Brevet FR2522013A1 — publié le 19830826

L'invention concerne un dispositif pour capter la chaleur dégagée par la décomposition microbiennes de substances organiques dans un réacteur de putréfaction ou digesteur sous forme d'un récipient calorifugé transportable en entier, qui peut être posé librement, est également transportable pendant le fonctionnement et est.muni d'organes de raccordement rapidement détachables et branchables pour relier le récipient b l'objet W chauffer ou A son circuit de chauffage. Un tel dispositif est décrit dans la demande de brevet français 81 16264. I1 a l'avantage, en tant que récipient transportable, de pouvoir etre amené - en étant rempli de matériau en putrd- faction - å un objet å chauffer pouvant se trouver n'importe quel endroit, où il peut être branché par des conduites raccords rapides sur le circuit de chauffage de l'objet chauffer. Le récipient, dont les dimensions sont comparables celles des containers courants pour les transports maritimes, est pourvu de tous les équipements pour régler la putréfaction, tels que des équipements pour i'apport et l'évacuation de l'air, un dispositif de retournement ou de brassage du matériau en décomposition et les échangeurs de chaleur adéquats pour évacuer la chaleur développée. Ce dispositif constitue un système discontinu de récupération de chaleur. X Or, il s'est avéré dans la pratique qu'il est souhaitable d'avoir un système quasiment continu pour la putréfac- tion de matériaux organiques qui se laissent difficilement décomposer, avec la possibilité de rajouter, pendant le fonctionnement, du matériau organique frais. En raison de la faible quantité de chaleur produite par unité de volume de matériau se décomposant difficilement, il faut en effet rajouter a intervalles déterminés du matériau frais afin d'obtenir une quantité de chaleur suffisante pour le chauffage. L'invention visé & créer un dispositif du type indiqué au début, qui convienne b du matériau dont la composition se fait difficilement. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le récipient est cylindrique et rotatif. Ainsi, le récipient transportable peut être tourné en entier pendant le fonctionnement. Un autre avantage est que l'énergie nécessaire jusqu'8 present pour un dispositif de retournement ou de brassage prévu 9 l'intérieur du récipient peut être réduite considérablement. Il suffit de tourner le récipient par intermittence pendant la marche, en faisant en sorte que le matériau en putréfaction soit toujours en contact intime avec les surfaces d'échange thermique. De plus, la durée de séjour du matériau dans le récipient peut etre variée par la variation de la vitesse et de la fréquence de rotation du récipient. Cette particularité est importante au cas où le matériau doit seulement être décomposé en partie. Selon un mode de réalisation de l'invention, le récipient peut être posé librement sur un support ou bati monté fixe et pourvu de galets porteurs et d'un dispositif pour l'entratnement en rotation du récipient. L'une des extrémités du bai peut comporter un vérin pour soulever un coté du récipient. Lorsqu'il est entratné en rotation et soulevé en moine temps d'un cbté par ce vérin, le récipient se laisse facilement vider et simultanément recharger en matériau. Selon une. autre caractéristique de l'invention, des échangeurs de chaleur cylindriques a double paroi traversés par de l'eau et en contact direct avec le matériau b décomposer sont installés concentriquement distance déterminée l'un de l'autre dans le récipient. On obtient ainsi un contact intime du matériau avec la surfacé d'échange athermique, cé qui est capital pour la transmission de la chaleur produite. I1 est également dans le cadre de l'invention d'installer un échangeur de chaleur tubulaire sur l'axe du récipient, ce qui donne au matériau un contact très intime avec la surface d'échange thermique. Une autre caractéristique de l'invention prévoit que l'échangeur de chaleur cylindrique installé l'intérieur est divisé en segments séparés par des.intervalles, ce qui favorise le brassage du matériau dans le recipient lôrs de la rotation. Selon l'invention, la distance entre deux échangeurs de chaleur voisins ne devrait pas dépasser 60 cm. Cette distance a été choisie parce que l'épaisseur de la couche de matériau en putréfaction, d'où il s'agit d'extraire la chialeur, ne devrait pas dépasser 25 9 30 cm si l'on veut assurer un contact satisfaisant entre le matériau et la surface d'échange thermique. Un récipient selon une exécution avantageuse possède un diamètre extérieur d'environ 2,3 m et une longueur d'environ 6 m. Le récipient selon l'invention peut être muni en plus d'équipements pour l'apport et l'évacuation d'air en vue du réglage de la putréfaction. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue en bout d'un exemple de réalisation d'un dispositif selon l'invention, le récipient étant ouvert; - la figure 2 est une coupe verticale prise essentiellement selon l'axe du dispositif de figure 1; et - la figure 3 est un détail en coupe axiale schématique et b plus grande échelle de la traversée d'eau par l'une des parois d'extrémité du récipient. Les figures 1 et 2 représentent un digesteur dans lequel est incorporé un dispositif selon l'invention. Le digesteur est réalisé sous forme d'un récipient 1 qui est transportable en entier et peut être fermé complètement. Ce recipient peut être posé librement å l'endroit désiré, il peut également être transporté pendant la marche du digesteur et il est équipe d'organes de raccordement rapidement détachables et branchables pour relier le récipient å l'objet & chauffer ou son circuit de chauffage. Le récipient 1 représenté figures i et 2 est cylindrique et possède de préférence un diametre extérieur d'environ 2,3 m et une longueur d'environ 6 m. Le récipient 1 est réalisé de manière qu'il puisse être tourné en entier pendant la marche. Il peut b cet effet être posé librement sur un support ou bâti 2 monté fixe et équipé de galets porteurs 3 et 4, d'un galet de retenue 5 et d'un dispositif d'entratnement sous forme d'un motoréducteur 6. Le bâti 2 est équipé en plus d'un vérin de soulèvement 10 & l'une de ses extrémités. Des échangeurs de chaleur cylindriques 7 et 8 å double paroi, traversés d'eau et en contact direct avec le matériau à décomposer, sont installés concentriquement à des distances déterminées l'un de l'autre b l'intrieur du récipient 1. I1 s'est révélé cepi- tal pour la transmission de la chaleur développée que le matériau en putréfaction soit en contact intime avec la surface des échangeurs de chaleur et que l'épaisseur de la couche de matériau en putréfaction, d'où il s'agit d'extraire de la chialeur, ne devrait pas depas- ser 25 30 cm. Il en découle que la distance entre deux échangeurs de chaleur ne devrait pas dépasser 60 cm.Les échangeurs 7 et 8 peuvent être réalisés corme des cylindres à double paroi formant eux-mmes les éléments portant le système mais il est possible aussi, par exemple en raison de conditions de corrosion, d'utiliser des tapis en plastique dans lesquels circule l'eau et qui sont disposés en tant qu'échangeurs de chaleur sur les parois internes des viroles de tôle d'acier constituant des éléments de structure du récipient 1. Extérieurement, le récipient 1 est garni d'une couche isolante 9 pour le calorifugeage. L'un des avantages du dispositif selon l'invention est que l'énergie jusqu'à présent nécessaire pour un dispositif de retournement ou de brassage dans le récipient 1 peut être diminuée considérablement. Grâce au mouvement de rotation et au soulèvement d'un cOté du récipient 1 par le vérin 10, le récipient se laisse facilement vider et en même temps recharger en matériau frais. Pendant la marche du digesteur, il suffit de faire tourner le récipient par intermittence, ce qui assure que le matériau en putréfaction reste toujours en contact intime avec les surfaces des échangeurs de chaleur 7 et 8. I1 est possible en plus de fixer la durée de séjour du matériau dans le dispositif par l'inclinaison et la vitesse de rotation du récipient. Ceci est important lorsque le matériau doit seulement Outre décomposé en partie. La durée de séjour peut également être influencée par des chicanes 11 disposées en l'élice sur les échangeurs 7 et 8. En cas d'utilisation d'échangeurs de chaleur 7 t 8 de forme cylindrique et à double paroi, qui sont remplis du fluide caloporteur, il y a lieu de choisir le débit et le sens d'écoulement de manière que les échangeurs puissent chacun être traversés complètement par le liquide et de préférence avec inversion du sens d'écoulement entre l'échangeur extérieur 7 et l'échangeur 8 se trouvant å l'intérieur et pour lequel. le sens d'écoulement de l'eau est indiqué par la flèche 12 sur la figure 2. L'exécution représentée peut comporter en plus un troisième échangeur de chaleur 13 sous forme d'un tube installé sur l'axe du récipient. Compte tenu du fait que la distance entre les échangeurs 7, 8 et 13 ne devrait pas dépasser 60 cm, il serait avantageux de choisir la disposition suivante dans le cas d'un récipient 1 ayant les dimensions indiquées plus haut : une enveloppe extérieure