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" Système et procédé pour détruire des coulis aqueux contenant des déchets organiques combustibles'$, *
La présenta invention concerne les systèmes et les pro- cédés de destruction des coulis aqueux contenant des déchets or- ganiques combustibles.
En ce qui concerne lo traitement des déchets industriels ot des ordures ménagères, qui sont constitués essentiellement de matières organiques, le problème principal réside dans l'utilisation des matières solides, organiques et combustibles contenues dans ces
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déchets ou ordures. Actuellement on sèche par la chaleur et on vend comme engrais une proportion limitée de certains de ces déchets, comme par exemple les boues d'aoûts; on sèche d'autres déchets en
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couches placées à l'air libre, on en emmaRAsine d'autres dans des autres lagunes et on se contente pour certains/de les déverser ou de les enfouir.
Bien qu'on vende des déchets séchés, pour récupérer les capitaux investis dans l'achat do l'équipement de traitement des déchets, le marché de coo déchets sèches est très limita, et peu de sociétés ou de municipalités ont réalisé l'installation des u- binez nécessaires de séchage et d'emballage, 0'outras déchets exi- gent de grandes surfaces pour l'installation des couches de sécha-
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se à l'air libre, ou des lagunes d'em-nasasinase, ou pour le déverse- ment et 1'enfouissement.
La présente invention réalisa des systèmes et des pro- cédés perfectionnes pour détruire les déchets et en particulier pour détruire les déchets se trouvât sous la forme de coulis aqueux contenant des matières combustibles organiques.
L'invention permet de convertir complètement les déchets organiques en cendres inorganiques et en gaz, sans produire des gaz nocifs qui pourraient polluer l'atmosphère environnante. D'
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autre part, les coulis aqueux truités oonro6mont à l'invention, sont complètement détruits par l'év"porat1on de l'eau qu'ils contiens nent et par la combustion totale de leurs déchets organique à l'in- térieur d'un incinérateur, à lit fluidifia,
Le système conforme à l'invention comprend un incinérateur
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perfectionné du type à lit fluidifié dans lequel la chaleur, d4ga- gée pur la combustion des déchets organiques, peut âtre suffisante j
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pour évaporer toute l'eau d'un coulis aqueux et puur elevor la tom- pérature de toutes les matières jusqu'à leurs températures de coM." bustion;
ainsi, le système, cotiportuit l'incinérateur, fonctionne 'par lui-*m9me, sans qu'on soit obl.1:;\ de lui fournir des combustibles autres que les déchets organiques combustibles à détruire, pourvu que la concentration et le pouvoir calorifique de ces matières or-
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ganiques soient suffisamment élevés.
L'incinérateur perfectionné, faisant partie du système de la présente invention, comprend dans sa partie inférieure un lit fluidifié et dans sa partie supérieure une chambre élargie de déga- gement ou séparation,pour être certain que les particules organiques entraînées,provenant de la combustion des déchets, sont retenues dans l'incinérateur pendant un temps suffisant pour permettre leur com- bustion complète et pour empêcher la séparation des fines particu- les du lit fluidité.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, 1' sys- tème comprend à la foisun incinérateur,pour détruire complètement les coulis concentrés, et un évaporateur pour concentrer les coulis dilués, de façon à obtenir des coulis concentrés pouvant être com- ploiement détruits à l'intérieur de l'incinérateur.
Conformément à une autre caractéristique plus particu- libre, de la présente invention, les déchets organiques combustibles, contenus dans les coulis aqueux à détruire, fournissent toute la chaleur nécessaire pour la concentration des coulis dilués et une partie ou la totalité de la chaleur nécessaire pour l'incinération des éléments organiques contenus dans les coulis concentrés.
Le système, conforme à l'invention et destiné à détruire un coulis aqueux, contenant des déchets organiques combustibles, com- prend une structure définissant une chambre verticale de combustion, une masse pulvérisée de matières réfractaires contenue dans la cham- bre de combustion, un dispositif pour fournir continuellement dans la partie inférieure de la chambre de combustion un courant d'ad- mission comprenant de l'oxygène à l'état libre avec une certaine et vitesse de façon/à former/à maintenir les matières réfractaires à l'état d'un lit fluidifié, un dispositif pour introduire ledit cou- lis dans le lit fluidifié, un dispositif pour fournir de la chaleur au lit fluidifié de façon à maintenir la température do fonction- nement de celui-ci,
afin que l'eau du coulis soit évaporée et que les
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déchets organiques combustibles, contenue dans le coulis soient brûles après leur introduction dans le lit fluidifié, et un dis- positif pour retirer continuellement de la partie supérieure de la chambre de combustion un courant de sortie contenant la vapeur d' du eau, les gaz et les cendres provenant de la desctruction//coulis.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le système, destiné à détruire un coulis aqueux contenant des déchets organiques combustibles, ce coulis consistant par exemple en une boue d'égout, comprend une structure définissant une chambre ver- ticale de combustion, une masse de particules de matières réfrac- taires, contenue dans la chambre de combustion, un dispositif pour fournir continuellement dans la partie inférieure de la chambre de combustion un courant d'admission contenant de l'oxygène à l'état libre avec une certaine vitesse, de façon à former et à maintenir les matières réfractaires à l'état d'un lit fluidifié, un évcpo- rateur, ur.
dispositif pour introduire le coulis ou boue dans l'éva- porateur, un dispositif pour fournir de la chaleur à l'évaporateur de manière à faire évaporer une partie de l'eau du coulis et à obtenir ainsi un coulis concentré, un dispositif pour faire avan- cer le coulis concentré à partir de l'évaporateur dans le lit flui- difié, un dispositif pour fournir de la chaleur au lit fluidifiéf de manière à maintenir la température de fonctionnement de celui-ci, afin due l'eau du coulis concentré s'évapore et que les matières combustibles du coulis concentré brûlent après l'introduction du coulis concentré dans le lit fluidifié, et un dispositif pour reti- rer continuellement de la partie supérieure de la chambre de combus- tion un courant de sortie contenant la vapeur d'eau,
les ga et les cendres résultant de la destruction du coulis concentré.
L'invention a aussi pour objet un procédé pour détruire un coulis aqueux contenant des déchets organiques combustibles; con- formément à ce procédé, on utilise une chambre verticale de com- bustion contenant une masse de particules de matières réfractaires, on fouiait continuelle ment dans la partie inférieure de la chambre
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de combustion un courant d'admission contenant de l'oxygène libre avec la vitesse nécessaire pour former et maintenir les matières ré- fractaires à l'état d'un lit fluidifié, on introduit le coulis dans le lit fluidifié, on fournit de la chaleur au lit fluidifié pour maintenir sa température de fonctionnement,
de lagon que l'eau du coulis s'évapore et que les déchets organiques combustibles iu coulis brûlent après l'introduction de celui-ci dans le lit fluidi- fié, at on retire continuellement de la partie supérieure de la chambre de combustion un courant de sortie renfermant la vapeur d' eau, les gaz et les cendros résultant de la destruction du co@lis.
On comprendra mieux l'invention à la lecture de la des- cription 'suivante se référant au dessin annexé, sur lequel les fi- dures 1, 2 et 3 constituent ensemble une vue schématique d'un sys- tème conforme à l'invention et permettant de mettre en oeuvre le procédé de celle-ci
La présente invention s'applique d'une manière générale à la destruction des coulis aqueux, qui contiennent des déchets or- ganiques combustibles provenant des usines et des égouts* On peut appliquer l'invention chaque fois que l'on veut détruire dos déchets contenant une matière organique susceptible d'être complètement ou à peu près complètement oxydée et transformée en produits inoffen- alto,
dans des conditions relativement modérées de température et de pression. Les coulis aqueux de déchets, auxquels la présente in- vention peut s'appliquer, comprennent les ordures ménagères orga- niques, que l'on broie si cela est nécessaire pour obtenir un cou- lis de manutention facile, les eaux d'égout à l'état brut, les boues d'ajout à l'état brut, les boues d'égout soumises à un traiteront de digestion, les liqueurs de déchets de papier et de sulfite ré- sultant des opérations de broyage du papier et de la pulpe de papier, les liquides de déchets des abattoirs, les déchets des usines fabri- cant des produits synthétiques ou d'autres produits chimiques, tels que les plastiquas, le caoutchouc,
les teintures et les produits
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pharmaceutiques, les déchets résultant des opérations de traitement des produits alimentaires, par exemple de la fabrication des dif- férents produits laitiers, etc..
On décrira l'invention, à. titre d'exemple, en considé- rant la destruction d'un coulis comprenant soit des ordures ména- gères organiques broyées, soit une boue d'égout activée et di- gérée, ces ordures et cette boue contenant 8% en poids de matières solides sèches et ayant été tamisées à travers un tamis vibrant à trop-plein comportant huit mailles par longueur de 2,54 cm. Le con- tenu solide sec d'une telle boue est combustible dans une propor- tion d'environ 50%. et le pouvoir calorifique de la partie combus'- est tible et seche/d'environ 2168 Kcal/Kg.
Si on se réfère maintenant aux figures 1 à\3 inclusivement, on y voit un système de destruction de coulis contenue à la pré- sente invention; ce système comprend un incinérateur perfectionné 100 (figure 1). Cet incinérateur comprend une embase 101, sur la- quelle est montée une section inférieure 102, verticale et sensi- blement cylindrique, qui supporte à son extrémité supérieure une section de transition 110, évasée vers le haut et vers l'extérieur et d'une forme sensiblement tronconique; cette section de transi- tion 110 supporte à son tour une section supérieure 120, dont la forme est sensiblement cylindrique et qui ressemble à un dôme.
Une chambre 102a d'admission de combustible et d'alimentation en air est prévue dans la partie inférieure de la section inférieure 102; une boite à feu 102b est formée dans la partie- intermédiaire de la section inférieure 102; une chambre de combustion 102, est formée dans la partie supérieure de la section inférieure 102. Le diamè- tre de la section supérieure 120 est sensiblement plus grand que celui de la section inférieure 102, de façon à réaliser dans la section supérieure 120 une chambre de dégageront 120a d'un volume important.
La structure principale de support de la section infé- rieure 102 est constituée par une paroi verticale et sensiblement
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cylindrique 103 en acier, Une grille réfractaire 131, disposée
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à l'intérieur de la paroi d'acier 103, constitue une clayon entre l'extrémité supérieure de la boite à feu 102 b et la partie tinté- rieure de la chambre de combustion 102c; la paroi cylindrique de la boite à feu 102b comporte un garnissage réfractaire intérieur sensiblement cylindrique 104b, disposé sur la portion ad,ac nte de la paroi d'acier 103;
la paroi cylindrique de la chambre de combustion 102c comporte un garnissage réfractaire intérieur son- . siblement cylindrique 104c, disposé aussi sur la portion adj sente de la paroi d'acier 103.Dans cette disposition, les garnissages 104b et 104C sont disposés respectivement en dessous et en dessus de la grille réfractaire 131.
Le support principal de la section de transition 110 est constitué par une paroi d'acier 111, évasée vers le haut, et sensiblement tronconique, dont l'extrémité inférieure se raccorde
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à l'extrémité supérieure de laparoi d'acier 103. La surface 1ntdri.u- re de la paroi d'acier 111 porte un garnissage réfractaire 112, é- vase vers le haut et sensiblement tronconique, dont l'extrémité inférieure se raccorde à l'extrémité supérieure du garnissage réfrac-
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taire 104c.
