Brevet FR2498044A1 — publié le 19820723

DESCRIPTION CENERATEUR HORIZONTAL DE METHANE BIOLOGIQUE ou GAZ DE FUIES La présente invention concerne les générateurs dont les cuves ont deux ouvertures qui leur donnent une forme quasi-horizontale et prennent le nom de chambres de digestion dans lesquelles on peut introduire la matière première faite de fumier par l'ouverture supérieure, et extraire le compost résiduaire par l'ouverture latérale. Dans les générateurs connus, les cuves sont verticales et comportent une seule ouverture supérieure par laquelle se font les différentes opérations : introduction du fumier et du purin d'immersion, extraction du compost résiduaire et les soins d'entretien, cette disposition rend souvent difficile la vidange et l'accès, elle oblige dans la plupart des cas à recourir à l'installation d'un portique encombrant à commandes manuelles et sans autres utilités, couteux et empêchant de bénéficier des avantages que procurent les matériels et engins modernes de manutention. Les chambres de digestion utilisées suivant l'invention permettent d'éviter ces inconvénients ; dans celles-ci en effet, le fumier est introduit par l'ouverture supérieure au-dessus de laquelle l'amène un évacuateur mécanique actionné par un moteur électrique et fonctionnant sans interventions manuelles autres que la mise en marche ou l'arrêt de l'appareil, tandis que le compost résiduaire est extrait par l'ouverture latérale au moyen d'un simple tracteur agricole équipé d'une fourche hydraulique qui le dépose sur une remorque pour son évacuation en une seule manutention ; l'injection et la vidange du purin se fait sans difficultés par des canalisations en tubes 40/49 dotées de vannes, le con trôle de la température et du pH ainsi que l'accès sont de même simplifiés. Le générateur objet de l'invention, se compose au minimum de deux chambres juxtaposées, cubiques de préférence ou parallélépipédiques, cependant, des générateurs ayant quatre chambres ou plus procurent un meilleur rendement et une plus grande souplesse de marche ; le nombre de chambres constituant un générateur n'est pas limité, il est fonction de la quantité de fumier dont on dispose d'une part et du volume de gaz que l'on cherche à obtenir d'autre part, de même la capacité des chambres et leurs formes peuvent varier suivant les contraintes ; les chambres ayant trois mètres dans les trois dimensions sont les mieux adaptées à l'utilisation des matériels de manutention existants et leurs volumes de vingt-sept mètres cubes représente le type standard idéal.Chaque chambre de digestion comporte : un sol en béton @@ns la surface duquel sont amé- nages des rigoles destines à recevoir un @isce@u de chauffage en tubes rectangulaires 25/50 à l'intérieur deseAels circuit un courant d'eau chaude fourni par une chaudière du type chauffage central fonctionnant au méthane mais pouvant utiliser d'autres ombustibles, lors de la mise en service d'une instal'Otion neuve par exeple. Sur chacun des auatre côtés du sol est élevé un mur con trust en parpaings, en béton armé ou en maçonnerie traditionnelle de briques ou de pierres ; une ouverture ayant deux mètres de côtés au moins est aménagée dans le mur de la face principale. Le mur de la face postérieure est traverse à sa base par les canalisations de chauffage et de sortie du purin, au centre de sa hauteur se trouve une buse de section rectangulaire pour sonde de thernomètre et ro binet de prélèvement de purin pour contrôle d pH, et dans la partie hau te par la canalisation d'entrée du purin et les tubes de l'indicateur de niveau du liquide ; les murs constituant les parois latérales supportent aux neuf dixième de leur hauteur une glissière faite de deux cornières fixées par boulons scellés. Cette glissière destinée à recevoir des poutrelles en fer I peut être faite aussi en bois ou en béton inclus à la paroi ; ces poutrelles empechent le fumier de s'élever au-dessus du purin par différence de den sité, elles sont reliées entre elles par des chaînes et celles placées aux extrémités des glissières sont clavetées à ces dernières. Une dalle en béton armé recouvre la chambre dont elle constitue le plafond au centre duquel est aménagée l'ouverture suprieure ayant un mètre de côté réalisée en surélévation pour former poche à gaz d'où part la canalisation de transport du gaz vers les points de stockage et d'utilisation, cette canalisation est dotée d'un robinet de purge et d'une soupape de sureté tarée àWsept cent millibars suivit d'un robinet ainsi que d'une valve anti-retour de gaz vers la chambre. Les ouvertures latérale et supérieure sont hermtiquement fermées par des portes métalliques étanches avec interposition de joints en caoutchouc moulé, construites en double parois séparées par une garniture en matière isolante. Les surfaces extérieures du générateur sont protégées contre les variations de température par un revêtement isolant qu'un bardage en tôles galvanisées ou en plaques de fibro-ciment met à l'abri des intempéries. Les surfaces des sol