GURDEBEKE, Alain (395 Chemin des Pierrettes, Baboeuf, Baboeuf, F-60400, FR)
| REVENDICATIONS 1. Installation de fabrication d'un combustible solide de récupération à partir de déchets à traiter, comprenant une succession de moyens de sélection (8, 18, 22, 25) agencés selon au moins un sens de traitement des déchets, chacun des moyens de sélection étant apte à séparer les déchets en une partie retirée par ledit moyen de sélection et une partie conservée pour être traitée par un moyen de traitement des déchets suivant, l'installation comprenant en outre un broyeur (28) des déchets conservés, caractérisée par le fait qu' elle comprend un moyen de compression (30) des déchets conservés sous forme de pellets (43), un moyen (32, 31 a) de récupération de la chaleur engendrée par la compression et un moyen de séchage (32, 31 a) des déchets avant leur compression utilisant la chaleur récupérée. 2. Installation selon la revendication 1 , dans laquelle le moyen de compression sous forme de pellets (43) est une presse (30) à filière plate (35) comprenant une série de trous d' extrusion (36), chaque trou d' extrusion (36) présentant une portion cylindrique (40) de 7 à 10 mm de diamètre, une portion conique amont (39) et une portion évasée avale (41 ). 3. Installation selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle l'un des moyens de sélection est un dispositif de tri aéraulique (25) de déchets. 4. Installation selon la revendication 3 , comprenant un tarare (25) équipé d'une soufflerie (26) disposée de manière qu'un flux d' air s'oppose à la chute des déchets ( 10, 1 1 ). 5. Installation selon la revendication 3 ou 4, comprenant un moyen de délitement (3) des déchets à traiter apte à obtenir une granulométrie des déchets inférieure à 500 mm et disposé de préférence en amont du moyen de tri aéraulique (25). 6. Installation selon la revendication 7, dans laquelle l'un des moyens de sélection est un dispositif ( 18) d' extraction de métaux ferreux et/ou un dispositif (22) d' extraction de métaux non ferreux, ledit ou lesdits moyens ( 18, 22) étant de préférence disposés en aval du moyen de délitement (3) et/ou en amont du dispositif de tri aéraulique (25). 7. Installation selon l'une des revendications 3 à 6, dans laquelle le broyeur (28) est apte à obtenir une granulométrie inférieure à 50 mm, et est disposé en aval du dispositif de tri aéraulique (25) et de préférence en amont du moyen de séchage (31 a, 32). 8. Installation selon la revendication 7, dans laquelle l'un des moyens de sélection est un dispositif (8) d' extraction de particules fines ( 13), apte à extraire une partie ( 13) des déchets à traiter présentant des dimensions inférieures à 100 mm et de préférence inférieures à 80 mm, disposé en aval du moyen de délitement (3) et en amont du broyeur (28). 9. Procédé de fabrication d'un combustible solide de récupération dans lequel on traite des déchets issus d'ordures ménagères et/ou de déchets assimilés aux ordures ménagères, caractérisé par le fait qu'on comprime les déchets sous forme de pellets (43), qu'on récupère la chaleur dégagée par la compression et qu'on sèche les déchets avant leur compression en utilisant la chaleur récupérée. 10. Combustible solide de récupération (43) obtenu à partir de déchets de collecte municipale ou assimilés et un traitement par une installation selon l'une des revendications 1 à 9. |
L'invention concerne le domaine du traitement, du recyclage et de la valorisation des déchets, en particulier des déchets issus des collectes municipales tels que des ordures ménagères ou des déchets assimilés à des ordures ménagères provenant de commerces, d'industries ou d' administrations.
Les déchets assimilés aux ordures ménagères sont parfois appelés déchets industriels banals par opposition aux déchets industriels spécifiques, comme les produits chimiques de traitement de surface de métaux par exemple.
Dans ce domaine d' activités, on distingue les traitements par valorisation des déchets visant à récupérer une matière réutilisable par triage, le traitement par enfouissement des déchets visant à stocker les déchets ultimes, le traitement par compostage visant à obtenir un support de culture à partir de déchets verts et/ou de boues de station de traitement des eaux publiques, la méthanisation visant à produire un gaz, et les traitements visant à récupérer l'énergie des déchets par incinération.
La valorisation des déchets par récupération de matière comprend par exemple, la fabrication de matériaux de construction agglomérés issus de déchets de démolition ou la fabrication de panneaux en bois aggloméré ou de papier recyclé. Les déchets provenant des industries métallurgiques ou de plasturgie peuvent être récupérés pour servir dans la fabrication de matériaux neufs. Les déchets recyclés de cette manière doivent être relativement homogènes au moment de leur collecte.
