EP0837920A1 - Procede et dispositif pour traiter a chaud des dechets hospitaliers et analogues - Google Patents
Procede et dispositif pour traiter a chaud des dechets hospitaliers et analoguesInfo
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- EP0837920A1 EP0837920A1 EP95924898A EP95924898A EP0837920A1 EP 0837920 A1 EP0837920 A1 EP 0837920A1 EP 95924898 A EP95924898 A EP 95924898A EP 95924898 A EP95924898 A EP 95924898A EP 0837920 A1 EP0837920 A1 EP 0837920A1
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- waste
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Definitions
- the present invention relates to a method and a device for heat treating, in an ecological manner, hospital waste and other waste containing fuel.
- Waste disposal must ensure complete incineration of the fuel at high temperature, incombustible residues and smoke must be free of germs, dangerous compounds and odors.
- Most of the hospital waste is incinerated with household waste in incineration plants. This process has the disadvantage of presenting a great risk of contamination during the transport of hazardous contaminated waste, or else of entailing high costs of disinfection before transport.
- FR-A-2 649 782 describes a process for incinerating solid waste from hospitals, households and industrial, which is intended to exclude pollution of the environment, and in which stages of ignition, pyrolysis, combustion and cooling are ensured in sequence under continuous piloting.
- the overload caused by the introduction of a new batch of waste into the oven is prevented by controlling the air supply and the operation of the burners as a function of the pressure in the oven and the temperatures in the oven and in a chamber. afterburner.
- the main drawbacks of this process are that it consumes a lot of energy and requires a complex installation, as well as additional fuel (combustible gas) to maintain the pyrolysis and combustion.
- EP-A-0 251 269 describes a process and a reactor for the gasification of solid fuels followed by the combustion of gaseous products, using a gas generator for the gasification of solid fuels such as wood, coal, fuel in briquettes, household waste, etc ..., followed by a burner for the combustion of gaseous products directly after gasification in the oven.
- a gas generator for the gasification of solid fuels such as wood, coal, fuel in briquettes, household waste, etc ...
- a burner for the combustion of gaseous products directly after gasification in the oven.
- the primary air injected into the gasification zone and the secondary air supplied to the burner are heated by the heat released by the gasification.
- the heating of the air is ensured by passing the primary air and the secondary air through passages provided in a multiple wall of the gasification chamber.
- EP-A-0 251 269 has the further disadvantage of transferring heat from the gasification zone since this can result in the extinction of the combustion of a fuel with a low calorific value, for example wet. This leads to constraints with regard to the composition of the fuel.
- the aim of the present invention is to provide an ecological heat treatment, more particularly gasification for incineration, of hospital waste and other solid waste containing fuels, ensuring reliable operation regardless of the experience of the personnel. and for a wide range of compositions, calorific values, and hygrometry of the waste, this process having more particularly to avoid to a large extent the agglomeration of the waste in the gasification chamber upstream of the gasification zone.
- the method for hot treating solid waste containing fuels, such as hospital waste comprising the steps according to which:
- a gasification zone is established in the gasification chamber by introducing an agent gasification containing oxygen in the gasification zone so that the waste moves in the chamber 'gasification successively towards the gasification zone to be successively gasified,
- gasification agent is introduced into the gasification chamber in a distributed manner, dividing it into at least a first and a second part ; the first part being injected into the gasification chamber to pass through the waste moving towards the gasification zone together with the movement of the waste in the chamber, and the second part of
- the gasification agent being sent through the gasification zone only.
- the device for implementing the method comprising a gasification chamber adapted to receive solid waste containing fuel such as hospital waste, admission means for introducing a gasification agent into the gasification chamber and outlet means for withdrawing gaseous gasification products from the gasification chamber, is characterized in that the inlet means for introducing a gasification agent are means for supplying the gasification agent so distributed in the gasification chamber, arranged relative to the outlet means for gaseous products so that a flow of said gasification agent is divided into at least a first and second part, the first part of the gasification agent passing successively through the waste moving in the gasification chamber towards the gasification zone, and the second part passing through the gasification zone only.
- the gasification chamber is subdivided into a drying zone and a gasification zone.
- a gasifying agent such as air
- a gasifying agent such as air
- the first part of the gasification agent flows successively through the drying and gasification zones together with the movement of the waste along the chamber.
- a second part of the gasification agent only crosses the gasification zone, in which the incombustible solid products such as ash, dross etc. are deposited.
- the waste passes through the chamber and feeds the gasification zone as it is consumed by the process.
- the gaseous products are preferably sent to a post-combustion chamber through orifices in a wall separating the gasification and post-combustion chambers. In the post-combustion chamber, they are completely oxidized in the presence of an excess of secondary air. The fumes are evacuated from the post-combustion chamber.
- the flow of the gasifying agent through the drying zone in accordance with the movement of the waste through the chamber promotes said displacement, entrains towards the gasification zone the aqueous vapors and other volatile components which are released in the zone of drying, and prevents the tars produced by the gasification from driving back to the drying area and condensing there. Such condensation could cause the waste being treated to agglomerate, and affect its porosity and friability.
- the process can use air as a gasifying agent.
- the method according to the invention is particularly effective for being implemented in small and highly reliable incinerators for thermally treating waste directly at the place of its production, for example in a hospital.
- the waste can be loaded directly into disposable containers (provided that these are flammable, for example the usual polyethylene bags), these containers also being incinerated along with the waste.
- the displacement of the waste towards the gasification zone can be promoted by a corresponding design and size of the gasification chamber, for example by making it flared downwards. You can also activate the movement by a sort of agitator.
- the volume of the post-combustion chamber is chosen so that when operating at the nominal capacity of the incinerator, the retention of smoke in the chamber exceeds the standard duration required, and under a temperature and an oxygen concentration exceeding the prescribed standard values. These standard times and values are those determined to guarantee the elimination of organic pollutants.
