Formation · procédé four
Du déchet en fosse aux mâchefers : pouvoir calorifique, chimie de l'oxydation, répartition de l'air primaire / secondaire / recirculé, post-combustion 850 °C – 2 s, formation des NOx et des dioxines, et le cadre imposé par l'arrêté d'exploitation.
Une chaudière classique reçoit un combustible normalisé. Un four d'incinération reçoit ce que le camion a déversé : un mélange changeant d'heure en heure, de saison en saison, dont on ne maîtrise ni la composition, ni l'humidité, ni la granulométrie. Toute la conduite de la combustion découle de cette contrainte.
À l'échelle nationale (campagnes MODECOM de l'ADEME), la fraction résiduelle collectée se répartit en ordre de grandeur ainsi. Ces valeurs bougent fortement selon le territoire, le taux de tri sélectif et la saison.
| Fraction | % masse brute | Humidité | PCI sec indicatif | Ce qu'elle apporte au four |
|---|---|---|---|---|
| Putrescibles (déchets alimentaires, verts) | 20 – 30 % | 60 – 80 % | 4 – 6 MJ/kg | De l'eau. Pénalise le PCI, allonge la zone de séchage. |
| Papiers & cartons | 15 – 20 % | 10 – 25 % | 14 – 17 MJ/kg | Combustible rapide, bonne montée de flamme. |
| Plastiques | 10 – 14 % | 1 – 5 % | 30 – 40 MJ/kg | Le « boosteur » de PCI. Apporte aussi le chlore (PVC). |
| Textiles & textiles sanitaires | 8 – 12 % | 20 – 40 % | 15 – 20 MJ/kg | Combustible lent, s'enroule sur les barreaux. |
| Verre | 4 – 8 % | ≈ 0 % | 0 | Inerte. Se retrouve intégralement en mâchefers, peut vitrifier. |
| Métaux | 3 – 5 % | ≈ 0 % | 0 | Inerte, récupéré après déferraillage des mâchefers. |
| Bois, incombustibles divers, fines | 10 – 20 % | variable | 0 – 16 MJ/kg | Fines et gravats : cendres et abrasion. |
Humidité W — 25 à 40 % en France. Chaque kilo d'eau consomme ≈ 2,6 MJ pour être évaporé et porté à la température des fumées. C'est une énergie perdue et un volume de fumées supplémentaire.
Matières combustibles C — la fraction organique sèche, 30 à 50 %. C'est elle qui libère la chaleur.
Inertes I — verre, métaux, gravats, 15 à 30 %. Ils traversent le four sans rien apporter, absorbent de la chaleur et ressortent en mâchefers.
Chlore (Cl) — PVC, sels alimentaires, papiers traités. Donne HCl dans les fumées, corrode les surchauffeurs (d'où la limite de température vapeur) et fournit l'atome de chlore nécessaire aux dioxines.
Soufre (S) — donne SO₂. Paradoxalement, un rapport S/Cl élevé inhibe la formation de dioxines.
Azote (N) — protéines, textiles, plastiques azotés : c'est la source principale des NOx en incinération.
Métaux lourds (Hg, Cd, Pb, Tl) — piles, thermomètres, pigments. Volatilisés au foyer, ils sont captés en aval par le charbon actif ou le coke de lignite.
Le pontier n'est pas un manutentionnaire, c'est le premier conducteur du four. Le brassage au grappin est la seule étape où l'on peut encore agir sur le combustible : mélanger un apport très humide avec un apport sec, écarter un encombrant, éviter d'envoyer une strate homogène de déchets verts qui ferait décrocher le foyer vingt minutes plus tard.
Installation classée sous la rubrique ICPE 2771, autorisée pour 350 000 t/an (arrêté préfectoral n° 2018/3879 du 23 novembre 2018, Val-de-Marne). Deux lignes Hitachi Zosen Inova, projet IVRY II · P-3236. Domaine garanti par le constructeur : 2 000 à 2 900 kcal/kg de PCI, soit 8,4 à 12,1 MJ/kg — le point nominal étant 22,4 t/h à 2 900 kcal/kg, soit 75,5 MW thermiques, avec une pointe admissible à 24,64 t/h. Le détail des points de garantie est sur la vue Diagramme de combustion.
Le pouvoir calorifique supérieur (PCS) est l'énergie totale libérée par la combustion complète, l'eau des fumées étant ramenée à l'état liquide. Le pouvoir calorifique inférieur (PCI) retranche la chaleur latente de cette eau, qui part réellement en cheminée sous forme de vapeur. En incinération, on ne travaille qu'en PCI : c'est la seule énergie effectivement disponible pour la chaudière.
