Installation de traitement de déchets et de récupération de chaleur

Abstract

 L'objet de l'invention concerne une installation de traitement par combustion de déchets (1) et de récupération de chaleur comportant :

■ un foyer de combustion (2) des déchets,

■ un moyen (8) pour enflammer les déchets,

■ des moyens (11) de fourniture d'un comburant primaire pour permettre la combustion des déchets et l'obtention de gaz et fumées,

■ une chambre (17) de récupération des gaz et fumées,

■ et un échangeur de chaleur (70) entre un circuit de circulation d'un fluide caloporteur (71) et un circuit de circulation des gaz et fumées (72) issus de la chambre de récupération.

Selon l'invention, la chambre (17) de récupération des gaz et fumées délimite un chemin de circulation (17₁, 17₂) dont la longueur est adaptée pour permettre un temps de séjour des gaz et fumées entre l'entrée et la sortie, supérieur ou égal à 2 s, à une température au moins égale à 850 °C.

Description

[0001] La présente invention concerne le domaine technique du traitement par calcination, incinération ou combustion de déchets au sens général.

[0002] L'invention trouve une application dans le domaine de l'incinération de déchets de nature végétale ou à caractère industriel banal, tels que par exemple palettes ou cartons et trouve une application particulièrement avantageuse pour le traitement des déjections d'animaux, et en particulier des fientes de volailles.

[0003] L'élimination des déchets du secteur industriel ou ménager est un problème délicat à résoudre en raison d'une part, de l'augmentation rapide du volume des déchets et d'autre part, des normes liées à l'environnement rendant de plus en plus difficile leur élimination, notamment par épandage ou enfouissement.

[0004] Dans l'état de la technique, il est connu d'éliminer des déchets en les traitant par incinération. Il est connu de nombreux types d'installation permettant de traiter les déchets par combustion. Ainsi, par exemple, le document WO 96/32609 décrit une installation et un procédé pour éliminer les produits de combustion incomplète issus de déchets. Ce procédé consiste, dans une première phase, à soumettre les déchets à une température comprise entre 1 000 et 1 500 °C pendant au moins 1 ms et, dans une deuxième phase, à soumettre les gaz et fumées issus de la combustion, à une température comprise entre 700 et 1 000 °C pendant 1 à 4 s en injectant de l'eau pour convertir les produits halogène et carbone contenus dans les gaz et fumées.

[0005] Il apparaît que de telles installations sont relativement complexes et ne permettent pas d'envisager la réalisation d'installations d'incinération présentant une capacité de traitement relativement faible tout en offrant une rentabilité satisfaisante avec un respect des paramètres des gaz et fumées liés à l'environnement. Or, il est clair qu'il apparaît le besoin de disposer de telles installations de manière à pouvoir traiter les déchets sur un site proche de leur lieu de production afin d'éviter leur transport. Tel est le cas, notamment, pour les fientes de volailles issues de sites dispersés sur le territoire.

[0006] Pour tenter de remédier aux inconvénients énoncés ci-dessus, le brevet FR 2 755 501 a proposé une installation de traitement par combustion de déchets et de récupération de chaleur comportant un foyer de combustion pourvu d'un orifice de déversement des déchets amenés par des moyens d'approvisionnement. Une telle installation comporte également un moyen pour enflammer des déchets à l'intérieur du foyer de combustion. Une telle installation comporte également des moyens de fourniture d'un comburant primaire pour permettre la combustion des déchets et l'obtention de gaz et fumées qui sont récupérés dans une chambre afin d'être amenés en relation d'un échangeur de chaleur entre un circuit de circulation d'un fluide caloporteur et un circuit de circulation des gaz et fumées.

[0007] Si une telle installation présente une rentabilité satisfaisante, il apparaît que, dans certaines conditions d'utilisation, les paramètres des gaz et fumées liés au respect de l'environnement et notamment le taux de dioxines dépasse les normes en vigueur.

[0008] Il apparaît donc le besoin de disposer d'une installation de traitement par combustion de déchets permettant de maîtriser les fumées issues du processus de traitement et présentant une capacité de traitement relativement faible tout en conservant une rentabilité satisfaisante.

[0009] L'objet de l'invention vise donc à satisfaire ce besoin en proposant une installation de traitement par combustion de déchets et de récupération de chaleur comportant :

■ un foyer de combustion pourvu d'un orifice de déversement des déchets amenés par des moyens d'approvisionnement,

■ un moyen pour permettre d'enflammer des déchets à l'intérieur du foyer de combustion,

■ des moyens de fourniture d'un comburant primaire pour permettre la combustion des déchets et l'obtention de gaz et fumées,

■ un système de canalisation des gaz et fumées,

■ une chambre de récupération des gaz et fumées issus du système de canalisation,

■ et un échangeur de chaleur entre un circuit de circulation d'un fluide caloporteur et un circuit de circulation des gaz et fumées issus de la chambre de récupération.

