EP0787948A1 - Installation de traitement de déchets tels que déchets urbains ou ordures ménagères - Google Patents

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EP0787948A1
EP0787948A1 EP96402456A EP96402456A EP0787948A1 EP 0787948 A1 EP0787948 A1 EP 0787948A1 EP 96402456 A EP96402456 A EP 96402456A EP 96402456 A EP96402456 A EP 96402456A EP 0787948 A1 EP0787948 A1 EP 0787948A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
waste
incineration
waste fuel
installation according
sector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP96402456A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean-Claude Anastassios
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Esys-Montenay
Original Assignee
Esys-Montenay
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Esys-Montenay filed Critical Esys-Montenay
Publication of EP0787948A1 publication Critical patent/EP0787948A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/006—General arrangement of incineration plant, e.g. flow sheets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/02—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2201/00—Pretreatment
    • F23G2201/10—Drying by heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2201/00—Pretreatment
    • F23G2201/80—Shredding
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2900/00—Special features of, or arrangements for incinerators
    • F23G2900/50209—Compacting waste before burning

Definitions

  • the invention relates to a waste treatment installation such as urban waste or household waste.
  • Waste of this type has been around for a long time, and is still sometimes stored in landfills.
  • Controlled landfill mitigates some of these drawbacks. It consists in covering the garbage with a layer of topsoil, allowing the maintenance of the humidity necessary for aerobic fermentation, which can take place thanks to the air contained in the garbage poured in bulk.
  • Controlled landfill is costly for a variety of reasons such as the need to seal the landfill and treat the leachate.
  • the volumes to be stored are often very large even if densification is achieved by prior grinding or by the use of compactors.
  • Composting or accelerated fermentation uses aerobic fermentation of household waste for the preparation of a compost usable as an amendment in agriculture.
  • Composting is generally carried out in cells or digesters.
  • composting poses many problems, for example in terms of odors and the volume of waste to be treated. Furthermore, the compost made from household waste is not always of good quality and is difficult to dispose of.
  • composting requires prior sorting of household waste, as well as shredding.
  • Incineration remains the most convenient process for disposing of household or urban waste.
  • the fumes can be used as a source of energy through a recovery boiler.
  • the heat energy thus recovered can be used either directly for the heat needs of dwellings or industrial processes, or indirectly to produce electricity.
  • Clinkers are solid waste resulting from the combustion of household waste. After defrailing, they can be used for the development of embankments or serve as an under layer of roads, subject to meeting regulatory standards.
  • the temperature at the time of combustion must be uniform and stable, so as to ensure complete combustion.
  • the combustion temperature must be above 850 ° C and not exceed approximately 1000 ° C to prevent ash from clogging the oven.
  • an important characteristic of the incineration technique is that the dimensioning of facilities must be very precisely established according to the daily influx of garbage.
  • Household waste is a material that must be treated very quickly without being able to be stored as it is.
  • the classic solution is to oversize the incineration plant to allow all of the household waste to be treated when it is produced.
  • Another solution sometimes implemented, consists in diverting garbage that cannot be absorbed by the incineration plant.
  • a third solution is to transform the garbage that the incineration plant cannot absorb into waste fuel.
  • the fuel conventionally used for drying is noble (fuel oil, coal, wood) and therefore expensive.
  • a fourth possibility consists in implementing a sorting / crushing / composting system for seasonal excess of garbage.
  • This type of sector combines the disadvantages of landfilling and composting.
  • Yet another solution consists in implementing biological stabilization and storage.
  • One of the objects of the invention is to provide a simple and economical solution to the problem set out above, this solution also satisfying the requirements of environmental protection.
  • the installation includes connecting or transfer means between upstream the screening unit of the waste fuel production sector and, downstream, the incineration furnace (s) of the incineration, so that the organic fraction recovered from the first is sent to the second or the second.
  • the installation comprises means of connection or transfer between upstream the outlet of the fumes from the incineration furnace (s) and downstream the inlet of the dryer (s) from the waste fuel production sector. , so that the dryer (s) are supplied by the waste or refuse combustion gases.
  • the installation comprises means of connection or transfer between upstream the outlet of the dryer (s) from the waste fuel production sector and the combustion gas treatment unit of the incineration sector so as to treat the drying gases.
  • the installation also comprises means for metering the supply of the incineration furnace (s) with the waste or garbage on the one hand, the waste fuel on the other hand.
  • the installation is such that the incineration ovens are associated with a device for taking up and evacuating the bottom ash, a unit for removing said bottom ash and a system for removing the ash, and with the (the) boiler (s) are associated with a water treatment station, a set of pumps and a degasser, an air condenser, a heat exchanger, a turbo alternator group.
  • the waste fuel production chain also includes a set of temperature and drying time regulation; a device for adjusting the drying gas flow rate with fire detection system and automatic extinction in the event of a fire.
  • the press (s) of the waste fuel production chain can be associated with one or more separators, grinders, mixing hopper.
  • the installation is such that the incineration process has a determined capacity to allow optimized average operation taking into account the average tonnage of waste or garbage, outside the peak period (s), and the tonnage of waste fuel produced during the peak period (s) and eliminated in the incineration process outside the period (s) and that the waste fuel production sector has a determined capacity to allow the processing of additional flows of waste or garbage corresponding to the peak period (s).
  • the installation is located on a single site and the storage of waste fuel is covered.
  • the waste fuel production sector works or can also function during the technical shutdowns of the incineration lines which are offset.
  • An installation according to the invention comprises an incineration sector 1 and a waste fuel production sector 2.