Deux déchets de même PCS sec peuvent avoir des PCI très différents : c'est l'eau qui fait toute la différence. Un déchet à 45 % d'humidité a déjà « mangé » plus d'un MJ/kg avant même de brûler.
Tanner a formalisé les trois conditions à réunir simultanément pour qu'un déchet entretienne sa propre combustion sans appoint de combustible. On les lit sur un diagramme ternaire eau / combustibles / inertes.
Hors de ce domaine, les brûleurs auxiliaires doivent prendre le relais — et la réglementation l'impose dès que la température de post-combustion décroche. Déplace les curseurs : le point se déplace dans le triangle et le PCI est recalculé.
Le suivi du PCI n'est pas une mesure directe : il se reconstitue en marche à partir du bilan chaudière (débit vapeur × enthalpie) rapporté au tonnage introduit. Un PCI qui monte se lit d'abord sur la vapeur produite à tonnage constant, puis sur la température foyer. C'est le réflexe de base en salle de conduite : vapeur qui grimpe sans qu'on ait touché à l'alimentation = PCI en hausse, il faut lever le pied sur les poussoirs.
Incinérer, c'est oxyder complètement la matière organique. Trois réactions portent l'essentiel de l'énergie, deux autres portent l'essentiel des ennuis.
La réaction redoutée est la combustion incomplète : C + ½O₂ → CO. Elle ne libère que 10 MJ/kg au lieu de 32,8, et le monoxyde de carbone est à la fois un polluant réglementé et l'indicateur numéro un d'une combustion mal conduite. Le CO est le thermomètre de la qualité de combustion.
Le pouvoir comburivore Va est le volume d'air strictement nécessaire à l'oxydation complète d'un kilo de déchet. Pour les combustibles solides, la règle de Rosin donne un ordre de grandeur utile :
En pratique on ne travaille jamais au strict nécessaire : un lit hétérogène ne mélange pas parfaitement le combustible et l'oxygène. On introduit un excès d'air, quantifié par le facteur d'air λ.
| O₂ en fumées (sur sec) | λ | Excès d'air | Conséquence |
|---|---|---|---|
| 4 % | 1,24 | + 24 % | Insuffisant : CO et imbrûlés explosent, risque de flamme instable. |
| 6 – 9 % | 1,4 – 1,75 | + 40 à 75 % | Domaine de conduite normal d'un four à grille. |
| 11 % | 2,10 | + 110 % | Référence réglementaire de correction des VLE (pas une consigne de marche). |
| 13 % | 2,63 | + 163 % | On chauffe de l'air pour rien : pertes fumées, ventilateur de tirage saturé, rendement en baisse. |
Il faut dépasser l'énergie d'activation des molécules organiques les plus stables. Le seuil réglementaire de 850 °C n'est pas arbitraire : c'est la température au-delà de laquelle les hydrocarbures aromatiques, y compris les dioxines déjà présentes dans le déchet, sont détruits.
2 secondes minimum au-dessus de 850 °C, comptées après la dernière injection d'air de combustion. Le volume de la chambre de post-combustion est dimensionné pour ça et vérifié aux essais de mise en service.
Sans brassage, un gaz combustible peut traverser une zone à 1 000 °C sans jamais rencontrer d'oxygène. C'est exactement le rôle de l'air secondaire : créer les tourbillons qui mettent le CO en contact avec l'O₂.
Les 3 T ne servent à rien sans comburant disponible au bon endroit. D'où la notion clé de ce cours : ce n'est pas la quantité totale d'air qui compte, c'est sa répartition.
Sur un four à grille, le déchet ne brûle pas d'un coup : il traverse quatre étapes successives, physiquement séparées le long de la grille. Conduire un four, c'est maintenir chacune de ces zones à sa place — ni trop tôt, ni trop tard.
Le déchet arrive à température ambiante et gorgé d'eau. L'air primaire préchauffé et le rayonnement de la voûte évaporent cette eau. Aucune énergie n'est produite ici, elle est consommée. Plus le déchet est humide, plus cette zone s'étale vers l'aval — et plus le front de flamme recule.
Vers 250 – 500 °C, la matière organique se décompose sans oxydation complète et libère des gaz combustibles (CO, H₂, hydrocarbures, goudrons). L'essentiel de l'énergie part sous forme gazeuse au-dessus du lit, pas dans le lit : c'est pour ça que l'air secondaire est déterminant.
