Le traitement des déchets à forte teneur en eau, tels que les boues de station d'épuration d'eaux usées et de lisiers d'élevage d'animaux constitue actuellement un important problème pour les opérateurs de ces installations et pour les collectivités territoriales. Les préoccupations environnementales croissantes imposent de trouver des solutions efficaces et économiquement viables à ce problème.

Le but de la présente invention est de proposer un système de recyclage de déchets permettant de résoudre le problème du traitement des déchets, tout particulier des déchets à forte teneur en eau.

Cet objectif est atteint avec un système pour recycler thermiquement des déchets, comprenant : - des moyens. de thermo-pyrolyse des déchets, - des moyens de combustion des solides non gazéifiés (charbons de thermo-pyrolyse), - des moyens de combustion des gaz de thermo-pyrolyse, - des moyens d'épuration thermique et de craquage moléculaire, - des moyens d'échange thermique comportant des moyens de condensation et des moyens de concentration d'éléments, - des moyens de condensation du gaz carbonique COs - des moyens de refroidissement de parties chaudes dudit système, et - des moyens de cogénération.

Le système selon l'invention peut avantageusement comprendre des moyens de déshydratation des déchets humides. Par ailleurs, il est maintenu en dépression contrôlée pour éviter toute concentration gazeuse.

Dans une forme particulière de l'invention, les moyens de thermo-pyrolyse comprennent : - un foyer à combustible solide, à flux ascendant, composé d'une grille recevant le combustible, qui constitue la base thermique régulatrice sur laquelle sont totalement réduits les charbons de thermolyse/pyrolyse, et d'injecteurs de comburant, - une colonne de thermolyse/pyrolyse, pour une acquisition thermique de gazéification des volatiles contenus dans les déchets, et - une chambre d'homogénéisation des gaz brûlés et volatiles combustibles.

Le combustible solide peut par exemple comprendre des déchets de bois en fin de vie, ou du bois traité pollué des éléments ou composés chimiques.

Le comburant injecté dans le foyer est de préférence de l'oxygène, mais il peut aussi tre de l'air atmosphérique Le foyer à combustible solide comporte en pratique un cendrier disposé sous la grille, pour recevoir des cendres et des métaux lourds non gazéifiables.

Le système selon l'invention peut en outre avantageusement comprendre des moyens pour refroidir hydrauliquement les parois du four, sa grille et les parois du cendrier, et des moyens étanches à l'air pour alimenter le foyer en combustible solide.

La colonne de thermolyse/pyrolyse peut comporter des tubes inclinés vers le four et contrôlés thermiquement.

L'inclinaison des tubes est déterminée en fonction d'une vitesse d'écoulement souhaitée et de la densité des matières à incinérer.

Dans une forme de réalisation de l'invention, la chambre d'homogénéisation est terminée par une tuyère proportionnée aux débits requis, dont l'extrémité débouche dans une chambre de combustion des gaz de thermo-pyrolyse.

Des moyens sont prévus pour faire varier le débit du gaz dans la tuyère.

Les moyens de combustion des gaz de thermo-pyrolyse comprennent avantageusement : - une chambre de combustion cylindrique pourvue d'un fond sensiblement parabolique dans lequel débouche la tuyère de gaz, ce fond comportant des moyens pour injecter de l'oxygène 02, - une chambre de post-combustion en aval de la chambre de combustion, terminée par un conduit pour transférer le gaz brûlé vers les moyens d'épuration thermique et de craquage moléculaire.

Les moyens d'épuration thermique et de craquage moléculaire peuvent comprendre : - une première zone, dite de réacteur thermique, - une seconde zone, dite de stabilisation et de détente, et - une troisième zone, dite de postcombustion.

La première zone, dite de réacteur thermique, se présente sous la forme d'une chambre comprenant deux parties divisées par une première grille inclinée recevant du combustible solide [Bio-D], la partie supérieure contenant un lit de braises incandescentes, des injecteurs d'oxygène 02 disposés sous ladite première grille admettent le comburant primaire, des injecteurs d'oxygène 02 disposés au- dessus de ladite première grille alimentent en comburant le réacteur proprement dit, et la partie inférieure située sous

ladite première grille étant la chambre d'admission des gaz brûlés à épurer (ainsi que les volatiles combustibles à réduire et la vapeur d'eau à épurer), et comportant un cendrier dans sa partie basse.

La seconde zone, dite de stabilisation et de détente, se présente sous la forme d'une chambre double comprenant deux compartiments distincts séparés par une cloison verticale non continue, le premier compartiment étant constitué par la partie supérieure située au-dessus de la première grille et communiquant avec le deuxième compartiment par l'ouverture libre au-dessus de la cloison.

Le flux des gaz dans cette partie est ascendant, et c'est dans cette celle-ci que débouche la goulotte d'alimentation en combustible solide [Bio-D], au-dessus de la première grille.

Le second compartiment est constitué par la partie supérieure située au-dessus de la seconde grille, le flux des gaz dans ce compartiment étant inversé (descendant).

Cette partie comporte en sa base une seconde grille, inclinée en opposition à la première grille et en contrebas de celle-ci, les deux grilles communiquant par l'ouverture libre située à la base de la cloison de séparation, le combustible à l'état de braises s'écoulant par cette communication de la première à la seconde grille.