- the process can be initiated by a thermal pulse applied to the waste in the gasification zone and / or in the gasification agent flow by means of an additional heat source, for example an electric heater, the operation is interrupted when the gasification process has been established stably.
- Gasification and combustion are controlled by regulating the consumption of gasification agent and secondary air and by redistributing the gasification agent and secondary air between the corresponding intake orifices, as a function of the temperatures in the zone of gasification and in the post-combustion chamber.
- the temperatures are kept within the range, the lower limit of which is defined by the need to prevent the release of organic compounds, in particular dioxynes, in dangerous concentrations.
- the upper temperature limit can be defined by the thermal resistance of the materials constituting the incinerator.
- the feed rate of the gasification agent is reduced. If the temperature in the post-combustion chamber exceeds the upper limit, the secondary air supply rate is increased. If the waste has a low calorific value, the additional heat source can be kept in operation by regulating its power, even after initiation of the gasification process, so as to maintain the temperature above the lower limit.
- the incinerator can be provided with a control device comprising probes for temperature measurements in the gasification and post-combustion chambers, and means for controlling the corresponding feed rates and the distribution of the gasification agent and secondary air on the various means of admission to the chambers of the incinerator as a function of these temperatures.
- a control device comprising probes for temperature measurements in the gasification and post-combustion chambers, and means for controlling the corresponding feed rates and the distribution of the gasification agent and secondary air on the various means of admission to the chambers of the incinerator as a function of these temperatures.
- control can result from a factory setting, by simple mounting of corresponding gas conduits, having 'correlated cross sections.
- Heat recovery can be achieved by means of a heat exchanger mounted either directly in the post-combustion chamber or downstream from it in the flue gas flow path. Such preheating of the secondary air makes it possible to incinerate waste which gives off gases with low calorific value during gasification.
- the treatment of waste containing dangerous additives can also be followed by a step of purifying the fumes from the post-combustion chamber and / or the pyrolysis gases withdrawn from the gasification chamber. , to extract harmful gases therefrom using known techniques, for example by passing the gaseous products through one or more layers of limestone or other materials absorbing and neutralizing these pollutants. If the purification step relates to the pyrolysis gases, for example these are passed through a conduit containing said materials and connecting the gasification chamber to the post-combustion chamber.
- the combustion chamber can be subdivided into separate volumes connected in series so that the fumes pass through them successively, one of these volumes is preferably arranged in a cyclone, the conduit leading to this volume being arranged to ensure a circular gas flow.
- a cyclone rids the gases of dust particles.
- the incinerator Before switching off the incinerator, when its gasification chamber is substantially empty of waste with the exception of the part of this chamber where the gasification zone is located, a supply of gasification agent is distributed so that the internal surfaces of the gasification chamber are heat treated for the purpose of disinfection.
- the gasification chamber is provided with an inlet for hot gasification agent.
- the heating of such a gasification agent can be provided in the same heat exchanger as that preheating the secondary air.
- the incinerator may be provided, in addition to a chimney for the fumes emerging from the combustion chamber, with a draft assistance device, for example an extractor fan or an ejector. This maintains a slight negative pressure in the gasification and post-combustion chambers, which will prevent gas leaks from them.
- FIG. 1 is an elevation diagram of an incinerator according to the invention, * and
- FIG. 2 is a diagram similar to Figure 1, but on a slightly reduced scale and relating to a variant, with a detail II seen from above.
- the incinerator of FIG. 1 comprises a vertically elongated gasification chamber 1 having an upper opening which is normally closed by a cover 21. When the cover is open, it is possible to introduce into the gasification chamber 1 22 waste, such as hospital waste in disposable plastic containers.
- the bottom of the gasification chamber is defined by a grid 8 through which the gasification chamber 1 is in fluid communication with an afterburner chamber 7, which in turn is in fluid communication with the outside through a chimney 23 for the fumes.
- the gasification chamber is provided with two intake ports 4, 5 for a gasification agent, namely air in the example.
- a first orifice 4 is relatively distant from the grid 8, while a second orifice 5 is closer to the grid 8.
- the flow of gasification agent in the gasification chamber is thus divided into a first part 24, going from the intake orifice 4 to the grid 8, and a second part 25 going from the second intake orifice 5 to the grid 8.
- An electric heater 11 is mounted in the post-combustion chamber 7 just below the grate 8.
- the heater 11 is operated to initiate the heating of the lower part of the waste 22, and the gasification agent is introduced through the intake ports 4 and 5. This starts the gasification of the lower part of the waste, after which the heater 11 can be switched off. As the successively lower parts of the waste are gasified, the other parts successively move by gravity towards the grid 8. A gasification zone 3 is thus established which is substantially stable in the gasification chamber against the grid 8, and the second inlet port 5 for the gasifying agent is thus positioned as the second part 25 of the gasification only flows through the gasification zone 3.
- the inlet 4 is positioned so that the first part 24 of the gasification agent penetrates into the gasification chamber well above the gasification 3, which establishes a drying zone 2 in which the volatile components, including water, released from the waste, are captured by the first flow of gasification agent and entrained with it in the gasification zone 3.
- the gasification gas products 6 emerging from the gasification zone 3 flow through the grid 8 into the post-combustion chamber 7.
- An intake orifice 9 is provided in the post-combustion chamber 7 in the vicinity of the grid 8 for injecting into the post-combustion chamber 7 a secondary oxidizing gas, such as air, so as to burn the gaseous gasification products in the post-combustion chamber.
- a secondary oxidizing gas such as air
- the heating 11 serves not only to initiate the gasification but also to initiate the combustion of the gasification gas products 6.
- the secondary air is introduced in an amount more than stoichiometric so that the fumes 10 in the post-combustion chamber 7 contain excess oxygen in proportion corresponding to the standards for decontamination of gases.