Le résidu carboné (coke) s'oxyde à même la grille, en flamme rampante. C'est la zone la plus chaude et la plus exigeante en air primaire. Le « front de flamme » est le point où elle commence : sa position est l'indicateur visuel n° 1 de la conduite.
Achèvement de l'oxydation des imbrûlés résiduels, puis refroidissement des mâchefers par l'air primaire du dernier caisson. Objectif réglementaire : COT < 3 % ou perte au feu < 5 % sur sec. Si le front est trop reculé, cette zone est écrasée et les mâchefers sortent noirs.
L'air primaire est soufflé sous la grille et traverse le lit de bas en haut. C'est le seul air qui rencontre le déchet solide. Il fait trois métiers en même temps.
Il apporte l'oxygène nécessaire au séchage, à la pyrolyse et à l'oxydation du carbone fixe. Sans lui, pas de combustion sur la grille — seulement une pyrolyse qui reporte tout le travail sur la post-combustion.
Les barreaux de grille sont refroidis par l'air qui les traverse. Couper l'air primaire sur un caisson, c'est cuire la fonte : un caisson n'est jamais fermé complètement en marche, on garde toujours un débit de garde.
En jouant sur la répartition entre caissons, on déplace le front de flamme vers l'avant ou vers l'arrière de la grille. C'est le réglage fin de la conduite, celui qui décide de la teneur en imbrûlés des mâchefers.
Souffler de l'air à 10 °C sous un lit de déchets à 40 % d'humidité, c'est refroidir la zone de séchage au moment précis où il faut l'échauffer. On préchauffe donc l'air primaire à la vapeur basse pression. Effets : séchage accéléré, front de flamme stabilisé, moins de recours aux brûleurs par PCI faible, meilleur rendement global (l'énergie de préchauffage revient dans le foyer).
| Action | Effet immédiat | Effet secondaire à surveiller |
|---|---|---|
| Augmenter l'air primaire | Front de flamme avance, combustion plus vive, mâchefers mieux brûlés | Envol de poussières vers la chaudière, refroidissement du lit si excès, montée des NOx du combustible, O₂ en hausse |
| Réduire l'air primaire | Lit plus « couvant », moins d'entraînement de particules | Imbrûlés dans les mâchefers (COT > 3 %), report de charge sur la post-combustion, CO en hausse, échauffement des barreaux |
| Concentrer l'air à l'avant (caissons 1-2) | Ignition précoce, front avancé | Zone de finition trop courte, mâchefers imbrûlés en bout de grille |
| Concentrer l'air à l'arrière (caissons 3-4) | Meilleur burn-out, mâchefers propres | Front reculé, risque d'extinction en tête de grille si PCI faible, séchage insuffisant |
L'air primaire est aspiré dans la fosse à déchets. Il maintient le bâtiment en dépression, confine les odeurs, et détruit dans le foyer les composés odorants qu'il transporte. C'est un traitement d'air gratuit — et c'est la raison pour laquelle une baisse de débit d'air primaire se traduit d'abord par une plainte olfactive avant de se voir sur l'O₂.
Au-dessus du lit montent des gaz encore combustibles : CO, hydrogène, hydrocarbures issus de la pyrolyse. L'air secondaire, injecté à grande vitesse par des buses de paroi, a une seule mission : terminer le travail avant la chaudière.
Contrairement à l'air primaire, l'air secondaire n'est pas là pour apporter beaucoup d'oxygène — l'excès d'air global le fournit déjà. Il est là pour mélanger. Les buses sont dimensionnées pour une vitesse de sortie élevée (plusieurs dizaines de m/s), en jets opposés, de façon à créer une zone de brassage intense qui casse les veines de gaz non oxydées.
Un four peut afficher 9 % d'O₂ en cheminée et 300 mg/Nm³ de CO en même temps : il ne manque pas d'oxygène, il manque de mélange. C'est la signature d'un défaut d'air secondaire — buses encrassées, débit trop faible, ou répartition déséquilibrée entre les deux parois.
Les 2 secondes à 850 °C se comptent après la dernière injection d'air de combustion, pas à la sortie du lit. La position des buses d'air secondaire définit donc physiquement le début de la chambre de post-combustion, et le volume disponible en aval détermine si le temps de séjour est tenu. C'est vérifié lors des essais de mise en service, et la température est mesurée en continu en un point représentatif fixé par l'arrêté préfectoral.
