FR2731064A1 - Post-combustion system for solid residues from waste incinerating furnace - Google Patents
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Abstract
Description
DISPOSITIF DE POSTCOMBUSTION DE RESIDUS SOLIDES EN
PARTICULIER EN SORTIE DE FOUR DE CONBUSTION DE DECHETS.DEVICE FOR POSTCOMBUSTING SOLID RESIDUES INTO
PARTICULARLY EXIT FROM WASTE CONBUSTION OVEN.
La présente invention se rapporte un dispositif de postcombustion de résidus solides en particulier en sortie de four de combustion de déchets. The present invention relates to a device for afterburning solid residues, in particular at the outlet of a waste combustion furnace.
Elle concerne plus précisément un dispositif de postcombustion de résidus solides en sortie d'un four de combustion, les résidus solides tombant par gravité de ladite sortie du four dans ledit dispositif grâce à un puits et débouchant en aval dudit dispositif dans un dispositif de refroidissement et de transport, en sortie duquel les résidus brûlés sont évacués. It relates more precisely to a device for post-combustion of solid residues at the outlet of a combustion furnace, the solid residues falling by gravity from said outlet from the furnace into said device by means of a well and opening downstream of said device into a cooling device and transport, at the outlet of which the burnt residues are removed.
Le dispositif est destiné en particulier à une installation d'incinération de matières à brûler en particulier de déchets comprenant
- un four de combustion, en particulier un four tournant, comprenant une entrée où les matières à brûler sont chargées et une sortie débouchant dans une chambre de décendrage où se séparent les résidus solides de combustion et les gaz,
- une chambre de postcombustion des fumées communiquant avec ladite chambre de décendrage et où sont brûlés les gaz sortant du four,
- un dispositif de traitement des résidus solides de combustion comprenant un agencement de refroidissement, selon l'art antérieur un décrasseur où les résidus solides de combustion sont refroidis dans un bac d'eau et évacués sur un transporteur à bande, les résidus solides de combustion tombant par gravité de ladite sortie du four dans le caisson grâce à un puits vertical.The device is intended in particular for an incineration plant for materials to be burned, in particular waste comprising
a combustion furnace, in particular a rotary kiln, comprising an inlet where the materials to be burned are loaded and an outlet opening into a de-ashing chamber where the solid combustion residues and the gases are separated,
- a smoke afterburner chamber communicating with said ash removal chamber and where the gases leaving the oven are burned,
- a device for treating solid combustion residues comprising a cooling arrangement, according to the prior art a scavenger where the solid combustion residues are cooled in a water tank and discharged on a belt conveyor, the solid combustion residues falling by gravity from said outlet from the oven into the box through a vertical well.
Les exigences concernant le taux d'imbrûlés dans les résidus solides de combustion ou mâchefers issus des fours d'incinération de déchets sont destinés à être accrues pour obtenir à court terme une teneur en carbone inférieure à 3%. The requirements concerning the rate of unburnt in solid combustion residues or bottom ash from waste incineration ovens are intended to be increased to obtain in the short term a carbon content of less than 3%.
Il est connu de compléter la combustion des résidus solides de combustion tombant du four grâce à un agencement de clapet grillagé horizontal qui, fermé, retient les résidus solides de combustion et sur lequel est alors soufflé de l'air pendant un certain laps de temps. Le clapet est ensuite ouvert et les résidus évacués. It is known to complete the combustion of solid combustion residues falling from the oven thanks to a horizontal mesh valve arrangement which, closed, retains the solid combustion residues and on which air is then blown for a certain period of time. The valve is then opened and the residues evacuated.
Ce type d'agencement de combustion des résidus solides posent plusieurs problèmes. Les pièces mécaniques constituant cet agencement de clapet sont soumises à des températures de l'ordre de 850'C et il apparait un effet dit de forge qui les soumet à des conditions thermiques préjudiciables à leur fiabilité et entrainant leur usure rapide. Par ailleurs, les résidus solides de combustion tombent sur l'agencement de clapet fermé de façon relativement désordonnée et forment donc une couche d'épaisseur variable ou même des tas. Leur combustion est donc non homogène. This type of solid residue combustion arrangement poses several problems. The mechanical parts constituting this valve arrangement are subjected to temperatures of the order of 850 ° C. and there appears a so-called forge effect which subjects them to thermal conditions detrimental to their reliability and causing their rapid wear. Furthermore, the solid combustion residues fall on the closed valve arrangement in a relatively disorderly manner and therefore form a layer of variable thickness or even heaps. Their combustion is therefore non-homogeneous.