La troisième zone, dite de postcombustion, comporte des injecteurs d'oxygène Oz, disposés sous ladite seconde grille.

Ces injecteurs admettent le comburant de postcombustion.

Cette zone de postcombustion comporte dans sa partie basse un cendrier.

Les moyens d'échange thermique sont agencés pour effectuer une condensation/solidification des éléments (réduits à l'état natif par le craquage moléculaire) contenus dans le gaz d'échappement issu des moyens

d'épuration thermique, et une condensation de l'eau à basse température et à une pression inférieure à la pression atmosphérique.

Les moyens d'échange thermique comprennent en outre des moyens dépresseurs agencés pour maintenir l'eau contenue dans le gaz d'échappement, à l'état de vapeur sèche jusqu'à sa zone pression-température de condensation.

Un échangeur secondaire, en aval des moyens d'échange thermique, opérant comme évaporateur pour de l'oxygène liquide, refroidit les gaz d'échappement et permet la condensation de la vapeur d'eau, des moyens récupèrent l'eau condensée par gravité en évitant toute entrée d'air parasite.

Les moyens de condensation du gaz carbonique comprennent les systèmes de réfrigération définis par le fournisseur d'Oxygène.

Dans une forme particulière de réalisation, les moyens de déshydratation des déchets humides comprennent : - un réservoir fermé pour recevoir les matières à déshydrater, - des moyens pour relever les matières humides, comportant un réservoir incliné, chauffé et maintenu en forte dépression par un aspirateur/compresseur pour aspirer les vapeurs et les insuffler dans les moyens de réacteur thermique, - des moyens pour transborder les matières déshydratées vers une goulotte d'alimentation en déchets.

Les moyens de déshydratation peuvent en outre comprendre des moyens pour insuffler des gaz chauds de façon à chauffer les moyens de relevage et évaporer l'eau contenue dans les matières.

Les moyens de refroidissement sont par exemple installés dans l'espace intérieur d'une double paroi prévue

pour le refroidissement de zones du système en contact avec les sources chaudes dudit système.

Suivant un autre aspect de l'invention, il est proposé un procédé pour recycler thermiquement des déchets, mis en oeuvre dans le système selon l'une quelconque des revendications précédentes, ce procédé comprenant : - une phase de thermo-pyrolyse des déchets, - une phase de combustion des charbons et gaz de thermo- pyrolyse, - une phase d'épuration thermique et un craquage moléculaire, - une phase d'échange thermique comportant une phase de condensation et de concentration d'éléments, - une phase de condensation du gaz C02, et - une phase de cogénération Ce procédé peut en outre comprendre une phase préalable de déshydratation des déchets humides.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'un mode de mise en oeuvre nullement limitatif, et des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est un schéma synoptique du système de recyclage thermique selon l'invention ; - la figure 2 illustre schématiquement la structure d'une colonne de thermo-pyrolyse mise en oeuvre dans le système de recyclage thermique selon l'invention ; - la figure 3 illustre schématiquement la structure d'une chambre de combustion mise en oeuvre dans le système de recyclage thermique selon l'invention ; - la figure 4 illustre schématiquement la structure d'un réacteur d'épuration thermique mis en oeuvre dans le système de recyclage thermique selon l'invention ; et

- la figure 5 illustre schématiquement la structure d'un système de déshydratation mis en oeuvre dans le système de recyclage thermique selon l'invention.

On va maintenant décrire, en référence aux figures précitées, un exemple de réalisation d'un système de recyclage selon l'invention, en mme temps que le procédé mis en oeuvre dans ce système.

Le système de recyclage thermique 1 comprend sept parties distinctes, concomitantes et communicantes : - une colonne de thermo-pyrolyse 2, - une chambre 3 de combustion des gaz de thermo-pyrolyse, - un réacteur 4 d'épuration thermique et de craquage moléculaire, - un échangeur thermique 5 comportant un condenseur et un concentrateur des éléments, - un système 6 de condensation du gaz carbonique C02, - un système 7 de déshydratation des déchets humides, - un système hydraulique de refroidissement 8, et - un système de cogénération 9.

Le procédé selon l'invention se déroule en continu, avec un fonctionnement interactif et simultané. Le système de recyclage thermique 1 est maintenu en dépression contrôlée pour éviter toute concentration gazeuse.

La colonne de thermo-pyrolyse 2 comprend, en référence à la figure 2, trois zones : - un foyer à combustible solide 20, - une colonne de thermolyse/pyrolyse 21, - une chambre 22 d'homogénéisation des gaz brûlés et volatiles combustibles.

Le foyer à combustible solide 20, à flux ascendant, est composé d'une grille 24 recevant le combustible et d'injecteurs 25,26 de comburant.

Le combustible solide 23 peut tre des déchets de bois en fin de vie, du bois traité pollué par des éléments chimiques CCA (Cuivre, Chrome, Arsenic), des créosotes HAP, ou des PCP (bois traités aux « organochlorés) et/ou de la biomasse densifiée connue sous le nom de [Bio-D].