L'invention porte sur le traitement de déchets permettant d'obtenir un combustible. Ce type de valorisation permet de réduire la part des déchets résiduels non récupérables, en particulier lorsque la collecte des déchets ne parvient pas à isoler des lots relativement homogènes de déchets. L'invention concerne en particulier la fabrication de combustibles de substitution pouvant être utilisés à la place, ou en complément d'énergie fossile, tels que du charbon, du pétrole, ou tous autres combustibles. Les combustibles de substitution peuvent comprendre une composante de biomasse mélangée éventuellement avec d'autres composantes des déchets. Cette biomasse, utilisée comme combustible, libère des oxydes de carbone en brûlant. L'intérêt des combustibles contenant de la biomasse est que l'énergie issue de cette biomasse est considérée comme neutre du point de vue de la production d'oxydes de carbone. En effet, contrairement aux dérivés du pétrole, le carbone de cette biomasse provient d'une transformation de photosynthèse antérieure.
La fédération française des activités de la dépollution et de l'environnement définit différentes catégories de combustibles de substitution (Refused Derived Fuel) qui se répartissent en biocombustibles solides (Solid Biofuel), en combustibles issus de déchets dangereux comprenant notamment les solvants et les huiles usagées, en combustibles spécifiques issus notamment de pneumatiques usagés ou de farines animales, et enfin en combustibles solides de récupération.
L'invention concerne en particulier la fabrication de combustibles solides de récupération ainsi que les installations et les procédés de fabrication de tels combustibles. Le comité européen de normalisation CEN/TC 335 définit les combustibles solides de récupération (Solid Recovered Fuel) comme étant des combustibles élaborés à partir de déchets non dangereux et destinés à une utilisation en incinération ou co-incinération à des fins de récupération énergétique. Autrement dit, les combustibles solides de récupération se définissent à la fois par le type de déchets susceptibles d'entrer dans leur composition et par le type de valorisation à laquelle ils sont destinés.
Les déchets visés par le procédé de traitement de l'invention peuvent contenir de la biomasse, mais de manière mélangée avec d' autres déchets ménagers ou assimilés. Les déchets à traiter ne peuvent pas bénéficier de l' exception prévue à la directive européenne 2000/76/CE relative à l'incinération des déchets. Selon cette directive, les déchets de biomasse n' ayant subi aucun traitement chimique ne sont pas soumis à cette directive. La biomasse composée de végétaux agricoles, forestiers ou de déchets de bois de construction, non traités, peut être utilisée dans des chaudières domestiques non soumises à la réglementation sur les « installations classées pour la protection de l' environnement ». Le combustible solide de récupération, objet de la présente demande de brevet, ne vise à être utilisé dans les chaudières domestiques. Le combustible de l'invention vise à être utilisé dans des installations industrielles de combustion, en particulier celles soumises à la réglementation sur les « installations classées pour la protection de l' environnement » qui sont munies de filtres à fumées et de dispositifs de récupération des cendres. L'utilisation en tant que combustible, de déchets contenant de la biomasse présente l'avantage d' alléger la taxe carbone des utilisateurs.
On connaît plusieurs types de conditionnement des déchets ménagers et des déchets industriels banals en vue d'une valorisation énergétique dans des incinérateurs. Ces déchets sont, soit directement enfournés en vrac dans l'incinérateurs, soit préalablement broyés pour obtenir un produit communément appelé « fluff ». Dans l'un et l'autre cas, un inconvénient majeur des procédés de traitement connus est que les déchets doivent être incinérés dans un délai très court après la collecte, de l'ordre de 24 à 48 heures. De plus le taux de cendres issues de l'incinération de tels déchets est particulièrement élevé. Leur pouvoir calorifique intrinsèque est très faible.
Un autre inconvénient de ce type de combustible solide de récupération conditionné en vrac et non trié, est qu'il ne convient que pour des installations de co-incinération utilisant d'autres sources de combustibles, de manière à porter les combustibles solides de récupération à très haute température, telle que des cimenteries.
On connaît par ailleurs un autre type de pré conditionnement des déchets sous la forme de bâtonnets cylindriques appelés communément « pellets ». Ce type de pré-conditionnement des déchets est réservé aux déchets relativement homogènes. On connaît par exemple des pellets de bois issus de résidus de scieries, comme les sciures et les copeaux provenant directement de la sylviculture. Ces pellets sont des biocombustibles solides utilisés dans des poêles ou des chaudières à granulés. Ces pellets sont friables et facilement émiettés à la main. En raison de l'hétérogénéité des déchets municipaux et de la dureté de certains déchets collectés, les ordures ménagères ou assimilés ne sont pas adaptées à être conditionnées en pellets, sans avoir subis un prétraitement.
L 'invention propose des combustibles solides de récupération, ainsi qu'une installation et un procédé de fabrication d'un tel combustible, qui soit susceptible d' être utilisé de manière plus flexible, en particulier n'imposant pas d' être utilisé dans incinérateurs à très court terme après le conditionnement du combustible.
Selon un mode de réalisation, l'installation de fabrication d'un combustible solide de récupération à partir de déchets à traiter, comprend une succession de moyens de sélection agencés selon au moins un sens de traitement des déchets. Chacun des moyens de sélection est apte à séparer les déchets en une partie retirée par ledit moyen de sélection et une partie conservée pour être traitée par un moyen de traitement des déchets suivants. L 'installation de fabrication comprend un broyeur des déchets conservés, un moyen de compression des déchets conservés sous forme de pellets, un moyen de récupération de la chaleur engendrée par la compression et un moyen de séchage des déchets avant leur compression utilisant la chaleur récupérée.
