FR2463893A1 - Procede et appareil d'incineration auto-entretenue d'agglomeres combustibles facilement friables a forte teneur en eau - Google Patents

Abstract

DANS UN APPAREIL D'INCINERATION D'AGGLOMERES COMBUSTIBLES FACILEMENT FRIABLES, COMPRENANT UN LOGEMENT 11 IMPERMEABLE AUX GAZ, UNE PLAQUE 20 DE DISTRIBUTION D'AIR QUI DIVISE CE LOGEMENT EN UNE BOITE SOUFFLANTE 30 ET UNE CHAMBRE DE REACTION 15, DES PASSAGES D'AIR 21 PRATIQUES DANS CETTE PLAQUE ET UN MOYEN D'ALIMENTATION ORIENTE HORIZONTALEMENT DANS LE LIT FLUIDISE 25 POUR INTRODUIRE DIRECTEMENT LESDITS AGGLOMERES A L'INTERIEUR DE CE LIT, LEDIT MOYEN D'ALIMENTATION COMPREND UN PREMIER TUBE 97, ORIENTE HORIZONTALEMENT, ET DES MOYENS SERVENT A FAIRE TRAVERSER LEDIT TUBE PAR LESDITS AGGLOMERES DANS UN COURANT D'AIR DE GRANDE VITESSE, UN MOYEN D'APPORT D'AIR SUPPLEMENTAIRE ETANT CONSTITUE PAR UN SECOND TUBE 102 ENTOURANT LE PREMIER, DES MOYENS ETANT PREVUS POUR FAIRE TRAVERSER CE SECOND TUBE 102 PAR UN COURANT D'AIR DE GRANDE VITESSE AFIN D'INTRODUIRE DANS LE LIT 25 UN COURANT DE GRANDE VITESSE CONSTITUE PAR DE L'AIR ET PAR LESDITS AGGLOMERES.

Description

La présente invention se rapporte àun procédé et un appareil pour

l'incinération auto-entretenue d'agglomérés à forte teneur en humidité et facilement friables, dans un lit fluidisé. Selon les procédés d'incinération en lit fluidisé, la combustion se produit dans un lit d'un matériau à l'état de particules (en général du sable) chauffé dans un récipient en acier revêtu d'un matériau réfractaire. Ce lit de particules inertes repose sur une plaque perforée de distribution de gaz, cette plaque étant montée dans ce récipient qu'elle divise en deux chambres, à savoir une boîte soufflante située au-dessous de cette plaque et une chambre de réaction située au-dessus. Le lit est "fluidisé" par de l'air provenant de la boite soufflante dans laquelle règne une pression assez forte, et montant en traversant la plaque perforée et le lit suivant un débit qui est fonction de la différence de pression, par exemple un débit réglé

d'après l'épaisseur de ce lit.

Suivant un mode de fonctionnement particulièrement avantageux des incinérateurs de grandes dimensions, lorsque le lit est à la température de combustion, l'alimentation constante en déchets combustibles devant être brûlés dans le lit s'effectue selon un débit suffisamment important pour alimenter l'incinérateur et assurer une

combustion ne nécessitant pas de combustible d'apport (c'est-

à-dire une combustion auto-entretenue des déchets). En vue du meilleur fonctionnement possible, cette combustion doit se produire dans le lit lui-même de matériaux à l'état granulaire et non pas dans l'espace de la chambre de réaction qui se trouve au-dessus du lit (franc-bord). Mais, en fait, l'incinération à grande échelle de déchets à forte teneur en humidité dans un lit fluidisé présente de nombreuses difficultés en raison de la nécessité d'évaporer l'humidité,

avec pour conséquence de produire un effet de refroidissement.

La combustion en lit fluidisé de produits à forte teneur en humidité conduit à une combustion incomplète dans le lit, une partie importante de la combustion consistant en une

"post-combustion", qui s'effectue dans l'espace de "franc-

bord" au-dessus du lit. Dans de telles conditions, la température qui règne dans le lit fluidisé est inférieure à celle qui conviendrait et, en revanche, la température

qui règne dans l'espace de "franc-bord" est trop élevée.

D'autres difficultés proviennent de la vapeur qui se forme au cours de la combustion des matériaux à forte teneur en humidité. Cette vapeur a tendance à étouffer la combustion qui a lieu dans le lit. Selon un mode concret de fonctionnement, l'espace de franc-bord doit être maintenu à une température comprise entre 870 et 980'C tandis que le lit fluidisé doit être maintenu à une température comprise entre 760 et 8700C. Si la température qui règne dans le lit devient bien inférieure à 700'C, des fumées commencent à se former, ce qui indique un état critique au cours duquel il

y a un risque d'explosion.