La présente invention résout ces problèmes en proposant un dispositif de postcombustion permettant une combustion homogène et de plus modulable. The present invention solves these problems by proposing an afterburner device allowing homogeneous and more modular combustion.
Pour ce faire, conformément à l'invention, il comprend un caisson allongé fermé de façon étanche dans lequel est logée une vis d'Archimède entraînée en rotation par un dispositif d'entraînement, ledit caisson comportant une première extrémité disposée sous le puits qui débouche dans le caisson et une seconde extrémité où les résidus solides entrent dans ledit dispositif de refroidissement et de transport, constitué également d'un caisson connecté de façon étanche audit caisson et comportant une sortie des fumées ventilée, ladite première extrémité étant pourvue d'un dispositif d'alimentation en air de combustion. To do this, in accordance with the invention, it comprises an elongated box closed in a sealed manner in which is housed an Archimedes screw driven in rotation by a driving device, said box comprising a first end disposed under the opening well. in the box and a second end where solid residues enter said cooling and transport device, also consisting of a box connected in a sealed manner to said box and comprising a ventilated smoke outlet, said first end being provided with a device combustion air supply.
Selon une mesure constructive avantageuse, ladite vis comporte une âme creuse dans laquelle est envoyé l'air de combustion, des buses d'injection étant prévues le long de cette âme. En variante, au moins une tubulure est disposée en partie supérieure du caisson et équipée de buses d'injection d'air de combustion. According to an advantageous constructive measure, said screw comprises a hollow core into which the combustion air is sent, injection nozzles being provided along this core. As a variant, at least one tube is disposed in the upper part of the box and equipped with combustion air injection nozzles.
De préférence, le dispositif de refroidissement et de transport comprend un second caisson allongé fermé de façon étanche dans lequel est logée une seconde vis d'Archimède entraînée en rotation, cedit second caisson comportant une première extrémité connectée de façon étanche à la seconde extrémité du premier caisson et une seconde extrémité où les résidus sont évacués, un dispositif de pulvérisation d'eau étant éventuellement prévu à proximité de la seconde extrémité. Preferably, the cooling and transport device comprises a second elongated box closed in a sealed manner in which is housed a second Archimedes screw rotated, said second box having a first end connected in a sealed manner to the second end of the first box and a second end where the residues are discharged, a water spray device possibly being provided near the second end.
Cet agencement a pour avantage de permettre un refroidissement et un transport associé plus efficace qu'en utilisant un décrasseur connu, dans lequel les résidus solides très humides tendent à se colmater lors de leur transport sur bande. This arrangement has the advantage of allowing more efficient cooling and associated transport than using a known scourer, in which very wet solid residues tend to become clogged during their transport on a belt.
De préférence, ledit dispositif d'aspiration est connecté à la seconde extrémité du second caisson. Preferably, said suction device is connected to the second end of the second box.
Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, les premier et second caissons forment un caisson unique et les première et seconde vis forment une vis unique. According to a particularly advantageous embodiment, the first and second boxes form a single box and the first and second screws form a single screw.
Selon un mode constructif préféré, ledit caisson est constitué d'une auge fermée sur sa face supérieure formant une structure métallique et comportant une paroi creuse dans laquelle est injectée de l'eau de refroidissement de la structure. According to a preferred construction method, said box consists of a closed trough on its upper face forming a metallic structure and comprising a hollow wall into which is injected cooling water of the structure.
L'invention concerne également une installation d'incinération de matières à brûler en particulier de déchets comprenant
- un four de combustion comprenant une entrée où les matières à brûler sont chargées et une sortie débouchant dans une chambre de décendrage où se séparent les résidus solides de combustion et les gaz,
- une chambre de postcombustion des fumées communiquant avec ladite chambre de décendrage et où sont brûlés les gaz sortant du four,
- un dispositif de traitement des résidus solides de combustion comprenant un tel dispositif de postcombustion, les résidus solides de combustion tombant par gravité de ladite sortie du four dans ledit dispositif grâce à un puits vertical où est disposée une grille d'élimination des résidus de grande dimension.The invention also relates to an installation for incinerating materials to be burned, in particular waste, comprising
- a combustion furnace comprising an inlet where the materials to be burned are loaded and an outlet opening into a de-ashing chamber where the solid combustion residues and the gases are separated,
- a smoke afterburner chamber communicating with said ash removal chamber and where the gases leaving the oven are burned,
a device for treating solid combustion residues comprising such an afterburning device, the solid combustion residues falling by gravity from said outlet from the furnace into said device by means of a vertical well where is disposed a grid for eliminating large residues dimension.
L'invention est décrite ci-après à l'aide de dessins représentant un mode de réalisation préféré. The invention is described below with the aid of drawings showing a preferred embodiment.
