroidies épurées. Deux entrées (13) d'air froid sont également agencées dans la zone de refroidissement (9) pour refroidir les fumées en plus de l'action de l'échangeur si besoin est, et/ou pour réaliser une dilution desdites fumées. En fonctionnement, le four de crémation (1) est préchauffé à une température de minimum 350°C avant introduction dans la chambre (2) et au niveau de la zone de combustion (3) du corps à incinérer. Le chauffage est effectué par le biais des brûleurs (6) alimentés par du gaz, du fioul ou autre combustible et de l'air comburant. Une fois la température atteinte, le corps à incinérer est introduit puis progressivement brûlé en régulant la température de sorte à ce que celle-ci n'excède pas dans la zone de postcombustion (4), une valeur de 1100°C. Les fumées se dégageant à l'issue de la combustion passent dans la zone de post combustion de manière homogène. A l'issue de la post-combustion (4), les fumées résiduelles traversent l'échangeur (8) fumées/air comburant au contact duquel elles se refroidissent puis sont évacuées vers les dispositifs (11) de refroidissement et de traitement. Le passage des fumées d'une zone à l'autre se fait de manière homogène et sans obstruction ce qui permet de garantir les temps de séjours minimum à respecter. Le préchauffage de la zone de post-combustion (4) est réalisé au moyen des brûleurs (6) présents dans cette zone, mais également par le transfert de température entre les deux zones. Le réchauffement de l'air ambiant, au passage des fumées chaudes au travers de l'échangeur (8) permet d'apporter à la zone de combustion et/ou à la zone de postcombustion (4) de l'air préchauffé diminuant ainsi la demande en énergie fossile et donc le dégagement de CO2. En fonction de la chaleur générée par le corps incinéré, la température du four de crémation (1) sera régulée soit par le biais des brûleurs (6), soit par le biais des entrées (7) d'air comburant, soit les deux en même temps. Lorsque la température dans le four de crémation (1) est trop élevée, l'air préchauffé est renvoyé non pas dans le four mais vers l'extérieur.40 Les fumées en sortie de post-combustion (4), après avoir traversé l'échangeur (8), sont ainsi régulées à une température inférieure ou égale à 870°C. Si ce n'est pas le cas, les fumées sont refroidies et diluées par l'intermédiaire des deux entrées (13) d'air froid présentes dans la zone de refroidissement (9). Les entrées (13) d'air froid sont équipées chacune d'un système d'introduction d'air (15) apte à créer une entrée d'air froid à partir de l'extérieur du four de crémation (1). L'invention et les avantages qui en découlent ressortent bien de la description qui précède. On note en particulier l'intérêt de réaliser une enceinte (2) se divisant en deux zones, une zone inférieure de combustion (3) et une zone supérieure de post-combustion (4). Il s'ensuit une simplicité considérable de fabrication, entrainant un prix de revient relativement faible et également un respect des normes de la réglementation française, notamment la norme sur les temps de séjours des gaz de combustion. REVENDICATIONS1/ Four de crémation pour l'incinération de corps humains ou animaux comprenant : - une chambre de combustion comprenant au moins un brûleur primaire alimenté par du combustible et de l'air comburant et au moins une entrée d'air comburant, - une chambre de post combustion comprenant au moins un brûleur secondaire alimenté par du combustible ; - une cheminée de secours, caractérisé en ce que les chambres de combustion et de post combustion sont agencées dans une seule et même enceinte fermée, et en ce que ladite enceinte comprend au moins deux zones respectivement : - une zone de combustion de volume V1 destinée à recevoir le corps à incinérer, - une zone de post-combustion de volume V2 supérieur à V1, - la zone de post combustion est positionnée au dessus de la zone de combustion. 2/ Four de crémation (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enceinte comprend une zone de refroidissement des fumées de post combustion positionnée au dessus de la zone de post combustion, ladite zone de refroidissement des fumées étant équipée d'un moyen de refroidissement proprement dit. 3/ Four de crémation (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de refroidissement se présente sous la forme d'un échangeur fumée/air extérieur. 4/ Four de crémation (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'échangeur dans lequel circule l'air extérieur est relié à l'entrée d'air comburant et/ou aux brûleurs primaires alimentant la chambre de combustion. 5/ Four de crémation (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la zone de combustion présente une pluralité d'entrée (7) d'air comburant agencées régulièrement dans toute ladite zone. 6/ Four de crémation (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enceinte (2) est fabriquée en béton réfractaire moulé. 7/ Four de crémation (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enceinte est fermée avec un couvercle (9) fabriqué en acier réfractaire isolé et démontable.8/ Four de crémation (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit couvercle (9) comprend au moins une entrée (13) d'air froid pour refroidir les fumées après leur passage au travers de l'échangeur (8) et/ou réaliser une dilution desdites fumées.