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PROCEDE POUR LA DESTRUCTION DES DETRITUS ET FOUR
D'INCINERATION.
La présente invention concerne des perfectionne- ments aux procédés de destruction des détritus et aux fours d'incinération servant à l'application de ces procédés.
D'une manière générale, les ordures d'une cité se composent de trois éléments, des cendres, des débris organiques et des rebuts. Dans certains cas, ces éléments sont recueillis séparément, et, dans d'autres, on ne se préoccupe pas de les séparer. La présente invention con-
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vient particulièrement pour la destruction des ordures mélangées.
Les cendres des foyers domestiques constituent une partie très importante des ordures recueillies dans les villes pour les détruire, et renferment une forte proportion de matières combustibles (quelquefois jusqu'à 40% ) sous forme de charbon et de carbone non brûlés. Ce carbone se trouve dans les plus grosses particules des cendres car les poussières très fines en sont comparativement exemptes.
En conséquence, si l'on sépare les poussières fines des particules plus grosses, la teneur des cendres en éléments combustibles augmente en proportion.
Les débris organiques sont essentiellement des déchets de cuisine, principalement d'origine animale et @ végétale, et sont également très combustibles après extrac- tion de la grande quantité d'eau qu'ils contiennent.
Les rébuts sont constitués, en majeure partie, par des papiers jetés, des boites en papier et en carton, des récipients légers en bois, des bouteilles et des boites en fer blanc. La plus grande partie de ces rebuts est extrêmement combustible et on peut la détruire très facile- ment en l'incinérant après en avoir extrait les éléments non combustibles de grandes dimensions tels que les bouteil- les et les boites en fer blanc.
Des essais sérieux effectués sur des échantillons des ingrédients principaux des ordures de ville, ont dé- montré que les constituants des cendres passant par un ta- mis à mailles d'environ 5 m/m renferment 15% de carbone tandis que les particules plus grosses, allant jusqu'à en- viron 63 m/m , renferment 50% de carbone ; mesures calo- rimétriques ont indiqué que la cendre sèche donne environ 2100 calories au kilo. Les débris organiques secs peuvent avoir une valeur calorifique allant jusqu'à environ 2000
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calories au kilo, mais la forte teneur en eau de ces dé- bris tels qu'ils sont recueillis ramène leur valeur calori- fique à un point bas.
La valeur calorifique des rebuts est également élevée, environ 1750 calories au kilo et, d'une manière générale, ces rebuts constituent un combustible tout prêt et facile à allumer.
On constate par là que les ordures urbaines telles qu'elles sont ramassées, contiennent de grandes quantités de matières combustibles et de calories utilisables bien que la forte teneur en eau des débris organiques rende l'incinération des ordures plus difficile et entraine , dans les procédés actuels, l'addition d'un combustible d'ap- port.
La manière de recueillir les ordures urbaines dépend beaucoup du procédé de destruction utilisé et,dans beaucoup de villes, les cendres, les débris organiques et les rebuts sont recueillies séparément tandis que, dans d'autres, ces cendres ,débris et rebuts sont recueillis ensemble et ne constituent pas des genres distincts et sé- parés d'ordures urbaines. Il est évident que le ramassage des ordures mélangées est très avantageux au point de vue économique et sanitaire, et un des buts de l'invention est de réaliser un procédé efficace de destruction des or- dures à l'état de mélange.
Parmi d'autres buts, la présente invention vise les suivants : détruiretous les genres d'ordures urbaines en les incinérant d'une manière saine et économique et récu- pérer l'énergie renfermée dans les matières combustibles; effectuer cette incinération de manière continue sans addi- tion de combustible d'apport; récupérer le clinker pro- duit par l'incinération pour traitement ultérieur; produire un clinker pouvant être aggloméré afin de donner une substan- ce poreuse légère convenant ppur servir dans le béton, les
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blocs de construction,etc.; évacuer ce clinker de manière continue sans avoir à le manipuler et sans exposer le four d'incinération à l'action refroidissante des courants d'air extérieurs ;
régler l'atmosphère du four pour effectuer la combustion dans la mesure nécessaire pour maintenir dans le clinker une teneur en carbone facilitant l'agglomération de ce clinker; maintenir près de la Sortie des gaz du four une zone à température afin d'assurer la combustion et la puri- fication complète des gaz avant qu'ils ne sortent du four.