Le support principal do la section supérieure 120 est constitué par une paroi verticale d'acier 121 en forme de dôme, qui comprend une paroi cylindrique 12là et une paroi supérieure d'extré- mité 12in; l'extrémité inférieure de la paroi latérale en acier 121a se raccorde à l'extrémité supérieure de la paroi d'acier 111, Il faut remarquer qu'il n'est pas généralement nécessaire de prévoir un garnissage réfractaire sur la surface intérieure de la paroi d'
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acier 121, bien qu'on puisse prévoir un tel garnissage, si on le dé- sire.
Les surfaces extérieures des parois d'acier 103, 111, 121 sont munies respectivement d'enveloppes 105,113,122 d'isolation ther- mique ; toutes ces enveloppes peuvent être réalisées en une saule piè-
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ce. L'enveloppe 122 est de préférence notablement plus épaisse que les enveloppes 105 et 113, puisque la paroi d'acier 121 n'est pas munie nécessairement d'un garnissage réfractaire.
D'autre part, on prévoit dans la paroi latérale en acier
12Ia une ouverture d'accès, définie par un tube cylindrique en acier 123, qui s'étend vers l'extérieur à partir de la paroi la- térale en acier 121a. L'extrémité extérieure du tube d'acier 123 est fermée par un couvercle plat en acier 124-, fixé d'une manière amovible en place au moyen d'une série de boulons 125.Ce couver- cle 124 porte un conduit 126, qui s'étend vers l'intérieur et vers le bas et qui sert à ajouter de temps en temps, suivant le be- soin, une nouvelle matière réfractaire broyée dans la chambre de combustion 102c; cette matière réfractaire est utilisée dans un but qui sera expliqué plus loin.
L'extrémité extérieure du conduit 126 est munie d'un robinet manuel 126A, à travers lequel, après l'avoir ouvert, on peut charger la matière réfractaire broyée. Ce robinet
126a est normalement formé* L'extrémité supérieure de la chambre
120a communique avec une conduite de sortie en acier 127, dont l' extrémité inférieure ouverte est fixée en place dans une ouvertu- re de la portion centrale de la paroi supérieure 121b; ainsi, les gaa de combustion etc... peuvent être évacués en dehors de l'inci- . nérateur 100. La conduite de sortie 127 comporte une enveloppe 127a d'isolation thermique.
Une masse 130 d'une matière broyée, inerte et réfrac- taire, est disposée dans la chambre de combustion 102c; cette ma- tière 130 est supportée par la grille réfractaire 131; elle peut être fluidifiée de façon à former un lit fluidifié 130 dans la cham- bre de combustion 102c. Pour fluidifier la matière réfractaire 130, on fait arriver de l'air dans l'extrémité inférieure de la chambre de combustion 102c à travers un certain nombre de canaux 132 formés à travers la grille réfractaire 131; ces canaux 132, traversant la grille réfractaire 131, font communiquer l'extrémité supérieure
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de la boite à feu 102b avec l'extrémité inférieurs de la chambre de
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combustion 108e.
Le canaux 132 sont repartis de préférence unifor- Moment sur toute la surface de la grille réfractalre lui; chacun de ces canaux se présenta sous la forme d'un orifice cylindrique d'un diamètre de bzz an. La grille réfraetalre 131 supporte la ma- tière réfractaire 1' ; elle est supportée elia.mtrraa par l'extrémité supérieure du garnissage réfractaire l04b.
Dpnn un mode do réalisation proféré du lit 130b la poz tion inférieure 4e celui-ci comprend un corps compact 130a d' <n ar.rlgat d'argile réfractaire, dont l'épaisseur est d'onviron ; j cm et ne dépasse pas environ 30 cm; ce corps 130a est supporta direc- tement par l'extrémité supérieure de la grille réfractaire 131; la portion supérieure du lit 130 comprend un corps 130b, en sable ,
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"torpédo" cribla do nouveau, dont l'épaisseur est d'environ 90 cm et qui est supporté par l'extrémité supérieure de l'agrégat 130a.
Lesmorceaux constituant cet agrégat ont des dimensions comprises entre 1,9 cm et 2,54 cm; les particules constituant le sable du corps 130b ont des dimensions intermédiaires entre les mailles d'un tamis comportant 30 mailles par longueur de 2,54- cm et les mailles d'un tamis comportant 70 mailles par longueur de 2,54 cm. L'agrégat 130a peut consister en une composition appropriée quelconque d'ar- gile réfractaire; le sable "torpédo" du corps 130b est constitué essentiellement par de la silice.
Dans le lit 130, c'est en prin- cipe le sable 130b qui est fluidifie} ainsi, le sable se dilate et constitue un lit fluidifié 130, qui s'étend sur une hauteur d'on- viron 1,8 m, au-dessus de la grille réfractaire 131 et qui remplit
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n pou près complètement la chambre de combustion 1020, pour se ter- miner râ la base de la section de transition 11u. Dans une variante, la portion supérieure du lit 130 peut comprendre, à la place du sa- ble, des fragments de porcelaine, dont les dimensions sont comprises entre celles des mailles des deux tamis comportant respectivement
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30 .nu311es et 70 Mailles par longueur de 2,54 cm, et qui peuvent être facllewent fluidifies pour atteindre le but recherche.
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L'air, qui traverse les canaux 132 de la grille réfrae- taire 131 pour arriver d la base de la chambre de combustion 102c ne sert pas seulement à former et à maintenir le lit fluidifié 130 dans la chambre de combustion 102e, mais aussi à entretenir la com- bustion et à faire brûler les déchets organiquesdans le coulis à détruire, cornue on l'expliquera en détail un peu plus loin; cet air arrive dans les canaux 132 à partir de l'extrémité supérieure
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de la botte à feu 102bol il arrive dans cette botte e partir de la chambre à air ZCa.
L'extrémité inférieure de la boîte à fou ,c2à est séparée de 1'extrémité supérieure de la chambre à air 102a par une plaque d'acisr 191, traversée pur un certain nombre d'orifices d'air 191a, à travers lesquels l'air passe de l'extrémité supérieure de la chambre à air 102a dans l'extrémité inférieure de la boite à feu 102b. La partie centrale de la plaque d'acier 191 supporte sur sa face supérieure un brûleur 193, disposé dans la partie in- férieure de la balte à feu 102b et utilisé pour un but défini un peu plus loin ; lesorifices 191a de la plaque d'acier 191 sont disposés autour du brûleur 193.
L'air arrive dans la chambre à air 102a, entre l'embase 101 et la plaque d'acier 191, à partir d'une conduite d'admission 141 en acier, qui comporte une enveloppe 141a d'isolation thermique.
Pour produire un écoulement d'air, on utilise un souffleur
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lAü, qui est entraîne au moyen d'un moteur électrique 143 par 11 intermédiaire d'une courroie de transmission 144. Ce souffleur 140 comporte une ouverture d'admission, reliée à une conduite d'admis-
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sion 263$ et une ouverture de sortie reliée h une conduite d'éva- cuation 142.
Un filtre d'air 261- 262 est disposé dans l'extrémité extérieure de la conduite d'admission 263. pour filtrer l'air atmos-
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phérique et en retirer la poussiùre etc..., avant qu'il soit in- troduit dans le souffleur 140, La conduite de sortie 142 cosiaunique inférieure avec 1' extrémité/d'un tube extérieur 273 d'un échangeur de chaleur 270;
cet 'échangeur de chaleur 270 comprend en outre un tube inté-
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rieur 272, qui est écarté vers l'intérieur (duns le sens radial) ptar
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rapport au tube extérieur 273, dont la surface.extérieure porte une enveloppe 273a d'isolation thermique.
L'extrémité supérieure du tube extérieur 273 est reliée à l'extrémité extérieure de la con- duite d'admission 141, qui s'étend jusqu'à la chambre d'air 102a de l'incinérateur 100. L'air, passant à travers le tube extérieur 373 et autour du tube intérieur 272 de l'échangeur de chaleur 270, est chauffé comme on l'expliquera en détail un peu plus lo@@, et il est dirigé ensuite à travers la conduite d'admission 141 jusqu'à l'intérieur de la chambre à air 102a. D'autre part, la conduite de sortie 142 comprend un raccord de purge 146 muni d'un rob@net manuel 147; la conduite d'admission 141 comprend un orifice 148 de mesure de débit, qui comporte les prises habituelles de pression PT, comme on le voit sur la figure 1.
Quand le fonctionnement de l'incinérateur 100 commence, c'est-à-dire quand l'incinérateur 100 est encore froid ,il est né- cessaire d'élever la température du lit fluidifié 130 de la chambre de combustion 102c jusqu'à sa température normale de fonctionnement; on utilise pour cela le brûleur 193. Une conduite 150 d'alimenta- tion en gaz naturel est reliée par l'intermédiaire d'un indicateur 151, à une conduite 152, qui est reliée elle-môme à un tube 154 par l'intermédiaire d'un robinet manuel 153.
Le tuba 154 est porté par une plaque 155, qui recouvre une ouverture formée dans la paroi d'acier 103, près de la chambre à air 102a; le tube 154 traverse la plaque 155 et s'étend jusqu'à l'intérieur de la chambre à air 102a, L'extrémité intérieure du tube 154 communique avec l'extrémité inférieure d'un conduit 156, qui se trouve dans la' chambre à air 102a et qui s'étend à partir de celle-ci, en traversant la plaque 191, jusqu'à l'intérieur d'une tuyère de brûleur (non représentée); cette tuyère, incorporée au brûleur 193, se trouve à la base de la boite à fou 102b.
Le conduit 156 contient aussi un allumeur élec- trique 157, qui est associé à la tuyère mentionnée ci-dessus, de, manière à allumer facilement le gaz naturel. La combustion de ce gaz est entretenue par l'oxygène de l'air, qui est fourni à partir
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de la chambre à air 102a à la boite à feu 102b, par l'intermédiaire
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des canaux 191a formés dans la plaque 191.
Les gaz da combustion, contenues dans la boîte à feu 102b, ainsi que le reste d'air four- n3(. cette boite, passent vers le haut, à partir de l'extrémité su- périeure de la boite 102b, à travers les canaux 132 de la grille réfractaire 131 et arrivent dans la chambre de combustion 102c, en chauffant ainsi le lit fluidifia 130 et en élevant finalement sa température jusqu'à sa marge normale de température de fonction- nement. Le courant do gaz, ar r ivant dans l'extrémité inférieure de
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la chambre de combustion 102c, forme et maintient naturellement le lit fluidifié 130 dans la chambre de combustion 102es comme on l'a expliqué précédemment.
On comprend qu'on peutitiliseroà la place du gaz naturel mentionné prGcédem. lent, d'autres matières combustibles pour former une source supplémentaire de chaleur. Parmi ces autres matières com- bustibles, on peut citer par exemple le poussier de charbon, le pétrole, le kérosène, les gaz de digestion des eaux d'égouts, etc..; ces matières peuvent être utilisées, comme combustibles, pour éle- ver la température de l'incinérateur 100 et en particulier celle du lit fluidifié 130 jusqu'à la température appropriée de fonction-
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nement Le coulis aqueux, provenant des boues d'égout et destiné à être détruit dans l'incinérateur 100, arrive dans la chambre de
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combustion 102c, sous l'action d'une pompe 160;
cette pompe com- prend un carter 161 qui comporte lui-même un orifice d'entrée, communiquant avec une conduite 162 d'alimentation en coulis, et un orifice de sortie, communiquant avec une conduite en acier 163 de livraison de coulis. Un rotor 164, monté dans le carter 161, comporte un arbre 165, qui s'étend à l'extérieur du carter et porte une poulie 166, reliée par une courroie 170 à une poulie 169, por-
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tée par l'arbre 16b d'an moteur électrique 167.