[0010] Selon l'invention, la chambre de récupération des gaz et fumées délimite un chemin de circulation dont la longueur est adaptée pour permettre un temps de séjour des gaz et fumées entre l'entrée et la sortie, supérieur ou égal à 2 s, à une température au moins égale à 850 °C.

[0011] Avantageusement, le chemin de circulation des gaz et fumées est délimité par une cheminée s'élevant verticalement dans le prolongement du foyer de combustion et munie d'une virole interne délimitant intérieurement un circuit ascendant pour les gaz et fumées et extérieurement, un circuit descendant pour les gaz et fumées.

[0012] De préférence, la cheminée est pourvue à son extrémité supérieure d'un dôme.

[0013] De préférence encore, le foyer de combustion comporte des moyens d'extraction des cendres.

[0014] Selon une caractéristique de l'invention, le circuit de circulation des gaz et fumées de l'échangeur de chaleur communique en entrée dans sa partie basse, avec la sortie du chemin de circulation des gaz et fumées et en sortie, dans sa partie haute, avec une chambre de sortie.

[0015] De préférence, la chambre de sortie comporte une bouche de sortie équipée d'un filtre.

[0016] Selon une caractéristique de l'invention, les moyens d'approvisionnement apportent les déchets sous forme d'éléments individualisés

[0017] Selon une application préférée de l'objet de l'invention, les déchets amenés sous forme d'éléments individualisés sont des déjections de volailles combinées à des copeaux de bois.

[0018] Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention.

[0019] La figure unique est une vue en coupe élévation montrant un exemple de réalisation d'une installation de traitement conforme à l'invention.

[0020] Tel que cela apparaît plus précisément à la figure unique, l'installation A selon l'invention est destinée à assurer le traitement par combustion ou incinération de déchets 1 au sens général, se présentant naturellement ou à la suite d'un traitement approprié, sous la forme d'éléments individualisés, de particules ou de granulés. A titre d'exemples non limitatifs, les déchets 1 peuvent être constitués par des produits forestiers provenant, par exemple, d'élagages, ou par des cartons ou des palettes traités préalablement par un broyeur associé ou non à l'installation A. Selon une caractéristique préférée de réalisation, les déchets 1 sont constitués par des déjections de volailles qui sont généralement combinées à des copeaux de bois.

[0021] L'installation de traitement A comporte un foyer de combustion 2 délimité par une enveloppe fermée 3 à caractère réfractaire. Le foyer de combustion 2 comporte un orifice 4 de déversement des déchets 1 qui sont amenés par l'intermédiaire d'un moyen d'approvisionnement 5 qui, dans l'exemple illustré, est constitué par l'intermédiaire d'une vis sans fin montée à l'intérieur d'un tube 6 débouchant, par exemple, à la base d'une trémie dans laquelle les déchets 1 sont déversés directement ou après avoir subi un broyage préalable. Le tube 6 traverse la paroi 3₁ du four pour déboucher, dans l'exemple illustré, à la partie haute du foyer de combustion 2.

[0022] Le foyer de combustion 2 est équipé d'un moyen 8 permettant d'enflammer les déchets 1 à l'intérieur du foyer de combustion. Par exemple, un tel moyen 8 peut être constitué par un brûleur de tout type connu en soi ou un élément électrique chauffant.

[0023] L'installation A comporte également des moyens 11 de fourniture d'un comburant primaire tel que de l'air pour permettre la combustion et l'obtention de gaz et fumées représentés par les lettres F. Par exemple, ces moyens de fourniture 11 peuvent être constitués par un ventilateur 12 débouchant par une canalisation 13 à la base du foyer de combustion 2.

[0024] Selon une autre caractéristique de l'invention, le foyer de combustion 2 est pourvu d'un système de canalisation 16 des gaz et fumées vers une chambre 17 de récupération. Par exemple, le système de canalisation 16 est constitué par la partie supérieure du foyer 2 réalisée sous la forme d'un venturi. Selon une caractéristique de réalisation, ces gaz et fumées F sont conduits naturellement par voie ascensionnelle vers la chambre de récupération 17 qui s'élève dans le prolongement vertical du foyer de combustion 2.

[0025] Selon une autre caractéristique de réalisation de l'invention, le foyer de combustion 2 comporte au niveau de sa sole, des moyens 30 d'extraction des cendres pilotés par une unité de commande non représentée. Ces moyens d'extraction des cendres 30 sont constitués par exemple par un organe moteur 31 agissant sur une vis sans fin 32 assurant l'extraction des cendres vers l'extérieur du foyer.

