METHOD FOR THE TREATMENT OF COMBUSTIBLE GAS, AND INSTALLATION FOR CARRYING OUT THE METHOD

Abstract: 1. A method for treating fuel gases produced at variable quantity, characterized in that the gas is consumed in a boiler (13) at the rate of production, the pressure of the gas as admitted to the inlets of pressure increasing means (S1, S2) being previously raised by these means to the feed pressure of the boiler (13), that part of the gas pressurized to the feed pressure of the boiler is recirculated to the entry if the quantity of the produced gas becomes smaller than the predetermined rate of flow of the pressure increasing means (S1, S2) which increase the pressure of this produced gas to the boiler feed pressure, and that part of the gas which has been increased in pressure up to the feed pressure is burned off into the environment as being in excess in relation to the consumption rate of the boiler.

Description: PROCEDE DE TRAITEMENT DE GAZ COMBUSTIBLE ET iNSTALLATiON POUR LA MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE L'invention concerne un procédé de traitement de gaz combustible produit ou extrait en quantité variable, ledit procédé ayant principalement pour but la combustion immédiate d'au moins la plus grande partie du gaz dans une chaudiere d'utilisation en évitant un stockage intermédiaire coûteux effectué à pression élevée. L'invention vise également une installation de gaz combustible pour la mise en oeuvre de ce procédé. La nécessité de réaliser des économies d'énergie a conduit à s'intéresser au traitement de certains déchets organiques, principalement dans les industries agro-alimentaires, en vue de la production d'un gaz pauvre appelé "biogaz" comportant un taux de méthane suffisant pour qu'il constitue une source d'énergie d'appoint utilisable sur place. A titre d'exemple, un domaine d'application de l'invention peut être celui d'une usine de conditionnement de pommes de terre (pour la production d'aliments surgelés) où les traitements se traduisent par la formation de quantités importantes d'effluents à forte teneur en matieres organiques. Une fermentation anaérobie aboutit à la fois à une épuration très efficace (de l'ordre de 90 %) et à la production du biogaz. Ce dernier, s'il est récupére peut couvrir une part non négligeable des besoins énergétiques de l'usine. On trouve notamment dans ces usines des chaudieres de production de vapeur fonctionnant normalement au gaz naturel. L'invention peut permettre dans un tel contexte, de réduire sensiblement la consommation de gaz naturel. 3usqu'à présent, une semblable installation demandait des investissements importants dus au fait que le biogaz produit subissait un stockage intermédiaire sous haute pression, ce qui nécessitait des équipements encombrants et coûteux. Ce stockage intermédiaire etait cependant jugé inévitable en raison de l'irrégularité même de la production de biogaz. L'invention va à l'encontre de ce concept en proposant une utilisation rationelle du biogaz produit, au fur et à mesure de sa formation, sans stockage intermédiaire haute pression. Dans cet esprit, l'invention concerne donc un procéde de traitement de gaz combustible produit en quantité variable, pour la combustion immédiate d'au moins la plus grande partie dudit gaz dans une dlaudiere, caractérisé en ce qu'il consiste à porter ledit gaz à une pression relativement faible juste nécessaire pour permettre l'alimentation de ladite chaudiere, en faisant recirculer éventuellement une partie dudit gaz comprimé vers la zone de production dudit gaz pour maintenir une pression relativement constante dans cette zone. L'invention concerne également une installation de traitement de-gaz combustible produit en quantité variable par exemple du gaz provenant d'une cuve de fermentation anaérobie renfermant des matieres organiques, ledit traitement ayant principalement pour but la combustion immédiate d'au moins la plus grande partie du gaz dans une chaudiere, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un surpresseur branché en amont de ladite chaudiére, ledit surpresseur étant réglé pour porter ledit gaz à une pression faible juste nécessaire pour permettre l'alimentation de ladite chaudiere et des moyens de recirculation d'une partie dudit gaz comprimé comportant notamment une vanne à ouverture commandée, pilotée par un capteur de la pression en amont dudit surpresseur. Le surpresseur est du type à débit constant et la recirculation variable du gaz permet donc de réguler la valeur de la dépression qui regne audessus de la cuve de fermentation. Dans l'hypothese d'une surproduction de biogaz, on prévoit une torchère reliée à la sortie du surpresseur par l'intermédiaire d'une vanne commandée, du type à ouverture progressive, ladite vanne etant notamment pilotée par un capteur de pression connecté à la sortie du surpresseur. On peut également prévoir plusieurs surpresseurs montés en parallele et respectivement mis en service pour des plages de débit prédéterminees, par exemple grace à des moyens de mesure de la pression en amont desdits surpresseurs. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumiere de la description qui va suivre d'une installation de traitement de gaz combustible selon le principe de l'invention, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence au dessin annexé dans lequel - la figure unique est un schéma-bloc simplifié de l'installation conforme à l'invention. L'installation de traitement de gaz combustible est destinée à être insérée entre une cuve de fermetation anaérobie Il et des brûleurs auxiliaires 12 d'une chaudiere 13. Le gaz est aspiré au fur et à mesure de sa formation dans la cuve il par un conduit 14 et traverse un regard de drainage 15 du type à régulation de niveau d'eau dans lequel les condensats de refroidissement du gaz sont récupérés. La sortie du regard de drainage est connectée par l'intermédiaire d'une vanne du type tout ou rien 16 aux entrées de deux surpresseurs S1 et 52 branchés en paralléle. Les sorties de ces surpresseurs alimentent les brûleurs auxiliaires 12, par un conduit d'évacuation 17. Les surpresseurs sont réglés pour porter le gaz à une pression faible juste nécessaire pour permettre l1alimentation de la chaudiere. Des moyens de recirculation du gaz comprenant un branchement serie 18 de plusieurs composants sont connectés entre les sorties et les entrées des surpresseurs. Ce branchement série comporte un détendeur 19, un échangeur de refroidissement 20 et surtout une vanne commandée 21, du type à action progressive, pilotée par un capteur de pression 22 branché en amont des surpresseurs entre le regard de drainage 15 et la vanne 16. Les signaux élaborés par le capteur 22 sont traités dans une unité de commande 23 pour, d'une part actionner l'ouverture de la vanne 21 et, d'autre part, pour mettre en service sélectivement un ou deux surpresseurs en fonction de plages de débit prédéterminées. En effet, le débit de production est lié à la pression dans la cuve de fermentation et la mise en service ou l'arrêt des surpresseurs se fera à partir de seuils de pression differents, cette pression étant mesurée par le capteur 22. Une torchere 25 est reliée à la sortie commune des surpresseurs par l'intermédiaire d'une vanne électropneumatique modulante 26 pilotée par un capteur de pression 27 connecte à la sortie des surpresseurs. L'admission du gaz à la torchere permet de reguler dans une certaine mesure la pression d'alimentation de la chaudiere. Un analyseur de taux d'oxygene 28, du type à susceptibilité paramagnétique est connecté (liaisons en trait interrompu 29, 30, 31) en plusieurs points du circuit de circulation du gaz entre la cuve 11 et la chaudiere 13. Cet analyseur pilote un systeme de sécurité 32 susceptible d'arrêter l'installation des que la teneur en oxygéne dépasse une valeur prédéterminée. Ce système de sécurité pilote notamment la vanne 16 ainsi qu'une autre vanne 33, du type tout ou rien, branchée entre la liaison cuve-surpresseur d'une part et une cheminée d'évacuation de gaz 34 d'autre part. Le fonctionnement de l'installation qui vient d'être décrite est tres simple et découle avec évidence de la description qui precede. Au fur et à mesure de sa formation ,le biogaz est aspiré dans la cuve 11 par le ou les surpresseurs S1, 52, la vanne 16 étant normalement ouverte et la vanne 33 normalement fermée. Le biogaz abandonne une partie de son humidité dans le regard de drainage 15. Un recyclage du gaz surpressé, modulé par la vanne 21, est effectue lorsque la production de biogaz dans la cuve 11 est inférieure au débit constant du ou des surpresseurs mis en service, ce qui permet donc de maintenir une dépression sensiblement constante dans la cuve. Comme le gaz a été comprimé et qu'il s'est échauffé à travers le surpresseur, le détendeur 19 et l'échangeur de température 20 permettent de ramener la fraction réinjectee dans les conditions initiales de température et de pression. Lorsque la production est supérieure à la capacité des brûleurs 12 ou lorsque la chaudière est arrêtée, du biogaz est brûlé par la torchere 25. L'admission du gaz à la torchère est modulée par la vanne 26, ce qui permet de maintenir une pression sensiblement constante à l'entrée d'alimentation de la chaudière. Suivant les conditions de fonctionnement de cette derniere, un nombre variable de brûleurs 12 peut être mis en service, chaque brûleur est donc commande par une vanne électromagnétique du type tout ou rien, non representée. Le capteur de pression 27 peut piloter la mise en service des brûleurs 12, grâce à un systeme de régulation supplémentaire de finissant des lirnites haute et basse de la plage de pression admise pour avoir une combustion correcte et sure. Le nombre de brûleurs à mettre en fonctionnement étant ainsi établi en ionction du niveau de production de biogaz, le supplément de puissance de chauffage nécessaire au fonctionnement de la chaudiére 13 est assuré par du gaz naturel alimentant d'autres brûleurs non representés. Si l'analyseur 28 détecte un taux d'oxygène susceptible de former un mélange détonnant, la vanne 16 est fermée tandis que la vanne 33 s'ouvre mettant la cuve 11 en communication avec la cheminée d'évacuation 34; les surpresseurs sont mis hors service. Bien entendu, I'invention n'est pas limitée au mode de réalisation de l'installation qui vient d'être decrite mais comprend tous les equivalents techniques des moyens mis en jeu si ceux ci le sont dans le cadre des revendications qui suivent.