La pompe 160 sert à entraîner avec un débit commandé le coulis aqueux, qu'il s'agit de détruire, à partir de la conduite d'alimentation 162 jusqu'à la conduite de livraison 163; la vitesse de rotation du moteur 167
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et/ou de la transmission antre les arbres 165, 168 est variables de toile sorte qu'on peut faire varier le débit de refoulement de la pompe 160 et qu'on peut par conséquent régler ce débit pour une
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vitesse com,r.anddo, et désirée quelconque du fonctionnement à 1' intérieur dos limites de cette vitesse.
La conduite do livraison 163 comporte une purtie 163a, dans laquelle est monté un 1"0' 1net dl échantillonnage 72; cette conduite 163 traverse aussi un orifice 174i formé dans la paroi d'acier 103 de la partie inférieure 102 de l'incinérateur 100, et se termine dans la partie inférieur de
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la chambre de combustion 102c.
L'extrémité extérieure de la c ndui- te de livraison 163 est di:.poss au-dessus de la grille rétractai- re lui, à une distance de celle-ci égule au moins à 3U crn, La pompe 160et les communications décrites ci'-dessus refoulent ef- fectivement des coulis aqueux dans lesquels la concentration des matières solides peut atteindre en poids 25; ces coulis sont re- foulés à partir de la conduite d'alimentation 162, à travers la con-
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duite de livraison Ib3 et jusque dans le lit fluidifié 130 con- tenu dans la chambre de combustion 102c.
Pondant le fonctionnement de l'incinérateur 100, le cou-
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lis aqueux, (1U'U s'unit de détruire, est refoulé dans la partie inférieure du lit chaud fluidifié 130 par l'intermédiaire de la conduite de livraison 163, comme on l'a indiqué plus haut; ainsi, l'eau contenue dans le coulis s'évapore immédiatement et se trans-
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forma en vapeur, tandis que les inaltérés organiques sont immédia- temant bruines, la combustion de ces matières fournit de la chaleur au lit chaud fluidifié 130, de façon à maintenir la température de fonctionnement de celui-ci, cocue on l'expliquera d'une manière plus détaillée un peu plus loin.
Les produits, qui résultent de la destruction complète du coulis aqueux dans le lit fluidifié 130,. contiennent principalement t
1 )- des cendres, résultant de l'oxydation des éléments minéraux des matières organiques ;
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2 )- de la vapeur d'eau résultant de l'évaporation de la phase aqueuse du coulis, de la combustion du gaz naturel (éventuel** lement) dans le brûleur 193 et de la combustion des matières orga- niques;
3 )- des gaz (oxygène et azote}, qui se trouvaient dans
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l'air d'admission fourni pur le aouftieur 140 et qui n'ont pas été convertis ou combines pendant la combustion
4 )- du gaz carbonique, et enfin
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5j d'autres oxydes gazeux résultant dqla combustion.
Tous ces produits passent vers le haut, dans la chambre de combustion 102c, à partir du lit fluidifié 130, puis dans la
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chambre élargie de dégagement 120a; ainsi, les particules solides qui n'ont pas été brûlées dans la chambre de combustion combustibles,/L02c, sont brûlées dans la chambre de dégagement 120a; d'autre part, les particules de la matière réfractuire du lit flui- difié 130, qui sont entraînées dans les gaz de sortie à partir de
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la chambre de combustion 102c, se déposent dans la chambre de dé- gagement 120a.
Tous ces produits pcssont a leur tour vers le haut, dans la conduite de sortie 127, en traversant la chambre de dé- gagement 120a et sont évacués continuellement de l'incinérateur 100 par la conduite de sortie 127.
Les cendres, contenues dans le courant de sortie des gaz de la conduite de sortie 127, sont éliminées de celle-ci au moyen
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d'un cyclone IbO. Ce cyclone lao comprend une partie supérieure cylindrique 181, terminant l'extrémité extérieure de la conduite de sortie 127, une partie inférieure et sensiblement conique 102, qui se rétrécit vers le bas, une partie sensiblement cylindrique
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d'expansion Ib3, qui est reliée h l'extrémité inférieure de la par- tie 182 et qui joue le rôle d'une boîte poussière, une partie conique 184, reliée à l'extrémité inférieure de la partie 183 et se rétrécissant vers le bas, et enfin une conduite de décharge 185 reliée à l'extrémité inférieure de la partie 184 et 'étendant
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....vers le bas.
L'extrémité inférieure ci3 la conduite de décharge le5
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est munie d'un robinet manuel de décharge 186 communiquant avec l' extérieur; ainsi, quand ce robinet 186 est ouvert, les matières so- lides séparées dans le cyclone sont évacuées en dehors de celui-ci.
Les parties 181 et 182 sont munies respectivement d'enveloppes extérieures d'isolation thermique 181a et 182a. Enfin, le cyclone 180 comprend une conduite de sortie 187, qui s'étend vers le bas, à travers la partie centrale supérieure de la partie 181, t com- munique avec celle-ci; cette conduite de sortie 187 est munie d' une enveloppe 187a d'isolation thermique. Cornue on l'aindiq é pré- cédemment, le cyclone 180 retire les cendres, les poussières et les autres matières solides du courant de sortie de l'incinérateur 100; ainsi, il n'y a que les gaz et la vapeur d'eau qui pénètrent dans la conduite de sortie 187. Cette conduite comprend aussi un ori- fice 188 de mesure do débit, qui est muni de robinets associés de pression PT, comme on le voit sur la figure 2.
L'extrémité extérieure de la conduite de sortie 187, venant du cyclone 180, rejoint l'extrémité supérieure du tube in- terne 272 de l'échangeur de chaleur 270. Ainsi, les gaz chauds de la conduite de sortie 187 se dirigent vers le bas à travers le tu- be interne 272 et s'écoulent donc en contre-courant par rapport à l'air se dirigeant vers le haut à partir du souffleur 140; à travers le tube extérieur 273 de l'échangeur de chaleur 270; un échange de chaleur s'effectue entre ces gaz et cet air, de façon à soumettre celui-ci à un préchauffage, avant qu'il soit introduit dans la chambre à air 102a de l'incinérateur 100 par l'intermé- diaire de la conduite d'entrée 141.
Comme on l'a expliqué plus haut, on peut détruire, au moyen du système conforme à la présente invention, une grande va- riété de coulis aqueux contenant des déchets organiques combustibles* de plus, ces coulis aqueux sont produits par une grande variété de procédés, et les caractéristiques des coulis varient par conséquent d'abord considérablement. Conformément au procédé de l'invention, on traite / les coulis aqueux de façon à fournir à l'entrée de l'incinérateur
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100 des matières possédant certaines caractéristiques désirées et prédéterminées, relatives par exemple aux dimensions des particu- les solides, au pourcentage des matières solides, etc...
On a mon- tré sur la figure 3, à titre d'exemple, comment deux coulis aqueux, qu'il s'agit de détruire dans l'incinérateur 100, sont Manutention- nés et traités avant d'être introduits dans 1' incinérateur} ces deux coulis, choisis à titre d'exemples, sont constitués l'un par des eaux brutes d'égout et l'autre par des ordures Ménagères brutes organiques.
Las eaux brutes d'égout contiennent une très petite proportion de matières solides ; il faut par conséquent les traiter pour en retirer l'eau et pour former un coulis contenant une pro- portion plus élevée de matières solides; cotte opération est exécu- tée pratiquement dans un réservoir de sédimentation 201, de façon à obtenir une boue d'égout contenant par exemple 3% à 4% en poids de matières solides ; cette boue d'égout est dirige par une conduite 202 jusqu'à un broyeur 203, dans lequel les matières so- lides sont réduites en particules.
Après ce broyage, la boue d' égout est dirigée par une conduite 204 jusqu'à un appareil 205, qui retire de la boue les particules trop grosses; cet appareil
205 peut comprendre une grille de tamisage. La boue d'égout traitée, après avoir traversé l'appareil de tamisage 205, est dirigée en- suite par l'intermédiaire d'une conduite 206 et d'un robinet ma- nuel 207 dans une conduite 208, A partir de cette conduite, la boue broyée est refoulée par une pompe 208a à travers une conduite
208b jusqu'à un tamis vibrant à trop-plein 209.
Ce tamis 209 peut comporter entre 8 et 10 mailles par longueur' de 2,54 cm.Les parti- cules trop grosses, éliminées par l'appareil de tamisage 205, sont renvoyées au broyeur 203, comme le montre la floche .205a de la fi- gure 3; de même, les paticules trop grosses provenant du tamis
209 sont renvoyées au broyeur 203, cornue l'indique la flèche 209a sur la figure 3. Le trop-plein du tamis 209 est dirigé dans un réservoir 220 de recueil et de mélange, cornue l'indique la flèche
209b de la figure 3.
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Les ordures ménagères organiques brutes peuvent être aus- si bruines au moyen du système considéra ici. Ces déchets sont d' abord broyés dans un broyeur 210;de l'eau additionnelle leur est ajoutée, si cela est nécessaire, par une conduite 211. Les déchets ainsi broyés sont dirigés par une conduite 212 dans un tamis à grille 213, qui élimine les particules trop grosses. Après ce tami- sage, les déchets sont dirigés dans la conduite 208 en passant par une conduite 214 et un robinet manuel 215. A partir de la con- duite 208, les déchets broyés sont refoulés par la pompe 208a travers la conduite 208b jusqu'au tamis 209, à trop plein. Les par- ticules trop grosses provenant du tamis à grille 213 sont renve ées au broyeur 210, cornue l'indique la flèche 213a de la figure 3.
Le trop-plein du tamis 209 pénètre dans le réservoir 220 de recueil et de mélange, comme on l'a déjà indiqué.
Le réservoir 220 sert à recueillir les différentes ma- tières traitées) il comporte de préférence une chemise de chauf- fage (non représentée), de manière à faire subir aux matières des coulis aqueux un préchauffage, avant de les concentrer par évapora- tion. Ce réservoir 220 est muni aussi d'un appareil de mélange, de telle sorte que ce réservoir est aussi un mélangeur; cet appareil de mélange comporte des cloisons 221 et un agitateur 222; cet agi- tateur est monté sur l'extrémité inférieure d'un arbre 223, entraî- né par un réducteur à engrenages 224, entraîné lui-même par un mo- teur électrique 225; ce moteur est relié au réducteur 224 au moyen par exemple d'une courroie 225 et de poulies.
La partie inférieure du réservoir 220 comporte une conduite de décharge 227 munie d'un robinet manuel 228. Le coulis aqueux, contenu dans le réservoir 220, est évacué en dehors de ce réservoir par une pompe 230 entraînée par un moteur électrique (non représenté). L'entrée de cette pompe 230 est reliée à la conduite de décharge 227, tandis que sa sortie est reliée à une conduite 233, à laquelle est associée une tête magnétique 235, qui est sensible au débit et qui est connectée électriquement à un indicateur ou enregistreur de débit 236. L' appareil 235, 236 est entièrement connu et n'a pas été par consé-
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quent représenta en détail, dans l'intérêt de la brièveté de la présente demande.
L'extrémité extérieure de la conduite 233 communique avec l'intérieur d'un évaporatour vertical 240, Cornue on le voit sur le dessin, cet évaporateur 240 possède une forme générale cylindrique; il comprend une paroi de fond 241, à laquelle est reliée une con- duite d'évacuation 242 munie d'un robinet manuel 243; l'extrémité supérieure de 1' évaporateur 240 est fermée par une paroi supérieure 244.