Jusqu'à présent, cet inconvénient d'une combustion défectueuse dans le lit ne pouvait être résolu qu'à la condition d'introduire un combustible de complément (à savoir du gaz naturel ou du pétrole) dans le lit, pour compléter la formation de chaleur et, de la sorte, faire monter de façon appréciable la température du lit et, en conséquence,

abaisser la température qui règne dans l'espace de franc-

bord. Une telle nécessité d'employer un combustible de complément rend moins rentables des procédés d'incinération en lit fluidisé de déchets en vue de la production d'énergie

d'origine thermique.

Jusqu'à une époque récente, les incinérateurs industriels à lit fluidisé de grandes dimensions les plus couramment utilisés pour la suppression des déchets, assuraient l'introduction des déchets au-dessus du lit fluidisé par une grande ouverture pratiquée sur le côté ou dans le toit du récipient de réaction. Dans ces incinérateurs "à alimentation par le haut", les déchets tombent en traversant librement l'espace de franc-bord ou en descendant le long des parois de la chambre de réaction et ils se déversent à la surface du lit. Même avec l'écoulement d'air de fluidisation à travers le lit, écoulement qui provoque une circulation et une agitation dans ce dernier, un tel procédé d'alimentation conduit, lui aussi, à une répartition défectueuse des déchets introduits dans le lit et, par conséquent, à une production de chaleur, dans ce lit, inférieure à ce qui conviendrait. Il se produit une combustion plus importante dans la couche supérieure du lit

et dans l'espace de franc-bord situé au-dessus de ce lit.

Avec un tel procédé, il est extrêmement difficile, sinon

impossible, d'obtenir une incinération auto-entretenue.

En vue de remédier, tout au moins partiellement, à ces inconvénients, il est prévu, dans des incinérateurs à lit fluidisé de type plus récent, que l'alimentation se fait directement dans le lit. Dans de tels incinérateurs, le récipient comporte une goulotte qui pénètre dans le lit ou une grosse ouverture d'alimentation située plus bas que la paroi latérale de l'incinérateur, au voisinage du lit, de manière que l'alimentation puisse se faire "à- l'intérieur du lit". Ce dernier procédé ne s'est pas révélé en mesure de résoudre le problème d'une distribution défectueuse et d'une combustion défectueuse "à l'intérieur du lit", dans le cas d'incinérateurs industriels de grandes dimensions. On a imaginé des incinérateurs plus petits comportant un appareil d'agitation destiné à assurer davantage de turbulence et une meilleure répartition du produit d'alimentation dans tout l'ensemble du lit. Mais, dans le cas d'installations de grandes dimensions, un tel mode d'agitation ne s'est pas révélé pratiquement possible. De la sorte, même si l'on applique les procédés connus d'alimentation "à l'intérieur du lit", le fait que la combustion soit relativement faible à l'intérieur du lit et que, par suite, la combustion ou la post-combustion soit trop forte dans l'espace de franc-bord au-dessus du lit, continue de présenter des difficultés et d'entretenir une opinion défavorable à la combustion auto-entretenue dans les incinérateurs à lit fluidisé destinés à brûler des déchets à

forte teneur en humidité.

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique 4.036.153 concerne un incinérateur "à alimentation par en haut" et il est présenté comme capable d'améliorer la répartition à l'intérieur du lit des produits d'alimentation et d'améliorer également la combustion à la partie supérieure du lit, ou au voisinage de cette partie supérieure. La structure décrite dans le brevet que l'on vient de citer comporte une chambre de réaction, munie d'une source d'air auxiliaire qui introduit de l'air en un point situé juste audessus du lit fluidisé, par un tuyau concentrique à un tuyau d'alimentation dirigé vers le bas et entourant ce dernier de manière à délimiter un passage d'air de forme annulaire. Il est déclaré dans ce brevet que l'air qui pénètre dans la chambre de réaction par ce passage annulaire constitue un bouclier d'air entourant le tuyau d'alimentation et oblige le matériau qui flotte à la partie supérieure du lit fluidisé de revenir dans celui-ci. Il

est précisé dans la description de ce brevet 4.036.153 que le

matériau d'alimentation, à l'état relativement sec, sort des dispositif hélicoidaux d'entraînement pour pénétrer dans le

tuyau d'alimentation dirigé vers le bas, s'arrête juste au-

dessus du lit, et que ce produit d'alimentation tombe librement dans ce tuyau et arrive à la surface du lit fluidisé. La combustion à l'intérieur du lit est entretenue par de l'air de fluidisation provenant de la boîte soufflante située au-dessous du lit. Il est signalé dans ce brevet des Etats-Unis d'Amérique 4.036.153, à la colonne 3, ligne 19, qu'une certaine fraction des gaz combustibles et matières solides à l'état de particules fines s'échappe du lit et que c'est surtout dans l'espace situé au voisinage du lit que l'air auxiliaire entretient la combustion des matériaux qui se sont ainsi échappés, après leur sortie du lit. Il est également précisé, dans le brevet cité plus haut, que cette combustion a lieu dans l'espace de "franc-bord", mais au voisinage du lit. Il n'est pas signalé dans ce brevet des Etats-Unis d'Amérique 4.036.153 que l'appareil décrit se4rt puisse assurer une incinération auto- entretenue, en particulier pour des produits à teneur moyenne ou élevée en humidité. Il est bien certain que l'appareil du brevet que l'on vient de citer n'est décrit et représenté que de façon schématique et ne comporte aucun des dispositifs auxiliaires

tels que des moyens auxiliaires d'injection de combustible.

