Brevet FR3084444A1 — publié le 20200131

Description Titre de l'invention : Procédé de modification d'une grille de four d'incinération, éléments support de sommier et four d'incinération [0001] L'invention concerne un procédé pour modifier une grille de four d'incinération. Elle concerne également des dispositifs de fixation de sommier permettant une telle modification ainsi qu'un four d'incinération. [0002] La combustion sur grille constitue la technologie de traitement thermique des ordures ménagères la plus fiable. Forte de plusieurs décennies d'expérience, son exploitation offre aujourd'hui des performances inégalées en matière de rendement et de fiabilité. [0003] Unc usine d'incinération d'ordures comprend généralement trois zones principales, à savoir - une zone de réception dans laquelle sont collectées et mélangées les ordures à incinérer ; - un four en continu équipé d'une grille sur laquelle les ordures sont transportées lors de la combustion depuis la zone de réception jusqu'à la sortie du four où il ne reste plus que les cendres ; et - une chaudière pour récupérer l'énergie de la combustion et la transformer en énergie utilisable, généralement en électricité ou en chaleur. [0004] Selon la capacité du four, celui-ci est muni d'une ou plusieurs grilles placées côte à côte. Les grilles de combustion peuvent être horizontales ou inclinées vers le bas dans le sens dc progression des ordures. Elles sont munies de moyens de brassage des ordures en cours de combustion et de moyens d'apport d'air pour la combustion. Les grilles de combustion remplissent les fonctions suivantes : - Transport des déchets à incinérer dans le four, - Chauffage et desserrage des matières à incinérer, - Distribution dc l'air d'incinération dans le four selon les besoins de la combustion, - Positionnement dc la zone d'incinération principale dans la chambre d'incinération, si possible en combinaison avec les mesures de contrôle de performance du four. [0005] Dc nombreux dispositifs modernes pour les déchets urbains utilisent des grilles à va- et-vient permettant une bonne qualité de combustion. [0006] Chaque grille à va-et-vient est composée d'une succession alternée de rangées de barreaux fixes et de rangées de barreaux mobiles. Les barreaux d'une même rangée sont fixés par leur extrémité aval, considérée dans le sens d'avancement des ordures dans le four, à un sommier commun et reposent par leur extrémité amont, qu'on appellera tête par la suite, sur un barreau de la rangée précédente. Les barreaux d'une rangée mobile se déplacent selon un mouvement de va-et-vient en coulissant (i) d'une I part avec la face inférieure de leur tête sur la face supérieure de la partie aval du barreau fixe précédent, et (ii) d'autre part avec la face supérieure de leur partie avale sur la face inférieure de la tête du barreau fixe de la rangée suivante. Les déchets sont ainsi d'une part transportés dans le four d'amont en aval et d'autre part agités et mélangés. Selon les cas, toutes les rangées mobiles se déplacent dans un même mouvement, ou bien deux ou plusieurs zones successives sont définies qui diffèrent par leurs mouvements de déplacement. [0007] Il existe essentiellement deux types de barreaux : 1. Les barreaux d'un seul tenant qui ne font que déplacer la matière à incinérer vers la sortie, et 2. Les barreaux de type « recul » munis d'un coulisseau dont l'extrémité amont peut saillir de la face amont de la tête et repousse les ordures vers l'entrée. Les coulisseaux des rangées fixes saillent des têtes quand les barreaux mobiles sont en bout de course amont, tandis que les coulisseaux des rangées mobiles saillent des têtes quand les barreaux mobiles sont en bout de course avale. [0008] Un exemple d'une grille à va-et-vient inversé est la grille SITY 2000 proposée par la société MARTIN GmbH für Umwelt- und Energictechnik, 80807 Munich, Allemagne. Cette grille est inclinée de 24° par rapport à l'horizontale et comporte une alternance de rangées de barreaux fixes et de rangées de barreaux mobiles. Il s'agit de barreaux simples sans coulisseau. L'apport d'air se fait au niveau de la tête en direction aval. Par conséquent, quand un barreau mobile quitte l'une de ses deux positions extrêmes, il se crée une poche d'air provoquant une surchauffe locale qui endommage très rapidement la tête des barreaux. Les inconvénients de ce type de grille sont donc un mélange des ordures peu efficace, un flux