Deux réseaux distincts débouchent dans le foyer : les buses d'air secondaire proprement dit, et les buses d'air dépoussiéré issu du circuit de désodorisation/dépoussiérage. Les deux participent au brassage, mais seul le premier est régulé en fonction du CO et de la température de post-combustion.
Une partie des fumées déjà épurées et refroidies est reprise en aval et réinjectée dans le foyer, au-dessus du lit, en substitution d'une partie de l'air secondaire. C'est aujourd'hui la technique primaire la plus efficace pour agir simultanément sur les NOx, le rendement et le volume de fumées.
Moins de NOx thermiques — le gaz recyclé est un diluant inerte : il abaisse la température de pointe de flamme sans dégrader le mélange.
Moins d'O₂ local — la formation de NOx du combustible dépend de la disponibilité d'oxygène dans la zone de dévolatilisation.
Moins d'air frais — on garde la même quantité de mouvement dans le foyer avec un λ plus faible : le volume de fumées à la cheminée baisse, donc les pertes fumées baissent et le rendement chaudière monte.
Meilleure homogénéité thermique — moins de points chauds, donc moins de corrosion et moins d'encrassement localisé.
Un ventilateur supplémentaire, des gaines chaudes et un circuit exposé à la condensation acide s'il est mal isolé.
Une limite haute : au-delà d'environ 25 – 30 % de recirculation, l'oxygène disponible dans la zone de post-combustion devient insuffisant et le CO repart à la hausse. Le taux se règle donc entre l'objectif NOx et la contrainte CO.
Le point de prélèvement compte : trop en amont, on recycle des poussières et on encrasse ; trop en aval, on recycle des fumées trop froides et on pénalise la température de post-combustion.
Le prélèvement en aval du premier filtre à manches est un choix de fiabilité : on réinjecte des fumées dépoussiérées, ce qui protège les buses de l'abrasion et évite de renvoyer des cendres volantes dans la zone où elles pourraient servir de support à la synthèse de novo des dioxines.
Tout le cours tient dans ce panneau. La quantité totale d'air fixe l'excès d'air ; sa répartition entre le lit, la post-combustion et la recirculation fixe la température, le CO, les NOx, les imbrûlés et le risque dioxines. Ces cinq grandeurs ne peuvent pas être optimisées en même temps : conduire un four, c'est arbitrer.
| Si je… | λ / O₂ | T post-comb. | CO | NOx | Mâchefers | Rendement |
|---|---|---|---|---|---|---|
| augmente l'air total | ↗ | ↘ | ↘ puis ↗ | ↗ | ↘ imbrûlés | ↘ |
| déplace l'air vers le primaire | = | ↗ | ↗ | ↗ | ↘ imbrûlés | = |
| déplace l'air vers le secondaire | = | ↘ un peu | ↘ | ↘ | ↗ imbrûlés | = |
| augmente la recirculation | ↘ air frais | ↘ | ↗ si excès | ↘↘ | = | ↗ |
| recule l'air primaire vers C3-C4 | = | = | = | = | ↘↘ imbrûlés | = |
La zone de marche recherchée : O₂ 6 – 9 % sur sec, CO < 30 mg/Nm³ en moyenne journalière, post-combustion > 900 °C avec marge sur le seuil réglementaire, NOx en cheminée sous la VLE avec la plus faible consommation de réactif possible, et COT mâchefers < 3 %. Le simulateur ci-dessus permet de vérifier qu'aucun réglage ne satisfait ces cinq critères par hasard.
On regroupe sous « NOx » le monoxyde NO (≈ 95 % des émissions à la sortie du foyer) et le dioxyde NO₂. Ils sont exprimés en équivalent NO₂ dans les valeurs limites. Trois mécanismes les produisent, et un seul domine en incinération.
L'azote organique contenu dans le déchet (protéines, textiles, plastiques azotés) est libéré pendant la pyrolyse sous forme de HCN et NH₃, puis oxydé en NO s'il rencontre de l'oxygène. 70 à 80 % des NOx d'une UVE viennent de là. Il dépend surtout de la disponibilité en O₂ dans la zone de dévolatilisation — donc de la répartition d'air, pas de la température.
À très haute température, l'azote de l'air se dissocie et s'oxyde : N₂ + O → NO + N. La production suit une loi exponentielle et ne devient significative qu'au-delà de 1 300 °C. Sur un four à grille conduit entre 950 et 1 100 °C, c'est une contribution minoritaire — mais qui explose dès qu'un point chaud se forme.