Les figures schématiques de ce brevet semblent se limiter aux organes relatifs au dispositif d'alimentation du brevet. En tout cas, en dehors de considérations générales dans les paragraphes d'introduction, il n'y a pas de référence précise à des moyens destinés à injecter du combustible et à porter la température du lit jusqu'à la température de fonctionnement, ni à des moyens destinés à entretenir la température de combustion au cours du fonctionnement du lit, même dans le

cas d'un matériau d'alimentation à l'état relativement sec.

Dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique No -

3.863.577, sont décrits des moyens auxiliaires d'injection d'air montés sur la paroi de la chambre de réaction et situés dans un plan horizontal à faible distance au-dessus des couches supérieures du lit fluidisé, de manière à établir et à entretenir une zone de combustion de forte turbulence dans l'espace de franc-bord, cette zone étant directement voisine

des couches supérieures du lit et se raccordant sur celles-ci.

Dans ce dernier brevet, colonne 8, ligne 31, est décrit comme variante un dispositif d'alimentation "dans le lit fluidisé", grâce auquel des boues d'égout sont introduites par une vis directement dans le lit (Figure 6). Il est fait spécialement mention de moyens d'alimentation 62 servant à l'injection d'un combustible supplémentaire dans le lit (colonne 8, lignes 37 à 40). Ce brevet des Etats-Unis d'Amérique 3.863.577 reconnaît de façon précise (colonne 8, lignes 44 à 48) que "ces boues nécessitent en outre une injection continue dans le lit d'un combustible complémentaire, en vue d'entretenir la combustion". Il n'est indiqué en aucun endroit du brevet que l'on vient de citer que l'appareil décrit permette d'assurer une incinération auto-entretenue, avec, par

conséquent, suppression totale du combustible supplémentaire.

Les appareils décrits dans les deux brevets des Etats-Unis d'Amérique que l'on vient de citer comportent tous deux une source d'air auxiliaire destinée à provoquer la turbulence de l'air au-dessus du lit fluidisé et au voisinage de ce dernier. Les procédés décrits dans ces deux brevets assurent la combustion dans la zone située juste au-dessus de la surface supérieure du lit. Dans aucun de ces deux brevets il n'est dit, ou même simplement suggéré, que l'appareil peut fonctionner dans des conditions

d'incinération auto-entretenue.

La présente invention, qui vise à remédier à ces divers inconvénients, vise un procédé et un appareil pour l'incinération auto-entretenue d'agglomérés combustibles facilement friables à teneur élevée en humidité (de 50 à 70 %

d'eau), dans un lit fluidisé.

De façon précise, l'invention a pour objet un procédé d'incinération d'agglomérés combustibles facilement friables à forte teneur en humidité dans un lit fluidisé de particules solides inertes, ledit procédé étant caractérisé par le fait qu'il consiste à introduire dans ce lit lesdits agglomérés dans un premier courant d'air à grande vitesse et à entourer ledit premier courant d'air par un second courant d'air supplémentaire, qui déverse ledit premier courant et

ledit second courant dans ce lit.-

L'invention a également pour objet un incinérateur à lit fluidisé servant à brûler des agglomérés facilement friables, comprenant un logement de réaction imperméable aux gaz, une plaque de distribution d'air orientée horizontalement, cette plaque étant montée dans ledit logement et le divisant en une boîte soufflante située au-dessous de cette plaque et une chambre de réaction située au-dessus de cette plaque, des passages d'air pratiqués dans ladite plaque pour laisser traverser cette dernière par l'écoulement d'air de bas en haut et à empêcher lesdites particules à l'état solide de traverser cette plaque de haut en bas, lesdits passages étant constitués par une série d'ouvertures réparties sur toute la plaque, des moyens de compression de l'air destinés à fournir de l'air comprimé dans ladite boîte soufflante et à fluidiser un lit de particules solides inertes reposant sur cette plaque de distribution d'air,-un moyen d'alimentation et un moyen d'apport d'air supplémentaire orientés horizontalement et pénétrant dans ledit logement au-dessus de ladite plaque de distribution d'air, ces moyens servant à introduire le produit d'alimentation et l'air supplémentaire directement dans une partie intérieure du lit, ce moyen d'alimentation et ce moyen d'apport d'air supplémentaire étant constitués par un premier tube orienté horizontalement et des moyens servant à faire traverser ledit tube par lesdits agglomérés dans un courant d'air de grande vitesse, ledit moyen d'apport d'air supplémentaire consistant en un second tube qui entoure le premier tube et des moyens servant à faire passer un courant d'air de grande vitesse dans ledit second tube afin d'introduire dans le lit un courant de

grande vitesse constitué par de l'air et des particules.