Un coulis aqueux, que l'on veut détruire en l'incinérant dans l'incinérateur 100, est dirigé à partir du réservoir 220, au moy- en de la pompe 230, dans la conduite 233, munie d'un robinet manuel 236a, et delà dans la partie inférieure de l'évaporateur 240. Le coulis admis dans l'évaporateur se concentre dans celui-ci et le coulis concentré sort de la partie inférieure de l'évaporateur 240 par la conduite 162 d'alimentation en coulis; cette conduite, mu- nie d'un robinet manuel 237, s'étend jusqu'à la pompe 160.
Il faut noter que la conduite d'alimentation en coulis 162 occupe une posi- tion sensiblement horizontale et alignée avec la conduite 233, de façon à être sur que le coulis, pénétrant dans l'évaporateur 240 par la conduite 233, est réellement concentré à l'intérieur de l' évaporateur 240 et ne passe pas directement à travers celui-ci dans la conduite d'alimentation 162. Une cloison cylindrique 245 est mon- tée à l'intérieur de l'évaporateur 240; cette cloison 245 garantit que le coulis aqueux, pénétrant par 1'intermédiaire de la conduite 233, circule effectivement à l'intérieur de l'évaporateur 240, de manière à subir une concentration appropriée.
La chaleur nécessai- re, pour évaporer une partie de la phase aqueuse du coulis d'admis- sion et pour produire le coulis concentré de sortie dans la conduite d'alimentation 162, est dérivée du courant gazeux de sortie, qui provient de l'extrémité supérieure de l'incinérateur 100, après que les cendres ont été éliminées de l'incinéra tour dans le cyclone 180 et après que ce courant gazeux a traversa l'échahgeur de chaleur 270.
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En réalité, le courant total des gaz de sortie, passant à travers le tube interne 272 de l'échangeur de chaleur 270, est dirigé dans 1' évapoorateur 240. Le tube 272 s'étend à l'extérieur de l'échangeur de chaleur 270 et vers le bas, à travers la paroi supérieure 244 de l'évaporateur 240, jusqu'à l'intérieur de celui-ci; l'extrémité in- férieure ouverte du tube interne 272 se prolonge nettement en des- noue du niveau 247 du coulis contenu dans l'évporateur 240.
La cha- leur contenue dans el courant gazeux, pénétrant dans l'évaporateur 240 par le tube interne 272, est appréciable et sert à chauffer le coulis aqueux d'admission jusqu'à une température, qui provoque l'évaporation d'une portion de la phase aqueuse du coulis, sans condenser une portion de la vapeur d'eau contenue dans le courant gazeux venant du tube intérieur 272. Puisque l'évaporateur 240 est maintenu à une température relativement élevée, il comporte une enveloppe 240a d'isolation thermique.
Une conduite do sortie 249 communique avec la partie su- périeure de l'évaporatour 240 et reçoit de celui-ci un courant de sortie, qui comprend tonte la vapeur d'eau et tous les autres gaz, pénétrant duns l'évaporateur 240 pur l'intermédiaire du tube in- terne 272, et aussi la vapeur d'eau additionnelle évaporée à partir du coulis aqueux à l'intérieur de l'évaporateur 240. Il est désira- ble avant de laisser s'échapper dans l'atmosphère le courant inté- rieur de la conduite 249, de récupérer à partir de ce courant une partie de la vapeur d'eau; à cet effet, un condenseur 250 est re- lié à l'extrémité extérieure de la conduite 249, et aussi à une con- duite de décharge 251 communiquant avec l'atmosphère.
Ce condenseur 250 comprend un appareil ordinaire quelconque de refroidissement, par exemple un serpentin de refroidissement 252' (figure 3); ainsi, la vapeur d'eau se ondense à partir du courant de sortie, quand celui-ci traversais condenseur 250. L'eau de condensation s'accumu- le dans l'enveloppe du condenseur 250;elle est déchargée en dehors de celui-ci, dans l'atmosphère, par une conduite de décharge 253.
Cette eau de condensation sortant de la conduite de décharge 253
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est constituée par de l'eau pouvant être utilise de nouveau dans le système, par exemple dans la conduite d'eau 211 s'étendant jus- qu'au broyeur 210 des déchets ménagera organiques.
En réalité, cet- te sauf sortant de la conduite de décharge 253,est de l'eau con- sidérée cornue bonne au point de vue de l'utilité générale
Le système permet de réaliser une économie appréciable de chaleur,grâce à l'échangeur de chaleur 270 et à l'évaporateur 240. Une portion appréciable de la chaleur sensible contenue dans le courant gazeux de sortie de la chambre de dégagement 120a de l' incinérateur 100 (ce courant s'échappant par la conduite de sortie 127)
est récupérée dans l'échaneur de chaleur 270 pour être utili- sée ensuite* Cette chaleur est utilisée dans l'échangeur pour sou- mettre à un préchauffage l'air fourni par le souffleur 140, avant que cet air soit introduit dans la chambre à air 102a de l'inciné- rateur 100.
Une autre partie de la chaleur, contenue dans le cou- rant gazeux sortant du tube interne 272 de l'échangeur de chaleur 270, est récupérée pour être utilisée dans l'évaporateur 240 ; cot- te chaleur est utilisée dans cet évaporateur pour évaporer une por- tion de l'eau provenant du coulis aqueux contenu dans l'évaporateur, de manière à produire le coulis concentré, qui est dirigé par la conduite d'alimentation 162 dans la pompe 160, et de/là, par l'inter- médiaire de la conduite de livraison 162, dans la partie inférieure de la chambre de combustion 102c de 1'incinérateur 100;
il en ré- sulte que le coulis, dirigé ainst à partir de l'évaporateur 240 dans la pompe 160, est soumis à un préchauffage dans 1' évaporateur 240, avant d'arriver finalement dans la chambre de combustion 102c de l' incinérateur 100.
Il est toujours extrêmement désirable, et même obliga- toire dans de nombreux cas, pour faire fonctionner le système, que les gaz, résultant de la destruction du coulis aqueux dans l'in- cinérateur 100, ne contiennent aucun produit nocif, qui serait in- jecté dans l'atmosphère à travers la conduite de décharge 251.
En
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utilisant la chambre de combustion 102c de l'incinérateur 100, et en particulier le lit fluidifia 130 de cette chambre, à une tempéra-
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ture supérieure au moins à 70UOC et de préférence à 76000, on dé- passe la température de combustion de tcus les produits nocifs; d'autre part, en utilisant lu chambre élargie de dégagement 102a,
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on obtient une durée de séjour à haute température, qui est 3u±ri- sante pour que tous les produits nocifs soient complètement 3rt- lés avant de pdnltrer dans la conduite.de sortie 127.
D'autre part, la température do fonctionnement, dans la chambre de combustion 102c de l'incinérateur 100, ne peut pas $tre maintenue à une a- leur excessivement élevée, car certaines des matières, contenues dans les cendres résultant de la combustion des matières organi-
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ques, forment dodu scories h. des températures supérieures à environ 9tac; quand dos scories 60 forment, la matière r6i'rl.\ottlirl du lit fluidifia 130 fusionne en grosses particules, qui sont finalement trop grosses pour être maintenues à l'état fluide du lit 130 par
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le courant d'air traversant la chambre de combustion .02c.
Pour om- positivement pêcher/ 1' agglomération en scories dos cendres résultant de la com- bustion des déchets organiques, on maintient la température de
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L'onct1onuorrlQnt, dans la chambre de cootbustion 102e de l'Incinérateur 10u, à une valeur ne dépassant pas environ :3GoC et de préférence environ is?t7 .
Le volume de l'air fourni par le souffleur 140 doit tire suffisant pour maintenir les matières réfractaires divisées et
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contenues dans la chambre de combustion 102c, sous la forme d'un lit fluidifié bzz0; ce volume d'air doit fournir en outre une quan- tit d'oxygène suffisante pour effectuer toutes les combustions né- ce Maires. .ur nd l'incinérateur 100 comuence à fonctionner, l'air fourni par le souffleur 140 est froid;
afin d'obtenir l'énergie sur.' t'.sznte pour l'évuporation de la phase aqueuse des coulis à détruire, on chauffe cet air à l'intérieur de la chambre 102b, située sous la grille réfractuire 131, au moyen du brûleur 193.La combustion du
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ga& naturel dans le brûleur 193 chauffe l'air et les produits de la combustion jusqu'à une température élevée, comprise de pré-
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férence entre1l00oQ et 115O 0; le courant galeux résultant contient encore assez d'oxygone pour entretenir la combustion de tous les déchets organiques dans le couli3 à détruire.
Puisque la vitesse ma":ima du courunt gazeux traversant la chambre de combustion 102c et par conséquent le débit de ce courant sont limités de façon qu'il n'y ait pas une séparation excessive de la matière réfrac-
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raire divisée formant le lit fluidifié 130, la quantité d' oxygène qui peut être incluse dans l'air débité par le souffleur 140 dans l'unité de temps, est limitée ; par conséquent, la quantité des déchets organiques, qui peuvent être brûlés complètement dans la chambre de combustion 102e par unité de tempo,est également limi-
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tée d'une maniera correspondante.
En conséquence, il ±L'ut régler et coodonner le débit d tir du souffleur 1..U et le débit du coulis aqueux fourni par la pompe 160 pour être sûr que la quantité d'o-
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xygène introduite dans la chambre de combustion 102e, est suffisan- te pour brûler complètement tous les déchets combustibles contenus dansle coulis, et cela sans provoquer une séparation exagérée de
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la matière rti.t'r.cta.1re divisée, h partir du lit fluidifia 1J0 Dans Itintérêt de Ildeonomîto il est désirable d'utiliser l'incinérateur 100 sans fournir du combustible au brûleur 196 pour chauffer l'air venant du souffleur 140.
On a constaté qu'en utili-
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sant différents économiseurs de chaleur, dans le 8yotbw* comprenant l'échangeur de chaleur 270 et l'évaporateur 240, et en utilisant on même temps un isolement thermique approprie, on peut réaliser
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un système fonctionnant par lui-cnme, sans aucun apport de combus- tible, quand).e coulis aqueux arrivant dans le réservoir 220 con- tient une proportion de matières solides pouvant descendre jus-
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qu'à 10, pourvu que ces matières solides contiennent au moins 50 de matières combustibles et posradent un pouvoir calorifique de 2168 Kilocalories par Kg.
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Dans un mode de réalisation préféré du système conforme 6 la présente invention, l'incinérateur 100 est construit de manière que la chambre de combustion 102c possède un diamètre intérieur de 55,9 cm et une hauteur d'environ 1,80 m entre l'extrémité supérieure de la grille réfractaire 131 et l'extrémité inférieure de la sec- tion de transition 110 ; on peut obtenir ainsi un lit compact 130 de particules d'une matière réfractaire d'une hauteur totale de 1,20 m; ce lit augmente de hauteur en se fluidifiant et atteint alors une hauteur totale d'environ 1,8 m; la matière réfracta..:'9 divisée, constituant le lit compact 130a d'un agrégat d'argile ré- fractaire à une épaisseur inférieure à 30 cm;
sur ce lit 130a est placé le lit de sable 130b d'une épaisseur de 90 cm. La conduite 163 de livraison du coulis, par laquelle le coulis est introduit dans le lit fluidifié 130, est située à environ 30 cm au-dessus de la surface supérieure de la grille réfractaire 131. Le diamètre in- térieur do la chambre de dégagement 120a est égal à 1,22m, et sa hauteur intérieure est égale à 1,37 m, de manière que cette cham- bre possède le volume nécessaire, dans lequel les plus grosses par- ticules de matières organiques peuvent se tasser et finalement brû- ler entièrement. Dans une telle construction, la section de transi- tion 100 possède une hauteur d'environ 60 cm.
