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J. MARTIN, résidant à MUNICH (Allemagne).
PROCEDE ET DISPOSITIF POUR L'INCINERATION DES ORDURES MENAGERES.
Malgré bien des efforts, on n'est parvenu jusqu'à présent à réa- liser que dans une mesure incomplète l'incinération de combustibles aussi hétérogènes que le sont les ordures ménagères.
Dans les anciens fours munis de grilles horizontales, la qualité de la combustion dépend essentiellement du soin et de l'habileté du chauf- feur. Dans ces derniers temps, on a utilisé pour l'incinération des ordu- res, des grilles mécaniques de construction connue. On a proposé aussi l'u- tilisation d'une grille mécanique avec un four tournant monté en aval, pour réaliser une amélioration de la combustion des escarbilles qui souvent quittent la grille mécanique incomplètement brûlées.
D'autre part, on connaît un four à cuve analogue à un gazogène, dont le fond est formé de segments basculants de grille horizontale, et comporte des bras agitateurs qui déterminent un avancement des masses d'or- dures sur elles-mêmes et qui doivent donc opérer une espèce de tisonnage.
Par suite de la nature en combrante de beaucoup des constituants des ordu- res, il se produit souvent la formation de ponts dans la cuve du four, dans la région située au-dessus des agitateurs, ce qui oblige les chauf- feurs à brasser à la main le remplissage du four au moyen de ringards, de façon que la charge reprenne sa descente. Le chargement du four en ordures fraîches, et l'enlèvement des cendres se font dans ce système de façon dis- continue, des parties imbrûlées tombant dans le cendrier, ce qui nuit beau- coupà l'utilisation hygiénique de l'incinération.
En dehors des dispositifs précités, on a aussi utilisé d'autres moyens et combinaisons, pour chercher à résoudre le problème de la combus- tion des ordures. On ne connaît toutefois pas encore de dispositif satis- faisant à tous les égards. C'est ainsi qu'on cherche toujours encore, par
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exemple, à rendre inoffensifs les gaz de la combustion dégagés dans l'in- cinération des ordures, ce à quoi on n'est pas parvenu jusqu'à présent ; même quand les gaz d'échappement de ce genre sont stérilisés par une mé- thode connue, ils produisent, après leur sortie de la cheminée, ainsi que le montre l'expérience, des odeurs gênantes pour le voisinage.
La présente invention permet d'assurer la combustion des ordu- res ménagères,par un procédé nouveau, de façon parfaite, et par des moyens entièrement mécaniques.
Le nouveau procédé pour la combustion des ordures ménagères est constitué par la combinaison de différentes caractéristiques en partie con- nues en soi et en partie nouvelles. Selon l'invention, en mettant à profit toutes les notions déjà accumulées pour les installations d'incinération des ordures ménagères, on a réalisé un nouvel équipement qui, d'après l'é- tat actuel de la technique, correspond, à tous les égards, aux exigences les plus sévères.
Le nouveau procédé consiste essentiellement à amener les ordures au foyer, par un couloir oblique dans une région de concentration calorifi- que particulièrement forte, par poussées discontinues, en utilisant le pro- cédé de combustion par grille mécanique à recul, à effectuer l'inflammation des ordures à introduire dans le foyer par chauffage direct au moyen de brûleurs auxiliaires, et à réaliser, sans poussières, l'extraction des mâ- chefers et des cendres.
Le nouvel équipement selon l'invention pour la mise en oeuvre du procédé est caractérisé principalement par le fait que, comme support de la couche d'ordures à brûler, il comporte une grille à recul de type connu, alimentée en air chaud et munie de parois latérales refroidies par circula- tion d'eau, et que le ciel de foyer disposé au-dessus de cette grille est dirigé vers le seuil d'entrée des ordures et se raccorde ensuite vers le haut à une cuve de combustion d'abord resserrée, puis élargie, et munie de buses ; des brûleurs orientés vers la région d'entrée des ordures étant dis- posés au-dessous du ciel du foyer et la fosse de réception des mâchefers, avec interposition judicieuse de cylindres concasseurs, débouchant dans un bac d'extraction rempli d'eau et comportant un piston d'éjection.
L'équipement selon l'invention est représenté schématiquement, sous la forme d'un exemple de réalisation non limitatif sur le dessin ci- joint, dans lequel s
Fig. 1 est une coupe en long de l'ensemble de l'installation.
Fig. 2 en est une coupe transversale partielle.