- the secondary air before being introduced into the post-combustion chamber 7 through the intake port 9, is heated through a heat exchanger 15 mounted in the post-combustion chamber 7 in the vicinity of its outlet. In the exchanger 15, the secondary air recovers heat from the fumes from the post-combustion chamber 7.
- the gasification chamber 1 is further provided with an additional inlet orifice 16 for introduce hot gasification agent 17 at a point remote from the grid 8, in the vicinity of the cover 21.
- the orifice 16 is supplied with gasification agent in the form of hot air available at the outlet of the heat exchanger 15, like the secondary air supplying the intake orifice 9.
- All the gas intake orifices 4, 5, 9, 16 are equipped with flow control means 14 connected to an automatic pilot device 12 which also controls the operation of the heating 11, and which is connected to temperature probes 13, one in the gasification chamber 1 and the other in the post-combustion chamber 7.
- the flow control means 14 of the additional intake port 16 is controlled to supply hot gasification agent to through the orifice 16 when the gasification chamber is almost empty because a batch of waste has been almost completely gasified, so as to disinfect by heat the internal surfaces of the gasification chamber.
- the heat exchanger 15 remains capable produce hot gasifier for port 16.
- a draft assistance device 18, in the form of an ejector, is mounted at the outlet of the post-combustion chamber 7 to produce a certain vacuum in the entire incinerator, which avoids the risks noxious gas leak from the incinerator.
- a filter 37 consisting for example of one or more layers of limestone particles is also mounted in the outlet of the post-combustion chamber 7.
- the post-combustion chamber 7 is subdivided into two volumes 41, 42, which the fumes 10 pass through successively before leaving the chamber 7.
- the downstream volume 42 is arranged in a cyclone with a vertical axis so as to dust off the fumes.
- the gas conduit 43 through which the upstream volume 41 adjacent to the grid 8 communicates with the downstream volume 42 at an outlet opening directed in the circumferential direction of the volume 42 to generate the cyclone effect.
- the conduit 43 opens at the top of the volume 42.
- An outlet conduit 44 allowing the fumes to exit from the volume 42 has an opening close to the base of the volume 42 ′ and extends axially upward through the volume 42.
- the outer surface of the duct 44 serves as a rotation guide for the fumes 10 in the volume 42 around the duct 44.
- the heat exchanger 15 is placed downstream of the volume 42, between the latter and the ejector 18.
- a filter as 37 (Figure 1) has not been shown in Figure 2 but could also be expected.
- a sample of waste, imitating the composition of hospital waste (from the waste analysis of CHERNOGOLOVKA hospital, in the Moscow region, Russia) consisting of:
- the mass and density of the charged mixture were 1.65 kg and 190 kg / m 3 , respectively.
- the primary air was sent to the gasification chamber and the secondary air to the post-combustion chamber.
- the treatment time was 30 min.
- the temperatures in the gasification zone and in the post-combustion chamber were approximately 700 to 800 ° C and respectively 900 to 1000 ° C; the temperature of the flue gases leaving the pos-combustion chamber (behind the heat exchanger) was less than 170 ° C.
- the weight of the noncombustible residues consisting of molten glass, foil and ash was 0.21 kg.
- the average ratio of air consumption through the two primary air intake ports in the gasification chamber was 2: 1, the highest consumption of gasification agent corresponding during most of the process to the consumption through the inlet in the gasification zone. But at the final stage of the process, this ratio was reversed to ensure disinfection of the chamber.
- the intake ports 4 and 16 of FIG. 1 were in fact a single port.
Landscapes
- Gasification And Melting Of Waste (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Les déchets (22) sont chargés dans une chambre de gazéification (1) au-dessus d'une grille (8) de communication avec une chambre de post-combustion (7). Un agent de gazéification est envoyé dans la chambre de gazéification (1) et de l'air de post-combustion est introduit dans la chambre (7) par une entrée (9). L'agent de gazéification est introduit de manière répartie par deux entrées dont l'une (4) fait passer l'agent de gazéification d'abord par une zone (2) de séchage des déchets tandis que l'autre (5) fait directement pénétrer l'agent de gazéification dans la zone de gazéification (3). Un échangeur de chaleur (15) monté dans la chambre de post-combustion (7) réchauffe l'air secondaire (9) ainsi que de l'air (17) envoyé en fin de processus dans la chambre de gazéification (1) pour la désinfecter. Utilisation pour réaliser de petites unités dans les hôpitaux et cliniques.
Description
"Procédé et dispositif pour traiter à chaud des déchets hospitaliers et analogues"
DESCRIPTION La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour traiter à chaud, de manière écologique, des déchets hospitaliers et autres déchets contenant du combustible.
L'élimination des déchets doit assurer une incinération totale du combustible à haute température, les résidus incombustibles et les fumées devant être exempts de germes, de composés dangereux et d'odeurs. Actuellement, la majeure partie des déchets hospitaliers est incinérée avec les ordures ménagères en des usines d'incinération. Ce procédé a 1'inconvénient de présenter un grand risque de contamination pendant le transport des déchets contaminés dangereux, ou bien d'entraîner des coûts élevés de désinfection avant le transport.
L'incinération de tels déchets directement sur le lieu de leur collecte (dans les cliniques, les hôpitaux etc..) pourrait réduire significativement le coût et le risque de contamination liés au transport. Cependant les petits dispositifs (fours) pour incinérer les déchets sont habituellement perfectibles et ne satisfont pas aux exigences en matière de propreté des fumées, de fiabilité, et de commodité d'utilisation. Ils polluent l'environnement en particulier lors de l'allumage et de l'extinction, ainsi que lorsque l'on recharge des déchets dans le four, en raison de l'importante formation de gaz causée par l'inflammation des déchets et la combustion. Le fonctionnement de tels incinérateurs peut être interrompu par des variations dans la composition et les propriétés des déchets
(humidité, teneur en cendres, etc...), ce qui conduit à un accroissement des rejets nocifs.