L 'inventeur s' est en effet rendu compte que, de manière surprenante, malgré l'hétérogénéité des déchets ménagers ou assimilés, il était possible de comprimer ceux-ci sous forme de pellets moyennant des tris et un broyage préalable. Le compactage en pellets desdits déchets s' accompagne d'un échauffement important. La quantité de chaleur produite par la compression sous forme de pellets permet de sécher les déchets avant leur compression. Ceux-ci peuvent contenir une proportion de biomasse humide. De manière encore plus surprenante, les pellets obtenus sont stables chimiquement. Un simple stockage ventilé suffit pour conserver les pellets plusieurs mois après la fabrication desdits pellets. Il n' est ainsi pas nécessaire que le combustible fabriqué soit utilisé à très court terme après sa fabrication.
De plus, le fait de sécher les déchets conservés avant la compression en pellets, améliore l' efficacité énergétique du combustible fabriqué. Lors de l'utilisation du combustible dans un incinérateur, la part de l' énergie de combustion utilisée pour transformer l'humidité en vapeur d' eau est réduite. Le séchage préalable améliore l'efficacité énergétique du combustible fabriqué.
Avantageusement, le moyen de compression sous forme de pellets est une presse à filière plate comprenant une série de trous d' extrusion, chaque trou d' extrusion présentant une portion cylindrique de 6 à 20 mm et de préférence de 7 à 10 mm de diamètre, une portion conique amont et une portion évasée aval.
L 'inventeur s ' est rendu compte que, de manière surprenante, la présence d'une portion évasée aval en sortie de buse d' extrusion contribue à éviter que le pellet soit friable. Les pellets ainsi obtenus sont durs, c' est-à-dire qu'ils ne s 'effritent pas sous une pression manuelle. En particulier, la dureté obtenue est telle que le pellet ne s 'effrite pas lorsqu'un adulte presse le pellet entre son pouce et son index.
Avantageusement, la portion cylindrique du trou d' extrusion présente une longueur comprise entre 1 ,5 fois et 4 fois le diamètre du trou, et de préférence entre 2 et 2,5 fois ledit diamètre. L 'inventeur s' est rendu compte qu'une telle proportion du trou d' extrusion était propice à un haut niveau de compacité du pellet obtenu et/ou à un niveau d' échauffement convenable pour le séchage de la biomasse contenue dans les déchets conservés.
La portion conique amont fait un cône de X° sur une longueur de Y mm.
Selon un mode de réalisation, l'un des moyens de sélection est un dispositif de tri aéraulique de déchets. On entend par « tri aéraulique » un moyen de sélection des déchets en fonction du rapport de la résistance à la pénétration dans l' air divisée par la masse dudit déchet. La résistance à la pénétration dans l'air est égale au produit du coefficient de pénétration dans l' air (Cx) par sa plus petite surface frontale. En dessous d'une certaine valeur du rapport précité, le déchet concerné tombe d'un côté d'une paroi de séparation. Au-dessus de cette valeur, le déchet tombe au- delà de la paroi de séparation.
L 'inventeur s ' est rendu compte que, de manière surprenante, la nature et la répartition moyenne des déchets ménagers ou assimilés sont telles que le fait de trier les déchets en fonction du rapport précité permet, de manière particulièrement simple, d' enrichir le pouvoir calorifique moyen d'une partie conservée des déchets. Le combustible fabriqué présente alors un potentiel énergétique élevé. En effet, d'un côté de la paroi de séparation, on récupère des bouteilles en verre, des mastics, des gravats minéraux, tels que du plâtre ou des parpaings, des piles ou des batteries, ... etc.
De l' autre côté de la paroi de séparation, on trouve des bouteilles plastique, des cartons, du papier, des morceaux de bois, des déchets alimentaires (épluchures, graisses alimentaires), de la biomasse issue de jardinage. Le fait d 'enrichir le pouvoir calorifique moyen des déchets conservés avant la transformation finale (broyage et/ou compression en pellets) permet aux combustibles solides obtenus d' engendrer moins de cendres lors de sa combustion dans un incinérateur.
Le combustible ainsi enrichi fournit de l' énergie thermique lorsqu'il brûle. Le fait qu'une partie minérale inerte ait été retirée du combustible fabriqué permet de ne pas consommer une partie de l' énergie fournie par la combustion pour échauffer cette matière inerte. Cela améliore le potentiel énergétique du combustible.
Avantageusement, l'installation comprend un tarare équipé d'une soufflerie disposée de manière qu'un flux d' air s 'oppose à la chute des déchets. La force engendrée par le flux d' air est proportionnelle au produit de sa résistance à la pénétration dans l' air par le carré de la vitesse du flux d' air. Si cette force de portée est supérieure au poids du déchet, le flux d' air entraîne le déchet au-delà de la paroi de séparation.
