La question qu’on me pose chaque fois que je raconte cette visite : est-ce qu’il faut du fioul pour brûler des poubelles ? Un brûleur au gaz sert à monter le four, puis il s’éteint. Après quoi les ordures brûlent sur leur seul pouvoir calorifique, entre 1 800 et 2 000 kilocalories par kilo, et rien d’autre n’entre dans la chambre que de l’air et des déchets.
Je viens pour les armoires et les appareils de levage, pas pour le four. Le conducteur m’installe quand même devant son écran de flamme le temps qu’il rattrape une charge trop humide, et il faut se pencher sur la vitre pour distinguer le front de feu du reste de la couche.
1 · La trémie et le poussoir. Le pontier tient la colonne pleine depuis sa cabine ; un conducteur de four par ligne commande la course du poussoir depuis la salle de commande.
- Entre
- Une prise de grappin de 4 à 5 tonnes, mélangée dans la fosse de réception pour que deux fournées voisines aient à peu près le même pouvoir calorifique.
- Il s’y passe
- Les déchets tombent dans une goulotte verticale et y forment une colonne qui sert de bouchon : tant qu’elle est pleine, l’air ne rentre pas par le haut et la flamme ne remonte pas vers la fosse.
- Avec
- Une goulotte à parois refroidies par circulation d’eau et un poussoir hydraulique dont on règle la course et la fréquence.
- En
- 11,2 tonnes à l’heure sur une ligne de taille courante, 7 sur les plus petites, jusqu’à 18 sur les grosses.
- Sort
- Une couche d’épaisseur régulière, poussée en haut de grille.
- Ce qui rate
- Le voûtage : les déchets s’arc-boutent dans la goulotte, la colonne se vide en dessous et l’air rentre. On dévoûte à la barre depuis la passerelle, et c’est l’opération de l’usine où l’on se brûle.
2 · La zone de séchage. Personne sur place. Le premier tiers de la grille ne se surveille que par une caméra et par la courbe de vapeur.
- Entre
- La couche poussée par le poussoir, dont près d’un tiers de la masse est de l’eau.
- Il s’y passe
- Le rayonnement de la voûte et de la flamme voisine sèche la couche par le dessus pendant que l’air primaire la traverse par le dessous. Rien ne brûle encore : l’eau part.
- Avec
- Des barreaux de fonte alternés, une rangée fixe et une rangée mobile, sur une grille inclinée vers le bas du four.
- En
- Une heure pour traverser la grille entière, dont le séchage occupe le premier tiers.
- Sort
- Une couche assez sèche pour s’enflammer d’elle-même au contact du front de feu.
- Ce qui rate
- Le front de feu recule. Une série d’arrivages trempés repousse l’allumage vers le bas de grille, et le conducteur ralentit les barreaux pour donner plus de temps au séchage.
3 · La zone de combustion. Un conducteur de four par ligne, à son pupitre, qui n’agit que par deux consignes : la vitesse des barreaux et la répartition de l’air sous les caissons.
- Entre
- La couche sèche, dont la matière volatile part en gaz dès qu’elle s’enflamme.
- Il s’y passe
- Les gaz brûlent au-dessus du lit, le résidu carboné s’oxyde à même les barreaux, et chaque course de la rangée mobile retourne la couche pour rouvrir des passages d’air.
- Avec
- La partie centrale de la grille et des caissons d’air primaire indépendants, un par zone.
- En
- Entre 950 et 1 100 °C dans le lit lui-même.
- Sort
- Un lit rouge sombre qui n’est plus que du minéral, et des gaz encore chargés d’imbrûlés.
- Ce qui rate
- La percée : un trou s’ouvre dans la couche, l’air primaire passe par là sans rien traverser, l’oxygène monte dans les fumées et la température tombe. Ça se rattrape en épaississant la couche, donc en ralentissant.
4 · La chambre de post-combustion. Aucun opérateur, et c’est le poste le plus surveillé de l’usine : deux thermocouples contre la paroi interne et un analyseur de monoxyde de carbone en cheminée.
- Entre
- Les gaz sortis du lit, mal mélangés et riches en monoxyde de carbone.
- Il s’y passe
- Des rampes de buses lancent de l’air secondaire au-dessus du lit. La turbulence achève de brûler ce que le lit a laissé partir.