Le combustible solide de type [Bio-D] commercialisé par le déposant, du fait de sa nature exempte de tout polluant, est seul utilisé dans le processus final du système : épuration/élémentarisation du gaz de combustion. Le gabarit du combustible solide doit correspondre à l'usage qui en est fait.

Dans le procédé selon l'invention, l'oxygène peut tre utilisé comme comburant exclusif pour la combustion du combustible solide, notamment du combustible [Bio-D] O Le rôle du combustible solide à cet endroit est d'tre une base thermique régulante, totalement infranchissable par les corps solides combustibles (charbons des déchets après la thermo-pyrolyse). Son épaisseur est adaptée aux fonctions attendues.

Sa température évolue entre 1500 et 1600°C, ce qui permet une parfaite combustion des charbons de déchets et l'écoulement des fusions qui ont lieu dans la colonne.

Dans cette zone, le comburant est de préférence de 1'02, il peut néanmoins tre de l'air « atmosphérique » enrichi ou non d'02. Les gaz provenant de cette zone seront épurés et craqués au passage du réacteur.

L'injection du comburant est forcée. Elle se fait en primaire sous la grille et en secondaire au coeur de la base thermique. On obtient ainsi un lit incandescent très réactif, aisément contrôlable.

Ce four de conception classique est réalisé en acier spécial pour permettre l'obtention des très hautes températures, typiquement 1600 °C.

Sous la grille 24, un cendrier 27, étanche à l'air par une légère surpression de CO2, reçoit les résidus non combustibles : - les cendres composées essentiellement de minéraux contenus dans le combustible et les déchets incinérés.

- les métaux lourds non gazéifiables...

Les parois 28 du système, sa grille foyère 24, les grilles tubulaires 201 et les parois 29 du cendrier 27 sont refroidies hydrauliquement, de façon à maintenir leur température nominale d'utilisation, typiquement 1200 °C.

Une goulotte étanche à l'air 200 est disposée au dessus du foyer 20, pour l'alimenter en combustible solide. Cette alimentation est continue et contrôlée afin d'éviter toute entrée d'air parasite.

La colonne de thermolyse/pyrolyse 2 constitue une zone de volume de hauteur adaptée à l'acquisition thermique de gazéification, des volatiles que contiennent les déchets.

Des grilles tubulaires 201 inclinés vers le four, et contrôlés thermiquement, sont disposés dans ce volume pour ralentir la chute des déchets et leur permettre une acquisition thermique progressive.

L'inclinaison est relative à la vitesse d'écoulement voulu, selon la densité des matières à incinérer.

L'atmosphère de cette zone est réductrice. Elle est contrôlée en continu de façon à éliminer toute possibilité d'oxygène résiduel. La base thermique est gérée et contrôlée en continu pour : - fournir la capacité thermique requise à la volatilisation des matières organiques gazéifiables contenues dans les déchets, - assurer la combustion complète des charbons de thermo- pyrolyse, - garantir la totale absorption de l'oxygène comburant.

La goulotte 202 d'alimentation en déchet est située au-dessus des grilles tubulaires. Elle est étanche à l'air et contrôlée par un flux forcé de C02, pour éviter toute entrée d'air parasite. C'est par cette goulotte que sont introduites les matières sèches issues des boues et des lisiers.

Un pourcentage de combustible solide, injecté dans la goulotte d'alimentation des déchets, facilite leur écoulement et le décolmatage constant des grilles de la colonne.

Dans le procédé selon l'invention, des déchets à fort potentiel énergétique, pneumatiques déchiquetés, farines animales, etc. seront introduits par cette goulotte dans la colonne de thermolyse/pyrolyse 2. L'élimination de ces déchets fournira l'énergie utile à la déshydratation des boues et lisiers.

La chambre 22 d'homogénéisation des gaz brûlés 203 et volatiles combustibles est terminée par une tuyère 220 proportionnée aux débits requis. Un système hydraulique permet de faire varier le débit du gaz dans cette tuyère. Il agit sur les pertes de charges et sur le contrôle des capacités thermiques, en jeu dans la colonne. L'extrémité de la tuyère débouche dans la chambre de combustion des gaz de thermo-pyrolyse. A ce niveau les gaz ne comportent aucune trace d'02, et sont à la température moyenne de 1400°C.

La chambre 3 de combustion des gaz de thermo-pyrolyse est un volume composé de trois zones, en référence à la figure 3 : - une première zone 30 constituant une chambre de combustion cylindrique ayant un fond parabolique 300 dans lequel débouche la tuyère de gaz 220,

- une seconde zone 31 constituant une chambre de post- combustion qui est en continuité de la première chambre de combustion, - un conduit 32 terminant la chambre de post-combustion, qui transborde le gaz brûlé vers le réacteur d'épuration thermique et de craquage moléculaire.

Le fond parabolique 300 est pourvu d'injecteurs d'°2 301 et 302 qui permettent l'inflammation instantanée des gaz dès leur entrée dans la chambre.

Faisant opposition à la tuyère, une parabole 303, d'un diamètre inférieur au cylindre de la chambre, est munie d'un cône central 304. Cet ensemble a pour effet de renvoyer les gaz, et créer des turbulences, pour homogénéiser leur combustion.