Le souffleur 140, qui fournit l'air à l'incinérateur 100, possédant les dimensions précisées plus haut, doit avoir une capa- cité de débit d'au moins 566 m3 à l'heure; ce souffleur peut être par exemple un souffleur Sutorbilt du type 6MXB, entraîné par le moteur 143 de 15 C.V. Les coulis à détruire sont recueillis dans le réservoir 220 d'une capacité de 567 litres; la pompe 160, refou- lant le coulis dans la chambre de combustion 102c de l'incinérateur 100, doit être capable de débiter jusqu'à 378 1. à l'heure, avec un pourcentage de matières solides pouvant atteindre en poids jus- qu'à 25% dans le coulis; cette pompe 180 représentée sur le dessin est une pompe Moyno.
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Les coulis, bien qu'ayant été déjà traités, quand ils arrivent dans le réservoir 220, de façon à réduire les dimensions maxima des particules solides en dessous d'une valeur prédéterminée et à fournir au moins une concentration minima des matières solides, peuvent encore présenter une proportion de matières solides variant dans une marge étendue, puisque cette proportion peut descendre jusqu'à 2% et s'élever jusqu'à 25%.
Une boue d'égout particulière contient par exemple des matières solides avec une proportion en poids comprise entre 3 et 4. Dans le résorvoir 220, toua les cou- lis peuvent subir un chauffage préalable, si on le désire, avant d'être pompés dans l'évaporateur 240, la pompe 230 étant capable de débiter au moins 756 1 à l'heure de coulis dilue dans l'évapora- teur 240. L'évaporateur 240 fonctionna à une température notable- ment supérieure au point d'ébullition du coulis aqueux qu'il con- tient; il est capable de concentrer les coulis d'admission de ma- nière que le pourcentage des matières solides dans ces coulis puis- se atteindre 25% en poids.
Dans l'échangeur de chaleur 270, l'air d'admission ve- nant du filtre 260 peut être chauffé depuis une température ambian- te de 21 C jusqu'à une température élevée dépassant 150 C après que le système a atteint un état d'équilibre. En môme temps que l' d' air/admission est chauffé, les gaz de combustion et la vapeur d' eau provenant de la chambre de combustion 102c de l'incinérateur 100 sont refroidis depuis 700 C jusqu'à environ 590 C ou même jusqu'à une température plus basse.
Pour faire fonctionner le système, il est désirable et même souvent nécessaire de connaître la température et la pression de fonctionnement en un certain nombre de points intérieurs du sys- tème; à cet effet, plusieurs prises de pression PT sont prévues, ain- si que plusieurs points TC de montage de thermocouple, en plus de ceux dont il a déjà été question. Les renseignements reçus des pri- ses do pression et des thermocouples permettent de faire fonction-
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ner le oystüme de la numide la plus efficace, coeâe ayatème se suffisant à lui-môme pourvu que les déchets organiques, conte-
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nuie dans le coulis z détruire, possèdent un pouvoir calorifique suffisant.
On va expliquer maintenant, à titre d'exemple, le fonc- tionnement d'un système servant à détruire un coulis aquou. de boue d'égout au moyen de l'appareil dont les dimensions ont été in- diquées précédemment. La boue d'égout, activée et dirigée d: ns le réservoir 201 de sédimentation (figure 3), possède, dans cet exem-
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ple, une proportion de 1,5; en poids de matières solides; ap. ,ès être passée à travers le broyeur 203 et la grille de tamisage 205, la boue d'août contient environ 5 en poids de matières solides.
La boue ainsi obtenue passe à travers le filtre vibrant 209 à trop-plein et pénètre dans le réservoir 220, où. elle est chauffée
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jusqu'à une température de 9 C ensuite, elle est pompée dans lt évaporateur 240. Dans cet évaporateur 240, la boue est concentrée jusqu'à une proportion en poids de 10% de matières solides, c'est-à- dire jusqu'à une concentration telle qu'un litre de la boue concen-' contient
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tréo/91,ù g de matières solides; la boue ainsi concentrée est refou- 16e par la pompe 7.60 dans le lit fluidifié 130, avec un débit de 117 1 à l'heure avec ce débit, le lit fluidifié 130 reçoit à l'heu- re 10,7 Kg de matières solides destinées à Atre incinérées.
L'air nécessaire à la combustion est aspiré par le soit±-
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fleur 140 duns l'atmosphère, à une température ambiante de 2vioc, et il est fourni b l'incinérateur 100 avec un débit de 566 maul' heure, l.,juDnd l'incinérateur 100 commence à fonctionner, le gaz natu- rel arrive de la conduite d'alimentation 150 avec un débit de
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24,4 bzz l'heure, de manière à élever la température de l'air d' admission et des produits de combustion du gaz naturel jusqu'à
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12l6 C, à chauffer ainsi le lit fluidifié 130 et les autres parties du système et à garantir que le coulis arrivant avec le débit ini- tial dans le lit fluidifié 130 sera entièrement brûlé.
Le lit fluidifié 130 est maintenu à une température moyen-
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ne de 700 C; on obtient ainsi pour les gaz d'échappement, passant dans la conduite de sortie 187, une température de 558 C. Le cou- rant galeux, se rendant dans l'évaporateur 240 par le tube inté- rieur 272 se trouve à une température d'environ 480 C; la tempe- rature de l'air s'élève de 21 C à 132 C pendant qu'il traverse l' échageur de chaleur 270. L'évaporateur 240 fonctionne à une tem- pérature d'environ 110 C et concentre la boue d'égout depuis une proportion en poids de 5% de matières solides jusqu'à une proportion en poids d'environ 10% de ces matières.
La baue d'égout concentrée est détruite dans l'incinéra- teur 100 avec un débit de 117 1 à l'heure, la boue fournissant à l'incinérateur des matières solides avec un débit de 10,73 Kg à l'heure. Les cendres se rassemblent dans le cyclone 180 avec un débit de 5,6 Kg à l'heure, ce qui indique que 4,84 Kg de matières solides à l'heure sont convertis en produits gazeux, tandis que l'eau s'évapore avec un débit de 108 Kg à l'heure. La destruction de la boue d'égout produit de la vapeur d'eau, à partir de la pha- se aqueuse de la boue, ainsi que différents produits gazeux de com- bustion et des cendres à partir de la phase solide.
Le courant ga- zeux, qui sort de la chambre de dégagement 120 de l'incinérateur 100 par la conduite de sortie 127, contient essentiellement de l' azote,du gaz carbonique, de l'oxygène à l'état libre, des trares d'autres gaz, et de la vapeur d'eau. Les cendres sont formées es- sentiellement par des oxydes des métaux contenus dans les matières solides de la boue et contiennent de l'oxyde de calcium, de l'oxyde de magnésium, de l'oxyde de fer, de l'oxyde d'aluminium etc... Quand l'incinérateur 100 fonctionne correctement, il n'y a sensiblement aucune matière solide non brûlée, à part les cendres, dans le cou- rant gazeux sortant par la conduite de sortie 127.
Le pouvoir total do destruction dos coulis aqueux, que possède l'incinérateur 100, est sensiblement plus grand que celui
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indiqué dans l'exemple particulier précédent de destruction d'une boue d'ajout. Le système peut détruire entre 320 à 410 Kg de cou- lis aqueux, qund les différentes parties du système possèdent les dimensions indiquées plus haut.
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"System and method for destroying aqueous grouts containing combustible organic wastes' $, *
The present invention relates to systems and methods for destroying aqueous grouts containing combustible organic wastes.
With regard to the treatment of industrial waste and household waste, which consists essentially of organic materials, the main problem lies in the use of solid, organic and combustible materials contained in these materials.
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waste or garbage. Currently, heat is dried and a limited proportion of some of this waste is sold as fertilizer, such as sewage sludge; other waste is dried in
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layers placed in the open air, others are stored in other lagoons and some are content with dumping or burying them.
Although dried waste is sold, to recover the capital invested in the purchase of waste treatment equipment, the dry waste coo market is very limited, and few companies or municipalities have installed u- bins necessary for drying and packaging, 0 'more waste requires large areas for the installation of drying layers.
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in the open air, or em-nasasinase lagoons, or for dumping and burial.
The present invention provides improved systems and methods for destroying wastes and in particular for destroying wastes in the form of aqueous grouts containing organic fuel materials.
The invention allows organic waste to be completely converted into inorganic ash and gas, without producing harmful gases which could pollute the surrounding atmosphere. Of
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on the other hand, the aqueous grouts truited oonro6mont to the invention are completely destroyed by the evaporation of the water they contain and by the total combustion of their organic waste inside an incinerator. , fluidized bed,
The system according to the invention comprises an incinerator
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An improved fluidized bed type in which the heat, generated by the combustion of organic waste, can be sufficient.
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to evaporate all the water from an aqueous slurry and to raise the temperature of all materials to their boiling temperatures;
thus, the system, co-carried by the incinerator, operates by itself, without being obliged to supply it with fuels other than the combustible organic waste to be destroyed, provided that the concentration and the power calorific value of these gold materials
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ganiques are sufficiently high.
The improved incinerator, forming part of the system of the present invention, comprises in its lower part a fluidized bed and in its upper part an enlarged evacuation or separation chamber, to make sure that the entrained organic particles, originating from the combustion. of the waste, are retained in the incinerator for a time sufficient to allow their complete combustion and to prevent the separation of the fine particles from the fluidity bed.
In another embodiment of the invention, the system comprises both an incinerator, to completely destroy the concentrated grouts, and an evaporator to concentrate the diluted grouts, so as to obtain concentrated grouts which can be supplemented. destroyed inside the incinerator.
In accordance with another more particular feature of the present invention, the combustible organic wastes, contained in the aqueous grouts to be destroyed, provide all the heat necessary for the concentration of the diluted grouts and some or all of the heat necessary for incineration of organic elements contained in concentrated grouts.
The system, according to the invention and intended to destroy an aqueous slurry containing combustible organic waste, comprises a structure defining a vertical combustion chamber, a pulverized mass of refractory materials contained in the combustion chamber, a device for continuously supplying to the lower part of the combustion chamber an inlet stream comprising free oxygen at a certain and speed so as to / to form / to maintain the refractories in the state a fluidized bed, a device for introducing said slurry into the fluidized bed, a device for supplying heat to the fluidized bed so as to maintain the operating temperature of the latter,
so that the water in the grout is evaporated and the
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combustible organic wastes, contained in the slurry are burnt after their introduction into the fluidized bed, and a device for continuously withdrawing from the upper part of the combustion chamber an outlet stream containing the water vapor, gases and ash from destruction // grout.
In another embodiment of the invention, the system intended to destroy an aqueous grout containing combustible organic waste, this grout consisting for example of sewage sludge, comprises a structure defining a vertical combustion chamber, a mass of particles of refractory material, contained in the combustion chamber, a device for continuously supplying into the lower part of the combustion chamber an inlet stream containing oxygen in the free state with a certain speed , so as to form and maintain the refractories in the state of a fluidized bed, an evcpo- rator, ur.
device for introducing the grout or slurry into the evaporator, a device for supplying heat to the evaporator so as to evaporate part of the water from the grout and thus obtain a concentrated grout, a device for making advancing the concentrated slurry from the evaporator into the fluidized bed, a device for supplying heat to the fluidized bed so as to maintain the operating temperature of the latter, in order to obtain water from the concentrated slurry evaporates and the combustible material of the concentrated grout burns after the introduction of the concentrated grout into the fluidized bed, and a device for continuously withdrawing from the upper part of the combustion chamber an output stream containing the vapor water,
ga and ash resulting from the destruction of the concentrated grout.