murs et plafond reçoivent une chape d'étanché ité elle-meme recouverte d'une application suffisante de peinture étudiée pour résister aux attaques des acides contenus dans les fumiers et purins et d'empêcher toutes fuites et infiltrations de se produire. Les parties métalliques reçoivent un traitement anti-corrosion, ces mesures prises à la construction du générateur en vue de sa protection sont renouvellées périodiquement à l'occasion des rechargements successifs.Le générateur est avantageusement suivi d'un laveur-épurateur qui augmente la valeur calorifique du gaz, puis par un gazomètre classique ou par un ballon en polypropylène pour le stockage du gaz sous basse pression, un poste de compression peut compléter l'installation. Des détendeurs sont placés avant les appareils utilisateurs. Le dessin annexé, illustre à titre d'exemple, un mode de réalisation d'une chambre de digestion conforme à la présente invention. Telle qu'elle est représentée par la fig. I : une chambre comporte un sol I avec des rigoles 2, une paroi principale 3 avec une ouverture latérale 4 fermée par une porte 5, des planches mobiles 6, une paroi pos térieure 7 traversée par les canalisations 8 & 9 du faisceau de chauffage 10, par les canalisations 11 d'entrée et 12 de sortie du purin, par les tubulures 13 & 14 de l'indicateur 15 de niveau du purin, par la buse 16 pour sonde de thermomètre et robinet de prélèvement, une paroi latérale 17, une paroi latérale 18 non représentée, des glissières 19, des poutrelles 20, une dalle plafond 21 avec une ouverture 22 fermée par une porte 23, une canalisation de transport du gaz 24 avec robinet de purge, soupape de sûreté, valve anti-retour et robinet d'isolement. La fig. II représente le faisceau de chauffage 10, réalisé en tubes rectangulaires 25/50. La fig. III correspond à une douille@@que l'on scel le à la base de la paroi postérieure à raison dc deux par chambre pour le passage des canalisations 8 & 9 avec interposition de joints en caout chouc pour rendre amovible le faisceau 10 qui est placé dans les rigoles 2 avec interposition d'argile ou de sable pour son immobilisation et sa protection. La fig. IV montre le plan au sol d'une chambre et partie d'autre chambre. La fig. V concerne la buse de section rectangulaire 16 avec sa plaque obturatrice extérieure pour sonde et robinet. Lorsqu'une chambre est prête à être mise en service, on ferre les vannes dont sont munies les canslisations 8, 9, 11, 12, 24 ; on s'assure que le robinet de prélèvement de la buse 16 e t fermé, on ouvre les por tes 5 et 23, on écarte les poutrelles centrales vers l'avant cu vers l'arrière puis on met en marche l'évacuateur mécani-ue qui amène le fumier autres us de l'ouverture 22 d'où il tombe à l'intérieur de la cham bre. Sous l'effet e la chute il se tasse sur le sol où il s'amoncelle progressivement en formant une pyramide ue l'on abat à la main à l'aide d'une fourche afin d'assurer une répartition uniforme sur toute la surface du sol; à mesure ue le tas s'lève on dispose à l'intérieur de la cabre cintre l'ouverture 4 les planches 6 jusqu'a un mètre soixante de hauteur afi de limiter la poussée latérale dr la sse contre la porte 5, ceci pour éviter la défloration da cette @ernière. Le e plissage d'une chambre s'échelonne sur un période qui va de @uel@ues jours à quelques semaines suivant le nombre de chambre que comprerd le générateur. Le niveau de remplissage étant atteint on rement en olace les poutrelles préalablement écartées, on ferre la porte 5 paie on ouvre les vannes es canalisations 8, 9 et 11, On injecte alors d purin jusqu'à immersion totale du fumier, le niveau et alors lisible à l'indicateur visuel 15 et on l'y maintient tout ie temps que la chambre est en production on utilise de préférence du purin ch@ud provenant d'une chambre en déchargement et dont la richesse n microbes anaérobies est telle qu'elle facilite le démarrage de la production de gaz combustible. Lorsque le niveau optima est atteint on cesse l'injection de surin et on ferme la vanne de la canalisation 11 ainsi que la porte 23 tandis que le chauffage de la masse commence et se poursuit juscue atteindre en viron 350 on effectue alors un prélèvement de purin chaud par le robinet prévu à cet effet et on contrôle le pH du milieu et on corrige la teneur s'il y a lieu. Au bout de quelques jours la production de méthane résult@nt de la de composition des molécules cellulosiques dues à la fermentation anaérobie en milieu aqueux commence. Cette décomposition peut se traduire par la formule générale : (C 6 H 10 5) n + n H 2 3 (C H 4 + C 2) n + n 4,5 cal. Au début de la fermentation, le gaz est incombustible pendant queleues jours, surtout lors de la mise en service d'un générateur neuf du fait qu'on ne dispose pas de purin chaud. Lorsque la production de gaz commence on contrôle sa qualité à l'aide d'un bec bunsen ou d'un petit brûleur que l'on branche sur le robinet de purge de la canalisation 24, quand le gaz brûle avec une flamme bleue on ouvre la vanne de la canali