La distance entre le fond de la chambre et la parabole est relative à la capacité de traitement des déchets, du système. La température de cette zone atteint des valeurs voisines de 2000°C, les parois et la parabole sont régulées par un système de refroidissement hydraulique.

Les gaz enflammés passent à la périphérie de la parabole, alors que le système est en dépression, régulée et contrôlée en continu. Les gaz sont détendus dans cette chambre cylindrique qui comporte dans son axe le tube support 305 de la parabole.

Le volume de la chambre de post-combustion est déterminé par les caractéristiques techniques du système général, le but étant la combustion parfaite des gaz.

L'atmosphère de cette chambre est contrôlée en composition, température, pression et vitesse. Le but est de ne pas avoir d'oxygène résiduel à la sortie des gaz d'échappement.

Le réacteur d'épuration thermique et de craquage moléculaire 4 comprend, en référence à la figure 4, trois zones :

- une première zone 40, dite de réacteur thermique, - une seconde zone 43, dite de stabilisation et de détente du gaz traité, - une troisième zone 44, dite de postcombustion.

La zone de réacteur thermique 40 consiste en une chambre divisée en deux volumes par une première grille tubulaire 410 inclinée, qui reçoit du combustible solide [Bio-D] exclusivement. En référence à la figure 5, cette grille est inclinée dans le sens de la longueur des tubes, la section de la grille forme un accordéon dont la hauteur des plis conforme la couche de préchauffage 421.

Le volume supérieur 42 est contenu par cette grille et est configuré pour former un premier lit incandescent adapté aux caractéristiques techniques du système général.

Ce lit est configuré pour former trois couches distinctes : - une première couche 421, dite de préchauffage et de filtration, qui est contenue par la grille 410, et dont l'épaisseur est la hauteur de ladite grille, - une seconde couche 422, dite réacteur thermique, qui est définie par les caractéristiques techniques du procédé initial, et qui est contenue par la forme du volume 42.

- une troisième couche 423, formée par le combustible [Bio-D] alimenté en continu par la goulotte 44.

C'est cette troisième couche, en phase endothermique, qui régule l'Oxygène et assure sa complète consommation avant l'entrée du gaz traité dans la zone 42.

Des injecteurs 423 propulsent de l'oxygène au coeur de la seconde couche qui constitue une masse en ignition, pour former le réacteur thermique qui filtre et réduit le gaz à traiter. Ils sont définis pour fournir le comburant

nécessaire pour porter la température du réacteur à 1600 °C en continu.

Le second volume 41 est situé sous la grille 410, la conduite 32 d'amenée du gaz en provenance de la chambre de combustion y débouche. C'est dans ce volume que sont injectés les gaz à épurer et craquer et la vapeur d'eau provenant du système de déshydratation 7. Des injecteurs 415 et 416 alimentent en Oxygène primaire le premier lit de [Bio-D] Le bas de la première grille 410 communique avec la seconde grille 430 qui est la base du second volume de la zone 43 dite de stabilisation et de détente. Le combustible solide consumé à 50% (il s'agit alors de pur charbon de bois à l'état de braises à plus de 1600°C) s'écoule par cette communication de la grille 410 sur cette seconde grille 430.

Cette seconde grille est configurée comme la première, elle est inclinée en opposition à celle du réacteur thermique.

Le système mis en oeuvre pour l'épuration thermique et le craquage moléculaire est appelé « Filtre A Action Réductrice « (FAAR). Il s'agit d'un système de traitement des fumées et gaz industriels chargés et pollués, chauds ou froids.

Le système FAAR est conçu pour réaliser la filtration intégrale des effluents gazeux et le craquage thermique des molécules composées. Le système FAAR, conçu comme un générateur thermique à combustible solide, est configuré pour l'utilisation du combustible solide [Bio-D] qui, brûlé à très haute température sous oxygène pur, constitue des lits de braises fluides et permanents.

Ces lits de braises très réactifs sont traversés par les effluents gazeux : fumées, dégazages, air de traitements divers, gaz d'échappements de systèmes industriels, etc.

On dispose ainsi d'un réacteur qui réduit thermiquement le gaz pollué en éléments natifs, sans considération de leur température ou du type de pollution.

Le principe de fonctionnement exploite toutes les molécules d'oxygène disponibles, apportées ou existantes dans 1/effluent. Ces molécules se combinent en C02 avec les éléments de carbone, accélérant le transfert thermique du coeur du réacteur.

Les gaz en sortie ne sont plus composés que de C02 et d'éléments natifs non combinés, il n'y a plus, à ce niveau du procédé, d'02 disponible. L'hydrogène contenu dans les gaz participe à la génération thermique et se combine en H20.

Des injecteurs 415,416 d'oxygène, situés sous la première grille 410 « réacteur thermique » apportent l'oxygène primaire au combustible solide. Les gaz brûlés sont introduit dans cette partie 41 de la chambre, par le conduit 32, et sont mélangés à l'oxygène primaire. Dans cette zone. le sens du flux de gaz est ascendant.

Ce mélange gazeux passe au travers du « réacteur 42 » où ils subissent de violents chocs thermiques réducteurs. C'est dans cette partie 41 de la chambre que sont injectées la vapeur d'eau et les gaz combustibles issus du traitement des déchets à forte teneur en eau.