Le four,onvient particulièrement pour brûler les ordures suivant le procédé mentionné et a pour but princi- pal la réalisation de moyens faisant circuler ces ordures à travers la chambre de combustion du four, trajet au cours duquel les matières, ayant généralement une forte teneur en humidité, peuvent sécher de manière à ce que leur combustion soit complète. Un autre avantage résultant de cette circu- lation des matières dans le four est que l'amenée des ma- tières dans cette chambre et l'évacuation du clinker pro- duit dans le four peuvent être automatique, supprimant complètement la main d'oeuvre pour effectuer ces opérations.
Jusqu'à ce jour, les fours d'incinération destinés à brûler les débris organiques et les autres ordures ont soulevé deux problèmes principaux, le séchage des ordures renfermant de l'eau pour en permettre l'incinération, et l'évacuation hors du four du clinker résultant de cette incinération. On a résolu le premier en utilisant un foyer de séchage, ou un dispositif équivalent, dans lequel on fait passer les matières humides avant de les introduire dans le four mais, jusqu'ici, on n'a pas présenté de procédé satisfaisant permettant d'évacuer le clinker du four sans exposer ce dernier au refroidissement causé par l'air am- biant.
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Suivant l'invention, on évite ces inconvénients en réalisant un four en deux parties comportant, l'une, la chambre de combustion et l'autre la grille circulant en dessous de la chambre de combustion; cette grille transporte les matières de l'extrémité de chargement de la chambre de combustion en leur faisant traverser complètement cette dernière, et déverse automatiquement le clinker obtenu dans une trémie réceptrice.
D'autres avantages et particularités de l'inven- tion ressortiront de la description qui va en être faite avec référence aux dessins annexés représentant schémati- quement et à titre d'exemple une forme de réalisation de l'invention.
Sur ces dessins:
La fig.l est une vue du four en élévation de côté.
La fig. 2 est une coupe verticale transversale suivant la ligne 2-2 de la fig.l.
La fig.3 est une coupe longitudinale transversale par le milieu du four, avec parties interrompues.
La fig. 4 est une coupe verticale suivant la ligne 4-4 de la fig.l.
La fig.5 est une vue par/en haut de la partie mobile du four , à savoir le transporteur, les sommiers et les barreaux de grille.
La fig. 6 est une élévation de côté des parties représentées sur la fig.4 .
La fig.7 est une vue de détail, en coupe trans- versale, suivant la ligne 7-7 de la fig.5.
La fig. 8 est une vue en plan, par en dessus,d'une partie des sommiers reliés et d'une partie des barreaux de grille qu'ils supportent.
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La fig. 9 est une vue de détail, en coupe trans- versale, suivant la ligne 9-9 de la fig.8 .
La fig.10 est une vue de détail, en coupe trans- versale, suivant la ligne 10-10 de la fig.8 .
La fig.ll est une vue, à plus grande échelle, de la partie de la coupe de la fig.4, comportant le joint entre les parties fixes et les parties mobiles des parois du four ainsi que les moyens utilisés pour obtenir leur étanchéité.
Sur ces dessins, les parois latérales 1 et 1 du four sont surmontées par une voûte 2, formant ensemble les limites d'une chambre de combustion C en forme de tunnel.
Ces parois du four sont supportées par des poutrelles lon- gitudinales 3 et 3 assemblées à des poutrelles verticales 4 et 4 disposées à intervalles réguliers le long des côtés de la paroi du four et servant en outre de montants pour le four. Des consoles 5 et 5 sont fixées aux ailes inférieures des poutrelles 3 et 3 et dépassant légèrement vers l'inté- rieur l'épaisseur des parais 1 et 1, aidant à supporter ces dernières. Les montants opposés 4 et 4 sont reliés, à leur partie supérieure, par des poutrelles 6, et ceux de chaque côté du four ont leur écartement maintenu par des fers 7 en U . De la sorte, les parois 1 et 1 et la voûte 2, consti- tuant ensemble la partie supérieure du four, sont portées par les poutrelles 4 et 4 au moyen des consoles en porte- à-faux 5 et 5 en dessous desquelles circule la partie mobile Adu four.