Un dispositif alternatif de tri aéraulique peut être du type balistique. Les déchets sont alors propulsés horizontalement à grande vitesse et tombent selon une trajectoire parabolique. La vitesse du déchet est réduite de manière proportionnelle à la résistance à la pénétration dans l' air multipliée par le carré de la vitesse du déchet. Un dispositif combinant une vitesse horizontale du déchet et une soufflerie convient également.
Selon une variante, l'installation comprend un moyen de délitement des déchets à traiter apte à obtenir une granulométrie des déchets inférieure à 500 mm et disposé de préférence en amont du moyen de tri aéraulique. Le moyen de délitement permet d' éventrer des gros sacs poubelle pour traiter individuellement chaque élément de son contenu. Dans le cas de déchets de démolition comprenant par exemple des blocs importants de gravats mélangés avec des morceaux de bois, ces blocs sont cassés et leurs composantes sont individualisées. Le tri aéraulique ultérieur permet de séparer physiquement les différentes composantes du déchet délité. Les morceaux de bois peuvent alors être récupérés. Cela réduit les déchets ultimes destinés aux sites d'enfouissement techniques. Dans le cas de déchets de jardinage, le délitement permet de séparer la biomasse de la terre inerte. Le tri aéraulique permet alors de récupérer ladite biomasse.
La granulométrie maximum visée par le moyen de délitement peut être réglée à 300 mm. Les moyens de délitement peuvent comprendre des couteaux mobiles croisant des couteaux fixes. Il est possible que des blocs irréductibles ne soient pas cassés par un tel moyen de délitement. Tel est le cas d'un rocher ou d'un bloc moteur.
Ce type de déchets irréductibles sont cependant éliminés par le tri aéraulique.
Avantageusement, l'un des moyens de sélection est un dispositif d' extraction de métaux ferreux et/ou un dispositif d' extraction de métaux non ferreux. Ledit ou lesdits moyens sont de préférence disposés en aval du moyen de délitement et/ou en amont du dispositif de tri aéraulique. Les métaux ferreux et/ou les métaux non ferreux peuvent être ainsi valorisés par récupération de leur matière. De plus, ce type de déchets ne présentent pas d'intérêt du point de vue énergétique, car leur combustion éventuelle n'est pas exothermique. Le fait de retirer les métaux permet d' augmenter le pouvoir calorifique du combustible fabriqué sans augmenter la part de déchets destinés aux sites d' enfouissement techniques. Avantageusement, l'installation comprend un broyeur apte à obtenir une granulométrie inférieure à 50 mm, le broyeur étant disposé en aval du dispositif de tri aéraulique et de préférence en amont du moyen de séchage. Le broyeur facilite la transformation en pellets.
Avantageusement, l'un des moyens de sélection est un dispositif d' extraction de particules fines, apte à extraire une partie des déchets à traiter présentant des dimensions inférieures à 100 mm et de préférence inférieures à 80 mm, disposé en aval du moyen de délitement et en amont du broyeur. L 'inventeur s ' est rendu compte que, dans les déchets ménagers ou assimilés, la plupart des éléments intéressants du point de vue énergétique sont initialement de taille supérieure à 80 ou 100 mm. Tel est le cas, par exemple, des cartons, des cageots, des bouteilles plastique, ... etc. Les déchets de petite taille sont majoritairement peu énergétiques.
De plus, le fait de traiter par tri aéraulique des déchets dont la granulométrie est supérieure à 80 ou 100 mm, et inférieure à 300 ou
500 mm, permet d'optimiser le pouvoir séparateur du tri aéraulique. En effet, le fait d' éliminer avant le tri aéraulique la part des déchets de petite dimension évite que ceux-ci soient conservés par le tri aéraulique en raison de leur légèreté qui n'est due qu' à leur petite taille. L 'extraction des particules fines après le délitement et avant le tri aéraulique est particulièrement efficace pour améliorer le pouvoir calorifique du combustible fabriqué. On peut ainsi obtenir des pellets présentant un « pouvoir calorifique inférieur », supérieur à 20 MJ/Kg, voire supérieur à 24 MJ/Kg. Un tel combustible est pratiquement aussi performant du point de vue énergétique que du charbon.
On appelle « pouvoir calorifique inférieur », l'énergie thermique libérée par la réaction d'une masse de combustible à l' exclusion de l' énergie de vaporisation de l'humidité contenue dans ledit combustible.
Avantageusement, la presse à filière plate comprend une chambre de stockage située au dessus de ladite filière plate et apte à recevoir des déchets avant leur compression. La presse à filière peut également comprendre un ventilateur d' extraction d'humidité de ladite chambre. La dimension de la chambre de stockage est telle que les déchets puissent séjourner entre 1 et 30 min. et de préférence entre 2 et 10 min. au dessus de la filière plate avant de traverser les trous d' extrusion. Cela permet de sécher les déchets sans consommation supplémentaire d' énergie, autre que celle nécessaire à leur compression.