Un cendrier 411 est situé sous cette partie de chambre, il reçoit les cendres contenues dans le combustible solide exclusivement minérales, environ 0, 5% de la masse consommée.

Ce cendrier est garanti étanche à l'air par une légère surpression provoquée par une injection de CO2.

Au-dessus de la zone 42 de réacteur thermique, une goulotte 44 l'alimente en combustible solide. Elle est étanche à l'air et contrôlée par un flux forcé de CO2, pour éviter toute entrée d'air parasite. Cette alimentation est

continue et contrôlée pour maintenir les caractéristiques de cette zone.

A ce niveau, les gaz sont à une température minimale de 1600°C, ils sont élémentarisés. Ils ne contiennent pas d'oxygène résiduel, cet état étant garanti par l'approvisionnement continu en combustible solide qui en consomme plus que de disponible. Il n'y a plus d'injection d'oxygène au niveau de la goulotte 44. Des moyens de contrôle 432 installés à la sortie de cette zone assurent cette absence d'02 résiduel en agissant sur l'alimentation en comburant du réacteur.

La zone 43 de stabilisation et de détente du gaz traité, est divisée en deux parties par une cloison 431.

Cette cloison laisse à son sommet la communication entre les partie de la zone 43, un espace au bas de cette cloison assure l'écoulement des braises de la grille 410 à la grille 430. Les deux volumes de la zone 43 ont un sens de flux inversé. La première partie située au-dessus de la zone dite réacteur 42 est en régime ascendant. La seconde partie, séparée de la première par la cloison 431 est en flux inversé, descendant.

Un second lit 45 de combustible solide IBio-D3 (Biomasse densifiée) est la base de cette seconde zone. Le combustible est contenu par la seconde grille 430 de mme configuration que la première. Son inclinaison est opposée à la première, elle est située en contrebas de celle-ci. On rappelle que ces grilles communiquent entre elles par le bas de la cloison 431 et le bas de la première grille, qui débouche au-dessus de la seconde.

Ce lit 45 est composé de braises de combustible solide issue du premier lit, consumées à plus de 50% ce sont des braises de charbon de bois. Ces braises s'écoulent par

gravité d'un lit à l'autre, leur écoulement est naturellement régulé par la consommation de matière.

A ce niveau il n'y a toujours pas d'alimentation en comburant. Ces combustibles solides sont maintenus à l'état de brandons par la part d'oxygène qui passe par la communication. Cette alimentation étant insuffisante, ils sont donc en phase réductrice. Comme ils sont aux environs de 1600°C, les combustibles solides sont éminemment inflammables.

Le gaz traité, élémentarisé, se charge de particules de charbon de bois en traversant ce lit, cela à pour but de l'enrichir en matières combustibles avant la postcombustion, et de fournir un fort potentiel d'énergie pour la troisième zone de post-combustion.

Cette zone 44 de postcombustion est située immédiatement sous la seconde grille 430, où sont installés des injecteurs du'02 442. L'injection de comburant à cet endroit enflamme instantanément les particules de charbons de bois entraînés par le gaz élémentarisé. A cet endroit la température peut atteindre 2000°C. Cette zone est définie et configurée pour réaliser la combustion complète des particules de charbons de bois.

Le contrôle de l'oxygène, à la sortie de cette zone, permet de réguler la combustion pour qu'elle soit strictement stoechiométrique.

Un cendrier 420 est situé sous cette partie de chambre, il reçoit les cendres contenues dans le combustible solide, exclusivement minérales, environ 0, 5% de la masse consommée.

Ce cendrier est garanti étanche à l'air par une légère surpression provoquée par une injection de CO2.

Le gaz d'échappement est composé de CO2, d'H2O à l'état de vapeur sèche haute température et des éléments natifs contenus dans les déchets traités. Ce gaz est aspiré vers

l'échangeur thermique où il cédera toute l'énergie thermique contenue.

L'ensemble 5 échangeur thermique/condenseur concentrateur des éléments-est conçu en fonction d'une analyse préalable des déchets traitées par le système.

Cette analyse permet de déterminer : - les éléments contenus dans les déchets et leurs caractéristiques physico-chimiques, - la quantité de vapeur d'eau à condenser, - le volume de C02 qui sera produit, et - le volume et la nature des éléments non condensables ni solidifiables.

L'échangeur 5 peut alors tre défini et configuré de manière à préserver des zones « paliers ». Ces zones ont pour but de permettre les conditions du changement d'état des éléments. L'échange thermique peut tre réalisé selon une technique permettant de maintenir et contrôler la température du gaz d'échappement au niveau requis.

Le fluide caloporteur est par exemple de l'eau qui est portée à l'état de vapeur surchauffée et à très forte pression au cours de l'échange thermique. Cette vapeur sert à réaliser la cogénération qui fournit les énergies utiles au procédé, les excédents sont commercialisables.

Le système qui assure la dépression dans le procédé, et les moyens mis en oeuvre pour le contrôler, permettent de maintenir l'eau, contenue dans le gaz d'échappement, à l'état de vapeur sèche, mme à basse température. Cet état permet le changement de phase d'un maximum des éléments natifs contenus dans le gaz et leur récupération, avant de condenser l'eau.