Cette partie mobile A fonctionne immédiatement en dessous des plaques de paroi 8 et 8 fixées aux consoles 5 et 5 et dépassant légèrement le bord intérieur de ces con- soles. La partie A est en rapports intimes avec des fers longitudinaux 9 et 9 en U disposés en dessous des plaques 8 et8 avec un certain écartement; ces fers sont portés
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par des poutrelles 10 placées entre les montants 4 et 4 auxquels elles sont fixées. Ces fers à U sont maintenus so- lidement à leur écartement par des poutrelles transversales 11 et 11 placées à intervalles réguliers sur la longueur des fers à U. Un four d'allumage ou foyer 12 est disposé entre les fers 9 et 9 en dessous de l'extrémité entrée de la chambre de combustion C et un brûleur B est monté dans une extrémité de ce foyer.
Ce brûleur B comporte une buse 13 reliée à un tuyau d'amenée d'air 14 venant d'un compresseur 15,et un pulvérisateur 16 de combustible liquide est placé à l'intérieur de la buse 13; ce pulvérisateur est raccordé à une source convenable de combustible liquide par un tuyau 17 et une manche 18. On remarquera que le foyer d'allumage 12 est placé immédiatement en dessous de la partie mob ile A du four et comporte essentiellement une chambre de combustion ±' dans laquelle le combustible et l'air du brûleur B se mélangent intimement .
Le compresseur 15 refoule l'air dans la chambre C' à une pression suffi- sante pour remplir complètement cette chambre d'une flamme qu'il fait ressortir par le haut ouvert de la chambre de combustion et qui vient frapper les matières portées par la grille G de la partie A du four.
La partie mobile du four comporte une série de sommiers 19 dont les parois latérales 20 et 20 sont reliées par des entretoises 21 et 21 et 22. Une série de barres de support de grille 23, 23' et 23' est disposée entre la barre intermédiaire 22 et les barres de bout 21 et 21 et des bar- reaux de grille 24 sont juxtaposés entre les barres de support 23 et 23' ainsi qu'entre la barre 23' et une bride 25 faisant saillie vers l'intérieur de chaque côté 20 du sommier 19. Chaque barreau 24 comporte une pièce 26 en U et , à une extrémité, un bossage 27 faisant saillie latéralement, avec une bride 28 et un bossage 29 faisant
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saillie latéralement à l'autre extrémité.
En montant les barreaux de grille dans les sommiers,. on dispose une rangée de barres entre les barres 23 et 23' de façon que la barre 23 passe dans les U/et que la bride 28 repose sur la barre 23'. Lorsque l'on met en place les rangées extérieures de barreaux de- grille 24, les U 26 reçoivent l'épaulement s de la barre 23' et la bride 28 du barreau de grille qui y aboutit. Les brides 2'8 des barreaux extérieurs 2'4 reposent sur les brides 25 du côté 20 du sommier, les extrémités extérieures de ces barreaux étant maintenues en place par des contre-plaques 29' fixées sur les surfaces intérieures des côtés 20 des sommiers.
Ces côtés 20 se prolongent au- delà des barres transversales 21 et 21,le prolongement 30 se trouvant sur un plan situé juste en dehors de celui sur lequel est placé le prolongement 31, et une cavité 32 est ménagée entre le prolongement 30 et la barre transversale 21 afin de loger le prolongement 31 du sommier suivant. Par suite, les prolongements 30 et 31 se recouvrent et sont pourvus d'ouvertures 33 et 34 respectivement par lesquelles passent un arbre 35 (fig.3). Les arbres 35 constituent en conséquence, des liaisons à pivot entre les sommiers voi- sins et sont reliés par des chaînes formées de mailles 36 et 36 et 37 et 37 à travers les ouvertures respectives o, o, o' et ot au travers desquelles passent les extrémités réduites 35' des arbres.