L'appareil et le procédé selon l'invention assurent une combustion plus complète du combustible à l'intérieur du lit, ce qui renforce le chauffage du lit à un point tel qu'il est en mesure d'assurer une incinération auto-entretenue et, par conséquent, de réduire la post- combustion qui se produit dans l'espace de franc-bord situé au-dessus du lit. Une combustion très poussée à l'intérieur du lit de fluidisation est entretenue dans l'incinérateur, à tel point que c'est en grande partie à l'intérieur du lit fluidisé que les produits à forte teneur en humidité qui sont introduits sont séchés et brûlés. De préférence, on maintient le lit à une température comprise approximativement entre 820 et 870'C, en vue du

meilleur fonctionnement possible sans l'addition de.

combustible supplémentaire. Malgré tout, on règle, en haut ou en bas, la température nécessaire pour l'incinération auto-entretenue, en augmentant ou en diminuant la quantité

d'air supplémentaire ajoutée dans le lit.

D'autres avantages et caractéristiques de

l'invention ressortiront de la description qui va suivre,

faite en regard des dessins annexés et donnant, à titre explicatif mais nullement limitatif, une forme de

réalisation, avec des variantes.

Sur ces dessins: La Figure 1 est une coupe verticale d'un incinérateur à lit fluidisé conforme à l'invention La Figure 2 est une coupe partielle, à plus grande échelle, faite suivant la ligne 2-2 de la Figure 1, et elle représente un dispositif en forme de fourche pour l'introduction des produits à incinérer, entouré d'un dispositif d'apport d'air supplémentaire; La Figure 3 est une autre coupe, à échelle encore

plus grande, avec arrachement partiel, faite suivant la-

ligne 3-3 de la Figure 1; elle représente le dispositif en forme de fourche entouré par le dispositif d'apport d'air supplémentaire de la Figure 2 La Figure 4 est une coupe partielle, faite suivant la ligne 3-3 de la Figure 1, avec arrachement partiel, représentant une variante de réalisation, comportant un dispositif d'alimentation unique entouré du dispositif d'apport d'air supplémentaire correspondant; La Figure 5 est une coupe faite suivant la ligne -5 de la Figure 2 d'une forme possible de réalisation des tubes d'alimentation, entourés des tubes d'apport d'air supplémentaire; La Figure 6 est une coupe d'une autre variante de ce tube d'alimentation et de ce tube d'apport d'air supplémentaire, suivant la ligne 5-5 de la Figure 2; et La Figure 7 est une vue en coupe d'une autre variante et forme de réalisation de l'ensemble constitué par le tube d'alimentation et le tube d'apport d'air supplémentaire, auquel il est ajouté un troisième tube d'apport d'air, la coupe étant faite suivant la ligne 7-7 de

la Figure 4.

- L'incinérateur selon l'invention comporte un moyen d'alimentation dans lequel le produit constitué par des agglomérés combustibles facilement friables à haute teneur en humidité qui doit être brûlé est entouré par de l'air à grande vitesse, au point d'injection dans le lit. Les matériaux qu'il s'agit de brûler dans les incinérateurs à lit fluidisé selon l'invention sont des combustibles dont la teneur en humidité peut atteindre des valeurs comprises entre 50 et % et sont des agglomérés facilement friables, dont les dimensions et la forme permettent de les entraîner dans un

courant d'air à grande vitesse jusque dans le lit fluidisé.

Comme matériaux susceptibles d'être brûlés dans l'incinérateur selon l'invention et conformément au procédé de l'invention, on peut citer de nombreux déchets industriels de coke et des

matières solides de boues activées.

De plus, selon les formes de réalisation préférées,

le moyen d'alimentation se trouve approximativement à mi-

hauteur du lit fluidisé, de façon que le moyen d'alimentation soit injecté sur le côté, dans le tiers médian du lit. L'ensemble incinérateur à lit fluidisé 10 tel que représenté sur la Figure 1 comporte un logement il en acier, revêtu d'un produit réfractaire, du type couramment utilisé pour incinérer des déchets. Une plaque 20 de distribution de gaz est montée dans ce logement qu'elle divise en deux compartiments principaux, à savoir la boîte soufflante située au-dessous de cette plaque 20 et la chambre de réaction 15 située au-dessus et qui porte le lit fluidisé 25 constitué par des matériaux

à l'état de particules.