Avantageusement, la presse comprend, dans une partie basse de la chambre de stockage, des galets striés entraînés en rotation au dessus de la filière et aptes à piler les déchets conservés dans la portion conique amont des trous d' extrusion.
Avantageusement, la presse est équipée d'une vis de chargement présentant un double corps coaxial, dont le corps extérieur est destiné à être traversé par la vapeur d' eau extraite de la chambre de stockage. Avantageusement, la presse est équipée d'une unité de pilotage des galets et/ou de la vis de chargement. L 'unité de pilotage est reliée à un capteur de température situé sur la filière plate ou en sortie des pellets. L 'unité de commande règle le débit d' extrusion des pellets de manière à éviter que les pellets dépassent un plafond de température où ils seraient susceptibles de s' auto-enflammer.
Selon un autre aspect, l'invention porte également sur un procédé de fabrication d'un combustible solide de récupération dans lequel on traite des déchets issus d'ordures ménagères et/ou de déchets assimilés aux ordures ménagères. On comprime les déchets sous forme de pellets. On récupère la chaleur dégagée par la compression et on sèche les déchets avant leur compression en utilisant la chaleur récupérée.
Selon un autre aspect, l'invention porte également sur un combustible solide de récupération obtenu à partir de déchets de collecte municipale ou assimilés et un traitement par une des installations précitées.
Les traitements connus des déchets ménagers visent à réduire la part destinée à la décharge ou à maximiser l'énergie récupérée lors de l'incinération. Les déchets pré-conditionnés en vrac ou en fluff ne sont considérés qu' en tant que produit intermédiaire sans intérêt en lui-même. Dans l'invention, au contraire, on cherche à optimiser le produit intermédiaire. Avantageusement, des déchets de provenances différentes peuvent être mélangés de manière que le combustible solide de récupération soit de performance régulière. En particulier, on vise à obtenir un combustible de pouvoir calorifique inférieur sensiblement constant et à ne pas dépasser un seuil de produits toxiques tels que des traces de chlore ou de mercure. Par exemple, il est possible d' ajouter dans les déchets récupérés, des huiles de vidange très énergétiques, tant que les plafonds en traces de produits toxiques ne sont pas atteints. Le combustible solide de récupération fabriqué est destiné à être utilisé par des installations industrielles aptes à gérer ce type de produits toxiques dès lors que les plafonds autorisés ne sont pas dépassés. La présente invention sera mieux comprise à l' étude de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d' exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 est un organigramme de traitement des déchets ; - la figure 2 est une illustration d'un dispositif de délitement ; la figure 3 est une illustration d'un tamis d' extraction de parties fines; la figure 4 est une illustration d'un dispositif d' extraction de métaux ferreux ; la figure 5 est une illustration d'un dispositif d' extraction de métaux non ferreux ; - la figure 6 est une illustration d'un tarare d' extraction, notamment de parties minérales ;
- la figure 7 est une illustration d'un broyeur ; et la figure 8 est une illustration d'une presse à filière plate.
Comme illustré sur la figure 1 , le procédé de traitement des déchets comprend un diagnostic préalable permettant d'établir la séquence de traitement des déchets adaptée au lot de déchets à traiter.
Parmi les étapes de traitement susceptibles d'être appliquées aux déchets à traiter, le procédé de traitement des déchets comprend une étape 1 de tri visuel, une étape 2 de délitement et de calibrage des déchets, une étape 3 de séparation de la fraction fine (particules d'une taille inférieure à un seuil) et de la fraction grossière (particules d'une taille supérieure audit seuil), une étape 4 d'extraction des métaux ferreux de la fraction grossière, une étape 5 d'extraction des métaux non ferreux de la fraction grossière, une étape 6 d'extraction de tri aéraulique, une étape 7 de broyage de la fraction légère pour obtenir du fluff, une étape 8 de séchage du fluff, une étape 9 d' extrusion du fluff pour obtenir des pellets, une étape 9 de stockage ventilé des pellets et une étape 12 d' expédition de combustible. Un stockage intermédiaire 10 est possible en amont du broyage 7 et/ou en amont du séchage 8/extrusion 9.
Par ailleurs, il est possible de traiter la fraction fine des déchets séparée à l'étage 3 en ajoutant une étape 4bis d'extraction des métaux ferreux de la fraction fine, et une étape 5bis d'extraction des métaux non ferreux de la fraction fine. Dans une étape 13 , on expédie le reste de la fraction fine des déchets vers des sites d' enfouissement techniques.
L'étape de diagnostic préalable peut se faire par exemple lors du déchargement d'une benne de collecte municipale des déchets ou de déchets industriels banals. Le diagnostic préalable peut également se faire de manière plus fine, alors que des déchets sont prélevés par grappins et disposés sur des convoyeurs à bande.