La figure 1 est une vue en élévation d'une installation de traitement de déchets conforme à l'invention. Figure 1 is an elevational view of a waste treatment installation according to the invention.
La figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'un dispositif de postcombustion conforme à l'invention. Figure 2 is a longitudinal sectional view of an afterburner according to the invention.
La figure 3 est une vue en coupe transversale selon
II-II.Figure 3 is a cross-sectional view along
II-II.
Sur la figure 1, est représentée une installation d'incinération à combustion étagée de matières à brûler en particulier de déchets. Une telle installation est adaptée à l'incinération de tout déchet solide, pâteux ou liquide d'origine diverse. La combustion étagée se fait en trois phases successives permettant une destruction optimale des déchets, une valorisation énergétique économique et une limitation des émissions de poussières et de polluants. FIG. 1 shows an incineration plant with staged combustion of materials to be burned, in particular waste. Such an installation is suitable for the incineration of any solid, pasty or liquid waste of various origin. Staged combustion takes place in three successive phases allowing optimal destruction of waste, economic energy recovery and limitation of dust and pollutant emissions.
Les déchets sont reçus et chargés dans un four tournant de combustion 1 par l'entrée 2. Cette entrée 2 peut comporter un chargeur automatique à double étanchéité créant un sas isolant en permanence l'atmosphère interne du four de l'air extérieur afin de supprimer les problèmes d'odeurs, de fumées et les risques d'incendie en amont du four. L'entrée 2 peut également être équipée plus simplement d'une alimentation par vis ou par trémie doseuse. Dans le four tournant 1 pourvu de son ventilateur d'air primaire 3 à débit d'air limité, est réalisée une combustion des déchets en défaut d'air produisant une atmosphère réductrice. Cette combustion à une température d'environ 850 à 9000C a un effet semi-pyrolitique qui produit un gaz de combustion riche en CO et en H2. The waste is received and loaded into a rotary combustion furnace 1 through inlet 2. This inlet 2 may include an automatic double-tight charger creating an airlock permanently isolating the internal atmosphere of the oven from outside air in order to eliminate odor, smoke and fire risk upstream of the oven. Input 2 can also be more simply fitted with a screw or dosing hopper feed. In the rotary kiln 1 provided with its primary air fan 3 with limited air flow, combustion of the waste in lack of air is produced, producing a reducing atmosphere. This combustion at a temperature of about 850 to 9000C has a semi-pyrolitic effect which produces a combustion gas rich in CO and H2.
A la sortie 4 du four 1, communique une chambre de postcombustion 5 équipée de son ventilateur d'air secondaire 6 et où sont brûlés à haute température les gaz sortant du four 1. La haute teneur en CO et en H2 de ces gaz permet leur réallumage par simple injection d'air secondaire. La postcombustion est effectuée à une température d'environ 1000 à 12000C nécessaire à la destruction des composés organiques. At the outlet 4 of the oven 1, there is an afterburner chamber 5 equipped with its secondary air fan 6 and where the gases leaving the oven 1 are burned at high temperature. The high CO and H2 content of these gases allows them to reignition by simple injection of secondary air. Post-combustion is carried out at a temperature of around 1000 to 12000C necessary for the destruction of organic compounds.
L'installation précisée ci-dessus est décrite à titre de mode de réalisation préférée, mais le dispositif de traitement des résidus solides décrit ci-dessous peut être installé sur toute installation équivalente. The installation specified above is described as a preferred embodiment, but the solid residue treatment device described below can be installed on any equivalent installation.
La troisième phase de combustion est le traitement des résidus solides de combustion produits par le four 1. Ces résidus solides de combustion sont chargés en éléments minéraux, métaux lourds et imbrûlés. Afin de limiter la teneur en imbrûlés, une postcombustion des résidus solides de combustion est effectuée en aval du four 1. The third combustion phase is the treatment of solid combustion residues produced by the oven 1. These solid combustion residues are loaded with mineral elements, heavy metals and unburnt materials. In order to limit the content of unburnt materials, post-combustion of the solid combustion residues is carried out downstream of the furnace 1.
A la sortie du four 1, se trouve une chambre de décendrage 7 où par décantation sont séparés les résidus solides de combustion et les gaz de combustion qui s'écoulent vers la chambre de postcombustion 5. Les résidus solides de combustion tombent alors dans un puits vertical 8 débouchant dans le dispositif de postcombustion 9 conforme à l'invention. At the outlet of the furnace 1, there is an ash removal chamber 7 where, by decantation, the solid combustion residues and the combustion gases which flow towards the afterburner chamber are separated. The solid combustion residues then fall into a well. vertical 8 opening into the afterburner 9 according to the invention.
