[0001] La présente invention est relative aux procédés et aux installations d'incinération
de déchets comportant notamment des proportions importantes de produits difficiles
à détruire par simple combustion.
[0002] Il reste ainsi des résidus contenant des imbrûlés souvent dangereux ou qui nécessitent
du moins un stockage dans des conditions de sécurité dit de classe I.
[0003] Une solution, pour supprimer tout imbrûlé, consiste à monter les cendres en température
jusqu'à les fondre et à les vitrifier, ce qui rend les résidus de la combustion complètement
inertes. Mais il faut pour cela atteindre des températures élevées et dépenser beaucoup
d'énergie.
[0004] L'invention pallie ces inconvénients en permettant de porter les déchets, industriels
ou domestiques, aux températures nécessaires pour qu'il ne reste plus d'imbrûlés,
tout en dépensant aussi peu d'énergie que possible.
[0005] Le procédé d'incinération de déchets suivant l'invention est défini à la revendication
1.
[0006] Le bain de cendres et imbrûlés, qui est porté par exemple à une température d'au
moins 1500°C, et notamment de 1700°C, permet d'emmagasiner de la chaleur fournie par
un électrobrûleur et de transmettre cette chaleur par conduction, d'une manière très
efficace, aux déchets qui tombent dans le bain. La masse calorifique du bain permet
d'amortir les différences de quantités de chaleur nécessitées par la composition et
par l'arrivée variables des déchets dans le bain. En outre, ce bain présente une surface
relativement grande à laquelle la chaleur rayonnée par l'électrobrûleur est transmise
d'une manière très efficace, notamment lorsque celui-ci est disposé de façon que sa
flamme s'étende à proximité de la surface du bain.
[0007] Un électrobrûleur est un brûleur à gaz à apport d'énergie électrique, comme décrit
par exemple à la demande de brevet français 89 06 560, qui est incluse au présent
mémoire par référence. Ce brûleur à gaz à apport d'énergie électrique comporte essentiellement
un brûleur à gaz comprenant une arrivée de combustible et une arrivée d'air et, en
aval, deux électrodes entre lesquelles jaillit un arc qui apporte une énergie supplémentaire
à la flamme du brûleur. La flamme obtenue par la combustion de gaz naturel avec de
l'air froid et à la stoechiométrie est à une température de l'ordre de 1450°C. Avec
l'apport calorifique fourni par l'arc électrique, la température s'élève et peut atteindre
2700°C. La flamme obtenue est de grande dimension et a une énergie de rayonnement
très importante, ce qui permet à la chaleur de bien se propager jusqu'à la grande
surface libre du bain, à la différence de dispositifs de chauffage focalisés du type
à plasma.
[0008] L'invention vise également un incinérateur de déchets défini à la revendication 3.
[0009] Suivant un mode de réalisation préféré, la poche est en contrebas du four et celui-ci
comporte, dans la zone de déchargement, un plan incliné raccordé à la poche. Il suffit
alors de pousser les déchets dans la zone de leur chargement pour les repousser peu
à peu, après qu'ils ont subi une première combustion, sur le plan incliné qu'ils dévalent
d'eux-mêmes pour tomber dans le bain.
[0010] Pour que l'incinérateur fonctionne automatiquement, il est en outre prévu que le
bain déborde par un trop-plein dans un bassin d'eau. La quantité du bain est ainsi
limitée automatiquement et les cendres et imbrûlés fondus sont vitrifiés, comme il
est habituel. Pour éviter toute solidification du bain, à proximité du trop-plein,
l'électrobrûleur est disposé plus près du trop-plein que du plan incliné. Le trop-plein
sert aussi d'obstacle de sorte que les déchets ne passent pas directement dans le
bassin.
[0011] Suivant un mode de réalisation particulièrement préféré, l'incinérateur comprend
des moyens de détermination de la quantité de chaleur à apporter par l'électrobrûleur,
par exemple un indicateur du débit d'entrée des déchets ou, de préférence, une sonde
de la température du bain, de préférence une sonde pyrométrique. Il est prévu un circuit
de commande du dispositif d'apport d'énergie électrique de l'électrobrûleur, en fonction
du signal émis par les moyens de détermination de la quantité de chaleur à apporter
par l'électrobrûleur. Grâce à la stabilisation de la température des cendres par l'effet
tampon du bain et à la possibilité de commander d'une manière quasi-instantanée le
dispositif d'apport d'énergie électrique de l'électrobrûleur, puisque cette commande
s'effectue par voie électrique, il est possible de piloter l'apport d'énergie calorifique
d'une manière correspondant exactement à ce qui est nécessaire pour faire brûler les
imbrûlés sans excès d'apport d'énergie calorifique. Tout se conjugue ainsi pour obtenir
cette combustion au moindre coût énergétique, puisque le supplément d'énergie électrique
à haute température de l'électrobrûleur est utilisé au mieux.