Sur les extrémités 35' de chaque arbre, est placé, entre les mailles 37 et 37,un manchon 38 sur lequel est monté un galet 39. Les mailles 36 et 37 portant les sommiers 19, sont assemblées, au moyen de rondelles de blocage 40 boulonnées (fig. 3) sur les mailles extérieures 36, et leur extrémité en fourche 41 traverse des encoches 42 ménagées de part et d'autre de l'extrémité 35' de l'ar- bre.
Les organes qui viennent d'être décrits consti-
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tuent la partie mobile du four, et on remarquera que les côtés 20 et 20 des sommiers forment le bas des parois latérales du four. La chaîne transporteuse et ses galets de support actionnant cette partie du four sont montés en dehors des parois du four et, en conséquence, ne sont pas soumis à la chaleur de la chambre de combustion C. La chai- ne portant les sommiers 19 est du type de transporteur sans fin et passe sur un tourteau 43 placé un peu en avant de l'extrémité entrée du four, ainsi que sur un tourteau 44 placé au-delà de l'extrémité évacuation du four; ces tour- teaux sont montés sur leurs arbres respectifs 45 et 46 por- tés, dans des paliers 47 et 48 , par des éléments appro- priés de charpente 49 et 50 respectivement.
Le pas de la denture des tourteaux 43 et 44 correspond à l'écartement des galets 39 de sorte que, au fur et à mesure que la chai- ne avance sur ces tourteaux, les galets se mettent en prise avec leur denture. Le brin supérieur des sommiers et de la chaîne est supporté par des rails 51 et 51 sur des éléments de charpente 52 portés eux-mêmes par les poutrelles transversales 10, les galets 39 roulant sur ces rails.
Le brin inférieur des sommiers et du transporteur sont suppor- tés par des rails 53 et 53 portés par des éléments de char- pente 54 portés à leur tour par des poutrelles transversa- les 10' placées, à une certaine distance en dessous des poutrelles 10, les galets 39 roulant sur ces rails au fur
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placées sur la surface supérieure des U 9. Le poids des sommiers ainsi que celui des matières posées sur la grille 9 ne porte pas entièrement sur les bandes d'usure 55 et 56, mais sur les rails 51 et 51 . Toutefois, en établissant un jeu aussi faible que possible entre la bande fixe 56 et la bande mobile 55, il est inévitable qu'il existe un cer- tain contact entre elles.
Il y a également lieu de ménager du jeu entre la surface supérieure des côtés 20 des sommiers et les plaques de paroi 8 (fig.11) si bien qu'on ne peut éviter un faible espace entre ces pièces à déplacement relatif. Toutefois, cet espace est rendu hermétique à la pénétration de l'air extérieur par un élément d'obturation 57 constitué par une bande métallique fixée à la bande 8 près de son bord extérieur; le bord intérieur 58 de cette bande est replié de façon à former un joint élastique entre les sommiers et la plaque de paroi 8 .
Un caisson à air 59 est placé en dessous de la partie mobile du four ; il va de l'allumeur 12 vers l'arrière, sensiblement sur toute la longueur de la chambre de combus- tion C; ses côtés 60 et 60 sont fixés aux brides inférieures 9' et 9' des U 9 et 9 par des bandes angulaires 61 et 61 .
De la sorte, ces U 9 et 9 forment un prolongement vers le haut des parois 60 et 60 du caisson qui, en fait, se trouve immédiatement en dessous de la grille mobile G du four.
Une paroi 60 du caisson est pourvue de plusieurs entrées 62 et 62 raccordées, par un conduit 63, à un ventilateur 64 afin de maintenir une pression convenable d'air à l'in- térieur du caisson et contre le dessous de la grille G.