The invention also relates to a method for destroying an aqueous slurry containing combustible organic waste; in accordance with this process, a vertical combustion chamber containing a mass of particles of refractory material is used, continuously digging into the lower part of the chamber
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combustion an inlet stream containing free oxygen at the rate necessary to form and maintain the refractories in a fluidized bed state, the slurry is introduced into the fluidized bed, heat is supplied in the fluidized bed to maintain its operating temperature,
lagoon that the water in the grout evaporates and the combustible organic waste iu the grout burns after its introduction into the fluidized bed, a stream is continuously withdrawn from the upper part of the combustion chamber. outlet containing the water vapor, gases and ash resulting from the destruction of the col @ lis.
The invention will be better understood on reading the following description with reference to the accompanying drawing, in which the slots 1, 2 and 3 together constitute a schematic view of a system according to the invention and making it possible to implement the method thereof
The present invention is generally applicable to the destruction of aqueous grouts, which contain combustible organic wastes from factories and sewers. The invention can be applied whenever it is desired to destroy waste containing organic material capable of being completely or nearly completely oxidized and transformed into harmless products,
under relatively moderate conditions of temperature and pressure. The aqueous waste grouts, to which the present invention can be applied, include organic household refuse, which is ground if necessary to obtain an easy handling layer, the sewage to raw state, addition sludge in the raw state, sewage sludge subjected to digestion treatment, liquors from waste paper and sulphite resulting from pulp and paper grinding operations paper, slaughterhouse waste liquids, waste from factories manufacturing synthetic products or other chemicals, such as plastics, rubber,
dyes and products
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pharmaceuticals, wastes resulting from food processing operations, for example from the manufacture of various dairy products, etc.
The invention will be described at. by way of example, considering the destruction of a grout comprising either crushed organic household refuse or activated and digested sewage sludge, this refuse and this sludge containing 8% by weight of solids dry and having been sieved through a vibrating overflow sieve having eight meshes per 2.54 cm length. The dry solid content of such a slurry is combustible in an amount of about 50%. and the calorific value of the fuel part is low and dry / about 2168 Kcal / Kg.
Referring now to Figures 1 to 3 inclusive, there is seen a grout destruction system contained in the present invention; this system includes an improved incinerator 100 (Figure 1). This incinerator comprises a base 101, on which is mounted a lower section 102, vertical and substantially cylindrical, which supports at its upper end a transition section 110, flared upwards and outwards and of a substantially frustoconical shape; this transition section 110 in turn supports an upper section 120, the shape of which is substantially cylindrical and resembles a dome.
A fuel inlet and air supply chamber 102a is provided in the lower part of the lower section 102; a firebox 102b is formed in the middle part of the lower section 102; a combustion chamber 102, is formed in the upper part of the lower section 102. The diameter of the upper section 120 is substantially larger than that of the lower section 102, so as to provide in the upper section 120 a chamber will release 120a of a large volume.
The main supporting structure of the lower section 102 consists of a vertical wall and substantially
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cylindrical 103 in steel, A refractory grid 131, arranged
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inside the steel wall 103, constitutes a shelf between the upper end of the firebox 102b and the inside part of the combustion chamber 102c; the cylindrical wall of the firebox 102b comprises a substantially cylindrical internal refractory lining 104b, disposed on the ad, ac nte portion of the steel wall 103;
the cylindrical wall of the combustion chamber 102c has an internal refractory lining. sibly cylindrical 104c, also disposed on the adjacent portion of the steel wall 103. In this arrangement, the linings 104b and 104C are disposed respectively below and above the refractory grid 131.
The main support of the transition section 110 consists of a steel wall 111, flared upwards, and substantially frustoconical, the lower end of which connects
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at the upper end of the steel wall 103. The interior surface of the steel wall 111 carries a refractory lining 112, upwardly flowing and substantially frustoconical, the lower end of which connects to the upper end of the steel wall. the upper end of the refractory lining
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silence 104c.
The main support of the upper section 120 is formed by a vertical dome-shaped steel wall 121, which comprises a cylindrical wall 12 there and an upper end wall 12 in; the lower end of the steel side wall 121a connects with the upper end of the steel wall 111. It should be noted that it is not generally necessary to provide a refractory lining on the inner surface of the wall of
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steel 121, although such a lining can be provided, if desired.
The outer surfaces of the steel walls 103, 111, 121 are respectively provided with thermal insulation envelopes 105,113,122; all these envelopes can be made of a willow tree.
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this. The casing 122 is preferably significantly thicker than the casings 105 and 113, since the steel wall 121 is not necessarily provided with a refractory lining.
On the other hand, there is provided in the steel side wall
12 has an access opening, defined by a cylindrical steel tube 123, which extends outwardly from the steel side wall 121a. The outer end of the steel tube 123 is closed by a flat steel cover 124-, removably secured in place by means of a series of bolts 125. This cover 124 carries a conduit 126, which extends inwards and downwards and which serves to add from time to time, as necessary, new ground refractory material in the combustion chamber 102c; this refractory material is used for a purpose which will be explained later.
The outer end of conduit 126 is provided with a manual valve 126A, through which, after opening, the ground refractory material can be loaded. This faucet
126a is normally formed * The upper end of the chamber
120a communicates with a steel outlet line 127, the open lower end of which is secured in place in an opening in the central portion of the upper wall 121b; thus, the combustion gases etc ... can be evacuated outside the inci-. generator 100. The outlet pipe 127 comprises a thermal insulation envelope 127a.
A mass 130 of ground material, inert and refractory, is disposed in the combustion chamber 102c; this material 130 is supported by the refractory grid 131; it can be fluidized so as to form a fluidized bed 130 in combustion chamber 102c. To fluidize the refractory 130, air is made to flow into the lower end of the combustion chamber 102c through a number of channels 132 formed through the refractory grid 131; these channels 132, passing through the refractory grid 131, communicate the upper end
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of the firebox 102b with the lower end of the
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108th combustion.
The channels 132 are preferably distributed uniformly over the entire surface of the refractory grid; each of these channels was in the form of a cylindrical orifice with a diameter of bzz an. The refractory grid 131 supports the refractory material 1 '; it is supported elia.mtrraa by the upper end of the refractory lining l04b.
In one embodiment of the bed 130b the lower poz tion 4th, this comprises a compact body 130a of refractory clay ar.rlgat, the thickness of which is approximately; j cm and does not exceed approximately 30 cm; this body 130a is supported directly by the upper end of the refractory grid 131; the upper portion of the bed 130 comprises a body 130b, made of sand,
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New "torpedo" cribla do, the thickness of which is about 90 cm and which is supported by the upper end of the aggregate 130a.
The pieces constituting this aggregate have dimensions between 1.9 cm and 2.54 cm; the particles constituting the sand of the body 130b have dimensions intermediate between the meshes of a sieve having 30 meshes per 2.54 cm length and the meshes of a sieve comprising 70 meshes per 2.54 cm length. Aggregate 130a may consist of any suitable composition of refractory clay; the "torpedo" sand of the body 130b consists essentially of silica.
In bed 130, it is in principle the sand 130b which is fluidized} thus, the sand expands and forms a fluidized bed 130, which extends over a height of about 1.8 m, at above the refractory grid 131 and which fills
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It is almost completely the combustion chamber 1020, ending at the base of the transition section 11u. In a variant, the upper portion of the bed 130 may comprise, in place of the sand, fragments of porcelain, the dimensions of which are between those of the meshes of the two sieves comprising respectively
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30 .nu311es and 70 meshes per length of 2.54 cm, and which can be easily fluidized to achieve the desired goal.
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The air, which passes through the channels 132 of the refractory grate 131 to arrive at the base of the combustion chamber 102c not only serves to form and maintain the fluidized bed 130 in the combustion chamber 102e, but also to maintain the combustion and burn the organic waste in the grout to be destroyed, this will be explained in detail a little later; this air enters channels 132 from the upper end
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from the 102bol fire boot it arrives in this boot and from the ZCa inner tube.
The lower end of the latch box, c2à is separated from the upper end of the air chamber 102a by an acisr plate 191, traversed by a number of air ports 191a, through which the air passes from the upper end of the air chamber 102a into the lower end of the firebox 102b. The central part of the steel plate 191 supports on its upper face a burner 193, disposed in the lower part of the firebox 102b and used for a purpose defined a little later; the orifices 191a of the steel plate 191 are disposed around the burner 193.
The air arrives in the air chamber 102a, between the base 101 and the steel plate 191, from an inlet pipe 141 made of steel, which comprises a thermal insulation envelope 141a.
To produce an air flow, a blower is used
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lAü, which is driven by means of an electric motor 143 via a transmission belt 144. This blower 140 has an inlet opening, connected to an inlet pipe.
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outlet 263 $ and an outlet opening connected to an outlet pipe 142.
An air filter 261-262 is disposed in the outer end of the intake duct 263. to filter atmospheric air.
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spherical and remove dust etc ..., before it is introduced into the blower 140, the lower cosiaunic outlet line 142 with the end / of an outer tube 273 of a heat exchanger 270;
this heat exchanger 270 further comprises an inner tube.
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laughing 272, which is spread inward (in the radial direction) ptar
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compared to the outer tube 273, the surface of which carries a thermal insulation envelope 273a.
The upper end of the outer tube 273 is connected to the outer end of the inlet duct 141, which extends to the air chamber 102a of the incinerator 100. The air, passing through through the outer tube 373 and around the inner tube 272 of the heat exchanger 270, is heated as will be explained in more detail a little more lo @@, and is then directed through the inlet line 141 to inside the air chamber 102a. On the other hand, the outlet pipe 142 comprises a drain connection 146 provided with a manual valve 147; the inlet pipe 141 comprises an orifice 148 for measuring the flow rate, which comprises the usual pressure taps PT, as can be seen in FIG. 1.
When the operation of the incinerator 100 begins, that is to say when the incinerator 100 is still cold, it is necessary to raise the temperature of the fluidized bed 130 of the combustion chamber 102c to its temperature. normal operating temperature; the burner 193. is used for this. A pipe 150 for supplying natural gas is connected by means of an indicator 151, to a pipe 152, which is itself connected to a tube 154 by the intermediary. a manual valve 153.
The snorkel 154 is carried by a plate 155, which covers an opening formed in the steel wall 103, near the inner tube 102a; tube 154 passes through plate 155 and extends into the interior of air chamber 102a. The inner end of tube 154 communicates with the lower end of conduit 156, which is in the chamber air 102a and extending therefrom, through plate 191, to the interior of a burner nozzle (not shown); this nozzle, incorporated in the burner 193, is located at the base of the crazy box 102b.
The conduit 156 also contains an electric igniter 157, which is associated with the nozzle mentioned above, so as to easily ignite the natural gas. The combustion of this gas is maintained by oxygen in the air, which is supplied from
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from the air chamber 102a to the firebox 102b, via
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channels 191a formed in the plate 191.
The combustion gases, contained in the firebox 102b, along with the rest of the air supplied to this box, pass upwards from the upper end of the box 102b through the channels 132 of the refractory grid 131 and enter the combustion chamber 102c, thereby heating the fluidized bed 130 and ultimately raising its temperature to its normal operating temperature range. in the lower end of
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the combustion chamber 102c, naturally forms and maintains the fluidized bed 130 in the combustion chamber 102e as explained above.