Cette plaque 20 de distribution de gaz comporte une série d'orifices 21 munis de tuyères 35 en forme de T, ces tuyères permettant à l'air de monter de la boite soufflante 30 dans le lit 25 de particules solides, tout en empêchant ces particules solides de tomber dans cette boîte

soufflante, en particulier lorsque l'ensemble est à l'arrêt.

Pour simplifier la représentation, on n'a représenté que quelques tuyères 35 mais il est bien entendu que celles-ci sont réparties de façon régulière sur toute l'étendue horizontale de la plaque 20. On notera que ces tuyères ont toutes la même longueur et s'arrêtent à la même hauteur dans un plan horizontal à l'intérieur du lit 25 de manière à assurer un écoulement uniforme. La boîte soufflante 30 est mise sous pression à l'aide d'un compresseur de type classique (non représenté) jusqu'à une pression suffisante pour fluidiser le lit 25, l'air étant introduit par la conduite 36. Pour une quantité donnée de matériau à l'état de particules, le lit 25, une fois fluidisé, atteint un niveau qui ne dépasse pas la ligne 40. Ce niveau 40 du lit fluidisé correspond en gros à la hauteur d'une section cylindrique de la paroi latérale inférieure 14 du logement. Au-dessus de ce niveau 40 du lit fluidisé 25, la paroi latérale du logement il s'évase en formant une paroi latérale supérieure 12 de forme conique. Le volume situé au-dessus de la partie supérieure réelle du lit 25 est appelé volume de franc-bord 16. Il est bien entendu que l'on pourrait utiliser une moins

grande quantité de matériau à l'état de particules.

En outre, l'ensemble incinérateur 10 est muni de becs de gaz 45 et de gicleurs d'huile 50 logés dans le lit 25 et qui apportent un combustible supplémentaire qui assure un chauffage préalable du lit en le portant à la température d'inflammation au cours de l'opération de démarrage. Une installation 55 de pulvérisation d'eau logée dans l'espace 15 comporte des buses de projection d'eau 60 qui déversent de l'eau servant à refroidir rapidement les gaz contenus dans cet espace dans le cas o la- température qui règne à l'intérieur de l'incinérateur atteindrait des valeurs trop élevées. Un tel montage a pour rôle de protéger l'installation d'échange de chaleur située en aval. Dans son rôle le plus efficace, l'ouverture d'échappement 65 située dans la partie supérieure de l'incinérateur 10 permet aux gaz chauffés de sortir en direction d'une chaudière de type classique (non représentée), par exemple en vue de transformer l'eau de cette chaudière en vapeur d'eau, assurant ainsi une récupération d'énergie. L'ensemble constitué par le moyen d'alimentation et par le moyen d'apport d'air qui l'entoure est désigné par la référence 70; il traverse la paroi latérale inférieure 14, qui est de forme cylindrique, de l'incinérateur 1-0 et il pénètre horizontalement dans le lit fluidisé 25. Cet ensemble est constitué par le tube d'alimentation 97 et par le tube

102 d'apport d'air supplémentaire qui entoure le tube 97.

Diverses formes de réalisation de cet ensemble 70 sont représentées de façon plus détaillée sur les figures 2 à 7. Les figures 2 et 3 représentent une forme de réalisation suivant laquelle cet ensemble 70 (constitué par le moyen d'alimentation et par le moyen d'apport d'air supplémentaire) forme une fourche de façon à assurer une plus grande dispersion du produit à incinérer. L'air est introduit

dans le passage 100 d'air supplémentaire par la conduite 90.

L'air ainsi fourni par cette conduite 90 est prélevé dans il l'air envoyé par un compresseur (non représenté) dans la boite soufflante 30. Le passage 100 d'air supplémentaire est réalisé en disposant les tubes 102 d'apport d'air supplémentaire autour des tubes d'alimentation 97 dans lesquels se trouve le combustible entraîné dans un courant

d'air à grande vitesse dans la conduite d'alimentation 75.

Ce courant d'air à grande vitesse qui transporte la charge à incinérer est fourni par un second compresseur (non représenté). Le collecteur 80 réunit les tubes d'alimentation 97 en forme de fourche et la conduite d'alimentation 75, en

dehors de la paroi latérale inférieure 14 de forme conique.

Les tubes d'alimentation 97 et les tubes 102 d'apport d'air supplémentaire qui entourent les tubes 97 sont supportés, à l'extrémité de sortie, par des montants 85 qui reposent sur

la plaque 20 de distribution de gaz.

La Figure 4 représente un mode de réalisation préféré de l'invention, selon lequel la conduite d'alimentation ne forme pas une fourche mais au contraire pénètre dans le lit fluidisé 25 sous la forme d'un simple tube d'alimentation 97 muni d'un unique tube 102 d'apport d'air supplémentaire entourant ce tube 97. Cette forme de réalisation comporte éventuellement un troisième tube 105 d'apport d'air monté à l'intérieur du tube 97 entouré du tube 102, et parallèle à cet ensemble. On étudiera cette

disposition de façon plus détaillée à propos de la Figure 7.