Formation rapide en front de flamme riche, par attaque de N₂ par des radicaux hydrocarbonés CH. Contribution faible en incinération, mais elle explique qu'on ne descende jamais à zéro par les seules mesures primaires.
Le protoxyde d'azote n'est pas un NOx au sens réglementaire mais c'est un puissant gaz à effet de serre. Il se forme surtout en SNCR à basse température et en lit fluidisé — d'où sa surveillance imposée par les conclusions MTD dans ces deux cas.
La hiérarchie est toujours la même. Les mesures primaires coûtent un réglage ; les mesures secondaires coûtent un réactif, un équipement et une consommation. On épuise les premières avant d'ouvrir les secondes.
Les deux procédés reposent sur la même chimie : réduire NO par l'ammoniac. 4 NO + 4 NH₃ + O₂ → 4 N₂ + 6 H₂O. Ce qui change, c'est la présence ou non d'un catalyseur — donc la température de travail et le rendement.
| SNCR | SCR | |
|---|---|---|
| Principe | Injection d'urée ou d'ammoniaque directement dans le foyer | Réaction sur un catalyseur (TiO₂ / V₂O₅ / WO₃) en aval du dépoussiérage |
| Température de travail | 850 – 1 000 °C | 180 – 250 °C (basse T) ou 250 – 350 °C |
| Rendement de réduction | 40 – 60 % | 80 – 95 % |
| Slip NH₃ | Élevé si la fenêtre est manquée | Faible et maîtrisé |
| Sous-produit | N₂O, sels d'ammonium dans les résidus, NH₃ dans les eaux de lavage | Marginal |
| Contraintes | Fenêtre thermique étroite et mouvante avec la charge | Investissement, perte de charge, réchauffage des fumées, empoisonnement du catalyseur |
| Bénéfice annexe | — | Détruit aussi une partie des dioxines et furanes |
La ligne est équipée d'un DeNOx catalytique (SCR) implanté en aval des filtres à manches FAM1/FAM2, avant l'économiseur externe et le ventilateur de tirage. Ce positionnement en fumées dépoussiérées et déchlorées protège le catalyseur de l'empoisonnement et lui permet d'assurer, en plus de la réduction des NOx, une destruction complémentaire des PCDD/PCDF. Le détail du circuit est sur la vue Circuit REFIOM & traitement des fumées.
Les PCDD (polychlorodibenzo-p-dioxines) et PCDF (polychlorodibenzofuranes) forment une famille de 210 congénères, dont 17 sont considérés comme toxiques : ceux qui portent des atomes de chlore en positions 2, 3, 7 et 8. On les additionne en équivalent toxique (I-TEQ), en pondérant chaque congénère par un facteur d'équivalence rapporté au plus toxique, la 2,3,7,8-TCDD.
Des traces sont déjà présentes dans les ordures. Cette voie est réglée par la combustion elle-même : au-delà de 850 °C avec 2 s de séjour et de la turbulence, les molécules sont détruites. C'est exactement l'objet du seuil réglementaire.
Recombinaison de molécules structurellement proches — chlorophénols, chlorobenzènes, PCB — sur les surfaces des cendres volantes, entre 200 et 400 °C. Elle est alimentée par une combustion incomplète en amont : du CO en excès annonce des précurseurs.
La voie majoritaire. Du carbone résiduel des cendres volantes, du chlore (HCl), de l'oxygène et un catalyseur métallique — le cuivre au premier chef — reconstruisent des dioxines à partir de rien, dans une fenêtre de 200 à 450 °C, avec un maximum vers 300 – 350 °C. Elle se produit donc après le foyer, dans la chaudière et le dépoussiérage.
Les dioxines s'adsorbent sur les parois, les garnissages et le gâteau de filtration, puis se relarguent lentement — typiquement lors des phases d'arrêt et de démarrage. C'est la raison pour laquelle les conclusions MTD imposent d'estimer les émissions en conditions d'exploitation autres que normales.