We understand that we can instead of natural gas mentioned above. slow, other combustible materials to form an additional source of heat. Among these other combustible materials, there may be mentioned, for example, coal dust, petroleum, kerosene, sewage digestion gases, etc .; these materials can be used, as fuels, to raise the temperature of the incinerator 100 and in particular that of the fluidized bed 130 to the appropriate operating temperature.
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The aqueous grout, coming from sewage sludge and intended to be destroyed in the incinerator 100, arrives in the
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combustion 102c, under the action of a pump 160;
this pump comprises a casing 161 which itself comprises an inlet port, communicating with a grout supply line 162, and an outlet port, communicating with a steel grout delivery line 163. A rotor 164, mounted in the housing 161, comprises a shaft 165, which extends outside the housing and carries a pulley 166, connected by a belt 170 to a pulley 169, por-
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ted by the shaft 16b of an electric motor 167.
The pump 160 serves to drive with a controlled flow rate the aqueous grout, which it is a question of destroying, from the supply pipe 162 to the delivery pipe 163; the engine speed 167
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and / or the transmission between the shafts 165, 168 are fabric variable so that the delivery rate of the pump 160 can be varied and that this rate can therefore be adjusted for a
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com, r.anddo, and desired speed of operation within the limits of that speed.
The delivery pipe 163 has a purge 163a, in which is mounted a sample 72; this pipe 163 also passes through an orifice 174i formed in the steel wall 103 of the lower part 102 of the incinerator 100 , and ends in the lower part of
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the combustion chamber 102c.
The outer end of the delivery line 163 is located above the retractable grille, at a distance from it at least 3U crn, The pump 160 and the communications described below. above, they effectively discharge aqueous slurries in which the concentration of solids can reach 25 by weight; these grouts are returned from the supply line 162, through the con-
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delivery pick Ib3 and into the fluidized bed 130 contained in the combustion chamber 102c.
By determining the operation of the incinerator 100, the
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The aqueous lily, (1U'U unites to destroy, is discharged into the lower part of the hot fluidized bed 130 via the delivery line 163, as indicated above; thus, the water contained in the grout immediately evaporates and trans-
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formed into vapor, while the unaltered organics are immediately misted, the combustion of these materials furnishes heat to the hot fluidized bed 130, so as to maintain the operating temperature of the latter, as will be explained later. a more detailed way a little further.
The products, which result from the complete destruction of the aqueous slurry in the fluidized bed 130 ,. mainly contain t
1) - ash, resulting from the oxidation of mineral elements of organic matter;
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2) - water vapor resulting from the evaporation of the aqueous phase of the grout, from the combustion of natural gas (possibly **) in the burner 193 and from the combustion of organic matter;
3) - gases (oxygen and nitrogen}, which were in
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the intake air supplied to the AFF 140 and which has not been converted or combined during combustion
4) - carbon dioxide, and finally
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5j other gaseous oxides resulting from combustion.
All these products pass upwards, into the combustion chamber 102c, from the fluidized bed 130, then into the
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enlarged clearance chamber 120a; thus, the solid particles which have not been burnt in the combustible combustion chamber, / L02c, are burnt in the release chamber 120a; on the other hand, the particles of the refractory material of the fluidized bed 130, which are entrained in the outlet gases from
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the combustion chamber 102c, settle in the relief chamber 120a.
All of these products are in turn upward in the outlet line 127 through the outlet chamber 120a and are continuously discharged from the incinerator 100 through the outlet line 127.
The ash, contained in the outflow of gases from the outlet line 127, is removed therefrom by means of
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of an IbO cyclone. This Lao cyclone comprises a cylindrical upper part 181, terminating the outer end of the outlet pipe 127, a lower and substantially conical part 102, which tapers downwards, a substantially cylindrical part
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of expansion Ib3, which is connected to the lower end of part 182 and which acts as a dust box, a conical part 184, connected to the lower end of part 183 and tapering towards the bottom. bottom, and finally a discharge pipe 185 connected to the lower end of the part 184 and 'extending
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....down.
The lower end ci3 the discharge pipe le5
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is fitted with a manual discharge valve 186 communicating with the exterior; thus, when this valve 186 is open, the solids separated in the cyclone are discharged out thereof.
The parts 181 and 182 are provided respectively with external thermal insulation envelopes 181a and 182a. Finally, the cyclone 180 comprises an outlet pipe 187, which extends downwardly through the upper central part of the part 181, communicates therewith; this outlet pipe 187 is provided with a thermal insulation envelope 187a. As previously stated, cyclone 180 removes ash, dust and other solids from the output stream of incinerator 100; thus, only gas and water vapor enter the outlet line 187. This line also includes a flow measurement port 188, which is provided with associated pressure valves PT, such as we see it in figure 2.
The outer end of the outlet line 187, coming from the cyclone 180, joins the upper end of the inner tube 272 of the heat exchanger 270. Thus, the hot gases from the outlet line 187 go to the heat exchanger. down through the inner tube 272 and therefore flow countercurrently to the air moving upward from the blower 140; through the outer tube 273 of the heat exchanger 270; a heat exchange takes place between these gases and this air, so as to subject the latter to preheating, before it is introduced into the air chamber 102a of the incinerator 100 through the intermediary of the inlet line 141.
As explained above, a wide variety of aqueous grouts containing combustible organic wastes can be destroyed by means of the system according to the present invention. In addition, these aqueous grouts are produced by a wide variety of materials. processes, and the characteristics of the grouts therefore vary considerably at first. In accordance with the process of the invention, the aqueous slurry is / are treated so as to provide at the entrance to the incinerator
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100 of materials having certain desired and predetermined characteristics, relating for example to the dimensions of the solid particles, to the percentage of solids, etc.
It has been shown in Figure 3, by way of example, how two aqueous slurries, which have to be destroyed in the incinerator 100, are handled and treated before being introduced into the incinerator. } these two grouts, chosen as examples, are made up one of raw sewage water and the other of raw organic household waste.
Raw sewage water contains a very small proportion of solids; they must therefore be treated to remove water and to form a slurry containing a higher proportion of solids; This operation is carried out practically in a sedimentation tank 201, so as to obtain a sewage sludge containing, for example, 3% to 4% by weight of solids; this sewage sludge is directed through a line 202 to a mill 203, where the solids are reduced to particles.
After this grinding, the sewage sludge is directed through a pipe 204 to an apparatus 205, which removes the excessively large particles from the sludge; this device
205 may include a sieve grid. The treated sewage sludge, after passing through the sieving apparatus 205, is then directed via a pipe 206 and a manual valve 207 into a pipe 208, from this pipe. , the crushed sludge is delivered by a pump 208a through a pipe
208b to an overflow vibrating screen 209.
This sieve 209 may have between 8 and 10 meshes per 2.54 cm length. The oversized particles, removed by the sieving apparatus 205, are returned to the mill 203, as shown by the .205a flock of the screen. figure 3; in the same way, the too large paticles coming from the sieve
209 are returned to the mill 203, retort indicates the arrow 209a in Figure 3. The overflow of the sieve 209 is directed into a collection and mixing tank 220, retort indicates the arrow
209b of figure 3.
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The raw organic household waste can also be misted by means of the system considered here. These wastes are first crushed in a crusher 210; additional water is added to them, if necessary, by a line 211. The thus crushed waste is directed through a line 212 into a grid screen 213, which eliminates the waste. particles that are too large. After this sieving, the waste is directed into the line 208 via a line 214 and a manual valve 215. From the line 208, the ground waste is discharged by the pump 208a through the line 208b to through sieve 209, overflow. Too large particles from the screen sieve 213 are returned to the grinder 210, as indicated by arrow 213a in FIG. 3.
The overflow of the sieve 209 enters the collection and mixing tank 220, as already indicated.
The tank 220 serves to collect the various materials treated) it preferably comprises a heating jacket (not shown), so as to subject the materials of the aqueous grouts to preheating, before concentrating them by evaporation. This reservoir 220 is also provided with a mixing device, so that this reservoir is also a mixer; this mixing apparatus comprises partitions 221 and an agitator 222; this agitator is mounted on the lower end of a shaft 223, driven by a gear reducer 224, itself driven by an electric motor 225; this motor is connected to the reducer 224 by means for example of a belt 225 and pulleys.
The lower part of the reservoir 220 comprises a discharge pipe 227 provided with a manual valve 228. The aqueous grout, contained in the reservoir 220, is discharged outside this reservoir by a pump 230 driven by an electric motor (not shown). . The inlet of this pump 230 is connected to the discharge line 227, while its output is connected to a line 233, with which is associated a magnetic head 235, which is sensitive to the flow and which is electrically connected to an indicator or flow recorder 236. The apparatus 235, 236 is fully known and has therefore not been
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quent shown in detail, in the interest of brevity of the present application.
The outer end of the pipe 233 communicates with the interior of a vertical evaporator 240, As can be seen in the drawing, this evaporator 240 has a generally cylindrical shape; it comprises a bottom wall 241, to which is connected an evacuation duct 242 provided with a manual valve 243; the upper end of one evaporator 240 is closed by an upper wall 244.
An aqueous slurry, which is to be destroyed by incinerating it in the incinerator 100, is directed from the tank 220, by means of the pump 230, into the pipe 233, provided with a manual valve 236a, and beyond in the lower part of the evaporator 240. The grout admitted to the evaporator is concentrated therein and the concentrated grout leaves the lower part of the evaporator 240 through the grout feed line 162; this pipe, fitted with a manual valve 237, extends to pump 160.
It should be noted that the grout feed line 162 occupies a substantially horizontal position and aligned with the line 233, so as to be sure that the grout entering the evaporator 240 through the line 233 is actually concentrated at inside evaporator 240 and does not pass directly through it into supply line 162. A cylindrical bulkhead 245 is mounted inside evaporator 240; this partition 245 guarantees that the aqueous grout, entering through the conduit 233, effectively circulates inside the evaporator 240, so as to undergo an appropriate concentration.
The heat required to evaporate part of the aqueous phase of the inlet slurry and to produce the concentrated outlet slurry in feed line 162 is derived from the outlet gas stream, which is obtained from the outlet. upper end of the incinerator 100, after the ash has been removed from the incineration tower in the cyclone 180 and after this gas stream has passed through the heat exchanger 270.
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In effect, the total flow of the outlet gases, passing through the inner tube 272 of the heat exchanger 270, is directed into the evaporator 240. The tube 272 extends outside the heat exchanger. 270 and downwardly, through the top wall 244 of the evaporator 240, to the interior thereof; the open lower end of inner tube 272 extends clearly below level 247 of the grout contained in evaporator 240.
The heat contained in the gas stream, entering the evaporator 240 through the inner tube 272, is appreciable and serves to heat the aqueous inlet slurry to a temperature which causes the evaporation of a portion of the gas. the aqueous phase of the grout, without condensing a portion of the water vapor contained in the gas stream coming from the inner tube 272. Since the evaporator 240 is maintained at a relatively high temperature, it has a thermal insulation jacket 240a.
An outlet line 249 communicates with the upper part of the evaporator 240 and receives therefrom an outlet stream, which includes all water vapor and all other gases, entering through the evaporator 240 pure. 'intermediate the inner tube 272, and also the additional water vapor evaporated from the aqueous slurry inside the evaporator 240. It is desirable before the stream is vented to the atmosphere. inside line 249, to recover from this stream part of the water vapor; for this purpose, a condenser 250 is connected to the outer end of the pipe 249, and also to a discharge pipe 251 communicating with the atmosphere.