- Avec
- Des rampes d’air secondaire prises à température ambiante et au moins un brûleur d’appoint au gaz par chambre.
- En
- 850 °C au minimum pendant deux secondes après la dernière injection d’air, mesurés en continu à proximité de la paroi.
- Sort
- Des fumées autour de 1 000 °C, qui entrent dans la chaudière.
- Ce qui rate
- Le décrochage. Sous 850 °C, le brûleur d’appoint s’enclenche sans ordre et un automate ferme l’alimentation en déchets tant que la valeur n’est pas revenue.
5 · La chaudière. Un rondier fait le tour des étages une fois par poste ; la production de vapeur, elle, se lit au pupitre.
- Entre
- Les fumées à 1 000 °C, qu’aucun texte n’autorise à partir telles quelles.
- Il s’y passe
- Les fumées cèdent leur chaleur à l’eau des tubes, d’abord aux murs d’eau qui tapissent la chambre, puis aux tubes écrans, puis au surchauffeur.
- Avec
- Des faisceaux de tubes d’acier et des ramoneurs qui décollent les dépôts en marche.
- En
- Les fumées descendent de 1 000 à 160 °C ; la vapeur sort autour de 400 °C, entre 40 et 60 bars.
- Sort
- De la vapeur vers le turbo-alternateur ou le réseau de chaleur, des fumées refroidies vers leur traitement.
- Ce qui rate
- L’encrassement d’abord, la corrosion ensuite : les chlorures se déposent sur les tubes, les rongent par-dessous et finissent par en percer un. La ligne s’arrête et il faut la refroidir avant d’entrer.
Quatre valeurs décident, et aucune ne se rattrape à l’étape suivante.
| Ce qui se mesure | La valeur visée | L’écart toléré | Ce qui arrive au-delà |
|---|---|---|---|
| Température après la dernière injection d’air | 850 °C pendant 2 s | aucun | brûleur d’appoint, puis alimentation fermée |
| Monoxyde de carbone dans les fumées | le plus bas possible | 50 mg/Nm³ par jour, 100 sur 30 min, 150 sur 10 min | dépassement déclaré à l’inspection |
| Carbone organique des mâchefers | le plus bas possible | 3 % du poids sec, ou 5 % de perte au feu | la combustion n’est plus conforme |
| Oxygène de référence des mesures | 11 % | aucun, c’est une base de calcul | les valeurs mesurées sont recalculées |
Un arrivage trempé fait tomber la température avant que le conducteur l’ait vu venir
Ce qui entre n’est jamais deux fois la même chose. Une poubelle grise contient environ un tiers de biodéchets, et un biodéchet, c’est de l’eau. Elle ne brûle pas : elle s’évapore aux frais de la combustion, refroidit la couche et vole au séchage le temps qu’il fallait au reste.
Le constructeur du four fournit un diagramme qui borne la marche : pour chaque pouvoir calorifique, un tonnage horaire admissible et une charge thermique. En dessous de la borne basse, la chambre ne tient plus ses 850 °C toute seule.
La consigne, elle, ne se discute pas. L’article 50 de la directive européenne sur les émissions industrielles impose que chaque chambre porte un brûleur d’appoint qui s’enclenche seul dès que la valeur passe dessous, et un système automatique qui coupe l’alimentation en déchets tant qu’elle n’est pas rétablie.
Reste ce que fait le conducteur dans les minutes qui précèdent. Il baisse l’allure, il déplace l’air primaire vers les caissons de séchage, il ralentit les barreaux, et il appelle le pontier pour qu’il aille chercher du sec ailleurs dans la fosse. Une synthèse d’accidents du bureau d’analyse des risques et pollutions industriels décrit un cas où rien de tout ça n’a suffi : une fosse ayant pris feu, l’exploitant avait dû enfourner les déchets mouillés par les lances d’extinction, et malgré les brûleurs d’appoint la température des deux fours a plafonné entre 845 et 850 °C. Marche réduite pendant une heure.
Le conducteur regarde le monoxyde de carbone avant de regarder la température
Le poste se tient assis, en trois-huit, avec plus de 270 heures de nuit par an. La flamme ne se voit jamais autrement que par une caméra, et deux courbes tiennent la marche plutôt qu’une.