L 'étape de tri visuel 1 permet d'éliminer des anomalies telles que des déchets excessivement encombrants comme des pièces d' automobiles ou des blocs de béton. L'étape de traitement visuel peut également détecter la présence anormale de déchets considérés comme dangereux. On note toutefois que les huiles alimentaires ne sont pas considérées comme dangereuses et sont conservées pour la fabrication de combustibles solides de récupération. Les différents dispositifs d'extraction utilisés aux étapes 2 à 6 du procédé de traitement visent à sélectionner la partie des déchets susceptibles de brûler de façon exothermique, et à éliminer la partie des déchets qui ne brûlent pas et qu'il est donc inutile de faire passer dans un incinérateur ou une chaudière. Comme illustré en figure 2, l' étape de délitement 2 utilise un moyen de délitement 3 comprenant une série de couteaux mobiles 4 croisant des couteaux fixes 5. Cela permet par exemple de crever des sacs poubelle 6 qui n'auraient pas été éventrés précédemment, de déchirer des emballages carton 7, et d'une manière générale de réduire les dimensions de tous les déchets. Le moyen de délitement 3 permet de transformer les déchets à traiter en un fluide de granulométrie homogène inférieure à 500 mm, et de préférence inférieure à 300 mm.
Comme illustré en figure 3 , l' étape 3 utilise un dispositif 8 d'extraction de parties fines. Le dispositif 8 peut comprendre un trieur balistique (non illustré), comprenant plusieurs lattes secouées par la rotation d' arbres à cames. Le dispositif 8 comprend un fond 9 percé de multiples trous 9a au diamètre voulu pour la séparation. Les déchets entrant dans le dispositif 8 proviennent du moyen de délitement 3. Ils comprennent notamment des déchets culinaires ou de jardinage 10, des emballages 1 1 , des gravats grossiers 12, des particules fines 13 , des métaux ferreux 14 et des métaux non ferreux 15. Les secousses du trieur balistique donnent un effet de rebond et d'avancement comparable à des sauts de grenouille . Les particules 13 d'une dimension inférieure au diamètre des trous 9a tombent sur une bande transporteuse 16 pour être évacués vers l' étape suivante. Les déchets 10, 1 1 , 12, 14, 15 d'une dimension supérieure au diamètre des trous 9a avancent vers le haut des lattes et tombent sur un convoyeur 17 qui les achemine vers l'étape suivante. Selon une variante, le dispositif 8 comprend un trieur vibrant
(non illustré), composé de plusieurs étages décalés et en cascades. Le fond de chaque palier est percé au diamètre voulu pour la séparation. Les déchets 10, 1 1 , 12, 13 , 14, 15 entrant dans le trieur vibrant sont secoués par l' effet de vibration. Les secousses donnent un effet d' avancement. A chaque changement d' étage, les déchets sont retournés afin de bien trier l'ensemble du flux. Les particules 13 d'une dimension inférieure au diamètre des trous 9a opérés dans les fonds des paliers tombent sur la bande transporteuse 16. Les déchets 10, 1 1 ,
12, 14, 15 d'une dimension supérieure au diamètre des trous 9a opérés dans les fonds des paliers, avancent vers les derniers paliers situés en bas, puis tombent sur le convoyeur 17 qui les achemine vers l'étape suivante.
Selon une autre variante non illustrée, le dispositif 8 comprend un trommel, sorte de cylindre tournant, dont les flancs sont percés au diamètre voulu pour la séparation, et munis d'une vis interne pour entraîner les déchets vers la sortie. Les déchets entrants 10, 1 1 , 12,
13 , 14, 15 dans ce cylindre sont retournés par l' effet de la rotation et avancent par l'effet de la vis interne. Les particules 13 d'une dimension inférieure au diamètre des trous 9a opérés dans le cylindre tombent sur la bande transporteuse 16. Les déchets 10, 1 1 , 12, 14, 15 d'une dimension supérieure au diamètre des trous 9a opérés dans le cylindre, avancent vers la sortie et tombent sur le convoyeur 17 qui les achemine vers l' étape suivante.
Comme illustré en figure 4, les étapes 4 et 4bis utilisent un dispositif 18 d'extraction des particules de métaux ferreux. Le dispositif 18 comprend un convoyeur à bande 19 sur lequel circulent les déchets à trier 10, 1 1 , 12, 14, 15. Le dispositif 18 d'extraction des métaux ferreux comprend par exemple un convoyeur auxiliaire 20 à bande passant au dessus de la bande de convoyeur 19. Un aimant, ou électroaimant 21 magnétise une zone du convoyeur auxiliaire 20. Ainsi, les déchets comprenant des métaux ferreux se détachent du convoyeur principal 19 et se plaquent contre le convoyeur auxiliaire
20 au moment où le déchet 14 contenant des métaux passe au voisinage de l' aimant ou de l'électroaimant 21 . Le convoyeur auxiliaire 20 entraîne les déchets à métaux ferreux 14 hors du convoyeur principal 19, dans une zone où l'aimant ou l'électroaimant
21 cesse de magnétiser la bande du convoyeur auxiliaire 20. Les déchets sortant du dispositif 18 d'extraction des métaux ferreux comprennent les autres déchets 10, 1 1 , 12, 15 pour lesquels l'influence de l'électroaimant 21 a été sensiblement nulle.