This condenser 250 comprises any ordinary cooling apparatus, for example a cooling coil 252 '(Figure 3); thus, water vapor ripples from the outlet stream as it passes through condenser 250. Condensate water collects in the housing of condenser 250 and is discharged outside it. ci, into the atmosphere, through a discharge line 253.
This condensed water leaving the discharge pipe 253
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consists of water which can be used again in the system, for example in the water line 211 extending to the grinder 210 for the organic household waste.
In reality, this except exiting the discharge line 253 is water considered good from the point of view of general utility.
The system makes it possible to achieve an appreciable saving of heat, thanks to the heat exchanger 270 and to the evaporator 240. An appreciable portion of the sensible heat contained in the gaseous stream leaving the evacuation chamber 120a of the incinerator 100 (this current escaping through the outlet line 127)
is recovered in the heat exchanger 270 to be then used * This heat is used in the exchanger to preheat the air supplied by the blower 140, before this air is introduced into the chamber. air 102a of the incinerator 100.
Another part of the heat, contained in the gas stream exiting the inner tube 272 of the heat exchanger 270, is recovered for use in the evaporator 240; This heat is used in this evaporator to evaporate a portion of the water from the aqueous slurry contained in the evaporator, so as to produce the concentrated slurry, which is directed through the feed line 162 into the pump 160, and thence, through the delivery line 162, to the lower part of the combustion chamber 102c of the incinerator 100;
as a result, the slurry, thus led from evaporator 240 into pump 160, is preheated in evaporator 240, before finally arriving in combustion chamber 102c of incinerator 100. .
It is still extremely desirable, and even mandatory in many cases, in order to operate the system, that the gases, resulting from the destruction of the aqueous slurry in the incinerator 100, do not contain any harmful products, which would be harmful. - discharged into the atmosphere through the discharge pipe 251.
In
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using the combustion chamber 102c of the incinerator 100, and in particular the fluidified bed 130 of this chamber, at a temperature
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ture greater than at least 70 UOC and preferably 76000, the combustion temperature of all harmful products is exceeded; on the other hand, using the enlarged clearance chamber 102a,
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a high temperature residence time is obtained which is sufficient to ensure that all noxious products are completely removed before entering the outlet line 127.
On the other hand, the operating temperature in the combustion chamber 102c of the incinerator 100 cannot be maintained at an excessively high temperature, since some of the materials contained in the ash resulting from the combustion of the organic materials
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ques, form plump slag h. temperatures above about 9tac; when slag 60 forms, the ottlirl material of the fluidized bed 130 fuses into large particles, which are ultimately too large to be kept in the fluid state of the bed 130 by
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the current of air passing through the combustion chamber .02c.
In order to positively catch / agglomerate the slag in the ash resulting from the combustion of organic waste, the temperature of
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The ont1onuorrlQnt, in the 102nd cootbustion chamber of the 10u Incinerator, to a value not exceeding about: 3 ° C and preferably about is? T7.
The volume of air supplied by the blower 140 must draw sufficient to keep the refractories divided and
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contained in the combustion chamber 102c, in the form of a fluidized bed bzz0; this volume of air must also supply a sufficient quantity of oxygen to carry out all the necessary combustions. .ur nd the incinerator 100 comuence to operate, the air supplied by the blower 140 is cold;
in order to get the energy out. ' t'.sznte for the evuporation of the aqueous phase of the grouts to be destroyed, this air is heated inside the chamber 102b, located under the refractory grid 131, by means of the burner 193.
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ga & natural in burner 193 heats the air and combustion products up to a high temperature, including
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difference between 100oQ and 115O0; the resulting mangy stream still contains enough oxygen to support the combustion of all organic waste in the grout to be destroyed.
Since the velocity ma ": ima of the gas stream passing through the combustion chamber 102c and therefore the rate of this stream is limited so that there is not excessive separation of the refractory material.
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divided area forming the fluidized bed 130, the quantity of oxygen which can be included in the air delivered by the blower 140 in the unit of time, is limited; therefore, the amount of organic waste, which can be burnt completely in the combustion chamber 102e per unit of tempo, is also limited.
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tee in a corresponding manner.
Accordingly, he ± The ut adjust and coodle the firing rate of the blower 1..U and the flow rate of the aqueous grout supplied by the pump 160 to be sure that the quantity of o-
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oxygen introduced into the combustion chamber 102e, is sufficient to completely burn all the combustible waste contained in the grout, and this without causing an exaggerated separation of the grout.
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The divided rti.t'r.cta.1re material from the fluidized bed 1J0 In Ildeonomito's interest it is desirable to use the incinerator 100 without supplying fuel to the burner 196 to heat the air from the blower 140.
It has been found that using
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With different heat savers, in the 8yotbw * comprising the heat exchanger 270 and the evaporator 240, and at the same time using an appropriate thermal insulation, it is possible to achieve
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a system functioning by itself, without any input of fuel, when). the aqueous slurry arriving in the tank 220 contains a proportion of solids which can drop as low as
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than 10, provided that these solids contain at least 50 combustible materials and have a calorific value of 2168 Kilocalories per Kg.
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In a preferred embodiment of the system according to the present invention, the incinerator 100 is constructed so that the combustion chamber 102c has an inside diameter of 55.9 cm and a height of about 1.80 m between the chamber. upper end of refractory grid 131 and lower end of transition section 110; it is thus possible to obtain a compact bed 130 of particles of a refractory material with a total height of 1.20 m; this bed increases in height as it becomes more fluid and then reaches a total height of about 1.8 m; the divided refractory material constituting the compact bed 130a of refractory clay aggregate to a thickness of less than 30 cm;
on this bed 130a is placed the sand bed 130b with a thickness of 90 cm. The grout delivery line 163, through which the grout is introduced into the fluidized bed 130, is located about 30 cm above the upper surface of the refractory grid 131. The inside diameter of the clearance chamber 120a is equal to 1.22 m, and its interior height is equal to 1.37 m, so that this chamber has the necessary volume, in which the largest particles of organic matter can settle and eventually burn entirely. In such a construction, the transition section 100 has a height of about 60 cm.
The blower 140, which supplies the air to the incinerator 100, having the dimensions specified above, must have a flow capacity of at least 566 m 3 per hour; this blower may for example be a Sutorbilt blower of the 6MXB type, driven by the 15 C.V. motor 143. The grouts to be destroyed are collected in the tank 220 with a capacity of 567 liters; the pump 160, conveying the grout into the combustion chamber 102c of the incinerator 100, must be capable of delivering up to 378 liters per hour, with a percentage of solids up to by weight up to '25% in the grout; this pump 180 shown in the drawing is a Moyno pump.
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The grouts, although already treated, when they arrive in the tank 220, so as to reduce the maximum dimensions of the solid particles below a predetermined value and to provide at least a minimum concentration of the solids, can still present a proportion of solids varying within a wide range, since this proportion can go down to 2% and rise to 25%.
A particular sewage sludge contains, for example, solids with a proportion by weight of between 3 and 4. In resorvoir 220 all the slurries can undergo preheating, if desired, before being pumped into. evaporator 240, with pump 230 capable of delivering at least 756 liters per hour of diluted grout into evaporator 240. Evaporator 240 was operated at a temperature significantly above the boiling point of the grout aqueous which it contains; it is capable of concentrating the inlet slurries so that the percentage of solids in these slurries can reach 25% by weight.
In the heat exchanger 270, the intake air from filter 260 can be heated from an ambient temperature of 21 C to an elevated temperature exceeding 150 C after the system has reached a state of. 'balanced. At the same time as the air / intake is heated, the combustion gases and water vapor from the combustion chamber 102c of the incinerator 100 are cooled from 700 C to about 590 C or even to. 'at a lower temperature.
In order to operate the system, it is desirable and often even necessary to know the operating temperature and pressure at a number of points within the system; for this purpose, several PT pressure taps are provided, as well as several TC thermocouple mounting points, in addition to those already discussed. The information received from the pressure taps and thermocouples makes it possible to operate
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the most efficient oystüme of Numidia, coeâe ayateme being sufficient in itself provided that the organic waste, contains
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damaged in the grout z destroy, have sufficient calorific value.
The operation of a system for destroying an aqueous grout will now be explained by way of example. sewage sludge by means of the apparatus whose dimensions have been indicated previously. The sewage sludge, activated and directed into the sedimentation tank 201 (Figure 3), has, in this example
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ple, a proportion of 1.5; by weight of solids; ap. After passing through mill 203 and screen 205, the August slurry contained about 5 by weight of solids.
The sludge thus obtained passes through the vibrating filter 209 at overflow and enters the tank 220, where. she is heated
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up to a temperature of 9 C then, it is pumped into the evaporator 240. In this evaporator 240, the sludge is concentrated to a proportion by weight of 10% of solids, that is to say up to at a concentration such that one liter of the concentrated sludge contains
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treo / 91, ù g of solids; the sludge thus concentrated is returned by the pump 7.60 into the fluidized bed 130, with a flow rate of 117 1 per hour with this flow rate, the fluidized bed 130 receives 10.7 kg of solids per hour intended for incineration.
The air required for combustion is drawn in by either ± -
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flower 140 in the atmosphere, at an ambient temperature of 2vioc, and it is supplied to the incinerator 100 with a flow rate of 566 maul 'hour, l., until the incinerator 100 begins to operate, natural gas arrives supply line 150 with a flow rate of
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24.4 bzz per hour, so as to raise the temperature of the intake air and the combustion products of natural gas to.
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1216 C, thereby heating fluidized bed 130 and the other parts of the system and ensuring that the grout arriving at the initial flow rate into fluidized bed 130 is completely burnt.
The fluidized bed 130 is maintained at an average temperature.
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ne of 700 C; a temperature of 558 C. is thus obtained for the exhaust gases passing through the outlet pipe 187 C. The mange current, going into the evaporator 240 through the inner tube 272 is at a temperature of about 480 C; the temperature of the air rises from 21 C to 132 C as it passes through the heat exchanger 270. The evaporator 240 operates at a temperature of about 110 C and concentrates the sludge from it. drain from a proportion by weight of 5% solids to a proportion by weight of about 10% of these matters.
The concentrated sewer tank is destroyed in the incinerator 100 with a flow rate of 117 1 per hour, the sludge supplying the incinerator with solids at a flow rate of 10.73 kg per hour. The ash collects in Cyclone 180 with a flow rate of 5.6 Kg per hour, which indicates that 4.84 Kg of solids per hour are converted into gaseous products, while the water evaporates with a flow rate of 108 Kg per hour. Destruction of sewage sludge produces water vapor from the aqueous phase of the sludge as well as various gaseous combustion products and ash from the solid phase.
The gas stream, which leaves the evacuation chamber 120 of the incinerator 100 through the outlet line 127, essentially contains nitrogen, carbon dioxide, oxygen in the free state, carbon dioxide. 'other gases, and water vapor. The ash is formed mainly by oxides of the metals contained in the solids of the sludge and contains calcium oxide, magnesium oxide, iron oxide, aluminum oxide etc. When the incinerator 100 is functioning properly, there is substantially no unburned solid material, other than ash, in the gas stream exiting through outlet line 127.
The total power of destruction of the aqueous grout, which the incinerator 100 possesses, is appreciably greater than that.
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indicated in the previous particular example of destruction of an addition sludge. The system can destroy between 320 to 410 Kg of aqueous slurry, when the different parts of the system have the dimensions indicated above.