d'air non homogène et une durée de vie des barreaux relativement courte. [0009] Une autre sorte de grille à va-et-vient est la grille de type recul équipée de barreaux EVOLUTION de la société Européenne de Services Techniques pour l'Incinération (ESTI), 54230 Neuves-Maisons, France. De tels bai-maux EVOLUTION sont du type de ceux décrits dans le brevet EP 2 614 306 Bl. Les barreaux sont de type recul et l'amenée d'air se fait soit au niveau de la tête en direction amont, soit sur la partie amont d'un des bords latéraux des barreaux. Ces barreaux permettent une meilleure homogénéisation de la masse et une bonne combustion grâce à une meilleure ventilation. Leur durée de vie est nettement supérieure à celle des barreaux de grille de type SITY 2000. Par ailleurs, cette grille est autonettoyante. [0010] Il serait donc avantageux dans certains cas de remplacer les grilles de type SITY par des grilles à barreaux de type recul, ou pour le moins de remplacer une partie des barreaux SITY par des barreaux de type recul. Remplacer toute une grille avec ses moyens de déplacement des barreaux mobiles est excessif en raison du coût d'une telle 3 grille. Remplacer simplement les barreaux de type SITY par d'autres barreaux, notamment des barreaux de type EVOLUTION, n'est pas non plus toujours possible en raison d'une part de leur mode de fixation aux sommiers et d'autre part de leur différence d'épaisseur et/ou de celle de leurs supports et sommiers. [0011] L'objectif de la présente invention est donc de permettre de remplacer au moins en partie des barreaux d'origine d'une grille par des barreaux de remplacement, et notamment de remplacer des barreaux de type SITY par d'autres barreaux, notamment des barreaux de type recul tels que des barreaux EVOLUTION, afin de profiter des avantages de ceux-ci. [0012] Conformément à l'invention, cet objectif est atteint par un procédé pour modifier une grille de four d'incinération afin de remplacer au moins une partie des barreaux d'origine par des barreaux d'un autre type, laquelle grille comprenant - au moins une poutre support sur laquelle est fixé au moins un sommier pour barreaux mobiles à remplacer, - au moins une cloison support au sommet de laquelle est placé un sommier pour barreaux fixes à remplacer, le procédé consistant à : - fixer le ou les sommiers de barreaux mobiles de remplacement sur la ou les poutres support et le ou les sommiers de barreaux fixes de remplacement sur la ou les cloisons support, la hauteur relative entre la fixation à la poutre du ou des sommiers de barreaux mobiles de remplacement et la fixation à ou aux cloisons support du ou des sommiers de barreaux fixes de remplacement étant ajustée de sorte que la face supérieure des barreaux mobiles de remplacement est parallèle à la face supérieure des barreaux fixes de remplacement sur toute la course de déplacement des barreaux mobiles de remplacement. [0013] Il est ainsi possible de remplacer les barreaux d'une ou plusieurs rangées sans que la géométrie propre des barreaux de remplacement, notamment leur épaisseur ou leur mode de fixation aux sommiers, influe sur l'orientation de la surface des rangées. Par exemple, les moyens de fixation des barreaux de type SITY sont tels que la hauteur relative de la face de la poutre sur laquelle sont fixés les sommiers des barreaux mobiles pat- rapport au sommet des cloisons sur lesquelles sont fixés les sommiers des barreaux fixes est plus importante que la hauteur relative correspondante pour des barreaux de type EVOLUTION. Si l'on remplace simplement une partie des sommiers SITY par une partie des sommiers EVOLUTION, les barreaux mobiles EVOLUTION ne seront pas parallèles aux barreaux fixes EVOLUTION et l'inclinaison du mouvement du sommier mobile, imposé par la poutre, ne correspondra pas à l'inclinaison des barreaux. Par contre, en ajustant la hauteur relative de la fixation des sommiers à la poutre et aux cloisons respectivement, on peut ajuster l'inclinaison des 4 faces supérieures des barreaux de remplacement à l'inclinaison du mouvement des sommiers mobiles, telle qu'elle est imposée par des poutres conçues initialement pour d'autres types de barreaux. [0014] Dans un premier mode de réalisation, l'ajustement de la hauteur relative est réalisé en découpant à une hauteur prédéterminée (h) la ou les cloisons dont les barreaux sont à remplacer. [0015] Dans un deuxième mode de réalisation qui peut être combiné