Sur la Figure 5, le tube d'alimentation 97 est concentrique au tube 102 d'apport d'air supplémentaire, de sorte que le passage 100 d'air supplémentaire est de forme annulaire. Dans la variante représentée sur la Figure 6, le passage d'air supplémentaire 104 est délimité par un tube d'alimentation 97 de forme circulaire et un tube 103 d'apport

d'air supplémentaire, de section elliptique.

La Figure 7 représente une forme de réalisation suivant laquelle une troisième conduite d'air 107 fournit de l'air à des tubes 105 disposés audessous du tube 102 d'apport d'air supplémentaire, de sorte que l'on obtient un troisième passage 110 d'apport d'air. Cet air est comprimé par un autre compresseur (non représenté étant donné qu'il est d'un type classique) et il pénètre dans le lit en même temps que le courant contenant le produit à incinérer et le courant d'air supplémentaire, en apportant ainsi un complément d'air

destiné à faciliter la combustion et à assurer la turbulence.

Le fonctionnement de l'incinérateur selon l'invention est le suivant pour le démarrage, on commence.par porter le lit à la température d'inflammation en brûlant du gaz naturel introduit par le bec de gaz 45, jusqu'à ce que ce lit -25 atteigne une température d'environ 540'C; puis on replace l'écoulement de gaz avec du pétrole introduit par le gicleur jusqu'à ce que le lit 25 atteigne la température de combustion autoentretenue. A cette température, le pétrole brûle en assurant un chauffage complémentaire. L'écoulement de pétrole s'arrête lorsque le lit atteint la température de fonctionnement auto-entretenue, par exemple 930'C. La température de combustion auto-entretenue est fonction du degré d'humidité, de la température de combustion du produit à incinérer et d'autres variables; pour une charge donnée de produit à incinérer, on détermine facilement cette température de façon empirique, par exemple en arrêtant momentanément la circulation du combustible supplémentaire et

en vérifiant attentivement si la température demeure constante.

De la sorte, l'introduction de produit à incinérer peut

commencer avant que la température d'inflammation auto-

entretenue ne soit atteinte, mais toutefois elle ne doit pas commencer tant que la température n'a pas atteint la valeur d'au moins environ 700'C, afin de réduire le plus possible la formation de fumée et le risque de combustion explosive, risque qui, bien entendu, existe en permanence lorsqu'il se

forme beaucoup de fumée.

L'air de fluidisation introduit dans la boite soufflante 30 par un compresseur (non représenté) monte par les tuyères 35 en forme de T, dans le lit 25, avec un débit suffisant pour fluidiser celui-ci. -Au moment o le courant contenant le produit à incinérer pénètre dans le lit 25, il est entouré par l'air supplémentaire qui sort des passages et 104. Eventuellement, on peut introduire un complément

d'air par le troisième passage d'air 110.

Tandis que les matériaux combustibles brûlent, les produits de la combustion, la vapeur d'eau et les déchets de cendres s'élèvent dans l'espace de franc-bord 16 et sortent de l'incinérateur par l'ouverture d'échappement 65. Toutefois, les produits ne sont pas complètement brûlés par la combustion et il peut se produire une certaine combustion complémentaire dans l'espace 16. Si, pour une raison quelconque, la température des gaz qui quittent l'espace 16 par l'ouverture 65 atteint des valeurs pour lesquelles l'installation située en aval risque d'être endommagée, par exemple des températures dépassant 10900C, de l'eau est projetée dans l'espace 16, en quantité suffisante pour ramener la température qui règne dans cet espace à des valeurs correspondant à un fonctionnement normal et sans danger, par exemple des températures comprises entre 870 et 1000'C. Les cendres sont séparées par un séparateur cyclone (non représenté) et les gaz très chauds peuvent servir à chauffer de l'eau dans une chaudière pour donner de la vapeur d'eau

utilisée comme source d'énergie.

EXEMPLE

Conformément au procédé selon l'invention, on brûle des résidus au furfural de cosses de riz à forte teneur en humidité (environ 55 %), dans un incinérateur de grandes dimensions à lit fluidisé, de façon autoentretenue et continue, dans un lit de sable sans aucune addition de

combustible supplémentaire. Au démarrage, on brûle du gaz naturel pour faire monter la température du

lit 25 jusqu'à la température d'inflammation (environ 6500C) et l'on introduit directement du pétrole dans ce lit 25 afin que la température de ce dernier continue de s'élever et atteigne une valeur comprise entre environ 760 et 870'C. (Le pétrole, qui est injecté dans ce lit par douze ouvertures d'entrée 50 disposées sur le pourtour de l'ensemble incinérateur 10, brûle dans le lit 25

sans aucune addition d'air supplémentaire).