[0026] Selon une caractéristique de l'invention, la chambre de récupération 17 des gaz et fumées délimite un chemin de circulation 17₁, 17₂ dont la longueur est adaptée pour permettre un temps de séjour des gaz et fumées entre l'entrée et la sortie, supérieure ou égale à 2 s et à une température au moins égale à 850 °C. Il doit être compris que le temps de trajet des gaz et fumées dans le chemin de circulation 17₁, 17₂ doit être égal au moins à 2 s. Une telle disposition permet d'assurer de brûler pratiquement la totalité des dioxines présents dans les gaz et fumées.

[0027] Avantageusement, le chemin de circulation 17₁, 17₂ des gaz et fumées est délimité par une cheminée 61 s'élevant verticalement dans le prolongement du foyer de combustion 2. Cette cheminée 61 est munie d'une virole interne 62 portée par l'enveloppe 3 du foyer de combustion 2 délimitant intérieurement un chemin ascendant 17₁ pour les gaz et fumées. Cette virole interne 62 est montée à l'intérieur et à distance d'une chemise concentrique 63 délimitant entre elles un chemin descendant 17₂ pour les gaz et fumées. Cette cheminée 61 est pourvue d'un dôme 64 prolongeant la chemise 63 pour refermer la cheminée à sa partie haute en vue de permettre le changement de direction des gaz et fumées. Dans la mesure où les chemins ascendant 17₁ et descendant 17₂ s'étendent de part et d'autre de la virole 62, les gaz et fumées conservent, pendant ce trajet, une haute température au moins égale à 850 °C.

[0028] Selon une autre caractéristique de l'invention, l'installation A comporte un échangeur de chaleur 70 entre un circuit de circulation 71 d'un fluide caloporteur et un circuit de circulation 72 des gaz et fumées issues de la chambre de récupération 17. Dans l'exemple illustré, l'échangeur de chaleur 70 comporte deux viroles concentriques 73 délimitant entre elles le circuit de circulation 72 des gaz et fumées et communiquant en partie basse, à la sortie du chemin descendant 17₂ et en partie haute, à l'entrée d'une chambre de sortie 74. De préférence, la chambre de sortie 74 des gaz et fumées est pourvue d'une bouche de sortie équipée d'un filtre.

[0029] Les deux viroles concentriques 73 sont montées entre la chemise 63 et une enveloppe externe 75 de manière à délimiter de part et d'autre des viroles 73, le circuit de circulation 71 d'un fluide caloporteur pouvant être utilisé à des fins diverses de chauffage. Cet échangeur de chaleur 70 faisant partie d'une chaudière ne sera pas décrit plus précisément car il ne fait pas partie de l'invention et fait partie des connaissances techniques de l'homme du métier.

[0030] L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre.

Revendications

1. Installation de traitement par combustion de déchets (1) et de récupération de chaleur comportant :

■ un foyer de combustion (2) pourvu d'un orifice de déversement (4) des déchets amenés par des moyens d'approvisionnement (5),

■ un moyen (8) pour enflammer des déchets à l'intérieur du foyer de combustion (2),

■ des moyens (11) de fourniture d'un comburant primaire pour permettre la combustion des déchets et l'obtention de gaz et fumées,

■ un système (16) de canalisation des gaz et fumées,

■ une chambre (17) de récupération des gaz et fumées issus du système de canalisation,

■ et un échangeur de chaleur (70) entre un circuit de circulation d'un fluide caloporteur (71) et un circuit de circulation des gaz et fumées (72) issus de la chambre de récupération,

   caractérisée en ce que la chambre (17) de récupération des gaz et fumées délimite un chemin de circulation (17₁, 17₂) dont la longueur est adaptée pour permettre un temps de séjour des gaz et fumées entre l'entrée et la sortie, supérieur ou égal à 2 s, à une température au moins égale à 850 °C.

2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le chemin de circulation (17₁, 17₂) des gaz et fumées est délimité par une cheminée (61) s'élevant verticalement dans le prolongement du foyer de combustion (2) et munie d'une virole interne (62) délimitant intérieurement un circuit ascendant (17₁) pour les gaz et fumées et extérieurement, un circuit descendant (17₂) pour les gaz et fumées.

3. Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que la cheminée (61) est pourvue à son extrémité supérieure d'un dôme (64).

4. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le foyer de combustion (2) comporte des moyens (30) d'extraction des cendres.

5. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le circuit de circulation (72) des gaz et fumées de l'échangeur de chaleur (70) communique en entrée dans sa partie basse, avec la sortie du chemin de circulation (17₂) des gaz et fumées et en sortie, dans sa partie haute, avec une chambre de sortie (74).

6. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que la chambre de sortie (74) comporte une bouche de sortie équipée d'un filtre.

7. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens d'approvisionnement (5) apportent les déchets sous forme d'éléments individualisés.

8. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que les moyens d'approvisionnement (5) apportent les déchets sous forme d'éléments individualisés constitués de déjections de volailles combinées à des copeaux de bois.

Dessins