Comme illustré en figure 5 , les étapes 5 et 5bis utilisent un dispositif 22 d'extraction de particules de métaux non ferreux. Le dispositif 22 comprend un convoyeur à bande 19a similaire au convoyeur 19 utilisé pour le dispositif 18 d'extraction des particules de métaux ferreux. De préférence, la bande de convoyage 19a est en matériau non conducteur tel que du plastique. Le dispositif 22 d'extraction de métaux non ferreux comprend un tambour 23 , équipé en sa périphérie d'aimants permanents 24. Les aimants permanents 24 peuvent être en un matériau fritte à base de terres rares. La rotation rapide du tambour 23 fait varier de manière rapide le champ magnétique baignant les déchets à traiter 10, 1 1 , 12, 15. L'ensemble des déchets comprenant des matériaux conducteurs est ainsi traversé par des courants de Foucault engendrés par la rotation du tambour 23. Aucun courant de Foucault n'est généré dans les déchets non conducteurs 10, 1 1 , 12. Autrement dit, puisque les déchets ferreux 14 ont déjà été retirés, les déchets en métaux non ferreux 15 sont principalement ceux dans lesquels les courants de Foucault sont générés. Ainsi, les déchets métalliques de métaux non ferreux 15 tels que des canettes en aluminium, des morceaux de couverture de zinc ou des tuyauteries en cuivre sont séparés du reste des déchets 10, 1 1 , 12.
Comme illustré en figure 6, l' étape 6 de tri aéraulique utilise un tarare 25 équipé d'une soufflerie 26. Le tarare 25 permet de séparer les déchets selon leur prise au vent et leur densité relative. Ainsi, les gravats grossiers 12 ou les déchets lourds ou denses sont peu déviés par la soufflerie 26, et tombent directement sous l'effet de la gravité. En revanche, les déchets présentant une prise au vent supérieure tels que les emballages 1 1 , les épluchures ou les feuilles 10, sont déviés, et tombent sur un tambour de récupération 27. Le tambour de récupération 27 permet de soutenir une portion 45 des déchets de grande dimension 50, pendant qu'une portion 46 de ces mêmes déchets est encore soutenue par le jet d'air issu de la soufflerie 27. Le tambour de récupération 27 reçoit également des objets de petite dimension moins denses que les gravats 12. Les objets de petite dimension peuvent être par exemple des petits jouets en plastique ou en bois. Les déchets de grande dimension 50 peuvent être non seulement des emballages en plastique 48, en papier 47, en carton, des journaux, mais également des vêtements, toutes sortes de textiles, ainsi que des déchets de cuisine 10 comme des feuilles de poireau.
Les déchets tombant directement sans atteindre le tambour de récupération 27 peuvent comprendre, outre les gravats 12, de la terre, des boues, des équipements électroniques ou des flacons en verre 49, des piles, qui n'auraient pas été éliminés précédemment. Cela permet d'éliminer une portion importante de la composante minérale des déchets à traiter.
Comme illustré en figure 7, l'étape 7 de broyage utilise un broyeur 28 comprenant une trémie 29 munie d'un fonds mouvant et d'un dispositif de remplissage et de régalage. Le dispositif composé du fond mouvant, permet d' atténuer la fluctuation de production avale et de contrôler, via un automate l'alimentation régulière du broyeur 28. Le fond mouvant de la trémie 29 avance pour faire tomber les éléments à broyer sur la bande transporteuse qui alimente le broyeur. La vitesse d'avancement du fond de la trémie 29 est fonction de la capacité du broyeur 28.
Le broyeur 28 est un broyeur semi rapide muni de couteaux et de contre-couteaux. Ce broyeur 28 permet de réduire et d'homogénéiser la granulométrie, avant le passage des déchets concernés dans une extrudeuse. La granulométrie obtenue, allant de 5 à 100 mm, selon les besoins, est fonction de la grille de calibrage installée sur le fond de la chambre de broyage. Après passage dans le broyeur 28, on obtient un produit appelé communément fluff.
Le fait d'éliminer les déchets initialement inférieurs à 80 mm ou 100 mm puis de broyer les déchets restants à une dimension inférieure à 50 mm, permet de transformer les déchets initialement hétérogènes en un fluide de granulométrie relativement homogène. Dans le fluff d'ordures ménagères connu, les déchets sont simplement déchiquetés sans être triés. Dans le fluff obtenu dans le mode de réalisation décrit, on a, préalablement à l'étape de broyage, à la fois extrait les composantes non combustibles et rendu le fluff plus homogène en éliminant les particules inférieures à 80 mm ou 100 mm. Après le broyage final 7, l'homogénéité de la granulométrie permet d'utiliser un moyen de compression des déchets concernés tel que l' extrusion.
Comme illustré en figure 8, les étapes de séchage 8 et d' extrusion 9 utilisent une presse à filière plate 30 comprenant une vis 31 de préchauffage et d' alimentation, une chambre 32 de réception des déchets à conditionner, une tête rotative 33 composée de plusieurs galets 34, un vérin de compression 44, une filière 35 munie de multiples trous 36 spécialement calibrés, un dispositif de coupe des pellets (non illustré), un plateau éjecteur des pellets (non illustré) et un capteur de température 37 de la filière 35.