La condensation de 1"eau, contenue dans le gaz d'échappement, est réalisée à basse température et en dessous de la pression atmosphérique. Cet état, conjoint à

l'aspiration des gaz qui accroît la dépression au fur et à mesure que l'eau se condense, assure une eau pure qui est récupérée par gravité.

Les éléments, toujours gazeux à ces températures, et le gaz carbonique CO2 sont aspirés par le système qui assure la dépression dans le procédé. Ils sont légèrement comprimés par ce mme système pour tre introduit dans le cycle de condensation du CO2.

Le dispositif 6 de condensation du gaz carbonique fait partie intégrante du système de recyclage thermique 1 selon l'invention. Il comprend des moyens matériels pour descendre la température du gaz d'échappement à la température de condensation du CO2, environ-80°C.

Pour cela, un échangeur secondaire, qui est installé à la fin du cycle précédent, sert d'évaporateur pour l'oxygène liquide. Il puise l'énergie utile à l'évaporation de 1'°2 dans celle disponible dans le gaz d'échappement. La capacité thermique restant à extraire pour condenser le C02, le sera par un système frigorifique classique, sa puissance sera relative aux caractéristiques techniques du système général.

Le moyen frigorifique peut tre le système de cryogénisation qui fournit l'oxygène au procédé, s'il en est installé un.

Le dispositif de condensation 5 est configuré pour que, durant le cycle de refroidissement du gaz d'échappement, les éléments résiduels, condensables avant le CO2, soient récupérés.

Selon le cas et l'intért la température peut tre descendue à un niveau plus bas pour parfaire la condensation/récupération d'autres éléments.

Les éléments gazeux résiduels sont inoffensifs et ils peuvent tre rendus à l'écosystème. Sinon leur volume est réduit à la portion congrue, ils peuvent alors tre neutralisés, par exemple vitrifiés. L'énergie utile au

système de recyclage thermique est fournie par la cogénération générée par le système général.

Le dispositif 7 de déshydratation mis en oeuvre dans le système de recyclage thermique selon l'invention comprend, en référence à la figure 6, trois parties dont les volumes et caractéristiques techniques sont définies en fonction des quantités de matières humides à traiter : - un réservoir fermé 70 qui reçoit les matières à déshydrater par goulotte, moyens transbordeurs, sas de déchargement, - un mécanisme 71 de relevage et de pré-séchage des matières humides, et - un déshydrateur/transbordeur 72 des matières sèches.

Les matières à déshydrater peuvent tre approvisionnées par camion si le système de recyclage thermique selon l'invention est éloigné du site de production. Si le système est installé sur le site, le réservoir est alors en accès direct avec la sortie des matières. Les matières sont introduites dans la réservoir par une goulotte 701. Cette goulotte est maintenue en légère surpression par une injection de COs chaud en provenance du système général.

A la base de ce réservoir 70, une vis transbordeuse 702 emmène les matières stockées 75 vers un mécanisme 71 prévu pour les relever dans un espace de déshydratation.

Le réservoir 70 est chauffé par de la vapeur d'eau surchauffée 703 produite au sein du système général de recyclage thermique selon l'invention. Introduite par l'axe perforé 704 de la vis transbordeuse, la vapeur porte et maintient la température du réservoir 70 à un maximum de 60°C. Le volume de ce réservoir est maintenu en légère dépression par un évent 731. Une aspiration constante transborde les vapeurs extraites vers le dispositif de réacteur thermique. Cette extraction est réalisée par un

aspirateur/compresseur 733 qui aspire les vapeurs produites dans le système général de déshydratation par une conduite 73 et les insuffle dans le dispositif de réacteur thermique.

Le mécanisme 71 de relevage des matières humides est composé d'un réservoir incliné à double paroi 710, ce réservoir est chauffé par de la vapeur d'eau surchauffée 703 qui circule dans la double paroi.

Dans le réservoir incliné 710, une vis transbordeuse 71 relève les matières humides. Elle est configurée pour que seule des matières pré-séchées arrivent au sommet. L'axe de cette vis est perforé pour permettre l'injection de gaz chaud tout au long de ce réservoir. Un système de tuyauterie insuffle des gaz chauds 711 (CO2 en provenance du système général) qui chauffe le mécanisme 71 et le volume intérieur du réservoir 710 pour évaporer l'eau contenue dans les matières. Ce volume est maintenu en forte dépression par l'aspirateur/compresseur 733 qui aspire les vapeurs 734 par un évent 732 et les insuffle dans le dispositif de réacteur thermique.

Les matières sont brassées par les vis 702 et 71, ce qui évite leur agglomération et facilite l'évaporation de 1"eau qu'elles contiennent. La vapeur d'eau, les gaz chauds insufflés et les gaz volatilisés 734 par ces opérations sont aspirés en continu et insufflés dans le dispositif de réacteur thermique.

Les matières pré-séchées 76, relevées par le mécanisme 71, sont introduites dans le réservoir déshydrateur 72 qui est la troisième partie de ce système. Un tapis 721 incliné occupe l'espace de ce réservoir, il est micro-perforé pour permettre le passage de gaz chauds 711 et 703 qui finiront de déshydrater les matières. Ce tapis reçoit les matières pré-séchées 76 pour les relever vers la goulotte 80. Les

matières occupent la surface du tapis 721 au travers duquel passent les gaz chaud pour finaliser la déshydratation.