au premier mode de réalisation, l'ajustement de la hauteur relative est réalisé en plaçant des dispositifs de rehaussement en dessous des sommiers de barreaux fixes de remplacement et/ou en dessous des sommiers de barreaux mobiles de remplacement. [0016] À titre d'exemple, le procédé peut prévoir les étapes suivantes consistant à - pour chaque rangée de barreaux mobiles à remplacer, et si les barreaux de remplacement ne sont pas compatibles avec les sommiers des barreaux à remplacer, enlever de la poutre le sommier des barreaux mobiles à remplacer et fixer à la place un sommier de barreaux mobiles de remplacement à l'aide d'un dispositif de fixation de sommier mobile ; - pour chaque rangée de barreaux fixes à remplacer, enlever le sommier des barreaux fixes à remplacer de la cloison support ; - découper la ou les cloisons support des barreaux fixes à remplacer à une hauteur prédéterminée ; et - placer au sommet de chaque cloison support découpée un sommier de barreaux fixes de remplacement à l'aide d'un dispositif de fixation de sommier fixe, la hauteur prédéterminée étant choisie de telle sorte que la face supérieure des barreaux mobiles de remplacement est parallèle à la face supérieure des barreaux fixes de remplacement sur toute la course de déplacement des barreaux mobiles de remplacement. [0017] En modifiant ainsi la grille, il est possible de placer dessus des barreaux d'épaisseur inférieure aux barreaux initiaux, et notamment de placer des barreaux de type EVOLUTION à la place d'une partie des barreaux de type SITY, permettant ainsi une meilleure homogénéisation des ordures, une meilleure combustion due à une meilleure ventilation et une durée de vie bien supérieure qu'avec une grille de four d'incinération de type SITY. La poutre, qu'il n'est pratiquement pas possible de modifier, sert de référentiel pour déterminer la hauteur à laquelle devront être coupées les cloisons. Une alternative aurait été de prendre le sommet des cloisons comme référentiel et d'ajouter des dispositifs de rehaussement tels que des cales sous les sommiers fixés à la poutre. Ce procédé permet de modifier à moindres coûts une grille déjà existante en s'adaptant à l'inclinaison de mouvement imposé par la poutre préexistante. [0018] La hauteur prédéterminée peut être choisie de telle sorte que lorsque les barreaux mobiles de remplacement sont à mi-course, les sommiers des barreaux mobiles de remplacement et les sommiers de barreaux fixes de remplacement se trouvent dans un même plan. [0019] Afin de limiter les coûts, il est préférable de ne remplacer qu'une partie des barreaux, de préférence ceux de la partie amont de la grille. En partant d'une grille de type SITY par exemple, il est préférable de ne remplacer que les barreaux SITY des rangées amont par des barreaux de type recul, notamment de type EVOLUTION, tout en laissant dans la partie aval de la grille des barreaux de type SITY, partie dans laquelle ces barreaux s'endommagent moins rapidement. Une grille de type SITY comprend généralement une poutre amont plus longue et une poutre aval plus courte, la poutre amont et la poutre aval ne se déplaçant pas de façon synchrone. Il est préférable dans ces conditions de remplacer tous les barreaux de la poutre amont et de laisser sur la poutre aval et les cloisons correspondantes les barreaux SITY d'origine. On évite ainsi une collision des coulisseaux des barreaux EVOLUTION à la jonction entre les deux poutres. [0020] Il est également possible de remplacer l'ensemble des barreaux. Dans ce cas, le dé- placement des différentes rangées mobile est de préférence programmé de telle sorte qu'aucune rangée de barreaux mobiles ne soit en fin de course amont quand la rangée de barreaux mobiles précédente, considérée dans le sens d'avancement des matières à incinérer, est en fin de course aval. Cela évite, lorsque les barreaux de remplacement sont de type recul, que les coulisseaux des barreaux fixes ne soient coincés entre les butées des barreaux de la rangée précédente en position aval et les butées des barreaux de la rangée suivante en position amont. [0021] Pour améliorer encore le résultat, il peut être envisagé de remplacer les barreaux d'origine d'une première section, par exemple la section la plus en amont, par un premier type de bai-maux de remplacement, puis une deuxième section, par exemple la section centrale, par un deuxième type de barreaux de remplacement et de laisser dans