Le dispositif de postcombustion est décrit plus précisément sur les figures 2 et 3. The afterburner is described more precisely in Figures 2 and 3.
Le dispositif de postcombustion 9 comprend un caisson 10 allongé, fermé de façon étanche et incliné, dans lequel est logée une vis d'Archimède 11. Avantageusement, ce caisson 10 est, comme visible sur la figure 3, constitué d'une auge 10A en acier inoxydable fermée sur sa face supérieure de façon étanche par un couvercle 10B et fermée sur ses faces d'extrémité frontales. Elle comporte, de préférence, une paroi creuse ou une double enveloppe dans laquelle est injectée de l'eau de refroidissement de la structure métallique ainsi formée, cette eau étant injectée par l'entrée 14 et évacuée par la sortie 15. The afterburner 9 comprises an elongated box 10, closed in a sealed and inclined manner, in which is housed an Archimedes screw 11. Advantageously, this box 10 is, as visible in FIG. 3, made up of a trough 10A in stainless steel closed on its upper face in a leaktight manner by a cover 10B and closed on its front end faces. It preferably comprises a hollow wall or a double envelope into which water for cooling the metal structure thus formed is injected, this water being injected through the inlet 14 and discharged through the outlet 15.
Avantageusement, cette double enveloppe peut être divisée en plusieurs compartiments transversaux équipés chacun d'une alimentation en eau, afin de réaliser un refroidissement modulé sur la longueur du caisson. La vis d'Archimède 11 est portée par des paliers sur les faces d'extrémité frontales du caisson 10 et est entrainée en rotation par un dispositif d'entraînement 12 équipé d'un variateur de vitesse.Advantageously, this double envelope can be divided into several transverse compartments each equipped with a water supply, in order to achieve modulated cooling over the length of the box. The Archimedes screw 11 is carried by bearings on the front end faces of the box 10 and is rotated by a drive device 12 equipped with a speed variator.
Le caisson 10 comporte une première extrémité 10C disposée sous le puits 8 qui débouche dans le caisson 10 et équipée d'une alimentation en air de combustion et une seconde extrémité 10D comportant une sortie 13 des fumées ventilée et un conduit 20 d'évacuation des résidus brûlés. The box 10 has a first end 10C disposed under the well 8 which opens into the box 10 and is equipped with a combustion air supply and a second end 10D comprising a ventilated smoke outlet 13 and a conduit 20 for discharging residues burned.
cette sortie 13 permet l'évacuation des fumées dans la chambre de postcombustion des gaz 5. Ce conduit 20 permet le chargement des résidus traités dans des bennes ou équivalents.this outlet 13 allows the evacuation of the fumes in the post-combustion chamber of the gases 5. This conduit 20 allows the loading of the treated residues into bins or the like.
Pour réaliser cette évacuation ventilée, la gaine de sortie 13 des fumées est équipée d'un dispositif d'aspiration 16. De cette façon, peut être obtenue une combustion en phase réductrice à défaut d'air dans le caisson 10. De plus cet agencement d'aspiration empêche tout retour des fumées dans le puits 8 où il est souhaitable d'empêcher toute réactivation de la combustion. To achieve this ventilated evacuation, the smoke outlet duct 13 is equipped with a suction device 16. In this way, combustion in the reducing phase can be obtained in the absence of air in the box 10. In addition, this arrangement suction prevents any return of the fumes in the well 8 where it is desirable to prevent any reactivation of the combustion.
Pour réaliser une combustion en phase oxydante à excès d'air, la première extrémité 10C est pourvue d'un dispositif ventilé d'alimentation 17 en air de combustion. Cet air de combustion est envoyé dans une tubulure 18 disposée en partie supérieure du caisson 10 et équipée de buses d'injection de l'air à l'intérieur de celui-ci. To carry out combustion in oxidative phase with excess air, the first end 10C is provided with a ventilated device 17 for supplying combustion air. This combustion air is sent into a tube 18 arranged in the upper part of the box 10 and equipped with air injection nozzles inside the latter.
En variante, la vis 11 peut comporter une âme creuse 11A dans laquelle est envoyé l'air de combustion, des buses d'injection étant prévues le long de cette âme 11A. As a variant, the screw 11 may comprise a hollow core 11A into which the combustion air is sent, injection nozzles being provided along this core 11A.
Les buses d'injection peuvent être disposées le long de la tubulure 18 ou de l'âme 11A réparties de façon non uniforme, leur nombre étant plus important à proximité de l'extrémité 10C et diminuant vers l'aval du caisson 10. The injection nozzles can be arranged along the tubing 18 or of the core 11A distributed in a non-uniform manner, their number being greater near the end 10C and decreasing downstream of the box 10.