Fig. 3 est une coupe transversale par le réchauffeur d'air.
Les ordures ménagères sont déversées au moyen de pelles automati- ques ou de bandes transporteuses dans le couloir 1 qui s'élargit vers le bas dans la direction du côté étroit et comporte un dispositif d'avance 2 commandé mécaniquement, et destiné à déverser les ordures en quantités ré- glables par le seuil 30, en saillie dans le foyer. En raison de la forme cintrée de la surface inférieure de glissement et du seuil surélevé 30 en saillie dans le foyer, il se produit une avance des ordures au-dessus de la base du couloir telle qu'une quantité déterminée d'ordures dépasse le seuil 30 et ne tombe dans le foyer qu'après un certain temps de dessication.
Cette dessication est favorisée par une grille 7 disposée dans la région inférieure du couloir d'amenée 1, et au-dessus de laquelle se trouve une conduite d'aspiration dont l'action fait que les masses d'ordures fraîches, déjà avant leur dépôt sur la grille de combustion, entrent en contact avec les gaz de la combustion, tandis qu'en même temps la vapeur d'eai enlevée par le séchage, ainsi que les gaz éventuels de distillation sont évacués de façon à ne pas réduire la température du four dans la région antérieure de la grille. Mais en même temps, grâce à la conduite 8, on évite que ces
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gaz de distillation, en cas de faible dépression dans le foyer, puissent s'échapper par l'extrémité supérieure du couloir d'alimentation.
On prévoit que la conduite d'aspiration 8 débouche dans la conduite d'aspiration du ventilateur 15-29 pour l'introduction de l'air de soufflage sur grille.
Comme support des matières en combustion, on utilise avec avanta- ge une grille à recul 11, dont les différente é@@lons poussent continuel- lement la couche inférieure incandescente de la masse en ignition vers la zone d'alimentation, de façon à entretenir en ce point un lit épais de com- bustible en train de brûler; les flammes sortant du combustible atteignent par en-dessous la couche saillante 6 de matières fraîches, la traversent en partie, et entraînent une autre portion de son humidité.
Les ordures fraîches, même dans les conditions les plus défavo- rables arrivent donc déjà sensiblement asséchées sur la grille, de sorte que celle-ci, bien qu'elle soit spécialement établie pour des combustibles à faible pouvoir calorifique, est déchargée de la fourniture d'une partie considérable de la chaleur de vaporisation nécessaire. La grille à recul
11, utilisée de préférence selon l'invention, peut être réalisée sous for- me d'une grille simple ou d'une grille multiple (la Fig. 2 représente une grille double) et elle est constituée par des gradins de décrassage régnant sur toute la largeur de la grille et qui sont superposés de telle sorte'que le gradin supérieur soit recouvert par le deuxième gradin, et ainsi de sui- te, d'une quantité toujours un peu plus grande que celle qui correspond à la course voulue des gradins voisins.
Les gradins sont déplacés l'un vers l'autre mécaniquement par un mécanisme spécial, non figuré. Pour une pente convenable de la grille, à savoir 22 à 26 par rapport à l'horizontale, la grille,pour une épaisseur de couche correspondant environ au. double ou au triple de la hauteur des gradins, refoule le tiers inférieur de la couche vers la zone d'alimentation, tandis que le tiers supérieur descend en sens inversée Grâce à l'intense création, ainsi réalisée automatique- ment, de noyaux de combustion à l'entrée de la grille, ainsi qu'aux autres artifices corrélatifs inclus dans le procédé selon l'invention, la puis- sante couche en ignition déjà mentionnée est obtenue dès l'entrée de la grille.
Pour cette raison, même avec des matières à très bas peuvoir calo- rifique, on évite tout régime intermédiaire instable se situant entre l'al- lumage et l'extinction, et par suite, avec le procédé selon l'invention, pour la première fois, même avec des matières pauvres, on assure la réserve d'allumage nécessaire pour les augmentations de puissance calorifique brus- ques et instantanées à fournir. Ce fait est important pour un mode d'ex- ploitation du four, dans lequel il est nécessaire de tenir un certain pro- gramme de production. Le réchauffage de l'air comburant à des températures de 100 à 400 C dans des réchauffeurs d'air spéciaux 14 (Fig. 3), qui sont chauffés par les gaz de la combustion, sert de même à assurer la réserve d'inflammation.