la dernière section les barreaux d'origine. Pour cela, il est prévu de couper les cloisons de la première section à une première hauteur prédéterminée adaptée au premier type de barreaux de remplacement et de couper les cloisons de la deuxième section à une deuxième hauteur prédéterminée adaptée au deuxième type de barreaux de remplacement, la première hauteur prédéterminée et la deuxième hauteur prédéterminée pouvant être identiques. [0022] L'invention concerne également un dispositif de fixation de sommier fixe lequel peut se présenter sous la forme d'un élément de fixation de sommier fixe présentant des premiers moyens de fixation pour fixer l'élément de fixation de sommier fixe au sommet d'une cloison support coupée à une hauteur prédéterminée et des seconds moyens de fixation pour y fixer un sommier fixe de remplacement. 6 [0023] L'invention comprend également un dispositif de fixation de sommier mobile lequel peut se présenter sous la forme d'un élément de fixation de sommier mobile présentant des premiers moyens de fixation pour fixer l'élément de fixation de sommier mobile sur une poutre et des seconds moyens de fixation pour y fixer un sommier mobile de remplacement. [0024] Enfin, l'invention concerne également un four muni d'une grille de combustion modifiée selon le procédé de l'invention, dans laquelle au moins une partie des cloisons d'origines a été découpée à une hauteur prédéterminée et les sommiers des barreaux remplacés sont échangés s'ils ne sont pas compatibles avec les barreaux de remplacement. [0025] Un exemple de réalisation est présenté ci-dessous à l'aide des figures qui montrent : [0026] [fig.1] : une vue de côté d'une partie de grille de type SITY sans ses barreaux ; [0027] [fig.2] : une vue de côté d'une partie de grille de type SITY sans barreaux, dont la partie amont a été modifiée pour recevoir des barreaux de type EVOLUTION ; [0028] [fig.3a] : une vue de face d'un sommier fixe SITY au sommet d'une cloison ; [0029] [fig.3b] : une vue de face d'un sommier mobile SITY sur une poutre ; [0030] [fig.4a] : .une vue de face d'un sommier fixe EVOLUTION au sommet de la cloison de la figure 3a après avoir été découpée ; [0031] [fig.4b] : une vue de face d'un sommier mobile EVOLUTION sur la poutre de la figure 3b ; [0032] [fig.5a] une vue en perspective du montage d'un sommier fixe au sommet d'une cloison ; [0033] [fig.5b] : une vue en perspective du montage d'un sommier mobile sur une poutre ; [0034] [fig.6] : une vue de côté de la grille modifiée de la figure 2 avec ses barreaux de type EVOLUTION en amont et SITY en aval ;. [0035] [fig.7] : une vue montrant les sommiers des barreaux mobiles (a) en position aval, (b) en position de mi-course et (c) en position amont. [0036] La figure 1 montre une grille de four d'incinération de type SITY, comprenant deux poutres support (10a, 10b) sur lesquelles sont fixés des sommiers (lia, 11b, 11c) pour la fixation de barreaux mobiles SITY (non représentés). Généralement, une grille de 7 type SITY comprend une grande poutre (10a) en amont et une poutre (10b) plus courte en aval. Des vérins différents actionnent ces poutres pour déplacer les barreaux mobiles selon un mouvement de va-et-vient. Grâce à la présence des deux vérins, il est possible de déplacer les barreaux de la poutre amont (10a) à une autre vitesse que les barreaux de la poutre aval (10h). [0037] Une cloison support (20a, 20h, 20e, 20d) pour barreaux fixes est prévue entre deux sommiers mobiles (11a, 11 b, 11c). Chaque cloison est surmontée d'un sommier (21a, 21h, 21e, 21d) pour la fixation de barreaux fixes SITY (non représentés). Des ouvertures (22) sont réalisées dans les cloisons pour laisser passer les poutres (10a, 10h). [0038] Pour modifier cette grille de four d'incinération SITY, on enlève de la poutre amont (10a) les sommiers (11 a, 11 b) des barreaux mobiles SITY et on les remplace par des sommiers (13a, 13h) pour barreaux EVOLUTION avec interposition d'un dispositif de fixation (14). On passe ainsi d'une situation comme celle représentée à la figure 3h à celle représentée à la figure 4h. [0039] De même, on enlève des cloisons amont (20a, 20h, 20e) les sommiers (21a, 21b, 21c) des barreaux fixes à remplacer. On découpe ensuite ces cloisons à une hauteur prédéfinie (h), comme cela est bien visible sur la figure 4a. Les sommiers des barreaux fixes EVOLUTION sont alors fixés au sommet des cloisons découpées (20a, 20h, 20e) par