Toute la stratégie de prévention tient en une phrase : traverser la plage 450 → 200 °C le plus vite possible, et n'y laisser ni carbone imbrûlé, ni poussière accumulée. Fais varier la vitesse de refroidissement des fumées après la chaudière.
| Niveau | Mesure | Ce qu'elle traite |
|---|---|---|
| Primaire | Combustion maîtrisée : 850 °C · 2 s · turbulence · CO bas | Destruction des dioxines entrantes et absence de précurseurs |
| Primaire | Contrôle de l'alimentation et homogénéité du lit | Évite les à-coups de CO qui alimentent la voie des précurseurs |
| Primaire | Ramonage efficace de la chaudière, en marche et à l'arrêt | Supprime les dépôts de cendres, support de la synthèse de novo |
| Primaire | Refroidissement rapide des fumées de > 400 °C à < 250 °C avant dépoussiérage | Réduit le temps de séjour dans la fenêtre de reformation |
| Secondaire | Injection de charbon actif ou de coke de lignite + filtre à manches | Adsorption des PCDD/PCDF et du mercure sur le gâteau de filtration |
| Secondaire | Adsorption sur lit fixe ou mobile | Finition, très hauts rendements |
| Secondaire | Manches catalytiques / SCR | Destruction catalytique, pas de transfert vers un résidu solide |
Le piège classique. Les mesures secondaires transfèrent le problème plus qu'elles ne le suppriment : ce qui est adsorbé sur le charbon actif se retrouve dans les REFIOM, résidus classés dangereux. Seules les mesures primaires et la destruction catalytique éliminent réellement la molécule. C'est pourquoi les conclusions MTD placent l'optimisation de la combustion en tête de liste, avant tout traitement.
Une UVE n'est pas conduite « au mieux » : elle est conduite dans une enveloppe imposée. Les paramètres de combustion vus dans les chapitres précédents sont, pour l'essentiel, des obligations réglementaires assorties de verrouillages automatiques.
| Texte | Portée | Ce qu'il apporte à la conduite |
|---|---|---|
| Directive IED 2010/75/UE | Européenne | Cadre général des émissions industrielles ; chapitre IV consacré à l'incinération des déchets. |
| Arrêté du 20 septembre 2002 | Nationale — déchets non dangereux et DASRI | Le texte de référence de l'exploitant. Conditions de combustion, brûleurs, verrouillages, valeurs limites, surveillance, mâchefers. |
| Décision d'exécution (UE) 2019/2010 du 12 nov. 2019 | Conclusions MTD du BREF Incinération | Niveaux d'émission associés aux meilleures techniques (NEA-MTD), plus sévères que l'arrêté de 2002. Applicables aux installations existantes depuis le 3 décembre 2023. |
| Arrêté du 12 janvier 2021 | Transposition française des conclusions MTD | Nouvelles VLE, gestion des OTNOC, surveillance élargie (Hg en continu, PCB de type dioxine, PBDD/F, benzo[a]pyrène). |
| Arrêté préfectoral d'exploitation | Site | Décline tout ce qui précède au cas particulier : capacité autorisée, déchets admissibles, points de mesure, VLE retenues dans les fourchettes MTD, prescriptions de surveillance. |
Le site est autorisé par l'arrêté préfectoral n° 2018/3879 du 23 novembre 2018 (Préfet du Val-de-Marne), pour 350 000 t/an sous la rubrique ICPE 2771 (incinération de déchets non dangereux) et la rubrique 3520 au titre de l'IED. Capacité supérieure à 100 kt/an : l'installation relève des VLE les plus contraignantes de l'arrêté du 12 janvier 2021 pour les NOx. Le texte complet est consultable sur la vue Arrêté d'exploitation, et le suivi des dépassements sur Réglementaire.
Les gaz issus de la combustion sont portés, après la dernière injection d'air de combustion, de façon contrôlée et homogène, à 850 °C pendant deux secondes, même dans les conditions les plus défavorables prévisibles. Mesure de température en continu, en un point représentatif fixé par l'arrêté préfectoral. Le temps de séjour est vérifié lors des essais de mise en service.
Pour des déchets dangereux dont la teneur en substances organiques halogénées, exprimée en chlore, dépasse 1 %, le seuil passe à 1 100 °C pendant au moins deux secondes. Sans objet sur une ligne OM classique, mais c'est la question à se poser avant toute admission d'un flux particulier.
L'installation dispose de brûleurs qui se mettent en service automatiquement dès que la température descend sous le seuil. Ils ne doivent pas être alimentés par des combustibles susceptibles d'émettre plus que le fioul domestique, le GPL ou le gaz naturel.
Un système automatique interdit l'introduction de déchets : au démarrage tant que le seuil de température n'est pas atteint ; chaque fois que ce seuil n'est plus maintenu ; et chaque fois que les mesures en continu montrent le dépassement d'une valeur limite dû à un dérèglement ou une défaillance de l'épuration.