Claims: REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement de gaz combustible produit en quantité variable, pour la combustion immédiate d'au moins la plus grande partie dudit gaz dans une chaudiere (13), caracterisé en ce qu'il consiste à porter ledit gaz à une pression relativement faible, juste nécessaire pour permettre l'alimentation de ladite chaudière en faisant recirculer (18) éventuellement une partie dudit gaz comprimé vers la zone de production dudit gaz pour maintenir une pression relativement constante dans cette zone. 2. Procédé selon la revendication 1, caracterisé en ce qu'il consiste à brûler (25) au moins une partie dudit gaz dans l'atmos- phère lorsque la production est supérieure aux besoins du moment. 3. installation de traitement de gaz combustible produit en quantité variable, par exemple du gaz provenant d'une cuve de fermentation anaerobie (11) renfermant des matières organiques, ledit traitement ayant principalement pour but la combustion immédiate d'au moins la plus grande partie dudit gaz dans une chaudiere (13) caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un surpresseur (S1, 52) branché en amont de ladite chaudiere, ledit surpresseur etant réglé pour porter ledit gaz à une pression faible juste nécessaire pour permettre l'alimentation de ladite chaudiere et des moyens de recirculation (18) d'une partie dudit gaz comprimé comportant notamment une vanne (21) commandée pilotée par un capteur de pression (22) placé en amont dudit surpresseur. 4. installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que ledit surpresseur est du type à débit constant. 5. Installation selon la revendication 3, ou 4 caractérisée en ce que lesdits moyens de recirculation comprennent un branchement série (18) incluant ladite vanne (21) et un détendeur (19), branché entre la sortie et l'entrée dudit su rpresseu r. 6. Installation selon la revendication 5, caractérisee en ce que ledit branchement série comporte en outre un échangeur de refroidissement (20). 7. Installation selon l'une des revendications 3 à 6, caracterisee en ce qu'elle comporte plusieurs surpresseurs (S1, S2) à débit constant montés en parallele et respectivement mis en service pour des plages de débit prédéterminees, par exemple grâce à des moyens de mesure de la pression en amont desdits surpresseurs (22, 23). 8. Installation selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisée en ce qu'une torchere (25) est reliée à la sortie du ou des surpresseurs par l'intermédiaire d'une vanne commandée (26), ladite vanne étant notamment pilotée par un capteur de pression (27) connecté à la sortie du ou des surpresseurs. 9. Installation selon l'une des revendications 3 à 8, caracterisée en ce qu'elle comporte un analyseur de taux d'oxygene (28), par exemple du type à susceptibilité paramagnétique, connecté en un ou plusieurs points du circuit de circulation de gaz en amont de ladite chaudiere (13) et un système de sécurité (32) piloté par ledit analyseur pour arrêter l'installation des que ladite teneur en oxygene dépasse une valeur prédéterminée. 10. Installation selon l'une des revendications 3 à 9, caractérisée en ce qu'elle comporte une cheminee d'évacuation dudit gaz (34) raccordée en amont du ou des surpresseurs (S1, S2) par l'intermédiaire d'une vanne commandée (33), du type tout ou rien, pilotée par un système de sécurité (28, 32).

Inventors: BERNARD, JEAN, CHERPAZ, MICHEL, DRUELLE, JACQUES, VANZEMBERG, JEAN-MARIE
Applicants: SODETEG
Application year: 1983
Main classification: F23K5
IPC codes: F04D27, F23K5, E21B43