Du mouvement de recul des gradins de la grille, il résulte d'au- tre part que les mâchefers qui se forment dans la combustion sont chassés continuellement de la région inférieure de la couche en ignition 10, dans sa région supérieure, et descendent vers l'arrière dans la fosse à mâche- fers 9; les particules qui, pendant ce temps, se glissent de la région su- périeure du lit de combustion dans sa région inférieure se joignent aux parties de la couche poussées vers l'entrée de la grille et accompagnent leur déplacement vers la zone d'alimentation jusqu'à ce que leurs résidus s'agglomèrent avec les morceaux de mâchefer en formation et tombent avec ceux-ci dans la fosse à mâchefers 9.
Au dessus de la partie arrière du foyer et à une hauteur relati- vement faible est monté un ciel réfractaire 12, qui est dirigé vers le seuil d'entrée 30 des ordures, de façon que la chaleur sensible et rayon- nante dégagée par ce ciel soit dirigée vers l'entrée de la grille du foyer, pour atteindre aussi, de cette fagon, un niveau de température aussi élevé
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que possible.
Pour renforcer l'effet produit par le ciel 12, on peut disposer dans ou sous celui-ci, ou bien encore lui raccorder, des buses d'air d'en- traînement 32. Le ciel 12 se raccorde à une cuve de combustion 28, d'abord resserrée, puis élargie. Le rétrécissement 13 augmente encore l'effet de retenue de la chaleur dégagée par les ordures et sa concentration sur la zone d'alimentation des matièreso
Dans la portion élargie 28 de la cuve de combustion, ou si l'on préfère dès sa partie resserrée 13, l'air de soufflage par en dessus est introduit par les canaux 15 et les buses 29 en quantité nécessaire. A cet air de soufflage par en dessus, on peut aussi mélanger judicieusement les gaz aspirés par le canal 8.
Bien que, en raison de la température élevée qui règne dans le foyer, une grande quantité des particules de cendres libérées dans la com- bustion des matières s'agglomèrent en mâchefers, il se forme encore, à cause des particules fines contenues dans les ordures (papiers, chiffons, légumes, paille, etc..) beaucoup de cendres folles.
En particulier dans les installations établies dans les régions à population dense, où dans lesquelles la chaleur libérée dans la combus- tion des ordures sert à la production de vapeur, le carneau montant (cuve de combustion 28) est tellement élargi vers le haut, et au besoin muni d'un déflecteur 33 , pour qu'une partie considérable des cendres folles, en particulier les grains grossiers, retombe le long de la paroi arrière 34 du foyer et soit reprise par les particules de mâchefers de la couche de combustion. Après la chaudière, en particulier après la dernière sur- face d'échanges thermiques, on disposé néanmoins des séparateurs de pous- sières de construction connue quelconque, de façon que les gaz quittent la cheminée, pratiquement exempte de poussières.
Dans les installations où l'on ne met pas à profit les chaleurs de combustion libérées, on rac- corde à la cuve de combustion 28 une vaste chambre 16, avec fond incliné, dans laquelle la plus grande partie des cendres folles se déposent et peuvent être évacuées par la fosse 31.
Comme les mâchefers résultant de la combustion des matières ont une forte tendance à se coller aux parois réfractaires, ou à y adhérer par frittage, on dispose, selon l'invention, sur les côtés de la couche de combustible des tubes rectangulaires 17 (Fig. 1 et 2) refroidis par circu- lation d'eau. Ces.tubes sont reliés par des conduites avec un échangeur de température 18 monté à une hauteur judicieusement calculée de façon que l'eau de refroidissement circule par elle-même. Dans le cas où un mon- tage en hauteur n'est pas possible, la circulation d'eau est assurée par une pompe. L'échangeur de température 18 est, selon l'invention, intercalé dans la conduite de soufflage sous grille du foyer, ce qui se fait judi- cieusement dans la zone où l'air comburant venant du ventilateur 20 (Fig.
3) débouche dans le réchauffeur d'air 14. Dans le cas où l'on utilise la chaleur produite pour la production de vapeur, on peut aussi raccorder les tubes rectangulaires de refroidissement 17 au circuit d'eau d'une chau- dière à vapeur.
Le réchauffeur d'air 14 est formé par exemple de deux ou plusieurs groupes d'échangeurs.thermiques; les groupes élémentaires pouvant être mon- tés en équicourant ou à contre-courant par rapport aux gaz de la combustion.
Pour faciliter l'entretien à l'état de propreté, on laisse entre les grou- pes consécutifs un intervalle convenable.