Les gaz chauds 711 et 703 finalisent 1/évaporation des matières 76. La vapeur d'eau et les gaz 734 sont aspirés par l'aspirateur/compresseur 733 par 1"évent 732 et insufflés dans le dispositif de réacteur thermique par le conduit 73.

La partie supérieure de ce tapis 721 débouche sur la goulotte 80 qui communique avec la goulotte 202 décrite dans la figure 2 zone 21 (alimentation en déchets de la colonne de thermo-pyrolyse 2 en FIG. 2). Cette goulotte 80 est maintenu en surpression par une insufflation 810 de gaz chaud inerte C02 qui garantit l'impossibilité d'aspiration de gaz provenant de la colonne de thermo-pyrolyse.

Un racleur rotatif 81 prélève les matières sèches au sommet du tapis 721. Les matières sont fragmentées 77 par le racleur qui les projette dans la goulotte 80 d'où elles s'écoulent gravitairement vers la colonne de thermo- pyrolyse. Selon la configuration du système général, un mécanisme de transfert peut relayer le transbordement de ces matières vers la colonne de thermo-pyrolyse.

On va maintenant décrire un exemple de réalisation d'un système de refroidissement 8 mis en oeuvre dans le système de recyclage thermique selon l'invention.

Ce système de refroidissement est conçu sur le principe que la réduction de l'échange thermique, au minimum viable pour les matériaux, facilite l'obtention et la maîtrise des températures des procédés, et réduit les consommations d'énergie. Le procédé mis en oeuvre dans ce système de refroidissement utilise une eau stabilisée en minéraux et PH, en recyclage permanent.

Le principe du procédé est de substituer à la masse de fluide caloporteur, utilisée classiquement, un système de projection d'eau pulvérisée à haute pression. Ce système est

installé dans l'espace intérieur d'une double paroi réservé au refroidissement des zones en contact avec les sources chaudes.

Le système est composé d'un réseau de tubes qui véhiculent l'eau sous pression. La pression est relative aux débits utiles à la régulation et au contrôle des diverses zones à maîtriser. Installé sur la cloison externe (froide) de la double paroi, ce réseau de tubes forme une ossature qui rigidifie la structure, ce qui permet de réduire l'épaisseur de cette cloison.

Ce réseau de tubes sera installé indifféremment sur l'une ou l'autre face de la paroi selon la configuration générale du matériel receveur.

Des robinets traversent ces tubes de place en place selon la zone thermique à contrôler. Des buses ou injecteurs, dirigés vers la paroi à refroidir sont installés à l'extrémité de ces robinets. La commande de ces robinets est électrique et progressive, avec un réglage micrométrique et une commande automatique gérée par ordinateur. Ces robinets sont démontables le tube étant en charge, pour une maintenance sans arrt technique.

L'eau est micronisée au passage des buses. Elle est projetée à forte pression, en jets coniques pleins dans le volume compris dans l'espace intérieur sur la face externe des cloisons soumises à un dégagement thermique à maîtriser.

Ces caractéristiques garantissent la percussion des gouttelettes en tous les endroits des parois à contrôler, quelle que soit la configuration du matériel, et assure le pouvoir mouillant de l'eau projetée.

Ce système permet le contrôle, la maîtrise et la modulation des températures de parois soumises à un flux thermique ou à une conductivité thermique importante.

Surtout si l'intensité de cette émanation thermique est

supérieure à la résistance physico-chimique des matériaux employés.

Chaque zone thermique est munie d'un système détecteur, composé de sondes de contact qui permettent de contrôler en continu la température de la paroi à réguler.

Le système agit sur la commande des robinets et régule le débit d'eau pulvérisée et permet de maîtriser la température de la paroi en faisant varier ce débit.

Le volume compris dans la double paroi est en dépression grâce à un aspirateur/compresseur de vapeur. Cela a pour conséquence de permettre l'évaporation instantanée, à basse température, de l'eau pulvérisée dès son contact avec la paroi à contrôler et de limiter les chocs thermiques.

La quantité de chaleur latente absorbée par le système permet de mieux maîtriser la température requise par l'échange thermique utile à la paroi, en n'utilisant que la quantité nécessaire de liquide, et de ne prélever que la quantité d'énergie excédentaire.

L'épaisseur de la paroi en contact avec le flux thermique peut tre réduite à une résistance mécanique minimale, l'équilibre des pressions de part et d'autre de ces parois étant stable. La réduction des épaisseurs optimise l'échange thermique et le rendement du contrôle de températures.

Cet état permet de réaliser des installations avec un meilleur échange thermique et des charges de maintenance réduites. La paroi en contact avec le flux thermique peut tre réalisée comme un chemisage de façon à tre interchangeable. La structure et la paroi porteuse du système de régulation ne subissent pas de contrainte, leur maintenance est réduite et leur durée de vie allongée.

Atomiser l'eau sur la paroi à contrôler thermiquement favorise son évaporation instantanée. La projection sous

forte pression assure un mouillage parfait et mesuré des parois à contrôler, qu'elle que soit sa situation ou sa position dans la configuration matérielle.