Une fois que ce lit 25 a atteint la température d'inflammation, on introduit les résidus à incinérer par la conduite d'alimentation 75 en forme de fourche et on les injecte, par les deux tubes d'alimentation 97 dont chacun est entouré par un tube d'apport d'air supplémentaire (102, 103), horizontalement dans le lit 25, à une hauteur d'environ 100 à 112 cm au-dessus du fond du lit fluidisé (environ au tiers médian horizontal de l'épaisseur totale du lit qui est de 225 cm). Chacun des deux tubes d'alimentation 97 pénètre dans le lit 25 jusqu'à un point de sortie situé à environ 1,80 m

de la paroi latérale inférieure 14 de l'incinérateur 10.

On introduit environ 190 m3 à la minute d'air par les tubes d'alimentation 97, avec un débit de 48 tonnes à

l'heure, le produit à incinérer humide renfermant 55 % d'eau.

Avec un tel débit, 26 tonnes d'eau sont introduites à l'heure dans le lit 25 de l'incinérateur. La vitesse au point de déversement dans le lit est d'environ 60 m par seconde. On introduit de l'air avec un débit pratiquement égal (à savoir environ 190 m3 à la minute) par les tubes 102103 d'apport

d'air supplémentaire qui entourent les tubes d'alimentation.

Les courants d'air supplémentaire sont envoyés par la conduite d'air supplémentaire 90 et sont prélevés dans la boîte soufflante 30. Un compresseur (non représenté étant donné qu'il est d'un type classique) met sous pression cette boite soufflante située au-dessous de la plaque 20 de distribution d'air et la pression ainsi obtenue assure à la fois un écoulement d'air de la boite soufflante 30 à travers le lit ainsi que cette boite soufflante dans le lit 25, par les tubes 102 et 103 d'apport d'air supplémentaire. Le courant d'air de grande vitesse qui entraîne les produits à incinérer par les tubes 97 est fourni par un compresseur distinct

(non représenté étant donné qu'il est d'un type classique).

Dès que l'arrivée des matières solides à incinérer est assurée, on cesse d'injecter le gaz et le pétrole, et

l'on constate que l'incinérateur fonctionne de façon auto-

entretenue, sans à-coups d'une manière facilement réglable.

En ce qui concerne la pression dans l'incinérateur 10, on entretient, au cours du fonctionnement auto-entretenu, une

pression d'environ 0,4 bar dans la boite soufflante au-

dessous du lit et il se produit une chute de pression d'environ 0,1 bar à la traversée de la plaque de distribution d'air. Il se produit une chute de pression d'environ 0,17 bar à la traversée du lit et d'environ

0,10 bar dans l'espace de franc-bord.

Les résidus solides au furfural à forte teneur en humidité sont introduits de façon continue dans le lit chauffé 25 par le courant d'air à grande vitesse entouré par un courant d'air supplémentaire. De la sorte, les résidus pénètrent dans le lit sous la forme de petites particules fortement dispersées. Dans les conditions d'un essai particulier, le courant d'air supplémentaire est introduit dans le lit selon le débit indiqué plus haut dans le présent exemple; le lit demeure à la température optima de fonctionnement auto-entretenu comprise entre environ 760 et 870'C, et l'on constate que la température du volume de

franc-bord demeure comprise entre 870 et 10000C.

Dans un essai distinct, au cours duquel on coupe l'arrivée d'air supplémentaire, la température de l'espace de franc-bord 15 s'élève à une valeur supérieure à 9550C et même à 9800C, et la température du lit descend au-dessous de 700'C, valeur critique à laquelle une fumée commence à se former, avec par conséquent un risque d'explosion. On injecte de l'eau dans le volume de franc-bord pour faire baisser la température des gaz qui quittent cet espace. Afin de protéger l'installation située en aval de l'incinérateur, on empêche la température des gaz de sortie de dépasser la valeur de 1090'C. Dans une troisième série de conditions d'essai, toutes les variables de réglage demeurent les mêmes, avec cette seule différence que l'on augmente la quantité d'air servant au transfert du produit à incinérer; on ne constate aucune variation de température ni dans le lit, ni dans le

volume de franc-bord.

Avec une quatrième série de conditions, selon lesquelles toutes les variables de réglage demeurent les mêmes, avec toutefois cette différence que l'on fait de nouveau arriver de l'air supplémentaire et que cet air supplémentaire est fourni avec le débit indiqué au début du présent exemple, la température régnant dans l'espace de franc-bord descend jusqu'à une valeur comprise entre 870 et 10000C, tandis que la température du lit s'élève jusqu'à une valeur comprise entre 760 et 8700C. De la sorte, le lit et l'espace de franc-bord se trouvent dans les conditions optimales de fonctionnement auto-entretenu et l'incinérateur

continue de fonctionner de façon auto-entretenue.