L'air comburant chaud à diriger vers la grille du foyer est réglé au moyen de dispositifs établis en conséquence (papillons, registres) aux différentes zones de soufflage sous grille, de façon à permettre de diriger sur chaque zone plus ou moins d'air, suivant les besoins de l'incinération.
Le réglage de la quantité d'air à diriger se fait de façon connue à la main,
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mais peut aussi,ce qui est important en particulier dans les installations de production de vapeur, et en raison des conditions stables d'inflammation et de combustion assurées par l'emploi de la grille à recul, pour la pre- mière fois dans le cas des ordures ménagères, se faire de façon complètement automatique et en fonction du débit de combustion et de la puissance calo- rifique nécessaire dans chaque cas, en maintenant une teneur en C02 des gaz des fumées déterminée et réglable à volontéo
Des zones d'admission d'air, l'air comburant passe d'abord par les barreaux de grille, judicieusement creusés, et seulement ensuite par leurs orifices à la couche de combustible en ignition.
Les mâchefers produits sur la grille sont extraits par un dispo- sitif d'extraction réglable, par exemple un cylindre 23 à rotation lente, et sont rejetésdans la fosse à mâchefers 9 En dessous de celle-ci sont montés de façon convenable des cylindres concasseurs 24 qui divisent les gros morceaux de mâchefer qui sont extraits d'un bac à fond bombé 25 rem- pli d'eau, au moyen d'un piston pousseur.
Les matières en petite quantité qui passent par les passages d'air des barreaux de grille se rassemblent dans les chambres des zones et sont transportées sans former de poussières, soit pneumatiquement au moyen des conduites 27.,ou par exemple par vis d'Archimède dans la fosse à mâchefers.
Les cendres folles déposées dans les différentes trémies collectrices du carneau des fumées peuvent également être amenées soit pneumatiquement (tu- be 27) soit par vis à la fosse à mâchefers, d'où se fait ensuite l'extrac- tion sans poussière, en commun, de tous les résidus à partir du bac 25.
Pour la mise à feu de l'installation d'incinération des ordures ménagères selon 1-'invention, on dispose, dans la partie arrière du foyer, des brûleurs à huile 32', qui peuvent être montés par exemple dans le même plan que les buses à air précitées 32. Les flammes de ces brûleurs 32'peu- vent utilement être orientées de même vers le masse de matières 6 en train de tomber sur la grille, de sorte que celles-ci s'enflamment très rapide- ment; la chambre de combustion proprement dite étant rapidement portée à la température nécessaire pour une combustion intense.
Les vapeurs et les gaz aspirés à travers la grille 7 et le canal 8 sont, soit introduits dans le foyer à l'emplacement où la combustion pro- prement dite est déjà achevée, mais où la température du four est assez é- levée pour que les gaz de distillation éventuellement contenus dans la va- peur d'eau brûlent sûrement, ou bien sont introduits de façon judicieuse, comme on l'a déjà décrit, dans la conduite d'aspiration 15-29 du ventila- teur de soufflage sur grilleo
L'invention prévoit que, dans les installations avec utilisation de la chaleur produite, le faisceau tubulaire d'une chaudière à vapeur fait saillie dans la partie élargie de la cuve de combustion 28, et/ou forme une limitation partielle des parois de cette cuve.
Par la coopération des dispositifs élémentaires décrits selon fin- vention, on réalise, par rapport aux systèmes connus jusqu'ici, non seule- ment une élévation considérable de la température de combustion, mais aussi une stabilisation de cette température et de la production thermique horaire développée, même avec de fortes variations du pouvoir calorifique des ma- tières; ce qui permet d'obtenir une incinération complète et rapide des quantités d'ordures ménagères à traiter. D'autre part, le procédé selon l'invention permet une exploitation pratiquement entièrement automatique, et à tous égards hygiénique de l'ensemble de l'installation.
Grâce à la température élevée de combustion, il se forme des mâchefers de qualité particulièrement bonneo Les morceaux de métaux contenus dans les matières sont, pour la plus grande part, agglomérés par fusion, ce qui permet d'em- ployer les mâchefers comme matériaux entièrement utilisables de construc- tion et d'empierremento
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En raison de la grande puissance de l'installation d'incinération des ordures ménagères selon l'invention, cette installation ne demande qu'u- ne fraction de la surface nécessitée par les équipements courants actuels.
Evidemment, les effets de l'invention interviennent encoremême si on re- nonce à l'une ou à l'autre des caractéristiques de la combinaison, où si l'on y adjoint une autre caractéristique.