Immédiatement en dessous de cette grille G est près des pa- rois avant et arrière de l'allumeur 12 se trouvent des con- tre-plaques 65 et 66 empêchant que les particules enflam- mées émises par cet allumeur 12 ne soient gênées par les
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courants d'air traversant la grille sur les côtés de l'al- lumeur. Il est essentiel que la flamme sorte de l'allumeur et monte directement dans les matières se trouvant sur la grille G de manière à se concentrer sur une bande relative- ment étroite. Immédiatement en dessous de cette grille G, à l'extrémité arrière du caisson 59, se trouve une contre- plaque 67 analogue à la plaque 65 afin d'éviter que l'air sous pression ne s'échappe par la grille, à l'air libre.
Le courant d'air qui monte du caisson à air pour traverser la grille, se trouve ainsi empêché de s'échapper par les bords de ce caisson et est dirigé de façon à: traverser en montant les matières existant sur la grille et à suivre la chambre de combustion C sur toute sa longueur.
A l'extrémité entrée du four est placée une trémie H pourvue de deux compartiments 68 et 69 séparés par une cloison 70 à l'extrémité inférieure de laquelle se trouve un prolongement réglable 71 servant à modifier la largeur de l'ouverture 72 par laquelle les matières passent du compartiment 69 sur la grille . Les matières m arrivant à la grille par la trémie 69 ont été assorties par dimen- sions et sont constituées par des ordures mélangées criblées au préalable de façon qu'elles aient les dimensions voulues pour former un lit de densité sensiblement uniforme.
On a constaté que, si les ordures renfermant un fort pourcentage de cendres et de charbon non brûlé, sont constituées par des particules mesurant entre environ 5 et 63 m/m , elles forment un lit idéal pour recevoir les matières non triées m',c'est-à-dire toutes les ordures mélangées dépassant 63 m/m passant du compartiment 68 sur le lit m de matières triées. Au fur et à mesure que la grille G chemine du des- sous de la trémie!! dans la chambre de combustion C, les ma- tières m et m' sont transportées, par l'ouverture 73, dans la chambre de combustion C.
Aussitôt que le lit m arrive
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au-dessus de l'allumeur 12, les particules enflammées extrê- mement chaudes qui sortent de ce dernier sont envoyées vers le haut contre me bas de ce lit et dans le lit lui- même et en effectuent l'allumage ; le déplacement de la grille G étant continu, l'allumage au bas du lit m est également continu, ce lit s'allumant aussitôt qu'il se trouve soumis à l'action de l'allumeur. Immédiatement après qu'il est allumé, le lit m passe au-dessus du caisson à air 59, et la combustion des matières est grandement accélérée par le courant d'air qui les traverse alors. Pendant tout le temps où les matières traversent la chambre de combustion C, elles sont soumises au courant d'air du caisson 59, et la combus- tion s'effectue en conséquence.
Du fait que les ordures ren- ferment une forte teneur en eau avant d'être déposées sur la grille G, leur combustion est relativement lente pendant un court lapse de temps après leur allumage mais, après qu'elles ont parcouru environ un tiers de cette chambre C, l'eau a été suffisamment expulsée pour que la combustion progresse plus rapidement.
Il est évident que la chaleur de combustion des matières du lit ni allume les particules les plus inflammables de la masse m' de sorte que cette masse est également en combustion lorsqu'elle arrive dans la chambre de combustion La partie de la charge arrivant vers le milieu de cette chambre C nerenferme pratiquement plus d'humidité libre de sorte que la combustion des matières m du lit et des matiè- res m' se trouvant au-dessus, est intense depuis le milieu de la chambre Ç jusqu'à son extrémité arrière.
Près de cette extrémité de la chambre C, la chaleur de combustion devient si intense que tous les gaz traversant la chambre de combus- tion sont oxydés et purifiés, et les produits gazeux de la combustion sont absolument inodores au moment où. ils arrivent au carneau F qui les conduit dans une chaudière appropriée permettant d'en récupérer les calories.
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L'extrémité arrière de la chambre de combustion c se termine par un mur transversal W auquel est suspendu une porte à charnières 74 dont le bas peut poser sur le clinker R constituant les résidus sur les sommiers 19 sortant de cette chambre C. Les sommiers amènent alors ce clinker R, en le faisant passer autour du tourteau 44 dans une trémie réceptrice 75 dans laquelle le clinker tombe automatiquement des sommiers au fur et à mesure que ces derniers basculent. Lorsque les sommiers sortent de la trémie 75, ils sont vidés et ils commencent en cet état, leur voyage de retour vers l'extrémité avant du four.
La paroi 76 de la trémie 75 est, comme représenté, percée de trous, et sa paroi opposée 77 est pourvue d'une grille 78 sur laquelle est montée une boîte 79. Cette boite 79 est raccordée par une conduite 80 à l'orifice d'aspira- ti.on du ventilateur 64 qui aspire ainsi de la trémie 75 l'air pénétrant par la paroi perforée 76. Comme cet air tra- verse la trémie 75 et les interstices entre les blocs de clinker R qui s'y trouvent, il abaisse considérablement la température de ce clinker. On peut placer un broyeur 81 en dessous de la trémie 75 pour concasser le clinker en petites particules avant qu'il soit déposé sur le transporteur 82 qui l'évacue, finement divisé, pour traitement ultérieur.
Afin de protéger la surface intérieure des parois du four de la chaleur intense créée dans la chambre de combustion C, on installe au bas de chaque paroi 1 un jeu de tuyaux de circulation d'eau 83; ces tuyaux sont maintenus aux parois par des supports appropriés 84 et vont à une conduite principale 85 placée à l'avant du four, et à une conduite 86 placée à l'arrière de ce four.
Bien que le procédé décrit soit complet en lui- même, on envisage de le développer et d'obtenir au moyen du clinker résultant de l'incinération des ordures, un produit
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industriel utilisé dans le béton ou dans la fabrication des blocs de construction. On obtient ce produit en agglomérant ce clinker R soit seul soit en mélange avec d'autres in- grédients. Un mélange de ce genre peut comporter le clinker R et les cendres fines que l'on peut séparer au début des or- dures mélangées avant leur incinération. Ce clinker R et les cendres sont mélangées avec les fines des matières agglomérées et chargées dans une cuve à agglomérer Greenawalt dans la- quelle l'opération d'agglomération est conduite de la ma- nière connue.
Cette agglomération donne un agrégat poreux convenant admirablement en raison de ses qualités physiques et chimiques pour le béton et pour la fabrication des blocs de 'béton.
Le clinker de l'appareil d'incinération a été sou- mis à une température très élevée et, comme cette partie de la charge renfermait une forte proportion de verre, poterie, etc.. le clinker obtenu est beaucoup plus lourd que les cen- tres fines non fondues. D'autre part, il donne un produit aggloméré beaucoup plus solide. Un mélange d'un quart de clinker broyé, avec trois quarts en volume de cendres fines donne une excellente charge à agglomérer avec la,quantité convenable de carbone pour donner un produit léger bien fondu. C'e produit pèse environ 725 kilos, au mètre cube lorsqu'il est broyé et classé pour être mélangé au ciment a- fin de fabriquer un béton de faible densité à grande résis- tance.
Lorsque l'on agglomère les cendres fines seules,, on peut obtenir un produit pesant environ 560 kilos au mètre cube mais ne donnant pas un béton aussi résistant.
Lorsque l'on fabrique des charges pour béton à faible densité en partant de cendres ou de clinker sans ad- jonction d'autres matières,, il est très important d'avoir la teneur voulue en carbone pour l'agglomération. Si cette teneur est trop basse, le produit obtenu est fragile; si
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cette teneur est trop forte, le combustible en excédent em- pêche d'obtenir un produit à la fois léger et résistant.
L'enlèvement des cendres fines inférieures à environ 5 m/m donne d'excellents résultats, mais l'invention n'est pas limitée à cette dimension. Si les matières sont pauvres en carbone, on doit augmenter cette dimension. Le principal est d'effectuer cette séparation en un point où le produit obtenu renferme la meilleure teneur en carbone pour le pro- cédé d'agglomération.