Le critère de qualité de combustion sur le solide. L'installation est exploitée de façon à ce que la teneur en carbone organique total des mâchefers et cendres soit inférieure à 3 % du poids sec, ou que leur perte au feu soit inférieure à 5 %. Les conclusions MTD reprennent la même exigence sous forme de niveaux de performance : COT 1 – 3 % ou perte au feu 1 – 5 % sur sec. C'est le seul indicateur réglementé qui juge la répartition d'air primaire — et il se mesure au laboratoire, pas en salle de conduite.
Toutes les valeurs sont exprimées en mg/Nm³ (sauf mention), gaz sec, 273,15 K, 101,3 kPa, ramené à 11 % d'O₂. Les fourchettes MTD sont des niveaux associés aux meilleures techniques : c'est l'arrêté préfectoral qui fixe la valeur retenue à l'intérieur de la fourchette.
| Paramètre | Moyenne | Arrêté 20/09/2002 | NEA-MTD unité nouvelle | NEA-MTD unité existante |
|---|---|---|---|---|
| Poussières totales | journalière | 10 | < 2 – 5 | < 2 – 5 |
| HCl | journalière | 10 | < 2 – 6 | < 2 – 8 |
| HF | journalière | 1 | < 1 | < 1 |
| SO₂ | journalière | 50 | 5 – 30 | 5 – 40 |
| NOx (en NO₂) | journalière | 200 | 50 – 120 | 50 – 150 |
| CO | journalière | 50 | 10 – 50 | 10 – 50 |
| COVT (carbone organique total) | journalière | 10 | < 3 – 10 | < 3 – 10 |
| NH₃ (si SNCR ou SCR) | journalière | — | 2 – 10 | 2 – 10 |
| Mercure (Hg) | période d'échantillonnage | 0,05 | < 5 – 20 µg/Nm³ | < 5 – 20 µg/Nm³ |
| Cd + Tl | période d'échantillonnage | 0,05 | 0,005 – 0,02 | 0,005 – 0,02 |
| Sb+As+Pb+Cr+Co+Cu+Mn+Ni+V | période d'échantillonnage | 0,5 | 0,01 – 0,3 | 0,01 – 0,3 |
| PCDD/PCDF (ng I-TEQ/Nm³) | échantillonnage court terme | 0,1 | < 0,01 – 0,04 | < 0,01 – 0,06 |
| PCDD/PCDF (ng I-TEQ/Nm³) | échantillonnage long terme | — | < 0,01 – 0,06 | < 0,01 – 0,08 |
Pour le CO, l'arrêté de 2002 ajoute une contrainte court terme : 150 mg/Nm³ sur au moins 95 % des moyennes sur 10 minutes, ou 100 mg/Nm³ sur toutes les moyennes semi-horaires d'une période de 24 h. Pour les NOx, l'arrêté du 12 janvier 2021 retient 80 mg/Nm³ pour les unités nouvelles (le préfet pouvant aller jusqu'à 120), et 150 mg/Nm³ pour les unités existantes — ramenés à une valeur comprise entre 80 et 150 mg/Nm³ pour les unités de plus de 100 kt/an.
Une concentration brute ne veut rien dire tant qu'elle n'est pas corrigée : il suffirait de diluer avec de l'air pour « respecter » n'importe quelle limite. D'où la correction systématique à l'oxygène de référence.
OTNOC — les conditions d'exploitation autres que normales. Démarrages, arrêts, incidents, by-pass : ce sont les périodes où les émissions dérapent le plus, et les conclusions MTD imposent désormais un plan de gestion des OTNOC fondé sur les risques : identification des équipements critiques, maintenance préventive, surveillance et enregistrement des émissions pendant ces phases, évaluation périodique et mesures correctives. Les émissions au démarrage et à l'arrêt sans déchets — dioxines comprises — sont estimées par des campagnes de mesure, par exemple tous les trois ans.
Une tonne de déchets entrée ressort intégralement — sous quatre formes. La combustion ne détruit pas la matière, elle la transforme et la concentre.