Le FR-A-2 649 782 décrit un procédé pour incinérer des déchets solides hospitaliers, ménagers et
industriels, qui est destiné à exclure la pollution de l'environnement, et dans lequel des étapes d'allumage, pyrolyse, combustion et refroidissement sont assurées en séquence sous pilotage continu. La surcharge entraînée par l'introduction d'une nouvelle fournée de déchets dans le four est empêchée en pilotant l'alimentation d'air et le fonctionnement de brûleurs en fonction de la pression dans le four et des températures dans le four et dans une chambre de post- combustion. Ce procédé a pour principaux inconvénients de consommer beaucoup d'énergie, de nécessiter une installation complexe, ainsi qu'un combustible additionnel (gaz combustible) pour entretenir la pyrolyse et la combustion. Le EP-A-0 251 269 décrit un procédé et un réacteur pour assurer la gazéification de combustibles solides suivie par la combustion des produits gazeux, mettant en oeuvre un générateur de gaz pour la gazéification de combustibles solides tels que le bois, le charbon, le combustible en briquettes, les déchets ménagers, etc..., suivi par un brûleur pour la combustion des produits gazeux directement après la gazéification dans le four. Pour améliorer le rendement thermique de la combustion des combustibles précités, l'air primaire injecté dans la zone de gazéification et l'air secondaire fourni au brûleur sont réchauffés par la chaleur dégagée par la gazéification. Le chauffage de l'air est assuré en faisant passer l'air primaire et 1'air secondaire à travers des passages ménagés dans une paroi multiple de la chambre de gazéification.
Ce principe exclut les surcharges lorsque l'on utilise des combustibles tels que le charbon ou les briquettes, car de nouvelles quantités de combustibles sont fournies à la zone de gazéification de manière continue à mesure que les quantités précédentes sont consommées. Cependant, lorsque le matériau à traiter consiste en des déchets, il n'alimente pas
régulièrement la zone de gazéification car, en raison de leur faible densité, les déchets chargés dans la chambre de gazéification peuvent adhérer aux parois de la chambre. Autre cause possible de surcharge du brûleur, les goudrons se dégageant de la zone de gazéification risquent de se condenser sur les déchets plus froids descendant vers elle et d'agglomérer ainsi les déchets. La condensation des goudrons a aussi pour conséquence de dégrader la friabilité des déchets et leur perméabilité aux gaz.
Le procédé selon le EP-A-0 251 269 a en outre pour inconvénient de transférer de la chaleur provenant de la zone de gazéification car il peut en résulter une extinction de la combustion d'un combustible à faible pouvoir calorifique, par exemple humide. Ceci entraîne des contraintes en ce qui concerne la composition du combustible.
Le but de la présente invention est de proposer un traitement écologique par la chaleur, plus particulièrement une gazéification en vue d'une incinération, de déchets hospitaliers et autres déchets solides contenant des combustibles, assurant un fonc ionnement fiable indépendamment de l'expérience du personnel et pour un large éventail de compositions, de pouvoirs calorifiques, et d'hygrométrie des déchets, ce procédé devant plus particulièrement éviter dans une large mesure l'agglomération des déchets dans la chambre de gazéification en amont de la zone de gazéification. Selon l'invention, le procédé pour traiter à chaud des déchets solides contenant des combustibles, tels que des déchets hospitaliers, comprenant les étapes selon lesquelles :
- on charge les déchets dans une chambre de gazéification ,*
- on établit une zone de gazéification dans la chambre de gazéification en introduisant un agent
de gazéification contenant de l'oxygène dans la zone de gazéification de sorte que les déchets se déplacent dans la chambre' de gazéification en succession vers la zone de gazéification pour y être successivement gazéifiés,
- on retire des produits gazeux de gazéification de la zone de gazéification, est caractérisé en ce que l'on introduit l'agent de gazéification dans la chambre de gazéification d'une manière répartie, en le divisant en au moins une première et une seconde partie ; la première partie étant injectée dans la chambre de gazéification pour traverser les déchets se déplaçant vers la zone de gazéification conjointement avec le déplacement des déchets dans la chambre, et la seconde partie de
1'agent de gazéification étant envoyée à travers la zone de gazéification seulement.
Selon un second aspect de l'invention, le dispositif pour mettre en oeuvre le procédé, comprenant une chambre de gazéification adaptée à recevoir des déchets solides contenant du combustible tels que des déchets hospitaliers, des moyens d'admission pour introduire un agent de gazéification dans la chambre de gazéification et des moyens de sortie pour soutirer des produits gazeux de gazéification de la chambre de gazéification, est caractérisé en ce que les moyens d'admission pour introduire un agent de gazéification sont des moyens pour fournir l'agent de gazéification de manière répartie dans la chambre de gazéification, agencés par rapport aux moyens de sortie pour les produits gazeux de façon qu'un flux dudit agent de gazéification soit divisé en au moins une première et seconde partie, la première partie de l'agent de gazéification passant successivement à travers les déchets se déplaçant dans la chambre de gazéification vers la zone de gazéification, et la seconde partie passant à travers la zone de gazéification seulement.
