La combustion, ou brûlage, des déchets solides se déroule par une série d’étapes. L’eau est d’abord chassée des déchets non brûlés par la chaleur produite par le matériau brûlant à proximité ou par un brûleur auxiliaire. Au fur et à mesure que les déchets se réchauffent, du carbone et d’autres substances sont libérés et convertis en gaz combustibles. C’est ce qu’on appelle la gazéification. Ces gaz peuvent alors se mélanger à l’oxygène. Si la température à l’intérieur de la chambre de combustion est suffisamment élevée et maintenue pendant une période de temps suffisamment longue, les gaz chauds sont complètement convertis en vapeur d’eau et en dioxyde de carbone, qui sont ensuite libérés dans l’air. Si la température à l’intérieur de la chambre de combustion n’est pas suffisamment élevée et que la durée de combustion est trop courte, une conversion complète des gaz combustibles ne se produit pas et une fumée visible est libérée dans l’air. Un autre résultat de la combustion à basse température est la création de polluants qui n’étaient pas initialement présents dans les déchets. Ce processus est connu sous le nom de synthèse de novo. Des dioxines, des furanes et d’autres polluants chimiques complexes peuvent être formés grâce à ce processus.
Les cendres produites par la combustion prennent la forme de cendres volantes ou de cendres résiduelles. Les cendres volantes sont les fines particules emportées sous forme de fumée, tandis que les cendres de fond sont le matériau non combustible et non brûlé qui reste une fois la combustion terminée. Le type et la quantité de polluants contenus dans les cendres volantes et résiduelles dépendent des déchets brûlés et de l’exhaustivité du processus de combustion.
L’intégralité de la combustion est déterminée par tous les facteurs suivants:
Température
La température générée est fonction du pouvoir calorifique des déchets et du combustible auxiliaire, de la conception de l’incinérateur ou de l’unité de combustion, de l’alimentation en air et du contrôle de la combustion. Une combustion complète nécessite des températures élevées. En règle générale, des températures supérieures à 650 ° C avec un temps de maintien de 1 à 2 secondes entraîneront une combustion complète de la plupart des aliments et autres déchets ménagers courants. La séparation des déchets est nécessaire lors de l’utilisation de méthodes qui n’atteignent pas systématiquement ces températures. Les incinérateurs à double chambre, conçus pour brûler des mélanges complexes de déchets, de déchets dangereux et de déchets biomédicaux, doivent fournir une température supérieure à 1000 ° C et un temps de maintien d’au moins une seconde pour assurer une combustion complète et minimiser les émissions de dioxine et de furane. Lorsque ces températures élevées et ces temps de rétention sont atteints, les déchets seront complètement brûlés et les concentrations de cendres, de fumée et de polluants seront minimisées.
Étant donné que les températures des gaz d’échappement varient de la température ambiante à plus de 1000 ° C chaque fois qu’un incinérateur de déchets discontinus est utilisé, des systèmes optionnels de contrôle de la pollution de l’air avec tours de refroidissement par évaporation et épurateurs sont rarement recommandés. Cependant, il peut être nécessaire d’employer ces systèmes avec de grands incinérateurs à alimentation continue si un nettoyage supplémentaire des gaz d’échappement est requis par les autorités réglementaires.
Temps de maintien
Une combustion complète prend du temps. Le temps de rétention, également appelé temps de rétention ou temps de séjour, est le temps disponible pour assurer le mélange complet de l’air et du carburant, et donc la combustion complète des déchets. Les basses températures, les faibles valeurs calorifiques des déchets et la réduction de la turbulence exigent que le temps de maintien soit augmenté pour terminer le processus de combustion.
Turbulence
Le mélange turbulent de gaz combustibles avec suffisamment d’oxygène est nécessaire pour favoriser un bon contact entre les déchets en combustion et l’air entrant. Cela aidera à atteindre les températures élevées auxquelles les déchets peuvent être complètement brûlés. La quantité de mélange est influencée par la forme et la taille de la chambre de combustion et par la manière dont l’air est injecté. La ventilation passive sous le feu obtenue pendant le brûlage à l’air libre n’entraîne pas une turbulence suffisante pour brûler une grande variété de déchets. De plus, il est important de ne pas trop remplir la chambre de combustion car le flux d’air peut être bloqué et la quantité de turbulence encore réduite. Les conceptions d’incinération les plus avancées fournissent une turbulence efficace grâce à l’introduction forcée d’air directement dans les zones chaudes.
Composition des déchets
Le pouvoir calorifique, l’humidité et les propriétés chimiques des déchets affectent le processus de combustion et les polluants contenus dans la fumée et les cendres qui en résultent. Plus la température de combustion, le temps de maintien et la turbulence obtenus sont élevés, moins la composition des déchets a d’effet sur l’exhaustivité de la combustion.