Cet état permet de cibler précisément la zone d'action de chaque jet et d'en doser instantanément la puissance en fonction de l'absorption thermique nécessaire. Chaque robinet est réglable micrométriquement automatiquement et contrôlable numériquement. Il correspond à un ou plusieurs jets selon la zone à contrôler. Chaque zone sensible peut donc tre traitée spécifiquement. La pression de l'ensemble tubulaire permet des jets directionnels précis et d'atteindre des zones difficiles à refroidir.

La projection sous forte pression de l'eau atomisée accélère son évaporation. Cette évaporation instantanée absorbe d'importantes quantités d'énergie thermique en un laps de temps réduit. Des capteurs répartis en tout point sensible permettent de gérer au plus près les températures requises grâce à leur action sur la régulation en temps réel du débit d'eau de leur zone concernée. Ce système de refroidissement garantit l'homogénéité de la température des parois du volume de l'émission chaude en réagissant instantanément à toutes les fluctuations de ces émissions.

Cela réduit au minimum les efforts subis par les matériaux employés, en minimisant les chocs thermiques, et leur assure une plus grande longévité.

L'eau est distribuée par un réseau de tuyauteries fixées sur la paroi externe de l'enveloppe de l'échangeur thermique. La pression de l'eau dans ce réseau peut tre importante sans préjudice pour la tenue des parois. Au contraire, ces tuyauteries contribuent à consolider la paroi support.

La pression est ajustable aux débits requis, le dosage de débit de chaque injecteur est plus facilement

maîtrisable. L'intért de cette capacité de pression est d'admettre les débits utiles en tout point des zones à traiter, de permettre l'atomisation de l'eau, de projeter cette eau pulvérisée avec vigueur et de favoriser ainsi sa micronisation qui assure la rapidité d'évaporation.

La position de ce réseau de distribution sur la paroi de l'enveloppe permet une maintenance rapide sans arrter le système. Chaque mécanisme d'injection peut tre implanté de manière à tre accessible de l'extérieur.

L'évaporation instantanée de l'eau se fait à basse température et permet de maîtriser la pression interne de l'échangeur thermique. Cette pression sera la plus basse possible pour une température d'évaporation inférieure ou égale à 70°C. La vapeur générée sera aspirée mécaniquement par un compresseur dédié.

Ces caractéristiques ont pour objet de maintenir le volume de la double paroi en dépression, ce qui favorise l'évacuation de la vapeur. La vapeur obtenue dans ces conditions est sèche, tout en étant à très basse température. Compressée, elle sera injectée dans un ensemble échangeur connu où elle acquerra ses température et pression d'exploitation pour la cogénération.

Quatre réservoirs surpresseurs (ou plus selon la puissance thermique et la quantité de vapeur produite) participeront à la production de vapeur surchauffée. Ces réservoirs seront alternativement vidés de leur vapeur surchauffée par les appareils de cogénération, de nouveau remplis de vapeur basse température par le compresseur pour acquérir la charge thermique « sensible » de surpression, ainsi de suite.

L'intért de cette technique de refroidissement consiste à maintenir les basses pressions dans le volume d'échange de la double paroi du générateur thermique. Seuls

les réservoirs sont soumis aux pressions importantes requises par la cogénération. Leurs réalisations est moins coûteuse que pour l'échangeur du générateur s'il était soumis aux très hautes pressions requises pour la cogénération. La maintenance est facilitée et ne nécessite pas d'arrt du système. La gestion des flux permet de réaliser la maintenance des échangeurs sans arrter le fonctionnement, cette maintenance peut tre automatisée.

Le système de refroidissement mis en oeuvre dans le système de recyclage thermique selon l'invention permet aussi d'optimiser les échanges thermiques dans les réservoirs surpressés. L'échange étant gaz/gaz, les frictions et fluidités sont optimalisées.

Les surfaces d'échanges sont maximales, l'acquisition thermique en chaleur sensible est plus rapide et la surpression accélérée. Le contrôle et la maîtrise des flux sont facilités. L'alternance d'état des réservoirs (pleins ou vides) garantit une vapeur surchauffée régulière, permanente et contrôlée, aux appareils de cogénération.

Le système de cogénération mis en oeuvre dans le système de recyclage thermique selon l'invention a pour fonction d'exploiter rationnellement la vapeur issue de l'échangeur thermique. Ce système de cogénération comprend, à titre d'exemple non limitatif de réalisation : - un turbo-alternateur à vapeur à pression/contre- pression, et - des réseaux de vapeur haute et basse pression pour les besoins du procédé de recyclage thermique selon l'invention.

La totalité de la chaleur résiduelle, après cogénération, est utilisée par le procédé, les caractéristiques techniques du système est définies (entre autres) sur ce critère.

L'électricité produite par le turbo-alternateur est utilisée par le procédé de recyclage thermique selon l'invention, l'excédent pouvant tre commercialisé.

Les qualités de la vapeur résultant du procédé de recyclage thermique sont exceptionnelles, compte tenu de la capacité thermique dégagée par ce procédé, et du fait du niveau élevé des températures atteintes dans le système selon l'invention.

Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'tre décrits et de nombreux aménagements peuvent tre apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention.