FR2788122A1

FR2788122A1 - Four de fusion de dechets solides

Info

Publication number: FR2788122A1
Application number: FR9816644A
Authority: FR
Inventors: Francis Blary; Jacky Bonfils; Rochemonteix Pierre De
Original assignee: Electricite de France SA
Current assignee: Electricite de France SA
Priority date: 1998-12-30
Filing date: 1998-12-30
Publication date: 2000-07-07
Anticipated expiration: 2018-12-30
Also published as: FR2788122B1

Abstract

Le four de fusion comporte une paroi (4) et une busette (10) fixée à la paroi et définissant un orifice de coulée (6) du four. La busette (10) est fixée à la paroi de façon amovible et est agencée de sorte que l'orifice (6) dépourvu de la busette définit un niveau de vidange (22) moins élevé que le niveau de vidange (20) défini par l'orifice pourvu de la busette.

Description

L'invention concerne les fours de fusion, notamment de fusion de déchets

solides tels que des déchets amiantés. On connaît d'après le document FR0 566 634 un four de fusion ayant un orifice muni d'une busette et d'un obturateur mobile dans la busette pour commander la coulée du bain à travers la busette. Lors de la fusion de nombreux types de produits tels que les déchets solides, il est préférable de ne pas effectuer une vidange complète du bain avant chaque nouvelle étape d'introduction de produits solides à fondre. Au contraire, il est avantageux d'introduire ces produits dans la cuve lorsqu'elle contient un bain résiduel fondu. C'est pourquoi l'ouverture de l'obturateur définit souvent un niveau de vidange du bain plus élevé que le niveau de vidange complète, ce qui est le cas dans le document précité. Toutefois, il demeure nécessaire de pouvoir effectuer une vidange complète du bain dans des circonstances exceptionnelles, par exemple lors de l'entretien ou la maintenance du four. Or, à cette fin, la réalisation d'un deuxième ensemble orifice obturateur, par exemple dans le fond du four, se

révèle coûteux et peu approprié en pratique.

Un but de l'invention est de fournir un four peu coûteux permettant d'effectuer sans difficulté des

vidanges à deux niveaux de bains différents.

En vue de la réalisation de ce but, on prévoit selon l'invention un four de fusion comportant une paroi et une busette fixée à la paroi et définissant un orifice de coulée du four, dans lequel la busette est fixée à la paroi de façon amovible et est agencée de sorte que l'orifice dépourvu de la busette définit un niveau de vidange moins élevé que le niveau de vidange

défini par l'orifice pourvu de la busette.

Ainsi, la busette, selon qu'elle est montée ou pas sur l'orifice, permet de définit deux niveaux de vidange différents. Il est donc inutile de prévoir un orifice spécifiquement associé à chaque niveau de vidange. Le niveau de vidange le plus bas permettra par exemple, le cas échéant, de remplacer des boîtes à eau constituant une partie de la paroi du four (lorsque le four comprend de telles boîtes) particulièrement exposée à une érosion provoquée par le mouvement du bain dans le four ou à un choc thermique violent provoqué par un organe de chauffe

tel qu'une torche.

Avantageusement, la busette est fixée à la paroi au

moyen de brides.

Avantageusement, le four comporte un obturateur pour l'orifice et des moyens de fixation amovible de la

busette à l'obturateur.

Ainsi, c'est l'obturateur lui-même qui déplace la busette par rapport à l'orifice. Il n'est donc pas nécessaire de prévoir des moyens spécifiques pour

déplacer la busette.

On pourra prévoir que la fixation de la busette à l'obturateur s'effectue dans la position o

l'obturateur, logé dans la busette, obture l'orifice.

Avantageusement, la busette est apte à être fixée à

l'obturateur coaxialement à celui-ci.

Avantageusement, la busette est apte à être fixée à l'obturateur de sorte qu'une extrémité de l'obturateur apte à s'étendre dans le four fait saillie hors de la busette. Avantageusement, l'obturateur comporte au moins un bras mobile entre une position de fixation o il est apte à relier la busette à l'obturateur et une position de rangement o il relie entre elles deux parties de l'obturateur. Ainsi, les moyens de fixation de la busette à l'obturateur sont particulièrement simples et appropriés aux circonstances, caractérisées notamment par une température ambiante élevée et un fort risque de projection de déchets solides ou fondus et de poussières. Avantageusement, le bras est mobile à rotation de

l'une à l'autre des deux positions.

Avantageusement, le bras a une longueur réglable.