Après leur sortie de l'espace de franc-bord de l'incinérateur, les gaz traversent une chaudière dans laquelle la température des gaz tombe de la valeur d'environ 980'C à une valeur comprise entre 235 et 2550C. Les gaz refroidis (contenant du poussier) sont introduits dans un épurateur qui fait tomber la température du courant de gaz jusqu'à environ 750C. Le poussier est séparé dans un séparateur cyclone et l'acide phosphorique, l'anhydride sulfureux, l'acide sulfurique, etc. présents dans la masse de résidus au furfural de cosses de riz, qui ont été transformés au cours de l'incinération en produits gazeux, sont chassés dans l'eau. L'anhydride sulfureux, les oxydes phosphoreux etc. sont chassés du liquide de nettoyage par précipitation à

l'aide de chaux et on les retire.

On voit facilement d'après la description qui

précède que l'invention fournit un incinérateur efficace à lit fluidisé pouvant être utilisé de façon économique pour transformer des déchets à forte teneur en humidité en une source d'énergie facilement disponible, à la condition que la combustion soit auto-entretenue et que, par conséquent, aucun produit complémentaire constituant une source d'énergie

ne soit nécessaire pour entretenir la combustion.

- Ainsi, l'appareil et le procédé selon l'invention permettent de résoudre, tout au moins partiellement,-le problème complexe de l'absence de combustion complète dans le lit 25 et le risque, qui en résulte, des conditions dangereuses qui se présentent lorsque l'on brûle des déchets à forte teneur en humidité dans des incinérateurs de très

grandes dimensions.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1. Procédé d'incinération d'agglomérés -

combustibles facilement friables à forte teneur en humidité dans un lit fluidisé de particules solides inertes, ledit procédé étant caractérisé par le fait qu'il consiste à introduire dans ce lit lesdits agglomérés dans un premier courant d'air à grande vitesse et à entourer ledit premier courant d'air par un second courant d'air supplémentaire, qui déverse ledit premier courant et ledit second courant dans ce lit.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les agglomérés sont introduits dans ce lit

dans le tiers médian horizontal de ce dernier.

3. Incinérateur à lit fluidisé servant à brûler des agglomérés facilement friables, comprenant un logement de réaction 11 imperméable aux gaz, une plaque 20 de distribution d'air orientée horizontalement, cette plaque étant montée dans ledit logement 11 et le divisant en une boîte soufflante 30 située au-dessous de cette plaque et une chambre de réaction 15 située au-dessus de cette plaque, des passages d'air 21 pratiqués dans ladite plaque 20 pour laisser traverser cette dernière par l'écoulement d'air de bas en ha t et à empêcher lesdites particules à l'état solide de traverser cette plaque de haut en bas, lesdits passages étant constitués par une série d'ouvertures réparties sur toute la plaque 20, des moyens de compression de l'air destinés à fournir de l'air comprimé dans ladite boîte soufflante 30 et à fluidiser un lit de particules solides inertes reposant sur cette plaque de distribution d'air, et un moyen d'alimentation pénétrant horizontalement dans le lit 25 de manière à alimenter directement une partie intérieure du lit, caractérisé par l'ensemble dudit moyen d'alimentation et d'un moyen d'apport d'air supplémentaire, ledit moyen d'alimentation comprenant un premier tube 97 orienté horizontalement et des moyens servant à faire traverser ledit tube par lesdits agglomérés dans un courant d'air de grande vitesse, ledit moyen d'apport d'air supplémentaire consistant en un second tube 102 qui entoure le premier tube 97 et des moyens servant à faire passer un courant d'air de grande vitesse dans ledit second tube 102 afin d'introduire danis le lit 25 un courant de grande vitesse constitué par de l'air

et des particules.

4. Incinérateur selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le moyen d'alimentation 97 débouche dans une zone horizontale qui constitue le tiers médian du lit 25, de telle sorte que les agglomérés sont

introduits à l'intérieur de ce lit dans ladite zone.

5. Incinérateur selon l'une quelconque des

revendications 3 et 4, caractérisé par le fait que ledit

premier tube 97 est concentrique au second tube 102 et logé

à l'intérieur de celui-ci.

6. Incinérateur selon l'une quelconque des

revendications 3 à 5, caractérisé par le fait que ledit

premier tube 97 est en forme de fourche et comporte donc deux extrémités divergentes de déversement et que chacune de ces extrémités divergentes est entourée par un second tube correspondant.

7. Incinérateur selon l'une quelconque des

revendications 3 à 6, caractérisé par le fait qu'il comprend

un troisième moyen d'apport d'air comprenant un troisième tube 105, orienté horizontalement, situé au-dessous de l'ensemble constitué par le premier et par le second tubes et parallèle à cet ensemble, et des moyens servant à faire traverser ledit troisième tube par un courant d'air de grande vitesse, ledit troisième tube déversant un courant d'air à l'intérieur du lit 25, en un endroit situé juste au-dessous

du courant d'air introduit par ledit second tube 102.