à double paroi traversée par l'eau (ayant un diamètre intérieur de 2,1 m) > un autre échangeur de chaleur cylindrique 8 à double paroi b une distance de 60 cm radialement A l'intérieur de cette enveloppe, ainsi qu'un échangeur de chaleur tubulaire 13 sur l'axe du récipient. L'échangeur cylindrique 8 double paroi se trouvant å l'intérieur peut éventuellement être réalisé aussi en deux ou davan taxe de tronçons tubulaires, ou en plusieurs segments, avec des intervalles entre eux, afin de favoriser le brassage du matériau dans le récipient lors de la rotation de celui-ci. Le digesteur peut être muni d'un dispositif d'aération sous forme de deux tubes annulaires 14 dits de drainage (figure 1), l'air étant aspiré å travers tout le récipient par un anneau disposé a l'extrémité supérieure du récipient et l'évacuation de l'air s'effectuant par un second tube de drainage annulaire incorporé & l'extrémité inférieure du récipient. Pour que le digesteur soit néanmoins transportable, il est possible d'incorporer un ventilateur dans le récipient. Pour son chargement avec des matériaux organiques putrescibles, tels que paille, écorce d'arbre et déchets végétaux verts, on piace sur l'une des extrémités du recipient une trémie de chargement 18 qui est partagée en deux compartiments 16 et 17 pour le remplissage uniforme des volumes cylindriques concentriques définis par les échangeurs 7 et 8. Après le chargement, on ferme le digesteur aux deux extrémités par des plaques d'isolation thermique et on le met en marche. L'amenée du caloporteur 9 l'intérieur du récipient et son évacuation de celui-ci doivent être réalisées de maniere que la rotation du digesteur ne soit pas entravée et que l'eau chaude venant du digesteur puisse également etre pompée dans les conduites fixes de l'objet à chauffer pendent cette rotation. A cet effet, voir également la figure 3, l'alimentation ou l'arrivée d'eau 19 dans le récipient et son retour 20 peuvent être rassemblés près de l'axe de rotation sur une extrémité du récipient 1 pour être reliés par un dispositif à raccord tournant comme celui visible figure 3 à l'alimentation 24 et le retour 25 du système de chauffage. Le récipient peut outre muni intérieurement d'entretoisements 21 comme ceux visibles sur les figures 1 et 2. I1 est avantageux que la trémie de chargement 18 (figure 2) soit amovible. Le récipient 1 est en plus muni de rails de guidage 22 et 23, dans lesquels peuvent tourner les galets porteurs 3 et 4. REVENDICATIONS 1 - Dispositif pour capter la chaleur dégagée par la décomposition microbienne de substances organiques dans un réacteur de putréfaction ou digesteur sous forme d'un récipient (1) calorifugé transportable en entier, qui peut être posé librement, est également transportable pendant le fonctionnement et est muni d'organes de raccordement rapidement détachables et branchables pour relier le récipient à l'objet à chauffer ou à son circuit de chauffage, caractérisé en ce que le récipient (1) est cylindrique et rotatif. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le récipient (1) peut être posé librement sur un support ou bâti (2) monté fixe et équipé de galets porteurs (3, 4) et d'un dispositif (6) pour l'entratnement en rotation du récipient (1). 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'une des extrémités du bâti (2) est pourvue d'un vérin (10) pour le soulèvement du récipient (1). 4 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 b 3, caractérisé en ce que des échangeurs de chaleur cylindriques (7, -8) å double paroi traversés d'eau et en contact direct avec le matériau en putréfaction sont installés concentriquement b des distances déterminées l'un de l'autre å l'intérieur du récipient (1) 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un échangeur de chaleur tubulaire (13) est installé sur l'axe du récipient (1). 6 - Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur cylindrique (8) installé A l'intérieur est réalisé sous forme de tronçons ou de segments séparés par des intervalles. 7 - Dispositif selon l'une quelconque des reventi- cations 4 b 6, caractérisé en ce que la distance entre deux éthafl- geurs de chaleur voisins (7, 8, 13) est tout au plus de 60 cm environ. 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le récipient (1) possède un diamètre extérieur d'environ 2,3 m et une longueur d'environ 6 m. 9 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications prdeédentes, caractérisé en ce que le récipient (1) est muni de dispositifs d'apport et d'évacuation d'air pour le réglage du processus de putréfaction.