Ainsi, on compense les variations de dimensions du bras et de l'obturateur liées à la dilatation et aux

projections de matériau sur leurs surfaces de contact.

Avantageusement, le four comporte un obturateur pour l'orifice, monté mobile par rapport à la paroi au

moyen d'un assemblage en parallélogramme.

Ainsi, cet assemblage permet de disposer l'obturateur à distance de l'orifice et hors de l'axe de l'orifice, c'est-à-dire hors du prolongement de l'orifice. On facilite ainsi l'accès à l'orifice pour le contrôle des coulées. En outre, cet assemblage en parallélogramme déplace l'obturateur parallèlement à lui- même, ce qui facilite son introduction et son

extraction par rapport à l'orifice.

Avantageusement, l'obturateur est relié à la paroi par une liaison rotule, de préférence à un point

d'articulation le plus éloigné de l'orifice.

Avantageusement, l'obturateur est relié à la paroi au moyen d'un montage flottant dans au moins une parmi trois directions perpendiculaires entre elles, de préférence à un point d'articulation le plus proche de l'orifice. Ainsi, lors de la fermeture de l'orifice par l'obturateur, ce dernier se centre de lui-même automatiquement. On obtient ainsi une bonne obturation quel que soit l'état de propreté des surfaces de contact de l'orifice et de l'obturateur et leur état de dilatation. En particulier, on évite les coincements

mécaniques dus à la présence de déchets solidifiés.

Avantageusement, le four comprend un bras apte à

immobiliser l'obturateur à distance de l'orifice.

Avantageusement, la busette comprend un circuit de

fluide de refroidissement.

On prolonge ainsi la durée de vie de la busette.

Avantageusement, la busette a une forme tronconique. Avantageusement, il s'agit d'un four de fusion de

déchets, notamment amiantés.

D'autres caractéristiques et avantages de

l'invention apparaitront encore dans la description

suivante d'un mode préféré de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif. Aux dessins annexés: - la figure 1 est une vue en élévation montrant l'orifice et la cinématique de l'obturateur représenté en position fermée en traits pleins et en position ouverte sans la busette en traits pointillés; - la figure 2 est une vue analogue à la figure 1 montrant l'obturateur en position ouverte sans la busette; - la figure 3 est une vue analogue à la figure 1 montrant l'obturateur en position ouverte avec la busette; - les figures 4 et 5 sont des vues en plan de l'obturateur respectivement en position ouverte avec la busette embarquée et en position fermée; - la figure 6 est une vue d'extrémité arrière de la busette; - la figure 7 est une vue de la busette en coupe selon le plan VII-VII de la figure 6; - les figures 8 et 9 sont des vues analogues aux figures 6 et 7 avec la busette fixée à l'orifice; et - la figure 10 est une vue de côté de la busette

fixée à l'orifice.

En référence à la figure 1, le four est ici destiné à la fusion de déchets amiantés en vue de leur vitrification. Pour cela, les déchets sont introduits dans le four. Le four comprend une torche à plasma destinée à fondre les déchets. A l'issue de la fusion, on vidange partiellement le bain dans des lingotières

dans lesquelles le vitrifiat durcit.

Le four 2 comprend une paroi 4 généralement cylindrique d'axe vertical, et une paroi de fond essentiellement horizontale et légèrement inclinée en direction d'un orifice ou ouvreau de coulée 6 ménagé dans la paroi verticale 4. L'orifice a une forme

tronconique d'axe 8 horizontal.

Le four comprend une busette 10 ayant une paroi générale tronconique définissant une face externe 12 et une face interne 14 coaxiales ayant même angle d'ouverture que l'orifice 6. Ainsi, la face externe 12 de la busette est apte à être en contact surfacique avec la face de l'orifice 6. Dans cette positon, et en référence notamment à la figure 9, une extrémité avant circulaire plane 16 de la busette 10 perpendiculaire à son axe 8 s'étend tout entière en regard de l'intérieur du four. En effet, une extrémité avant circulaire plane 18 de l'orifice vient alors en contact avec la section la plus étroite du tronc de cône formant la face externe 12 de la busette. La busette 10 fixée à l'orifice 6 définit donc une section d'écoulement pour le bain au moyen de la section avant 19 la plus étroite de la face

interne 14 de la busette, qui est de forme circulaire.

Dans ces conditions, la busette permet une vidange partielle du bain jusqu'à un niveau 20 du bain illustré sur les figures 2 et 9 et tangent au point le plus bas de cette section 19. La busette est fixée au four de façon amovible. Lorsqu'elle est ôtée de l'orifice 6, la section d'écoulement pour le bain est cette fois définie par la section avant 18 de l'orifice. Cette section 18 est plus grande que la section 19. Le débit de la coulée est donc plus grand. De plus, cette section 18 s'étend plus bas que la section 19. Elle permet donc une vidange du bain jusqu'à un niveau 22 inférieur au niveau 20. Le niveau 22 peut correspondre à une vidange complète du four mais ce n'est pas obligatoire. Le deuxième niveau peut par exemple être juste suffisant pour permettre le remplacement de parties démontables de la paroi verticale 4 du four qui sont immergées lorsque le niveau supérieur 20 est atteint mais sont émergées lorsque le

niveau inférieur 22 est constaté.

En référence aux figures 8, 9 et 10, la busette 10 comprend, au voisinage de son extrémité arrière la plus large, deux collerettes 24 en arc de cercle s'étendant en saillie de la face externe 12 à une zone de celle-ci non destinée à être en contact avec l'orifice 6. Chaque collerette 24 a notamment une face plane 29

perpendiculaire à l'axe 8 et dirigée vers l'arrière.

Chaque collerette couvre un secteur angulaire d'environ

autour de l'axe 8.

Le four comporte quatre brides 30 sous la forme de pattes. Une extrémité distale de chaque patte présente un orifice portant une vis 32 immobilisée sur la patte 30 par deux écrous. Une portion médiane de chaque patte présente une lumière radiale 34 dans laquelle peut coulisser une autre vis 36 ayant sa tête en appui sur la patte et traversant la lumière. Cette vis est en prise avec un orifice fileté respectif d'une plaque frontale

commune 38 entourant l'orifice 6 et fixée à la paroi 4.

Dans cette position, une extrémité proximale 40 de la patte 30 est en appui sur la face arrière 29 de la collerette 28 et sollicite la busette 10 en direction de l'intérieur du four. Lorsque la busette est fixée au four, les vis distales 32 sont en appui par leur extrémité libre contre la plaque 38 et les pattes 30 sont en appui par leur extrémité proximale sur les

collerettes, ces deux appuis étant dirigés vers le four.

La vis médiane 36 serre la patte en direction de la plaque 38. Chaque collerette 24 est serrée par deux des pattes 30 à ses extrémités respectives. La busette est ainsi serrée à quatre points régulièrement espacés autour de son axe 8. Pour séparer la busette 10 de la paroi 4, on peut desserrer les vis médianes 36 puis faire pivoter les pattes 30 autour de celles-ci ou bien les éloigner de l'axe 8 en direction radiale par coulissement des vis médianes 36 dans les lumières 34

pour libérer les collerettes 28.

En référence aux figures 6 à 9, la busette 10 comprend un circuit de fluide de refroidissement. Le fluide est ici de l'eau. La paroi de la busette présente des canaux internes 41 s'étendant de l'une à l'autre de ses extrémités axiales et délimités par des parois internes 42. Les canaux contigus communiquent entre eux près de l'extrémité avant et près de l'extrémité arrière suivant une alternance spatiale autour de l'axe 8. On forme ainsi des chicanes donnant à l'ensemble du circuit

une forme en serpentin ou en zigzag autour de l'axe 8.

Les canaux 41 sont ici au nombre de huit régulièrement répartis autour de l'axe. Seuls les deux canaux supérieurs 41 contigus l'un à l'autre ne communiquent pas entre eux. Ils communiquent respectivement avec des

conduits 44 d'entrée et de sortie de fluide.

Le four comprend un bec de coulée 46 situé sous l'orifice 6 et la busette 10 lorsqu'elle y est fixée, apte à recevoir le magma vitreux sortant de l'orifice

muni ou pas de la busette.

En référence aux figures 1 à 5, le four comporte un obturateur 50 comportant un arbre horizontal à section rectangulaire 52 d'axe 54 et un nez 56 ayant une face externe tronconique, coaxiale à l'arbre et dont la section la plus large est contiguë à l'arbre. La section la plus étroite du nez 56 est prolongée par une pointe 58. La face du nez est apte à venir en contact

surfacique avec la face interne 14 de la busette.

L'obturateur comporte un flasque avant contigu au nez et relié à l'arbre, sous la forme d'une plaque verticale

s'étendant au-dessus de l'arbre.