La température de post-combustion dit ce qui s’est déjà passé. Le monoxyde de carbone dit ce qui est en train de se passer : il monte dès que des gaz sortent du lit sans trouver assez d’air pour finir de brûler, avant que la chambre ait le temps de se refroidir. Sa limite est écrite en trois échelles à la fois, 50 milligrammes par mètre cube normal en moyenne journalière, 100 sur une demi-heure, 150 sur dix minutes, ce qui interdit de compenser un pic par une bonne nuit.
Ce qu’il décide seul tient en deux gestes : la vitesse des barreaux et la répartition de l’air sous les caissons. Le reste appelle le chef de quart. Et ce qu’il passe à la relève ne s’écrit pas non plus dans le cahier : quelle zone de grille chauffe mal depuis trois jours, quel caisson d’air répond avec du retard.
Un quart de ce qui entre ressort en mâchefer, et le règlement lui laisse 3 % de carbone
En bas de grille, ce qui n’a pas brûlé tombe dans un extracteur rempli d’eau. La trempe sert deux fois : elle refroidit les mâchefers et elle forme un joint hydraulique qui empêche l’air de remonter dans la chambre par le bas.
Le tonnage surprend qui ne l’a jamais vu écrit. L’incinération des ordures ménagères rend 250 à 300 kilos de mâchefers par tonne entrée, plus 30 à 50 kilos de résidus d’épuration des fumées, ceux-là classés dangereux et stockés à part. Un quart de ce qu’on a fait entrer ressort par une porte au ras du sol.
C’est là que se lit la qualité de la combustion. Le même article 50 fixe le seuil : la teneur en carbone organique total des cendres et mâchefers reste sous 3 % du poids sec, ou leur perte au feu sous 5 %. Au-delà, la marche du four est en cause, pas le lot. Les mâchefers partent ensuite mûrir quelques semaines à l’air libre, le temps qu’ils se carbonatent, puis passent sous un déferrailleur magnétique et un séparateur à courants de Foucault qui récupèrent l’acier et l’aluminium.
L’air primaire arrive à 130 °C sous les barreaux, l’air secondaire froid six mètres plus haut
Deux circuits d’air, deux métiers. Le primaire est soufflé sous la grille, préchauffé autour de 130 °C, et il fait trois choses en même temps : il sèche la couche, il apporte l’oxygène de la combustion, et il refroidit les barreaux, qui sans lui fondraient dans leur propre feu.
Sa répartition est le vrai réglage du four. Les caissons sont indépendants : on envoie beaucoup d’air sous le séchage quand les déchets sont mouillés, davantage sous la zone de combustion quand ils sont secs, et très peu en fin de grille où il ne reste que du minéral à refroidir.
Le secondaire, lui, arrive froid et de haut. Il ne sert pas à brûler la couche mais les gaz qu’elle a lâchés, et accessoirement à écarter la flamme des parois et à diluer les fumées avant la chaudière. Un détail que je n’attendais pas : sur beaucoup d’usines, l’air primaire est aspiré dans la fosse elle-même. Le bâtiment reste ainsi en dépression, les odeurs partent au four, et le hall de déchargement sent nettement moins fort que le tas qu’on y voit.
Le surchauffeur travaille à 400 °C parce qu’au-delà le chlore mange les tubes
Une centrale thermique classique pousse sa vapeur bien plus haut. Ici, on s’arrête autour de 400 °C et 40 à 60 bars, et c’est un plafond subi.
La cause est dans le déchet. Les plastiques et les papiers imprimés apportent du chlore, qui ressort dans les fumées et se dépose sur les tubes les plus chauds sous forme de chlorures. La couche d’oxyde qui protège l’acier est attaquée par en dessous, et la vitesse de la réaction grimpe avec la température du métal. Chaque dizaine de degrés gagnée sur la vapeur, donc sur le rendement électrique, se paie en épaisseur de tube.
De là deux habitudes d’exploitation. On installe des tubes écrans devant le surchauffeur pour casser la température et la vitesse des fumées avant qu’elles l’atteignent. Et on arrête la ligne deux fois par an, plusieurs semaines, pour regarder ce que la corrosion a pris : mesures d’épaisseur, remplacement de panneaux, réfection du réfractaire de la chambre.
Le hangar à mâchefers, lui, ne s’arrête pas. Le tas du matin attend son camion ; à trente centimètres sous la surface, il est encore tiède six heures après avoir quitté la grille.