[0012] Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple :
la figure 1 est un schéma d'un incinérateur suivant l'invention, et
la figure 2 est un schéma de l'électrobrûleur de l'incinérateur de la figure 1.
[0013] Le four est constitué d'une carcasse 1 en matériau réfractaire qui définit essentiellement
les zones suivantes :
A. Une zone de chargement 2 constituée d'un sas, pour éviter les entrées d'air froid
et munie d'un poussoir non représenté, permettant d'introduire les déchets dans la
zone 3 suivante.
B. Cette zone 3 d'avance permet de canaliser les déchets, lors des enfournements.
C. Une zone de combustion 4 munie de buses 5 d'injection d'air.
D. Une zone de fusion 6 délimitée par un plan incliné 7 raccordé au bas de la zone
4 du four.
E. Les fumées provenant de la combustion, dans la zone 4 et dans la zone 6, sortent
par une sortie 8 de dégagement des fumées, dans laquelle elles se mélangent avant
de passer dans une zone 9 de post-combustion où est injecté, si nécessaire, de l'air
secondaire nécessaire à l'oxydation et à la destruction complète des carbones des
matières organiques et des diverses molécules subsistant encore et susceptibles de
provoquer des nuisances.
[0014] Le bas du plan incliné 7 délimite une poche 10 munie d'un trop-plein 11. Un électrobrûleur
12 dirige sa flamme sur la surface libre du bain de cendres et d'imbrûlés contenus
dans la poche. Ce bain déborde du trop-plein 11 et tombe dans un bassin 13 empli d'eau
où le magma fondu se fractionne en petits morceaux vitrifiés sous l'effet du choc
thermique brutal. Un extracteur 14 retire en permanence ces éléments vitrifiés.
[0015] Une sonde pyrométrique de température 15 détecte la température du bain contenu dans
la poche 10 et, par un circuit électrique de commande 16, commande le dispositif 17
d'alimentation électrique de l'électrobrûleur 12.
[0016] Comme illustré à la figure 2, l'électrobrûleur se compose essentiellement de deux
parties. D'une part, un brûleur à gaz 18 ayant un conduit d'alimentation en combustible
19 et un conduit d'alimentation en air 20 et, d'autre part, un dispositif d'apport
d'énergie électrique comportant essentiellement deux électrodes 21, 22, entre lesquelles
jaillit un arc 23 qui porte la température de la flamme issue du brûleur 18 à une
valeur que l'on peut régler par le dispositif 17.
[0017] Lorsque les déchets ont un pouvoir calorifique inférieur trop bas, on peut leur ajouter
un produit combustible avant de les introduire dans le four, ou bien assurer un apport
complémentaire d'énergie grâce à un brûleur situé dans la zone de combustion.
1. Procédé d'incinération de déchets en les brûlant dans un four à une température de
1000 à 1300°C environ pour obtenir des fumées et des cendres et imbrûlés, caractérisé
en ce qu'il consiste à envoyer les cendres et imbrûlés dans un bain de cendres et
imbrûlés maintenus à l'état fondu.
2. Procédé d'incinération de déchets suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il
consiste à maintenir la température du bain à au moins 1500°C et, de préférence, à
au moins 1700°C.
3. Incinérateur de déchets ayant une zone de chargement (2) des déchets, une entrée (5)
d'insufflation d'air, une sortie de dégagement (8) des fumées et une zone de déchargement
(6) de cendres et imbrûlés, caractérisé en ce que la zone de déchargement (6) des
cendres et imbrûlés communique avec une poche (10) de réception d'un bain munie d'un
brûleur (12) à grande énergie de rayonnement destiné à maintenir le bain à l'état
fondu.
4. Incinérateur suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le brûleur (12) est
un brûleur à flamme et est disposé de manière que sa flamme s'étende à proximité de
la surface du bain.
5. Incinérateur suivant l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que le brûleur
(12) est un brûleur à gaz.
6. Incinérateur suivant l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le bain
déborde par un trop-plein (11) dans une cuve d'eau (13).
7. Incinérateur suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le brûleur (12) est
plus près du trop-plein (11) que du four (1).