Le four comporte un assemblage en parallélogramme pour le déplacement de l'obturateur. Cet assemblage comprend une poutre supérieure horizontale 62 rigidement fixée au four, et deux bras identiques 64 ayant chacun une extrémité supérieure articulée à la poutre 62 par

des axes respectifs horizontaux parallèles entre eux.

L'assemblage comprend un support d'obturateur 66 ayant une forme en " T " couché dont la barre 68 est verticale et vers l'arrière et le corps 70 horizontal. Le corps 70 du " T " est articulé aux extrémités inférieures des bras 64 pour former avec la poutre 62 un montage en parallélogramme. Une extrémité inférieure 78 de la barre 68 du " T " est reliée à une extrémité arrière de l'arbre 52 par une liaison rotule. Une extrémité avant 80 du corps du " T " est reliée au flasque 60 par un montage flottant formé ici par une cheville horizontale solidaire du corps 70 reçue dans une fourche du flasque 60. La cheville ne peut pas sortir de la fourche mais est mobile par rapport à celle-ci dans trois directions perpendiculaires entre elles, à savoir verticalement, d'avant en arrière et latéralement. La rotule 78 et le montage flottant 80 contribuent à permettre l'autocentrage du nez 56 lors de sa pénétration dans la busette 10 pour un bon contact et un bon positionnement

relatif de ceux-ci, comme illustré à la figure 1.

Une extrémité supérieure de la barre 68 du " T " est articulée à une extrémité inférieure d'un actionneur 72 formé par un vérin, dont l'autre extrémité est fixée à la poutre 62, en vue de manoeuvrer l'obturateur. Le bras arrière 64 présente une patte d'accrochage à un bras de verrouillage 74 ou ridoir dont l'autre extrémité est reliée à une potence 76 fixée à la poutre. Ce ridoir assure le verrouillage de l'obturateur 50 dans sa position la plus éloignée de l'orifice 6 illustrée à la

figure 2.

En référence aux figures 4 et 5, l'obturateur 50 comporte quatre pattes latérales avant 82 et arrière 84 s'étendant latéralement en saillie de l'arbre 52. Il comprend deux bras de fixation 86 ici articulés à demeure par une de leurs extrémités aux pattes avant respectives 82, autour d'un axe vertical. Les pattes arrière 84 sont disposées de sorte que les bras 86 peuvent être boulonnées aux pattes arrière 84 par leurs autres extrémités. Une telle position, dite de rangement, correspond au cas o la busette 10 n'est pas

fixée à l'obturateur 50 comme sur les figures 1, 2 et 5.

Dans le cas contraire, illustré aux figures 3 et 4, la busette est montée sur le nez. La busette présente à cette fin deux pattes 88 s'étendant de part et d'autre de son axe 8. Les pattes 88 sont positionnées de sorte que, lorsque la busette est enfilée sur le nez, les bras 86 peuvent être boulonnés par leur extrémité libre aux pattes 88. La busette, ainsi embarquée sur l'obturateur,

peut être éloignée de l'orifice.

Dans les circonstances les plus courantes, on souhaite effectuer des vidanges au niveau élevé 20. La busette 10 demeure donc fixée à l'orifice 6 grâce aux collerettes 24 et aux brides 30. L'obturateur vient

obturer la busette en pénétrant dans celle-ci.

L'assemblage en parallélogramme assure le déplacement de l'obturateur par rapport à la busette lors de la

vidange.

Lorsque, plus rarement, on souhaite effectuer une - vidange au niveau inférieur 22, on profite de ce que l'obturateur 50 est reçu dans la busette 10 pour faire passer les bras de fixation 86 de leur position de

rangement à leur position de fixation de la busette.

Puis on libère les brides 30 fixant la busette à la paroi 4. Ainsi, lorsqu'on commande l'éloignement de l'obturateur, la busette est embarquée avec celui-ci. La vidange du bain se produit donc jusqu'à atteindre le

niveau inférieur 22.

La trajectoire de l'obturateur a été illustrée sur la figure 1 par la trajectoire circulaire des points d'articulation inférieurs des bras 64. L'assemblage 60 est agencé de sorte que la position d'obturation de l'orifice corresponde sensiblement à une tangente horizontale de la trajectoire de l'obturateur. En d'autres termes, les bras 64 sont sensiblement verticaux dans cette position. Ainsi, l'entrée et la sortie de l'obturateur par rapport à l'orifice se font au moyen de mouvements localement horizontaux, compatibles avec les formes tronconiques, parallèles aux axes des troncs de cône, et assurant pour celles-ci un accouplement et un

désaccouplement faciles.