le biais de dispositifs de fixation (24). On passe donc d'une situation telle que celle représentée à la figure 3a à celle représentée à la figure 4a. [0040] Il est alors possible de placer les barreaux EVOLUTION sur les sommiers de rem- placement. Comme le montre la figure 6, la grille ainsi modifiée présente en amont des barreaux de remplacement EVOLUTION (16, 26) et en aval les barreaux initiaux (15, 25). On observera que les faces supérieures aussi bien des barreaux SITY (15, 25) initiaux que des baiseaux de remplacement EVOLUTION (16, 26) sont parallèles entre elles. Cela a été rendu possible par l'adaptation de la hauteur relative des sommiers fixes EVOLUTION (23a, 23b, 23c) par rapport aux sommiers mobiles (13a, 13b). On voit par exemple sur la figure 6 que pour les barreaux EVOLUTION, la différence de hauteur relative entre le sommet de la cloison (20c) sur laquelle est fixé le sommier fixe (23c) et la face supérieure de la poutre sur laquelle est fixé le sommier mobile (13b) est nettement moins importante que celle entre le sommier fixe (21d) et le sommier mobile (11c) des barreaux SITY. [0041] La figure 5a montre selon une vue éclatée une cloison (20) découpée à une hauteur prédéterminée (h), les deux poutres (10a) amont, une des deux bielles (10e) menant aux poutres aval (10b) et les fenêtres (22) pour laisser passer les poutres (10a) et les bielles (10e). Le sommier fixe (23) est fixé au sommet de la cloison par l'intermédiaire d'un dispositif de fixation de sommier fixe. Ce dispositif de fixation de sommier fixe se présente sous la forme d'élément de fixation (24) présentant des premiers moyens 8 de fixation pour fixer le dispositif au sommet d'une cloison support (20) coupée à une hauteur prédéterminée (h) d'une grille de type SITY et des moyens de fixation pour y fixer un sommier fixe (23) de remplacement, par exemple de type EVOLUTION. Cet élément de fixation (24) sert non seulement à fixer le sommier (23) à la cloison support (20), mais également à rigidifier cette dernière. Il est constitué d'une tôle de fixation sur la cloison et d'une tôle de fixation du sommier, les tôles étant reliées entre elles par une succession de cales permettant la bonne inclinaison du sommier. La face inférieure est munit d'une pluralité de fers en T perpendiculaires à la direction longitudinale de l'élément de fixation. La branche transversale des T sert à la fixation de l'élément de fixation (24) sur la cloison, la branche centrale sert à rigidifier les fers et la cloison. Ces fers en T permettent un positionnement simple à la bonne hauteur par boulonnage avant fixation par soudure. Unc pluralité de trous de fixation ont été réalisés dans l'élément de fixation (24) afin de fixer dessus le sommier (23). [0042] De même, la figure 5h montre selon une vue éclatée deux poutres amont (10a) sur lesquelles est fixé un sommier (13) par l'intermédiaire d'un élément de fixation (14). Cet élément de fixation présente des premiers moyens de fixation pour le fixer à une poutre (10a) et des deuxièmes moyens de fixation pour y fixer un sommier mobile (13). L'élément de fixation mobile (14) est utilisé pour créer une liaison entre les deux poutres. Il évite un écartement et des déformations des poutres et il permet un maintien à l'équerre pour garantir un jeu relatif. Il est constitué d'une tôle de fixation sur les poutres et d'une tôle de fixation du sommier reliées entre elles par une succession de cales permettant la bonne inclinaison du sommier. Des déflecteurs sont prévus à l'avant pour éviter l'accumulation de fines. La tôle de fixation aux poutres est munie de deux plaques pour la fixation aux poutres. [0043] Grâce à ces éléments de fixation (14, 24), il est aisé d'interchanger des sommiers lorsque cela est nécessaire. La hauteur prédéterminée (h) tient compte de l'épaisseur des éléments de fixation (14, 24). [0044] La figure 7 montre trois positions particulières des sommiers mobiles : (a) les sommiers mobiles sont tous en position extrême aval, (b) les sommiers mobiles sont à mi-course et (c) les sommiers mobiles sont en position extrême amont. On voit sur la figure du milieu, qu'à mi-course, les sommiers mobiles reliés aux poutres et les sommiers fixes reliés aux parois découpées à la hauteur prédéfinie (h) se trouvent dans un même plan marqué par une ligne droite passant par le sommet de tous les sommiers. 9 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4]