section afin d'envoyer le gaz dans le circuit général. La régularité de la production est conditionnée par : LE MAINTIEN @E LA TEMPERATURE DE LA MAS@E EN FERMENTATION AUX ENVI RONS DE 35 . LE MAINTIEN DE LA REACTION DU MILIEU AUX ENVIRONS DE LA NEUTRALITE DH VOISIN DE 7. LE TASSEMENT ET L'IMEERSION TOTALE DES ELEM@@TS SOLIDES DANS LA PAR TIE LIÉrIDE. Lorsque ces conditions ont remplies, une te de fumier peut don ner de cinquante à ct mètres cubes de gaz combustible dont 1 production s'échelonne au minimum sur quatre semaines et au plus sur trois mois Dans la pratique le gaz produit est constitué par moitié de C H 4 et de C 0 2, tel quel il a un pouvoir calorifinue de 5.500 cal., épuré de son gaz carbonioue ce pouvoir passe à 8.200 c;;l., la quantité produite par une tonne de fumier équivaut à environ quarante cinq litre d'essence. Lorsqu'une chambre cesse de produire du gaz on l'isole du circuit en fer:nant la vanne de la canalisation 24 et on ouvre le robinet de purge pour assurer la décompression de la chambre, ensuite on ouvre la porte supérieure 23 ainsi que la vanne de la canalisation 12 oui permet la vidange du purin eue l'on refoule à l'aide d'une pompe vers une chambre nouvellement remplie de fumier frais. Lorsque la totalité du purin s'est écoulé, on ouvre la porte latérale 5 et on enlève les planches 6, puis on extrait le compost résiduaire à l'aide d'un tracteur avec fourche qui le dépose sur une remorque en vue de son évacuation comme future pour les terres de culture. Quand la chambre est vide on lave ses parois au jet et on véfifie son tat, on répare s'il y a lieu et on effectue les soins d'entretien et de protection.La chambre est alors preste pour un nouveau remplissage. Le chauffage est intermittent, il cesse lorsque la production de gaz commence, il reprend chaque fois que la température descend en dessous de 250 environ et peut absorber de cinq à vingt pour cent de la pro duction selon le climat et les saisons. Un cpteur de chaleur solaire peut permettre de limiter et même de supprimer dans certains cas la per te de gaz provoquée par le besoin de chauffer la nasse. Le générateur objet de l'invention, permet de pioduire à partir de fumier de ferme et de certains déchets cellulosiques ou ordures ménagè res un gaz économique riche e. calories d'emplois aussi facile que le gaz de houille et pas plus dangereux, qui peut être utilisé pour la cuis son des aliments, le chauffage, la force motrice ou l'éclairage. Il peut être comprimé dans des réservoirs de stockage ou dans des bouteilles our son transport et l'utilisaoion sur véhicules. Le compost résiduaire est amélioré par rapport au fumier ordinaire, la matière première se re nouvelle perpértuellem nt, elle est une ource inépuisable d'énergie et un richesse pour l'agriculture. Ce générateur int'resse particulière- ment les fermes d'élevage ainsi eue certaines écoles disposant de ma- tières premières; il permet de transformer en comport les excédents de paille et de fourrage tout en produisant du gaz utile. Avec ce générateur, le tas de fumier traditionnel dis rai t de la cour avec ses insectes et ses odeurs. Générateur horizontal de méthane biologique, er@ettant l'intro duction de la matière première par @ne ouverture supérieure et l'extra ction du compost résiduaire par une ouverture l@t@rale, avec un fais ceau amovible de chauffage de la masse, une buse pour robin@t de pr@- lève en@ @@ sonde de contrôle de température ainsi que des @l@@ch@s mo biles anti-poussée latérale et une valve anti-retour de gaz. Caractérisé par le @ait que les chambres qui le composent ont une forme quasi-horizontale avec une ouverture dans ie plafond et un dans la face principale et pouv@nt être cubiques ou parallélépipédiques. 2 Générateur suivant la revendication 1. Caractérisé nar le fait que les deux ouvertures de chaque chambre sont fermées par des portes étanches. 3 Générateur suivant la revendication 1. Caractérisé par le fait cue chaque chambre est dotée d'un fais ceau de chauffage a@ovible et interchangeable -os cars des rigoles au sol avec internosition d'argile et joints e:' caoutchouc. 4 Générateur suivant la revendication 1. Caractérisé par le fait cue chaque chambre possède une buse de section rectangulaire munie d'une plaque obturatrice amovible, suppor tant un robinet de prélèvement d'échantillon ae liquide pour contrôle pS et une sonde de thermomètre. 5 Générateur suivant la revendication 1. Caractérisé par le fait eue des planches mobiles empêchent la mas se d'exercer une poussée latérale contre la porte de la face principa le. 5 Générateur suivant la revendication 1. Caractérisé par le fait qu'une v@lve à membrane et ressort empê che tous retours de gaz vers chaque chambre. 7 Générateur suivant la revendication 2. Caractérisé par le fait que les portes étanches sort constituées de deux parois métalliques renforcées per les entretoises et séparées par une garniture en polystyrène expansé les r rendant isolantes tandis @u'un joint en c@@utch@uc moulé les rend her@étiques.