| Flux | Ordre de grandeur | Nature | Devenir |
|---|---|---|---|
| Mâchefers | ≈ 220 kg/t | Fraction minérale : verre, céramique, scories, imbrûlés | Déferraillage, criblage, maturation ; valorisation en technique routière si le COT et la lixiviation sont conformes. |
| Ferrailles et non-ferreux | ≈ 25 kg/t | Acier, aluminium, cuivre récupérés sur les mâchefers | Filière métallurgique. Overband magnétique + séparateur à courants de Foucault. |
| REFIOM | ≈ 35 kg/t | Cendres volantes + résidus de neutralisation + charbon actif chargé (dioxines, métaux lourds) | Déchet dangereux : stabilisation puis ISDD, ou traitement spécialisé. C'est là que se concentre la toxicité extraite des fumées. |
| Fumées épurées | ≈ 5 500 Nm³/t | N₂, CO₂, H₂O, O₂ + traces sous VLE | Cheminée, après mesure en continu et enregistrement. |
| Énergie | ≈ 2,7 MWh/t | Vapeur surchauffée | Électricité (turbo-alternateur) et chaleur (réseau urbain). Voir l'onglet Bilan matière & énergie. |
Un point de vocabulaire utile en réunion : REFIOM = Résidus d'Épuration des Fumées d'Incinération d'Ordures Ménagères. Ce ne sont pas des cendres « ordinaires » : leur classement en déchet dangereux découle directement de leur teneur en métaux lourds et en dioxines. Tout ce que le traitement des fumées capte, il faut ensuite l'évacuer — d'où l'intérêt, encore une fois, de ne pas le former.
Chaîne de traitement de la ligne 2 : chaudière → filtres à manches FAM1 puis FAM2 avec injection de réactifs secs et de charbon actif → DeNOx / SCR → économiseur externe → ventilateur de tirage 2132V750 → cheminée 2130Z180. Les REFIOM sont collectés sous les deux filtres (cuves tampons 2162D750 et 2162D830), transportés pneumatiquement vers les silos 2162J950 et 2162J990, puis évacués par camion-citerne. La vue animée complète est sur Circuit REFIOM.
Les mêmes symptômes reviennent en boucle. Ce tableau est une aide au diagnostic : il se lit de gauche à droite, jamais l'inverse — on identifie d'abord ce que fait l'ensemble des indicateurs avant de toucher à un réglage.
| Ce que je vois | Cause la plus probable | Vérifier aussi | Action |
|---|---|---|---|
| Vapeur ↗ à tonnage constant | PCI en hausse (apport sec) | Température foyer, O₂ en baisse | Réduire la cadence des poussoirs, ajuster l'air. |
| Vapeur ↘ + T foyer ↘ + O₂ ↗ | PCI en baisse (apport humide) | Front de flamme reculé, fumée blanche | Augmenter la cadence, décaler l'air primaire vers l'avant, brûleurs si le seuil décroche. |
| CO ↗ avec O₂ correct | Défaut de mélange, pas de manque d'air | Débit d'air secondaire, buses encrassées, équilibre entre parois | Augmenter l'air secondaire ou réduire la recirculation. Ne pas monter l'air primaire. |
| CO ↗ avec O₂ ↘ | Manque d'air global | Position des registres, tirage, ventilateur | Augmenter l'air total, vérifier la dépression foyer. |
| CO en pics brefs et répétés | Alimentation irrégulière, « trou » dans le lit | Cadence alimenteur, niveau goulotte, homogénéité fosse | Régulariser l'alimentation, brasser différemment en fosse. |
| NOx ↗ progressif | Excès d'air en dérive, ou recirculation en baisse | O₂, débit REC, température de pointe | Baisser λ, remonter la recirculation, puis seulement ajuster le réactif DeNOx. |
| NOx ↗ brutal + T ↗ | Point chaud / NOx thermiques | Répartition d'air primaire, lit percé | Redistribuer l'air primaire, augmenter la recirculation. |
| Mâchefers noirs, COT > 3 % | Burn-out insuffisant | Air aux caissons 3 et 4, vitesse d'avancement, épaisseur de lit | Reculer le profil d'air primaire, ralentir la grille. |
| Poussières ↗ en chaudière | Air primaire excessif : envol de particules | ΔP filtres, encrassement des faisceaux | Réduire l'air primaire, rééquilibrer vers le secondaire. |
| T post-combustion < 850 °C | PCI trop faible ou excès d'air massif | Verrouillage alimentation, brûleurs en service | Situation réglementée : les brûleurs démarrent seuls et l'alimentation est bloquée. Traiter la cause, pas le symptôme. |
| Slip NH₃ ↗ (SNCR) | Injection hors fenêtre thermique | Température au point d'injection, charge | Changer d'étage d'injection, réduire le dosage. |
La règle qui résume le cours. Devant une dérive de CO, la question n'est jamais « ai-je assez d'air ? » mais « l'air est-il au bon endroit ? ». Regarder l'O₂ avant de toucher à un registre évite neuf erreurs sur dix.
18 questions tirées de ce cours. Ces mêmes questions alimentent le quiz global du portail, thème Combustion & incinération.
Prêt ? Le corrigé s'affiche après chaque réponse.