Grâce à l'invention, la chambre de gazéification est subdivisée en une zone de séchage et une zone de gazéification. Un agent de gazéification, tel que de l'air, est introduit dans la chambre de gazéification d'une manière répartie, de sorte qu'une première partie entre dans la chambre de gazéification nettement en amont de la zone de gazéification, et y établit une zone de séchage. La première partie de l'agent de gazéification s'écoule successivement à travers les zones de séchage et de gazéification conjointement avec le déplacement des déchets le long de la chambre. Une seconde partie de l'agent de gazéification traverse seulement la zone de gazéification, dans laquelle les produits solides incombustibles tels que les cendres, les crasses etc.. se déposent. Les déchets traversent la chambre et alimentent la zone de gazéification à mesure qu'ils sont consommés par le procédé. Les produits gazeux sont de préférence envoyés à une chambre de post-combustion à travers des orifices dans une paroi séparant les chambres de gazéification et de post-combustion. Dans la chambre de post-combustion, ils sont complètement oxydés en présence d'un excès d'air secondaire. Les fumées sont évacuées de la chambre de post-combustion. L'écoulement de l'agent de gazéification à travers la zone de séchage en concordance avec le déplacement des déchets à travers la chambre favorise ledit déplacement, entraîne vers la zone de gazéification les vapeurs acqueuses et autres composants volatiles qui se dégagent dans la zone de séchage, et empêche les goudrons produits par la gazéification de refouler vers la zone de séchage et de s'y condenser. Une telle condensation pourrait entraîner l'agglomération des déchets en train d'être traités, et nuire à leur porosité et leur friabilité. Ceci pourrait compromettre l'acheminement des déchets, et même de l'agent de gazéification, dans la zone de gazéification.
Le procédé peut utiliser de l'air comme agent de gazéification. Cependant, lorsque l'on traite des déchets secs à haut pouvoir calorifique, on peut également injecter de la vapeur dans l'agent de gazéification de manière à réduire la température dans la zone de gazéification.
Le procédé selon l'invention est particulièrement efficace pour être mis en oeuvre dans des incinérateurs de petite taille et à grande fiabilité pour traiter thermiquement des déchets directement sur le lieu de leur production, par exemple dans un hôpital.
Pour réduire le risque de contamination par des germes ou des produits chimiques dangereux présents dans les déchets, on peut charger les déchets directement dans des récipients jetables (à condition que ceux-ci soient inflammables, par exemple les sacs usuels en polyéthylène) , ces récipients étant eux aussi incinérés en même temps que les déchets.
Le déplacement des déchets vers la zone de gazéification peut être favorisé par un dessin et une taille correspondants de la chambre de gazéification, par exemple en la réalisant évasée vers le bas. On peut également activer le mouvement par une sorte d'agitateur. Le volume de la chambre de post-combustion est choisi de manière qu'en fonctionnement à la capacité nominale de l'incinérateur, la rétention des fumées dans la chambre excède la durée standard exigée, et sous une température et une concentration en oxygène excédant les valeurs standards prescrites. Ces durée et valeurs standards sont celles déterminées comme garantissant l'élimination des polluants organiques.
Le procédé peut être initié par une impulsion thermique appliquée aux déchets dans la zone de gazéification et/ou dans le flux d'agent de gazéification au moyen d'une source de chaleur additionnelle, par exemple un chauffage électrique dont
on interrompt le fonctionnement lorsque le processus de gazéification s'est établi de manière stable. On pilote la gazéification et la combustion en régulant la consommation d'agent de gazéification et d'air secondaire et en redistribuant l'agent de gazéification et l'air secondaire entre les orifices d'admission correspondants, en fonction des températures dans la zone de gazéification et dans la chambre de post¬ combustion. On maintient les températures dans la plage dont la limite inférieure est définie par la nécessité d'empêcher le dégagement de composés organiques, en particulier de dioxynes, en concentration dangereuse. La limite de température supérieure peut être définie par la résistance thermique des matériaux constituant l'incinérateur. Lorsque la température dans la zone de gazéification tend à dépasser la limite supérieure prescrite, on réduit le débit d'alimentation de l'agent de gazéification. Si la température dans la chambre de post-combustion dépasse la limite supérieure, on augmente le débit d'alimentation de l'air secondaire. Si les déchets ont un faible pouvoir calorifique, on peut maintenir la source de chaleur additionnelle en fonctionnement en régulant sa puissance, même après initiation du processus de gazéification, de façon à maintenir la température au-dessus de la limite inférieure.
Les pilotages décrits ci-dessus peuvent être assurés automatiquement. A cette fin, l'incinérateur peut être muni d'un dispositif de pilotage comprenant des sondes pour les mesures de températures dans les chambres de gazéification et de post-combustion, et des moyens pour commander les débits d'alimentation correspondants et la répartition de l'agent de gazéification et de l'air secondaire sur les différents moyens d'admission des chambres de l'incinérateur en fonction de ces températures. Cependant, pour des déchets particuliers dont on sait qu'ils restent dans
certaines limites de composition et de propriétés, un tel pilotage peut résulter d'un réglage en usine, par simple montage de conduits de gaz correspondants, ayant des 'sections transversales corrélées. Pour étendre la possibilité d'appliquer le procédé à des déchets variés, on peut préchauffer l'air secondaire alimentant la chambre de post-combustion au moyen de la chaleur récupérée dans les fumées générées dans la chambre de post-combustion. La récupération de chaleur peut être réalisée au moyen d'un échangeur de chaleur monté soit directement dans la chambre de post- combustion ou en aval de celle-ci dans le trajet d'écoulement des fumées. Un tel préchauffage de l'air secondaire permet d'incinérer des déchets qui dégagent des gaz à faible pouvoir calorifique pendant la gazéification.
Le traitement de déchets contenant des additifs dangereux, par exemple du chlore ou du soufre, peut être suivi en outre par une étape d'épuration des fumées de la chambre de post-combustion et/ou des gaz de pyrolyse soutirés de la chambre de gazéification, pour en extraire les gaz nocifs au moyen de techniques connues, par exemple en faisant passer les produits gazeux à travers une ou plusieurs couches de calcaire ou autres matériaux absorbant et neutralisant ces polluants. Si l'étape d'épuration concerne les gas de pyrolyse, on fait par exemple passer ceux-ci par un conduit contenant lesdits matériaux et reliant la chambre de gazéification à la chambre de post- combustion.