Les déchets conditionnés, sous forme de fluff, sont amenés dans la chambre de réception 32 par la vis d' alimentation 31. La vis d' alimentation 31 comprend une gaine extérieure 31 a traversée par des vapeurs issues de la chambre de réception 32. Le fluff arrivant dans la chambre de réception est ainsi préchauffé. Le fluff tombe alors dans la chambre de réception 32 où se trouve la tête 33 de galets 34. Par effet de rotation obtenue à l' aide d'un moteur électrique 38 et de la compression obtenue à l'aide du vérin 44, le fluff est tassé dans les trous 36 de la filière 35. Les trous 36 de la filière 35 sont composés, dans l'ordre de passage du fluff, d'un cône de compression 39 permettant de densifier la matière, d'une chambre de calibrage cylindrique 40 permettant d'obtenir le diamètre voulu, et d'un cône de décompression 41 permettant la bonne tenu des pellets 43.
En sortie de la filière 35 , le déchet se présente sous la forme de pellets 43 du diamètre conditionné par les trous 36 de la filière, qui peuvent aller de 6 à 20 mm de diamètre et de préférence de 7 à 10 mm de diamètre. La longueur des pellets 43 est obtenue par le réglage d'un couteau. Cette longueur peut être comprise entre 10 et 80 mm de long.
Selon un mode particulier de réalisation, le cône de compression 39 présente un angle au sommet compris entre 3° et 10°, de préférence compris entre 5° et 6°, et s' étend sur une longueur axiale comprise entre 20mm et 60mm, de préférence comprise entre 30mm et 35mm. Le cône de compression 39 présente un congé de raccordement sans arrête vive avec le trou d' extrusion 40.
Selon un mode particulier de réalisation, les pellets ont un diamètre de 8 mm. Le trou d'extrusion 40 fait 8mm de diamètre et s' étend sur une longueur axiale comprise entre 15mm et 35mm et de préférence entre 21 mm et 27mm.
Selon un mode particulier de réalisation, le cône de décompression 41 présente un angle au sommet compris entre 10° et 60°, de préférence compris entre 20° et 40° et s ' étend sur une longueur supérieure à lmm, de préférence supérieure à 3mm.
Le mode de compression principalement radial des déchets conservés confère une grande résistance des pellets 43 à l'écrasement. Le taux de compression engendré par le cône de compression 39 est réglé de manière que les pellets 43 soient suffisamment durs pour résister à une compression manuelle par un pouce et un index d'adulte disposés de manière diamétralement opposée.
Le frottement du fluff de déchets comprimés dans les trous 36 de la filière 35 provoque une élévation de la température de la filière 35. Cela échauffe l' ensemble du fluff contenu dans la chambre de réception. L'humidité, par exemple issue de la biomasse, est transformée en vapeur et évacuée par la gaine extérieure 31 a de la vis 31. La chambre de réception 32 et la gaine extérieure 31 a de la vis 31 constituent un moyen de récupération et de séchage du fluff non encore extrudé.
Une unité de commande 42, composée de plusieurs automates redondants, permet d' automatiser le process de production et de protéger l'usine contre l'incendie. Ces automates gèrent entre autres, la vitesse d'alimentation des différentes machines (vis 31 , moteur de presse 38). Cela permet de réguler le niveau des trémies, d'éviter les phénomènes de bourrage, de régler les pressions appliquées en fonction de divers paramètres (température, puissance, taux d'humidité, impact, etc .), l' arrêt des machines en cas d' anomalies
(feu, bourrage, débordement, etc.), et en règle générale, d'éviter l' intervention humaine dans la conduite de la production.
La température de sortie des pellets 43 détermine la bonne tenue de ces derniers. Toutefois, il faut veiller à ce que la température des pellets 43 soit inférieure à 100 degrés, afin d'éviter que l' extrusion des déchets auto enflamme les pellets 43 produits.
Le pouvoir calorifique inférieur des déchets ainsi sélectionnés et comprimés est supérieur à 20 MJ/kg, de préférence supérieur à 24 MJ/kg. L'amélioration du tri sélectif pratiqué par les ménages et la forte réduction des PVC dans les déchets municipaux font que la proportion en composés chlorés des déchets ainsi sélectionnés et comprimés est suffisamment réduite pour être compatible aux normes d'incinération.
L'extraction poussée des composants non combustibles des déchets issus de collectes municipales et/ou des déchets industriels banals, associée à l'élimination des parties fines, au broyage des déchets et à un haut niveau de compression du fluff de déchets permet d'obtenir des pellets de pouvoir calorifique inférieur proche de celui du charbon et de constituer ainsi des combustibles solides de récupération suffisamment stables mécaniquement et chimiquement pour être stockés et utilisés de manière différée dans des installations de combustion ou incinérateurs.