Le bras de verrouillage 74 ainsi que les bras de

fixation 86 auront de préférence une longueur variable.

A cette fin, ils comprendront chacun deux vis en liaison vis - écrou avec deux extrémités. d'un même;corps central. On pourra donc ajuster la longueur de ces bras en fonction des circonstances, notamment de la

dilatation des pièces.

En position fermée de l'orifice 6, l'extrémité 58 de l'obturateur s'étend dans la cuve formée par la paroi 4 et souvent aussi dans le bain. Sur cette extrémité se forme donc une croûte de magma vitrifié solide à l'intérieur même de la cuve. Cette extrémité 58 a ici la

forme d'une ogive de section plus petite que le nez 56.

Le profil de l'ogive 58 facilite l'éjection de la croûte lorsque l'obturateur 50 sort de la busette 10, par appui

de la croûte sur l'avant de la busette 10.

Le four est particulièrement adapté à la destruction des déchets tels que: - l'amiante; - les déchets hospitaliers; - les boues de stations d'épuration; - les boues industrielles; - les mâchefers; - les cendres volantes; - les résidus d'épuration de fumées d'incinération d'ordures ménagères ou refioms; - les scories; et

- les déchets très faiblement radioactifs.

On pourra mettre en oeuvre indépendamment les unes des autres les caractéristiques relatives: - à l'assemblage en parallélogramme; - au caractère amovible de la busette;

- au refroidissement de la busette.

Claims

REVENDICATIONS

1. Four de fusion comportant une paroi (4) et une busette (10) fixée à la paroi et définissant un orifice de coulée (6) du four, caractérisé en ce que la busette (10) est fixée à la paroi de façon amovible et est agencée de sorte que l'orifice (6) dépourvu de la busette définit un niveau de vidange (22) moins élevé que le niveau de vidange (20) défini par l'orifice

pourvu de la busette.

2. Four selon la revendication 1, caractérisé en ce que la busette (10) est fixée à la paroi au moyen de

brides (30).

3. Four selon l'une des revendications 1 à 2,

caractérisé en ce qu'il comporte un obturateur (50) pour l'orifice (6) et des moyens de fixation amovible de la

busette (10) à l'obturateur.

4. Four selon la revendication 3, caractérisé en ce que la busette (10) est apte à être fixée à l'obturateur

(50) coaxialement à celui-ci.

5. Four selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la busette (10) est apte à être fixée à l'obturateur (50) de sorte qu'une extrémité (58) de l'obturateur apte à s'étendre dans le four fait saillie

hors de la busette.

6. Four selon l'une quelconque des revendications 3

à 5, caractérisé en ce que l'obturateur (50) comporte au moins un bras (86) mobile entre une position de fixation o il est apte à relier la busette (10) à l'obturateur et une position de rangement o il relie entre elles

deux parties de l'obturateur.

7. Four selon la revendication 6, caractérisé en ce que le bras (86) est mobile à rotation de l'une à

l'autre des deux positions.

8. Four selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le bras (86) a une longueur réglable.

9. Four selon l'une quelconque des revendications 1

à 8, caractérisé en ce qu'il comporte un obturateur (50) pour l'orifice (6), monté mobile par rapport à la paroi

au moyen d'un assemblage (60) en parallélogramme.

10. Four selon l'une quelconque des revendications

3 à 9, caractérisé en ce que l'obturateur (50) est relié à la paroi (60) par une liaison rotule, de préférence à un point d'articulation (78) le plus éloigné de l'orifice (6)

11. Four selon l'une quelconque des revendications

3 à 10, caractérisé en ce que l'obturateur (50) est relié à la paroi (60) au moyen d'un montage flottant dans au moins une parmi trois directions perpendiculaires entre elles, de préférence à un point

d'articulation (80) le plus proche de l'orifice (6).

12. Four selon l'une quelconque des revendications

3 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend un bras (74) apte à immobiliser l'obturateur (50) à distance de

l'orifice (6).

13. Four selon l'une quelconque des revendications

1 à 12, caractérisé en ce que la busette (10) comprend

un circuit (41) de fluide de refroidissement.

14. Four selon l'une quelconque des revendications

1 à 13, caractérisé en ce que la busette (10) a une

forme tronconique.

15. Four selon l'une quelconque des revendications

1 à_ 14, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un four de

fusion de déchets, notamment amiantés.