Pour réduire les risques de pollution de l'air par des particules, la chambre de pos -combustion peut-être subdivisée en volumes séparés reliés en série de façon que les fumées les traversent successivement tous, l'un de ces volumes est de préférence agencé en cyclone, le conduit menant à ce volume étant agencé pour y assurer
un écoulement circulaire des gaz. Un tel cyclone débarrasse les gaz des particules de poussière.
Avant d'éteindre l'incinérateur, lorsque sa chambre de gazéification est sensiblement vide de déchets à l'exception de la partie de cette chambre où se trouve la zone de gazéification, une alimentation en agent de gazéification est répartie de manière que les surfaces internes de la chambre de gazéification soient traitées thermiquement dans un but de désinfection. Pour cela, la chambre de gazéification est munie d'une entrée pour de l'agent de gazéification chaud. Le chauffage d'un tel agent de gazéification peut être assuré dans le même échangeur de chaleur que celui préchauffant l'air secondaire. Pour assurer un tirage régulier, l'incinérateur peut être muni, en plus d'une cheminée pour les fumées se dégageant de la chambre de combustion, d'un dispositif d'assistance au tirage, par exemple un ventilateur extracteur ou un éjecteur. On maintient ainsi une légère pression négative dans les chambres de gazéification et de post-combustion, ce qui évitera les fuites de gaz à partir de celles-ci.
D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description ci-après, relative à des exemples non-limitatifs. Aux dessins annexés : la figure 1 est un schéma en élévation d'un incinérateur selon l'invention ,* et
- la figure 2 est un schéma analogue à la figure 1, mais à échelle légèrement réduite et relatif à une variante, avec un détail II vu de dessus.
L'incinérateur de la figure 1 comprend une chambre de gazéification 1 allongée verticalement ayant une ouverture supérieure qui est normalement fermée par un couvercle 21. Lorsque le couvercle est ouvert, on peut introduire dans la chambre de gazéification 1 des
déchets 22, tels que des déchets hospitaliers dans des récipients jetables en plastique.
Le bas de la chambre de gazéification est défini par une grille 8 à travers laquelle la chambre de gazéification 1 est en communication de fluide avec une chambre de post-combustion 7, laquelle est à son tour en communication de fluide avec l'extérieur à travers une cheminée 23 pour les fumées.
La chambre de gazéification est munie de deux orifices d'admission 4, 5 pour un agent de gazéification, à savoir de l'air dans l'exemple. Un premier orifice 4 est relativement éloigné de la grille 8, alors qu'un second orifice 5 est plus proche de la grille 8. Le flux d'agent de gazéification dans la chambre de gazéification est ainsi divisé en une première partie 24, allant de l'orifice d'admission 4 à la grille 8, et une seconde partie 25 allant du second orifice d'admission 5 à la grille 8.
Un chauffage électrique 11 est monté dans la chambre de post-combustion 7 juste en-dessous de la grille 8.
On va maintenant expliquer le processus de gazéification. Les déchets 22 étant chargés dans la chambre de gazéification 1, on fait fonctionner le chauffage 11 pour amorcer le chauffage de la partie inférieure des déchets 22, et on introduit l'agent de gazéification à travers les orifices d'admission 4 et 5. Ceci amorce la gazéification de la partie inférieure des déchets, à la suite de quoi le chauffage 11 peut être mis à l'arrêt. A mesure que les parties successivement inférieures des déchets sont gazéifiées, les autres parties se déplacent successivement par gravité vers la grille 8. Il s'établit ainsi une zone de gazéification 3 sensiblement stable dans la chambre de gazéification contre la grille 8, et le second orifice d'admission 5 pour l'agent de gazéification est ainsi positionné que la seconde partie 25 de l'agent de
gazéification ne s'écoule qu'à travers la zone de gazéification 3. Au contraire l'entrée 4 est positionnée de façon que la première partie 24 de l'agent de gazéification pénètre dans la chambre de gazéification bien au-dessus de la zone de gazéification 3, ce qui établit une zone de séchage 2 dans laquelle les composants volatiles, y compris l'eau, se dégageant des déchets, sont captés par le premier flux d'agent de gazéification et entraînés avec lui dans la zone de gazéification 3.
Les produits gazeux de gazéification 6 se dégageant de la zone de gazéification 3 s'écoulent à travers la grille 8 dans la chambre de post-combustion 7. Un orifice d'admission 9 est prévu dans la chambre de post-combustion 7 au voisinage de la grille 8 pour injecter dans la chambre de post-combustion 7 un gaz oxydant secondaire, tel que de l'air, de manière à brûler les produits gazeux de gazéification dans la chambre de post-combustion. Lorsqu'une session d'incinération commence, le chauffage 11 sert non seulement à amorcer la gazéification mais également à amorcer la combustion des produits gazeux de gazéification 6. L'air secondaire est introduit en quantité plus que stoechiométrique de manière que les fumées 10 dans la chambre de post-combustion 7 contiennent de l'oxygène excédentaire en proportion correspondant aux standards pour la décontamination des gaz. Pour une meilleure incinération des produits gazeux de gazéification, l'air secondaire, avant d'être introduit dans la chambre de post-combustion 7 à travers l'orifice d'admission 9, est chauffé à travers un échangeur de chaleur 15 monté dans la chambre de post-combustion 7 au voisinage de sa sortie. Dans l'échangeur 15, l'air secondaire récupère de la chaleur des fumées de la chambre de post-combustion 7.
La chambre de gazéification 1 est en outre munie d'un orifice d'admission supplémentaire 16 pour
introduire de l'agent de gazéification chaud 17 en un point éloigné de la grille 8, au voisinage du couvercle 21.
L'orifice 16 est alimenté en agent de gazéification sous la forme d'air chaud disponible à la sortie de l'échangeur de chaleur 15, comme l'air secondaire alimentant l'orifice d'admission 9.
Tous les orifices d'admission de gaz 4, 5, 9, 16 sont équipés de moyens de réglage de débit 14 reliés à un dispositif de pilotage automatique 12 qui pilote également le fonctionnement du chauffage 11, et qui est relié à des sondes de température 13, une dans la chambre de gazéification 1 et l'autre dans la chambre de post-combustion 7. Le moyen de commande de débit 14 de l'orifice d'admission supplémentaire 16 est commandé pour fournir de l'agent de gazéification chaud à travers l'orifice 16 lorsque la chambre de gazéification est presque vide car une fournée de déchets a été presque complètement gazéifiée, de manière à désinfecter par la chaleur les surfaces internes de la chambre de gazéification. Mais comme la chambre de gazéification n'est pas encore totalement vide, des produits gazeux continuent de se dégager de la zone de gazéification et d'être brûlés dans la chambre de post-combustion, de sorte que 1'échangeur de chaleur 15 demeure capable de produire de l'agent de gazéification chaud pour l'orifice 16.
Un dispositif d'assistance au tirage 18, sous la forme d'un éjecteur, est monté à la sortie de la chambre de post-combustion 7 pour produire de manière certaine une dépression dans la totalité de l'incinérateur, ce qui évite les risques de fuite de gaz nocif en provenance de l'incinérateur.
Un filtre 37, constitué par exemple d'une ou plusieurs couches de particules de calcaire est également monté dans la sortie de la chambre de post- combustion 7.
Dans l'exemple de la figure 2, qui ne sera décrit que pour ses différences avec celui de la figure 1, la chambre de post-combustion 7 est subdivisée en deux volumes 41, 42, que les fumées 10 traversent successivement avant de quitter la chambre 7. Le volume aval 42 est agencé en cyclone à axe vertical de façon à dépoussiérer les fumées. Le conduit de gaz 43 par lequel le volume amont 41 adjacent à la grille 8 communique avec le volume aval 42 à une ouverture de sortie dirigée dans le sens circonferentiel du volume 42 pour engendrer l'effet cyclone. Le conduit 43 débouche au sommet du volume 42. Un conduit de sortie 44 permettant aux fumées de sortir du volume 42 a une ouverture voisine de la base du volume 42' et s'étend axialement vers le haut à travers le volume 42. Ainsi, la surface extérieure du conduit 44 sert de guide de rotation pour les fumées 10 dans le volume 42 autour du conduit 44. L'échangeur de chaleur 15 est placé en aval du volume 42, entre celui-ci et l'éjecteur 18. Un filtre tel que 37 (figure 1) n'a pas été représenté à la figure 2 mais pourrait également être prévu.
Un échantillon de déchets, imitant la composition des déchets hospitaliers (d'après l'analyse des déchets de l'hôpital CHERNOGOLOVKA, dans la région de Moscou, Russie) constitué de :
- textile 24% en poids
- papier 28%
- carton 12%
- polyéthylène 9% - caoutchouc 2%
- feuille d'aluminium 2%
- verre 7%, et
- eau 16% a été chargé dans la chambre de gazéification d'un incinérateur de laboratoire réalisé sous la forme d'un cylindre vertical subdivisé par une grille métallique en une chambre de gazéification supérieure et une
chambre de post-combustion inférieure. L'échangeur de chaleur pour l'air secondaire a été placé dans la partie inférieure de la chambre de post-combustion. Un chauffage électrique a été placé dans la partie supérieure de la chambre de post-combustion, sous la grille, pour amorcer le processus de gazéification dans la chambre de gazéification et enflammer les produits gazeux qui s'en dégageaient. Il y avait également un orifice d'admission pour introduire de l'air secondaire.
Dans la partie inférieure de la chambre de gazéification il y avait au-dessus de la grille un orifice d'admission pour introduire un agent de gazéification (l'air primaire) dans la zone de gazéification, et il y avait dans la partie supérieure de la même chambre un second orifice d'admission pour introduire 1 ' air primaire dans la chambre de gazéification en vue du séchage forcé des déchets.
La masse et la densité du mélange chargé étaient de 1,65 kg et 190 kg/m3, respectivement. Après avoir appliqué 1 ' impulsion thermique au moyen du chauffage pour l'amorçage, on a envoyé l'air primaire dans la chambre de gazéification et 1 'air secondaire dans la chambre de post-combustion. Avec des débits de 1,5 1/seconde pour l'alimentation de l'air primaire et 0,75 1/seconde pour l'alimentation de l'air secondaire, le temps de traitement a été de 30 mn. Les températures dans la zone de gazéification et dans la chambre de post-combustion étaient d'environ 700 à 800°C et respectivement 900 à 1000°C ; la température des fumées à la sortie de la chambre de pos -combustion (derrière 1 ' échangeur de chaleur) était inférieure à 170°C. Les rejets de la chambre de post-combustion ne contenaient aucune poussière visible et n'avaient pas d'odeur. Le poids des résidus incombustibles constitués de verre fondu, de feuille et de cendre était de 0,21 kg.
Le rapport moyen de consommation d'air à travers les deux orifices d'admission de l'air primaire dans la chambre de gazéification était de 2 : 1, la plus forte consommation d'agent de gazéification correspondant pendant la majeure partie du procédé à la consommation à travers l'orifice d'admission dans la zone de gazéification. Mais au stade final du procédé, ce rapport a été inversé pour assurer la désinfection de la chambre. Ainsi, dans cet incinérateur de laboratoire, les orifices d'admission 4 et 16 de la figure 1 étaient en fait un seul et même orifice.
Claims
1. Procédé, pour traiter à chaud des déchets solides contenant des combustibles, tels que des déchets hospitaliers, comprenant les étapes selon lesquelles :
- on charge les déchets (22) dans une chambre de gazéification (1) ;
- on établit une zone de gazéification (3) dans la chambre de gazéification en introduisant un agent de gazéification contenant de 1 ' oxygène dans la zone de gazéification de sorte que les déchets se déplacent dans la chambre de gazéification en succession vers la zone de gazéification pour y être successivement gazéifiés, - on retire des produits gazeux de gazéification, (6) de la zone de gazéification (3) , caractérisé en ce que 1 'on introduit 1 'agent de gazéification dans la chambre de gazéification d'une manière répartie, en le divisant en au moins une première et une seconde partie , la première partie (24) étant injectée dans la chambre de gazéification (1) pour traverser les déchets (22) se déplaçant vers la zone de gazéification (3) conjointement avec le déplacement des déchets dans la chambre (1) , et la seconde partie (25) de l'agent de gazéification étant envoyée à travers la zone de gazéification (3) seulement .
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on introduit de la vapeur dans l'agent de gazéification alimentant la zone de gazéification (3) .
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par une étape d'épuration des produits gazeux de gazéification.
4. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'on charge les déchets (22) dans la chambre de gazéifica ion (1) directement dans des récipients jetables.
5. Procédé selon 1 'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'avant de terminer une opération de gazéification, lorsque la chambre de gazéification est sensiblement vide de déchets à l'exception de la partie de cette chambre où est située la zone de gazéification (3) , on injecte un agent de gazéification chaud (17) dans la chambre de gazéification de manière que des surfaces internes de la chambre de gazéification soit traitées thermiquement en vue de leur désinfection.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'avant l'injection, ledit agent de gazéification chaud est chauffé par de la chaleur produite par la combustion des produits gazeux de la gazéification.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on envoie les produits gazeux de gazéification (6) retirés de la zone de gazéification, dans une chambre de post- combustion (7) dans laquelle on injecte un gaz oxydant secondaire.
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'on injecte le gaz oxydant secondaire dans des quantités plus que stoechiométriques.
9. Procédé selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce qu'on préchauffe le gaz oxydant secondaire (9) avec de la chaleur récupérée des fumées (10) formées dans la chambre de post-combustion (7) .
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que l'on épure lesdites fumées pour en extraire les gaz nocifs.
11. Procédé selon la revendication 3 ou 10, caractérisé en ce que ladite étape d'épuration comprend l'étape consistant à faire passer des produits gazeux à travers au moins une couche de matériau absorbant ou neutralisant les gaz nocifs.
12. Procédé selon 1 'une quelconque des revendications 7 à 11, caractérisé en ce qu'on régule la température dans la chambre de post-combustion (7) en accroissant le débit de gaz oxydant secondaire lorsque cette température tend à devenir trop élevée.
13. Procédé selon 1 'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'on régule la température dans la zone de gazéification en réduisant le débit d'agent de gazéification lorsque cette température tend à devenir trop élevée.
14. Dispositif pour mettre en oeuvre un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, comprenant une chambre de gazéification (1) adaptée à recevoir des déchets solides (22) contenant du combustible, tels que des déchets hospitaliers, des moyens d'admission (4,5) pour introduire un agent de gazéification dans la chambre de gazéification et des moyens de sortie (8) pour soutirer des produits gazeux de gazéification (6) de la chambre de gazéification, caractérisé en ce que les moyens d'admission pour introduire un agent de gazéification sont des moyens pour fournir de manière répartie l'agent de gazéification dans la chambre de gazéification (1) , les moyens d'admission (4,5) dans la chambre de gazéification étant agencés par rapport aux moyens de sortie (8) pour les produits gazeux de façon qu'un flux dudit agent de gazéification soit divisé en au moins une première et seconde partie, la première partie de l'agent de gazéification passant successivement à travers les déchets se rendant vers la zone de gazéification dans la chambre de gazéification, et la seconde partie passant à travers la zone de gazéification seulement.
15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que les moyens des sortie (8) de la chambre de gazéification (1) assurent une communication de fluide entre la chambre de gazéification (1) et une chambre de pos -combustion (7) munie d'un orifice d'admission (9) pour un gaz oxydant secondaire, et d'une sortie pour les produits gazeux résultant de la combustion des produits gazeux de gazéification.
16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé par des moyens échangeurs de chaleur (15) montés pour assurer un échange de chaleur entre les fumées de combustion et le gaz oxydant secondaire s 'écoulant vers l'orifice d'admission (9) pour gaz oxydant secondaire.
17. Dispositif selon La revendication 15 ou 16, caractérisé en ce que la chambre de post-combustion (7) est agencée de façon à être subdivisée en au moins deux volumes (41, 42) successivement traversés par le flux de gaz (10) .
18. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que l'un (42) au moins des volumes est agencé en cyclone pour dépoussiérer le flux de gaz .
19. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 14 à 18, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de pilotage (12) reliés à des sondes (13) de mesure de température dans le dispositif et à des moyens de commande de débit (14) pour piloter les débits à travers les orifices d'admission (4, 5, 9) en fonction des températures détectées par les sondes (13) .
20. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 14 à 19, caractérisé en ce que sa chambre de gazéification (1) est munie d'au moins un orifice d'admission supplémentaire (16) pour un agent de gazéification chauffé (17) , adapté à assurer la désinfection de surfaces internes de la chambre de gazéification (1) .
21. Dispositif selon la revendication 20, caractérisé en ce que ledit orifice supplémentaire (16) est situé à distance des moyens de sortie (8) pour les produits gazeux de gazéification.
22. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 14 à 21, caractérisé en ce qu'il est muni d'un dispositif d'assistance au tirage (18) tel qu'un ventilateur extracteur ou un éjecteur.
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