  • the incineration process 1 comprises a zone 3 for receiving household waste comprising one or more weighbridges and a pit for receiving household waste.
  • the delivery trucks are identified and the waste is weighed.
  • the waste reception and storage pit can be located in an enclosed hall with a maneuvering area for delivery trucks.
  • At least one crane or equivalent handling system is arranged in such a way that it can take waste from the pit to supply, on the one hand, the incineration sector 1, and on the other hand the waste fuel manufacturing sector 2.
  • the supply of each of the incineration lines can be constituted by a hopper, optionally equipped with a charge regulator and a door with watertight closure at its upper end, said hopper being located upstream. at least one combustion chamber of an incineration oven.
  • the incineration process 1 includes at least one incineration oven 4.
  • Such an oven 4 can be for example a grid or a fluidized bed.
  • the bottom ash 5 from the combustion of garbage in the oven 4 is taken up and removed after de-railing.
  • the incineration process 1 also includes a heat recovery boiler 6, with a chimney sweep system, economizers and a superheater.
  • This heat recovery boiler assembly 6 provides energy 7, for example usable for district heating, or for producing electrical energy.
  • the gases from the incineration furnaces 4, after cooling in the energy recovery boiler (s) 6, are purified in a smoke treatment unit 8, wet or semi-wet or other. After treatment of combustion gases, the pollutant contents comply with the standards in force.
  • the purified gases 11 are eliminated by the chimney 10, of height determined according to the regulations.
  • the waste fuel manufacturing sector 2 comprises a first station 12 for receiving household waste.
  • this first station 12 is common to zone 3 of the die 1.
  • the handling of garbage in the sector 2 is obtained by means of the overhead crane with grapples or equivalent handling means, these handling means also supplying the incineration process 1.
  • the sorting of garbage can, in one embodiment, be carried out partly automatically.
  • household waste can be subject to ballistic, aeraulic, magnetic sorting, in order to separate different constituents such as plastics, glasses and metals.
  • the sorted household waste passes through a grinding unit 13.
  • the garbage is unlocked in an electromagnetic racking unit 14.
  • the ferrous metals 15 obtained are recovered for use in foundries or the like.
  • the scraped and shredded garbage is then screened in an automatic screening unit 16.
  • This unit 16 makes it possible, among other things, to separate the organic fraction 17.
  • waste fuel 19 in the form of small cylinders a length of a few centimeters.
  • Unit 18 includes a set of temperature regulation and drying time.
  • the unit 18 also includes a device for adjusting the flow rate of the drying gases with a fire detection system and automatic extinction by spraying water in the event of a fire.
  • Unit 18 also includes a cyclonic separator, followed by a vibrating separator, a magnetic drum, a finishing crusher, a hopper mixer and a press capable of producing compressed elements with pressure regulation.
  • the waste fuel 19 can be stored in a covered storage warehouse 21.
  • Waste fuel also has significant calorific value, for example of the order of 3500 to 3800 th / t.
  • the incineration sector 1 and the waste fuel production sector 2 are capable of operating in synergy.
  • waste fuel 19 produced by the sector 2 possibly stored in the warehouse 21 can be used as fuel in the incineration furnaces 4.
  • waste fuel 19 can be introduced into the feed hopper of each of the incineration ovens where it mixes with household waste.
  • the organic fraction 17 recovered during the screening in the die 2 is brought back into the pit for receiving household waste in an area where it can be mixed with household waste to be incinerated.
  • the combustion gases 22 for drying the screened household waste come from the incineration furnaces 4 and are, after passing through the unit 18 of the die 2 reintroduced into the incineration die 1 in the gas treatment unit 8 combustion.
  • the sector 1 operates continuously, outside of technical stops, for example maintenance, and the sector 2 operates only during certain periods of the year, periods which may correspond, for example a large influx of waste due to an influx of tourists.
  • FIG. 2 represents a histogram of the quantities of refuse treated during the year, in the preferred embodiment of the method of the invention presented above.
  • the quantities 23 of garbage incinerated in die 1 are shown in light gray.
  • the die 1 disposes of a substantially constant quantity of refuse.
  • the die 2 is able to absorb all of the daily supply of garbage, allowing a temporary shutdown of said oven.
  • the sector 2 is also able to absorb the quantity of garbage corresponding to the seasonal surplus linked for example to a tourist influx.
  • the waste fuel produced by supply chain 2 can be stored, as mentioned above, and incinerated by supply chain 1.
  • the waste fuel is incinerated during a "off-peak" period 26 that is to say outside of the seasonal period 27 where the daily quantity of garbage is the most important.
  • the incinerated waste fuel 28 represents a fraction of the load of raw waste introduced into the ovens 4.
  • the method of the invention will be compared to an all-incineration solution in the case of a city located in a tourist region.
  • hypotheses of this comparative study are as follows.
  • the basic annual quantity of household waste is 220,000 tonnes or 18,333 tonnes / month, or another 25.5 tonnes / hour approximately.
  • the additional quantity linked to summer tourism is 20,000 tonnes over two months, or 10,000 tonnes / month, or around 14 tonnes / hour.
  • the alternating technical stops of the two incineration furnaces are one month / year.
  • An incineration oven is provided, in addition to the two ovens mentioned above, in the case of the all-incineration solution.
  • This oven is put into operation during the technical shutdowns of the two other ovens, and incinerates the seasonal excess of garbage.
  • This additional oven has a capacity of at least 14 tonnes / hour.
  • a waste fuel production line is provided, in the case of the implementation of the method of the invention.
  • This line has a capacity of around 15 tonnes / hour, with an availability coefficient of 95%.
  • the annual quantity of refuse treated in the waste fuel line is 20,000 tonnes during the summer and 18,333 tonnes during the alternate technical shutdowns of the two ovens on the incineration line.
  • the facility operates five months in incineration with waste fuel and seven months in incineration without manufacturing waste fuel. It operates for four months with the production of waste fuel and eight months without the production of waste fuel.
  • the method of the invention avoids oversizing the incineration plants to absorb the seasonal peaks in household garbage delivery, these oversized plants being costly in investment and underused outside peak periods.
  • Waste fuel is stored on site, so there are no transport costs.
  • the production of waste fuel being carried out on the site of the incineration unit and during its operation, drying can be carried out by a part of the gases leaving the incineration furnaces at a time when the thermal energy would be poorly recoverable, hence a significant energy saving.
  • the process of the invention and the installation implementing this process do not attack the environment, for various reasons such as the fact that no residue is rejected, the ferrous metals being recycled, the organic fraction resulting from the screening being incinerated, and the combustion gases used for drying the waste fuel being recycled and treated.
  • the invention relates to the assembly formed by an incineration sector and a waste fuel production sector, it is understood that the invention also relates to the adaptation of a waste fuel production sector to an existing incineration process, as well as, if necessary, the adaptation of an incineration process to a waste fuel manufacturing process, the combination of the two lines forming a flexible use processing unit , economical, ecological.

Abstract

Installation de traitement d'ordures ménagères, comprenant : deux filières de traitement disposées en parallèle, à savoir une filière (1) d'incinération et une filière (2) de production de combustible déchet ; des moyens pour la récupération, le transfert, le stockage du combustible déchet (19) et l'alimentation avec le combustible déchet de la filière d'incinération ; des moyens d'alimentation sélective des deux filières en déchets, et pour la filière d'incinération, en combustible déchet, en fonction du flux d'arrivée des déchets et des capacités de traitement des deux lignes, de manière que, pendant la ou les périodes de pointe de flux d'arrivée des déchets, la filière de production de combustible déchet soit en fonctionnement, le combustible déchet alors produit alimentant la filière d'incinération en dehors de cette ou ces périodes de pointe. <IMAGE>

Description

  • L'invention concerne une installation de traitement de déchets tels que déchets urbains ou ordures ménagères.
  • Des déchets de ce type ont été longtemps, et sont encore parfois stockés dans des décharges.
  • La mise en décharge brute, qui consiste à déverser directement les ordures dans un trou tel qu'une ancienne carrière, sans précautions spéciales, est interdite.
  • Les matières organiques contenues dans les ordures ménagères fermentent grâce à des micro-organismes aérobies et anérobies. Cette minéralisation n'est obtenue qu'après de graves incommodités et inconvénients : aspect repoussant, odeurs désagréables, développement des rongeurs, incendies, pollution des nappes aquifères.
  • La mise en décharge contrôlée atténue certains de ces inconvénients. Elle consiste à recouvrir les ordures d'une couche de terre arable, permettant le maintien de l'humidité nécessaire à la fermentation aérobie, qui peut avoir lieu grâce à l'air contenu dans les ordures versées en vrac.
  • La mise en décharge, contrôlée s'avère coûteuse pour diverses raisons comme la nécessité d'étanchéifier l'aire de décharge et de traiter les lixiviats.
  • Par ailleurs, les volumes à stocker sont souvent très importants même si une densification est réalisée par un broyage préalable ou par utilisation de compacteurs.
  • Enfin, la loi française du 13 juillet 1992 stipule que (article 2-1) :
       "A compter du 1er juillet 2002, les installations d'élimination des déchets par stockage ne seront autorisées à accueillir que des déchets ultimes"
  • La mise en décharge contrôlée des ordures ménagères sera donc exclue.
  • Le compostage ou fermentation accélérée utilise la fermentation aérobie des ordures ménagères en vue de la préparation d'un compost utilisable comme amendement en agriculture. Le compostage est généralement réalisé en cellules ou en digesteurs.
  • Tout comme la mise en décharge, le compostage pose de nombreux problèmes, par exemple en termes d'odeurs, de volume de déchets à traiter. Par ailleurs, le compost fabriqué à partir des ordures ménagères n'est pas toujours de bonne qualité et trouve difficilement à s'écouler.
  • De plus, le compostage nécessite un triage préalable des ordures ménagères, ainsi qu'un broyage.
  • En effet, certaines matières peuvent présenter un inconvénient pour le déroulement de la fermentation ou pour la qualité du compost, alors que d'autres sont récupérables (métaux, chiffons).
  • En dehors des techniques de stockage et destruction, pour partie, d'origine biologique, des déchets, d'autres techniques de stabilisation ou de combustion sont employées.
  • L'incinération demeure le procédé le plus commode pour éliminer les ordures ménagères ou déchets urbains.
  • Dans cette technique, les ordures ménagères et les déchets industriels banals sont réduits en résidus solides et gazeux dans la chambre de combustion d'un four.
  • Les fumées peuvent servir de source d'énergie par le biais d'une chaudière de récupération.
  • L'énergie calorifique ainsi récupérée peut être utilisée soit directement pour les besoins de chaleur de logements ou des processus industriels, soit indirectement pour produire de l'électricité.
  • Les mâchefers sont les déchets solides résultant de la combustion des ordures ménagères. Après déferraillage, ils peuvent être utilisés pour l'aménagement de remblais ou servir comme sous couche de routes, sous réserve de satisfaire à des normes règlementaires.
  • Pour que l'incinération des ordures soit convenablement réalisée, certaines conditions sont indispensables. En particulier la température, au moment de la combustion, doit être homogène et stable, de manière à assurer une combustion complète.
  • La température de combustion doit être supérieure à 850°C et ne pas dépasser 1000°C environ pour éviter que des cendres n'encrassent le four.
  • De ce fait, une caractéristique importante de la technique d'incinération est que le dimensionnement des installations doit être très précisément établi en fonction de l'afflux quotidien d'ordures.
  • En effet, les déchets ménagers constituent un matériau devant être traité très rapidement sans pouvoir être stocké en l'état.
  • Un problème technique se pose donc dans le cas de fortes variations, périodiques ou non, de ce flux d'ordures.
  • Tel est le cas des villes à forte variation périodique de populations, en particulier celles à vocation touristique.
  • Ces villes ont à faire face à un tonnage de déchets à traiter en quantité beaucoup plus importante pendant une courte période que pendant le reste de l'année.
  • Face à ce problème, plusieurs solutions peuvent être envisagées.
  • La solution classique consiste à surdimensionner l'usine d'incinération pour permettre de traiter la totalité des déchets ménagers au moment où ils sont produits.
  • Cette solution, parfois envisagée par exemple dans le cas d'usines d'incinération comportant plusieurs lignes modulaires indépendantes, conduit à des coûts d'investissement plus élevés, qu'il n'aurait été nécessaire si le même tonnage d'ordures avait été produit d'une manière plus constante dans le temps.
  • De plus, les équipements sont sous utilisés en dehors de la période de pointe.
  • Une autre solution, parfois mise en oeuvre, consiste à détourner en décharge les ordures que ne peut absorber l'usine d'incinération.
  • Ainsi qu'il a été dit plus haut, cette solution pose de nombreux problèmes en termes de protection de l'environnement, et ne sera plus acceptable après 2002 compte tenu de la règlementation citée plus haut.
  • Une troisième solution consiste à transformer les ordures que ne peut absorber l'usine d'incinération en combustible déchets.
  • Plusieurs inconvénients majeurs sont apparus pour cette filière.
  • Le combustible utilisé classiquement pour le séchage est noble (fuel, charbon, bois) donc coûteux.
  • La déshydratation est souvent insuffisante d'où fermentation du combustible déchet et risque de prise de feu dans les stockages.
  • Les distances parfois importantes entre la production et l'utilisation du combustible déchet génèrent des coûts de transport et manutention significatifs.
  • La réutilisation du combustible déchet dans des chaufferies non adaptées induit des nuisances importantes (stockage intermédiaire, taux élevés d'imbrûlés, pollution atmosphérique).
  • Une quatrième possibilité consiste à mettre en oeuvre une filière de tri/broyage/compostage pour les excédents saisonniers d'ordures.
  • Ce type de filière cumule les inconvénients de la mise en décharge et du compostage.
  • Une autre solution encore consiste à mettre en oeuvre une stabilisation biologique et un stockage.
  • Ce procédé, encore expérimental, présente de nombreux inconvénients.
  • En particulier, il y a risque de fermentation en période estivale, donc d'odeurs et de prise de feu.
  • Par ailleurs, le volume de stockage est très important.
  • Il ressort donc de l'état de la technique que, si l'incinération reste le procédé le plus commode et répandu de traitement des déchets urbains et ordures ménagères, aucune solution satisfaisante n'a encore été apportée pour le traitement des excédents saisonniers d'ordures.
  • Un des objets de l'invention est d'apporter une solution simple et économique au problème exposé ci-dessus, cette solution satisfaisant également aux impératifs de protection de l'environnement.
  • Au vu de cet objet, l'invention se rapporte selon un premier aspect à une installation de traitement de déchets urbains ou ordures ménagères, comprenant, à partir d'une arrivée des déchets ou ordures :
    • deux filières de traitement desdits déchets ou ordures, disposées en parallèle, à savoir une filière d'incinération et une filière de production de combustible déchet ;
    • des moyens interposés entre la sortie de la filière de production de combustible déchet et l'entrée de la filière d'incinération pour la récupération, le transfert, le stockage du combustible déchet et l'alimentation avec le combustible déchet de la filière d'incinération ;
    • des moyens d'alimentation sélective des deux filières en déchets, et pour la filière d'incinération, en combustible déchet, en fonction du flux d'arrivée des déchets et des capacités de traitement des deux filières,
         de manière que, pendant la ou les périodes de pointe de flux d'arrivée des déchets ou ordures, la filière de production de combustible déchet soit en fonctionnement, le combustible déchet alors produit alimentant la filière d'incinération en dehors de cette ou ces périodes de pointe.
  • La filière d'incinération comprend, d'amont en aval, reliés par des moyens de liaison ou de transfert :
    • un ou plusieurs fours d'incinération ;
    • un ensemble d'une ou plusieurs chaudières de récupération de chaleur ;
    • une unité de traitement des gaz de combustion ; et
    • une cheminée d'évacuation des gaz épurés.
  • La filière de production de combustible déchet comprend, d'amont en aval, reliés par les moyens de liaison ou de transfert :
    • des moyens pour le pré-triage des déchets ou ordures ;
    • un ou plusieurs broyeurs ;
    • une unité de déferraillage électro-magnétique ;
    • une unité de criblage ;
    • un ou plusieurs sécheurs ;
    • une ou plusieurs presses produisant le combustible déchet ;
    • un hangar de stockage couvert avec engin de manutention ;
    • un système de transport du combustible déchet vers les trémies des fours d'incinération.
  • Selon d'autres caractéristiques, l'installation comporte des moyens de liaison ou de transfert entre en amont l'unité de criblage de la filière de production de combustible déchet et, en aval, le ou les fours d'incinération de la filière d'incinération, de manière que la fraction organique récupérée du premier soit envoyée dans le ou les seconds.
  • Selon encore d'autres caractéristiques, l'installation comporte des moyens de liaison ou de transfert entre en amont la sortie des fumées du ou des fours d'incinération et en aval l'entrée du ou des sécheurs de la filière de production de combustible déchet, de manière que le ou les sécheurs soient alimentés par les gaz de combustion des déchets ou ordures.
  • Selon encore d'autres caractéristiques, l'installation comporte des moyens de liaison ou de transfert entre en amont la sortie du ou des sécheurs de la filière de production de combustible déchet et l'unité de traitement des gaz de combustion de la filière d'incinération de manière à assurer le traitement des gaz de séchage.
  • Selon encore d'autres caractéristiques, l'installation comporte également des moyens de dosage de l'alimentation du ou des fours d'incinération avec les déchets ou ordures d'une part, le combustible déchet d'autre part.
  • Selon encore d'autres caractéristiques, l'installation est telle qu'aux fours d'incinération sont associés un dispositif de reprise et évacuation des mâchefers, une unité de déferraillage desdits mâchefers et un système d'évacuation des cendres, et qu'à la (aux) chaudière(s) sont associés un poste de traitement d'eau, un ensemble de pompes et un dégazeur, un aérocondenseur, un échangeur thermique, un groupe turbo alternateur.
  • La filière de production de combustible déchet comprend également un ensemble de régulation de la température et de la durée de séchage ; un dispositif de réglage du débit des gaz de séchage avec système de détection incendie et d'extinction automatique en cas de prise de feu.
  • A la (aux) presse(s) de la filière de production de combustible déchet peuvent être associés un ou plusieurs séparateurs, broyeurs, trémie mélangeuse.
  • L'installation est telle que la filière d'incinération a une capacité déterminée pour permettre un fonctionnement moyen optimisé tenant compte du tonnage moyen des déchets ou ordures, hors la ou les périodes de pointe, et du tonnage de combustible déchet produit pendant la ou les périodes de pointe et éliminé dans la filière d'incinération en dehors de la ou des périodes de pointe, et que la filière de production de combustible déchet a une capacité déterminée pour permettre le traitement des flux supplémentaires de déchets ou ordures correspondant à la ou aux périodes de pointe.
  • L'installation est située sur un seul et même site et le stockage du combustible déchet est couvert.
  • L'invention se rapporte selon un deuxième aspect à un procédé de fonctionnement d'une installation telle que décrite ci-dessus, procédé dans lequel :
    • la filière d'incinération fonctionne ou peut fonctionner en permanence, réserve faite des arrêts techniques, notamment alternés ;
    • la ligne de production de combustible déchet fonctionne ou peut fonctionner dans la ou les périodes de pointe ;
    • le combustible déchet produit est incinéré en dehors de la ou des périodes de pointe, lorsque les conditions économiques de la valorisation thermique sont optimales.
  • La filière de production de combustible déchet fonctionne ou peut fonctionner également pendant les arrêts techniques des lignes d'incinération qui sont décalées.
  • Dans un mode de mise en oeuvre du procédé, il existe une période de pointe estivale de deux mois environ, le combustible déchet étant incinéré pendant une période de quatre à huit mois environ et il existe une période d'arrêt technique d'un mois environ pour chacune des lignes d'incinération.
  • Les autres objets et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante, réalisée en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
    • la figure 1 est un schéma montrant l'organisation d'une installation mettant en oeuvre le procédé selon l'invention ;
    • la figure 2 est un histogramme représentant les flux mensuels d'ordures ménagères tels que rencontrés dans certaines villes touristiques, et montrant le principe de l'écrêtement saisonnier des ordures tel que mis en oeuvre par l'invention.
  • Une installation selon l'invention comprend une filière 1 d'incinération et une filière 2 de production de combustible déchet.
  • La filière 1 d'incinération comprend une zone 3 de réception des ordures ménagères comportant un ou plusieurs ponts bascule et une fosse de réception des ordures ménagères.
  • Dans ce poste de réception des ordures, les camions de livraison sont identifiés et les déchets sont pesés.
  • La fosse de réception et de stockage des déchets peut être située dans un hall fermé comportant une aire de manoeuvre pour les camions de livraison.
  • Au moins un pont roulant ou système de manutention équivalent est disposé de manière telle qu'il puisse prendre des déchets dans la fosse pour approvisionner d'une part la filière 1 d'incinération, d'autre part la filière 2 de fabrication du combustible déchet.
  • Dans un mode de réalisation, l'alimentation de chacune des lignes d'incinération peut être constituée par une trémie, éventuellement équipée d'un régulateur de charge et d'une porte à fermeture étanche à son extrémité supérieure, ladite trémie étant située en amont d'au moins une chambre de combustion d'un four d'incinération.
  • La filière 1 d'incinération comprend au moins un four 4 d'incinération.
  • Un tel four 4 peut être par exemple à grille ou à lit fluidisé.
  • Les mâchefers 5 issus de la combustion des ordures dans le four 4 sont repris et évacués après déferraillage.
  • La filière 1 d'incinération comprend également un ensemble chaudière de récupération de chaleur 6, avec système de ramonage, économiseurs et surchauffeur.
  • Cet ensemble de chaudière de récupération de chaleur 6 fournit de l'énergie 7, par exemple utilisable pour le chauffage urbain, ou pour produire de l'énergie électrique.
  • Les gaz issus des fours d'incinération 4, après refroidissement dans la ou les chaudières de récupération d'énergie 6, sont épurés dans une unité 8 de traitement de fumées, humide ou semi-humide ou autre. Après traitement des gaz de combustion, les teneurs en polluants sont conformes aux normes en vigueur.
  • Les cendres volantes éventuellement contenues dans ces gaz sont extraites et traitées selon les normes en vigueur.
  • D'une manière générale, les résidus de fumées d'incinération d'ordures ménagères 9, conventionnellement appelés REFIOM, sont stabilisés avant stockage dans un site d'enfouissement technique.
  • Les gaz épurés 11 sont éliminés par la cheminée 10, de hauteur déterminée selon la réglementation.
  • La filière 2 de fabrication du combustible déchet comprend un premier poste 12 de réception des ordures ménagères.
  • Dans un mode de réalisation, ce premier poste 12 est commun à la zone 3 de la filière 1.
  • La manutention des ordures dans la filière 2 est obtenue par le biais du pont roulant avec grappins ou moyens de manutention équivalents, ces moyens de manutention alimentant également la filière d'incinération 1.
  • Dans la filière 2, le tri des ordures peut, dans un mode de réalisation, être exécuté pour partie automatiquement. Par exemple, les ordures ménagères peuvent faire l'objet d'un tri balistique, aéraulique, magnétique, afin de séparer différents constituants comme les plastiques, les verres et les métaux.
  • Les ordures ménagères triées passent dans une unité 13 de broyage.
  • A la suite de l'étape de broyage, les ordures sont déferraillées dans une unité 14 de déferraillage électromagnétique.
  • Les métaux ferreux 15 obtenus sont récupérés pour être utilisés en fonderie ou équivalents.
  • Les ordures déféraillées et broyées sont ensuite criblées dans une unité de criblage automatique 16.
  • Cette unité 16 permet, entre autres, de séparer la fraction organique 17.
  • Enfin, une unité 18 de séchage et pressage des ordures déferraillées, broyées et criblées conduit à la formation de combustible déchet 19, sous forme de petits cylindres d'une longueur de quelques centimètres.
  • L'unité 18 comprend un ensemble de régulation de température et durée de séchage.
  • L'unité 18 comprend par ailleurs un dispositif de réglage du débit des gaz de séchage avec système de détection incendie et d'extinction automatique par pulvérisation d'eau en cas de prise de feu.
  • L'unité 18 comprend également un séparateur cyclonique, suivi d'un séparateur vibrant, d'un tambour magnétique, d'un broyeur de finition, d'une trémie mélangeuse et d'une presse apte à produire des éléments comprimés avec régulation de pression.
  • Durant le traitement réalisé dans l'unité 18, de l'eau 20 est évaporée en quantité importante, le combustible déchet 19 produit présentant ainsi une humidité très basse, inférieure à 10%.
  • De ce fait, le combustible déchet 19 peut être stocké dans un entrepôt de stockage 21, couvert.
  • Le combustible déchet présente par aileurs un pouvoir calorifique important, par exemple de l'ordre de 3500 à 3800 th/t.
  • La filière d'incinération 1 et la filière de production de combustible déchets 2 sont aptes à fonctionner en synergie.
  • En effet, le combustible déchet 19 produit par la filière 2, éventuellement stocké dans l'entrepôt 21 peut servir de combustible dans les fours d'incinération 4.
  • L'alimentation des fours d'incinération 4 en combustible déchet 19 est entièrement automatisée. Le combustible déchet peut être introduit dans la trémie d'alimentation de chacun des fours d'incinération où il se mélange aux ordures ménagères.
  • La fraction organique 17 récupérée lors du criblage dans la filière 2 est ramenée dans la fosse de réception des ordures ménagères dans une zone où elle peut être mélangée aux ordures ménagères pour être incinérée.
  • Les gaz de combustion 22 pour le séchage des ordures ménagères criblées proviennent des fours d'incinération 4 et sont, après passage dans l'unité 18 de la filière 2 réintroduits dans la filière d'incinération 1 dans l'unité 8 de traitement des gaz de combustion.
  • Dans un mode de mise en oeuvre du procédé de l'invention, la filière 1 fonctionne en continu, en dehors des arrêts techniques par exemple de maintenance, et la filière 2 fonctionne uniquement durant certaines périodes de l'année, périodes pouvant correspondre par exemple à un afflux important des déchets du fait d'un afflux de touristes.
  • La figure 2 représente un histogramme des quantités d'ordures traitées au cours de l'année, dans le mode préféré de mise en oeuvre du procédé de l'invention présenté ci-dessus.
  • Les quantités 23 d'ordures incinérées dans la filière 1 sont représentées en gris clair.
  • En dehors de la période 25 d'arrêt technique alternée de chaque ligne d'incinération, la filière 1 élimine une quantité sensiblement constante d'ordures.
  • Les quantités 24 d'ordures transformées en combustible déchet sont représentées en noir. Durant la période d'arrêt technique des fours d'incinération de la filière 1, la filière 2 absorbe la totalité des ordures ne pouvant être incinérées.
  • Dans le cas où la filière 1 ne comprend qu'un seul four, la filière 2 est apte à absorber la totalité de l'apport quotidien d'ordures, permettant un arrêt momentané dudit four.
  • La filière 2 est également apte à absorber la quantité, d'ordures correspondant à l'excédent saisonnier lié par exemple à un afflux touristique.
  • Le combustible déchet produit par la filière 2 peut être stocké, ainsi qu'il a été dit plus haut, et incinéré par la filière 1.
  • Dans un mode de mise en oeuvre du procédé de l'invention, le combustible déchet est incinéré durant une période "creuse" 26 c'est-à-dire en dehors de la période saisonnière 27 ou la quantité journalière d'ordures est la plus importante.
  • Le combustible déchet incinéré 28 représente une fraction de la charge en ordures brutes introduites dans les fours 4.
  • Quelques avantages du procédé et de l'installation mettant en oeuvre le procédé de l'invention vont maintenant être présentés.
  • Tout d'abord, le concept intégré de fabrication, de stockage et d'incinération de combustible déchet conduit à des économies d'échelles sur les équipements et l'exploitation d'un site d'incinération.
  • A titre d'exemple, le procédé de l'invention va être comparé à une solution tout incinération dans le cas d'une ville située en région touristique.
  • Les hypothèses de cette étude comparée sont les suivantes.
  • La quantité annuelle de base d'ordures ménagères est de 220 000 tonnes soit 18 333 tonnes/mois, soit encore 25,5 tonnes/heure environ.
  • La quantité supplémentaire liée au tourisme estival est de 20 000 tonnes sur deux mois, ou 10 000 tonnes/mois, soit 14 tonnes/heure environ.
  • Les arrêts techniques alternés des deux fours d'incinération sont de un mois/an.
  • Un four d'incinération est prévu, en plus des deux fours mentionnés ci-dessus, dans le cas de la solution tout incinération.
  • Ce four est mis en fonctionnement lors des arrêts techniques des deux autres fours, et incinère l'excédent saisonnier d'ordures.
  • Ce four supplémentaire a une capacité au moins égale à 14 tonnes/heure.
  • Une ligne de production de combustible déchet est prévue, dans le cas de la mise en oeuvre du procédé de l'invention.
  • Cette ligne a une capacité de 15 tonnes/heure environ, avec un coefficient de disponibilité de 95%.
  • La quantité annuelle d'ordures traitées dans la ligne combustible déchet est de 20 000 tonnes durant l'été et de 18 333 tonnes durant les arrêts techniques alternés des deux fours de la ligne d'incinération.
  • L'installation fonctionne cinq mois en incinération avec combustible déchet et sept mois en incinération sans fabrication de combustible déchet. Elle fonctionne quatre mois avec fabrication de combustible déchet et huit mois sans fabrication de combustible déchet.
  • Sur la base de ces hypothèses, l'investissement moyen par tonne d'ordures traitées et par an est 25% plus faible en mettant en oeuvre le procédé de l'invention qu'en choisissant la filière tout incinération.
  • Le procédé selon l'invention et l'installation mettant en oeuvre ce procédé présentent d'autres avantages.
  • Par exemple, les variations de charges sont parfaitement admises par la ligne de fabrication de combustible déchet, dont la mise en service et l'arrêt sont quasiment immédiats. En particulier, le procédé de l'invention évite de surdimensionner les usines d'incinération pour absorber les pics saisonniers de livraison en ordures ménagères, ces usines surdimensionnées étant coûteuses en investissement et sous utilisées en dehors des périodes de pointe.
  • Le stockage et l'incinération du combustible déchet en dehors des périodes de pointe, permettent une récupération éngergétique à un coût économiquement intéressant, par exemple en période de forte demande d'énergie.
  • Ainsi dans le cas où les quantités d'ordures à traiter sont maximum en été, période peu favorable à la valorisation énergétique, la fabrication de combustible déchet et son stockage permet son incinération ultérieure, par exemple en hiver.
  • Le stockage du combustible déchet est réalisé sur le site, il n'y a donc pas de frais de transport. La production de combustible déchet étant réalisée sur le site de l'unité d'incinération et pendant son fonctionnnent, le séchage peut être réalisé par une partie des gaz sortant des fours d'incinération à un moment où l'énergie thermique serait faiblement valorisable, d'où une économie d'énergie importante.
  • La valorisation énergétique de l'installation est amélioré par rapport aux procédés conventionnels du fait :
    • du pouvoir calorifique relativement élevé du combustible déchet, environ 3600 kcal/kg, et de son incinération possible en une période où la valorisation est plus élevée ;
    • du fonctionnement en synergie, des lignes d'incinération et de production de combustible déchet.
  • Le procédé de l'invention et l'installation mettant en oeuvre ce procédé n'agressent pas l'environnement, pour différentes raisons telles que le fait qu'aucun résidu ne soit rejeté, les métaux ferreux étant recyclés, la fraction organique issue du criblage étant incinérée, et les gaz de combustion utilisés pour le séchage du combustible déchet étant recyclés et traités.
  • L'impact sur l'environnement est identique à celui d'une usine d'incinération donc parfaitement règlementaire et contrôlé.
  • Enfin, un projet architectural de l'ensemble formé par la filière d'incinération et la filière de fabrication de combustible déchet permet de concevoir une unité bien intégrée au site.
  • Si l'invention se rapporte à l'ensemble formé par une filière d'incinération et une filière de fabrication de combustible déchets, il est entendu que l'invention se rapporte également à l'adaptation d'une filière de fabrication de combustible déchet à une filière d'incinération existante, de même que, le cas échéant, à l'adaptation d'une filière d'incinération à une filière de fabrication de combustible déchet, l'ensemble des deux lignes formant une unité de traitement d'utilisation souple, économique, écologique.

Claims (19)

  1. Installation de traitement de déchets urbains ou ordures ménagères, comprenant, à partir d'une arrivée des déchets ou ordures :
    - deux filières de traitement desdits déchets ou ordures, disposées en parallèle, à savoir une filière d'incinération et une filière de production de combustible déchet ;
    - des moyens interposés entre la sortie de la filière de production de combustible déchet et l'entrée de la filière d'incinération pour la récupération, le transfert, le stockage du combustible déchet et l'alimentation avec le combustible déchet de la filière d'incinération ;
    - des moyens d'alimentation sélective des deux filières en déchets, et pour la filière d'incinération, en combustible déchet, en fonction du flux d'arrivée des déchets et des capacités de traitement des deux lignes,
       de manière que, pendant la ou les périodes de pointe de flux d'arrivée des déchets, la filière de production de combustible déchet soit en fonctionnement, le combustible déchet alors produit alimentant la filière d'incinération en dehors de cette ou ces périodes de pointe.
  2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la filière d'incinération comprend, d'amont en aval, reliés par des moyens de liaison ou de transfert :
    - un ou plusieurs fours d'incinération ;
    - un ensemble d'une ou plusieurs chaudières de récupération de chaleur ;
    - une unité de traitement des gaz de combustion ; et
    - une cheminée d'évacuation des gaz épurés.
  3. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la filière de production de combustible déchet comprend, d'amont en aval, reliés par les moyens de liaison ou de transfert :
    - des moyens pour le pré-triage des déchets ou ordures ;
    - un ou plusieurs broyeurs ;
    - une unité de déferraillage électro-magnétique ;
    - une unité de criblage ;
    - un ou plusieurs sécheurs ;
    - une ou plusieurs presses produisant le combustible déchet ;
    - un hangar de stockage couvert avec engin de manutention ;
    - un système de transport du combustible déchet vers les trémies des fours d'incinération.
  4. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de liaison ou de transfert entre en amont l'unité de criblage de la filière de production de combustible déchet et, en aval, le ou les fours d'incinération de la filière d'incinération, de manière que la fraction organique récupérée du premier soit envoyée dans le ou les seconds.
  5. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en qu'elle comporte des moyens de liaison ou de transfert entre en amont la sortie des fumées du ou des fours d'incinération et en aval l'entrée du ou des sécheurs de la filière de production de combustible déchet, de manière que le ou les sécheurs soient alimentés par les gaz de combustion des déchets ou ordures.
  6. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de liaison ou de transfert entre en amont la sortie du ou des sécheurs de la filière de production de combustible déchet et l'unité de traitement des gaz de combustion de la filière d'incinération de manière à assurer le traitement des gaz de séchage.
  7. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en qu'elle comprend également des moyens de dosage de l'alimentation du ou des fours d'incinération avec les déchets ou ordures d'une part, le combustible déchet d'autre part.
  8. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'aux fours d'incinération sont associés un dispositif de reprise et évacuation des mâchefers, une unité de déferraillage desdits mâchefers et un système d'évacuation des cendres.
  9. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'à la (aux) chaudière(s) sont associés un poste de traitement d'eau, un ensemble de pompes et un dégazeur, un aérocondenseur, un échangeur thermique, un groupe turbo alternateur.
  10. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que la filière de production de combustible déchet comprend également un ensemble de régulation de la température et de la durée de séchage ; un dispositif de réglage du débit des gaz de séchage avec système de détection incendie et d'extinction automatique en cas de prise de feu.
  11. Installation selon l'une quelconque de revendicatoins 1 à 10, caractérisée en qu'à la (aux) presse(s) de la filière de production de combustible déchet peuvent être associés un ou plusieurs séparateurs, broyeurs, trémie mélangeuse.
  12. Une installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que la filière d'incinération a une capacité déterminée pour permettre un fonctionnement moyen optimisé tenant compte du tonnage moyen des déchets ou ordures, hors la ou les périodes de pointe, et du tonnage de combustible déchet produit pendant la ou les périodes de pointe et éliminé dans la filière d'incinération en dehors de la ou des périodes de pointe
  13. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que la filière de production de combustible déchet a une capacité déterminée pour permettre le traitement des flux supplémentaires de déchets ou ordures correspondant à la ou aux périodes de pointe.
  14. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée en ce qu'elle est située sur un seul et même site.
  15. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisée en ce que le stockage du combustible déchet est couvert.
  16. Procédé de fonctionnement d'une installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, dans lequel :
    - la filière d'incinération fonctionne ou peut fonctionner en permanence, réserve faite des arrêts techniques, notamment alternés ;
    - la filière de production de combustible déchet fonctionne ou peut fonctionner dans la ou les périodes de pointe ;
    - le combustible déchet produit est incinéré en dehors de la ou des périodes de pointe, lorsque les conditions économiques de la valorisation thermique sont optimales.
  17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisée en ce que la filière de production de combustible déchet fonctionne ou peut fonctionner également pendant les arrêts techniques des lignes d'incinération, qui sont décalés.
  18. Procédé selon la revendication 16 ou 17, caractérisée en ce qu'il existe une période de pointe estivale de deux mois environ, le combustible déchet étant incinéré pendant une période de quatre à huit mois environ.
  19. Procédé selon la revendication 18, caractérisée en ce qu'il existe une période d'arrêt technique d'un mois environ pour chacune des lignes d'incinération.
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