Un dispositif de refroidissement et de transport est agencé en aval du caisson 10. Un dispositif de pulvérisation d'eau 19 constitué d'une rampe équipée de buses de pulvérisation est prévu à proximité de la seconde extrémité 10C du second caisson 10. Cette rampe de pulvérisation peut éventuellement être inutile et le refroidissement être effectué par excès d'air. A cooling and transport device is arranged downstream of the box 10. A water spraying device 19 consisting of a boom equipped with spray nozzles is provided near the second end 10C of the second box 10. This ramp spraying may possibly be unnecessary and cooling is carried out by excess air.
Avantageusement, dans le cas de traitement de déchets de dimensions variées, les résidus solides de combustion tombent par gravité de ladite sortie du four 1 dans le dispositif 9 après un tri des matériaux dits encombrants grâce à une grille 21 d'élimination des résidus de grande dimension disposée inclinée dans le puits 8, ces résidus de grande dimension étant évacués dans un compartiment 21A. Advantageously, in the case of treatment of waste of various dimensions, the solid combustion residues fall by gravity from said outlet of the furnace 1 into the device 9 after sorting of the so-called bulky materials thanks to a grid 21 for eliminating large residues. dimension disposed inclined in the well 8, these large residues being removed in a compartment 21A.
Face à cette grille 21, le puits 8 est pourvu de regards 22 et d'un agencement de coulissement de la grille 21 permettant des interventions de ringardage c'est-à-dire de nettoyage de la grille.Facing this grid 21, the well 8 is provided with manholes 22 and a sliding arrangement of the grid 21 allowing for tackling operations, that is to say cleaning the grid.
Le fonctionnement du dispositif de postcombustion 9 est le suivant. The operation of the afterburner 9 is as follows.
Les résidus solides de combustion résultant de la combustion dans le four 1 tombent dans le puits 8 et les résidus solides de combustion de grande dimension sont éliminées par la grille 21. Les résidus solides arrivant dans le caisson 10 sont brassés par la vis 11 et soumis à une combustion ainsi homogène, à une température par exemple d'environ 600in à 950 C, avantageusement en phase oxydante à excès d'air dans la première partie du caisson 10 jusqu'à élimination des imbrûlés, l'air soufflé par le dispositif 17 étant contrôlé. Le temps de séjour pour obtenir une combustion complète est réalisé par choix du diamètre de la vis 11 et de sa vitesse de rotation.Ils sont ensuite refroidis, toujours transportés et brassés par la vis 11, grâce à la rampe de pulvérisation 19 et évacués par le conduit 20, les fumées à une température d'environ 200 0C à 400il étant évacuées par la conduite 13 et envoyées à la chambre de postcombustion 5 des gaz. Le dispositif 9 remplit donc les trois fonctions de postcombustion, de refroidissement et de transport, de façon simple, peu encombrante et économique. The solid combustion residues resulting from combustion in the furnace 1 fall into the well 8 and the large combustion solid residues are eliminated by the grid 21. The solid residues arriving in the box 10 are stirred by the screw 11 and subjected to a combustion thus homogeneous, at a temperature for example of about 600in at 950 C, advantageously in the oxidative phase with excess air in the first part of the box 10 until elimination of the unburnt, the air blown by the device 17 being controlled. The residence time to obtain complete combustion is achieved by choosing the diameter of the screw 11 and its speed of rotation. They are then cooled, still transported and stirred by the screw 11, thanks to the spray boom 19 and discharged by the pipe 20, the fumes at a temperature of around 200 ° C. to 400 ° being discharged through the pipe 13 and sent to the afterburner chamber 5 of the gases. The device 9 therefore fulfills the three post-combustion, cooling and transport functions, in a simple, space-saving and economical manner.
Ce dispositif 9 décrit et représenté sur les figures est le mode de réalisation préféré de l'invention. I1 peut être envisager de tronçonner le caisson 10 en deux caissons, un caisson de postcombustion avec sa vis d'Archimède et un caisson de refroidissement et de tranport avec sa propre vis d'Archimède, connectés de façon étanche par un conduit, pour des raisons d'encombrement ou autre. This device 9 described and shown in the figures is the preferred embodiment of the invention. I1 can be envisaged to cut the box 10 into two boxes, an afterburner box with its Archimedes screw and a cooling and transport box with its own Archimedes screw, tightly connected by a conduit, for reasons of congestion or other.
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| FR2731064B1 FR2731064B1 (en) | 1997-04-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |