BE507640A

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Publication number: BE507640A
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Description

INSTALLATION POUR LA PRODUCTION DE METHANE ET D'ENGRAIS NATURELS.

La présente invention a pour objet une installation pour la pro- duction de méthane et d'engrais naturels.

Vers 1935 deux ingénieurs français, Messieurs DUCELLIER et ISMAN, ont pensé qu'il pouvait être intéressant de récupérer, à partir des fumiers, le gaz qui s'en dégageait et d'utiliser celui-ci comme combustible.

De savantes recherches et de multiples essais ont permis d'établir qu'un mètre cube de fumier mis en fermentation dans des conditions détermi- nées peut produire en 24 heures :
30 litres de gaz de fumier pour une température de la masse de
10 ..

200 litres de gaz de fumier pour une température de la masse de
20 .

1.000 litres de gaz de fumier pour une température de la masse de
30 .

2. 000 litres de gaz de fumier,pour une température de la masse de
40 .

De plus, la durée de production est inverse de la température.

C'est ainsi qu'un mètre cube de matières en fermentation à 30 peut produi- re 1.000 litres de gaz pendant 60 jours alors que si la température est de
40 la production ne sera que de 30 jours.Dans les deux cas, le m3 de ma- tière fournira 60m3 de gaz.

Il importe donc de pouvoir extraire le maximum de gaz soit 60m3 dans le minimum de temps et en cela:
1/ le facteur température joue un rôle important.

2/ le froid est à combattre.

Pour tendre à ce résultaton a fait usage de cuves en fer, en béton ordinaire à parois épaisses ou en béton vibré à parois minces, mais toutes ces cuves sont prévues en élévation à la surface du sol afin de bé- IMPRIME et EDITE le 8 MAI 1953. PRIX; : 20 Fr.

néficier au maximum du rayonnement solaire. Contre le froid, divers systè- mes de calorifugeage ou de réchauffage sont employés.

On n'est toutefois jamais parvenu jusqu'à présent à maintenir jour et nuit, durant toute l'année même dans des régions à climat favorables une température constante suffisante pour un rendement élevé.

La présente invention a pour but la réalisation d'installations de conception simple dans lesquelles une température voisine de 40 puisse être maintenue constamment et économiquement.

A cet effet, conformément à l'invention, on fait usage de cuves qui au lieu d'être installées en surface sont enfouies dans le sol et sont munies de moyens permettant d'y maintenir une température de 40 environ.

Dans ces conditions a) si l'on perd le bénéfice de l'apport de chaleur dû aux températures ex- térieurs élevées, on obtient une protection efficace contre le froid. b) dans le sol, la température moyenne de l'année est peut-être quelque peu inférieure à la température moyenne extérieure.,, mais les variations y était très faibles, on peut se baser sur une température à vaincre quasi uniforme.

Afin d'assurer la résistance aux diverses pressions possibles tant extérieurs qu'intérieures, les cuves ainsi enfouies sont métalliques et en- castrées dans des cuves en béton de préférence en béton hydrofugé et armé, de faible densité et de parois très épaisses et l'on peut de préférence prévoir encore une cuve métallique extérieure.

Grâce à la combinaison des différentes mesures décrites ci-dessus, on obtient : a/ une température de contact pratiquement uniforme dans le temps et rela- tivement élevée. b/ une isolation permanente et efficace de la température extérieure.

Sur la figure 1 des dessins ci-joints, on a présenté la partie de l'installation destinée à être utilisée pour la fermentation méthani- que.

Elle comprend deux fosses de fermentation A et B (fig.l) enfouies dans le sol et un gazomètre C.

Chacune des fosses de fermentation est construite comme le montre la figure 2 et comprend une cuve métallique intérieure 1 et une cuve mé- tallique extérieure 2 entre lesquelles est prévue une masse épaisse 3 d' isolation (béton cellulaire ou autres produits).

La matière située à l'intérieur de la cuve 1 est couverte vers le haut par une tôle perforée amovible 4 reposant sur le bord de la cuve 1.

Un joint périphérique 5 sépare le couvercle de fermeture herméti- que constitué par une tôle bombée 6 recouverte d'un isolant fixé à demeure.

Pour le chauffage., on fait usage d'une chaudière 8 (figol) qui est dispo- sée dans une cave 9 contiguë aux cuves de fermentation et au gazomètre.

De cette chaudière 8 part part une canalisation 10 munie de branchements 11 aboutissant à des serpentins prévus dans le fond de chacune des cuves A-B.

Le gazomètre C peut comporter également un moyen de chauffage et à cet effet on pourra prévoir un branchement 12 sur la conduite 10.

En 13 (fig. 1) on a représenté une conduite de retour d'eau froide avec branchements 14.

Les serpentins 15 de chauffage des fosses A'et B sont habituelle- ment disposés dans une citerne 16 (fig.2) formée sur la périphérie du fond de la cuve à fermentation par la tôle intérieure 1, la tôle correspondante 1' du fond et par une ou des tôles inclinées et perforées 17 prenant appui sur les tôles 1 et 1'.

Un type de gazomètre pouvant être utilisé avantageusement a été représenté par la figure 3 sur laquelle on a représenté en 18 l'arrivée du gaz provenant des fosses,
19 un robinet d'isolation,
20 la canalisation de distribution.,
21 un collecteur.,,
22 un purgeur.,
23 la tuyauterie d'arrivée du gaz dans la cuve du gazomètre cette tuyauterie servant également de,tuyauterie de départ,
24 la cuve du gazomètre encastrée dans un lit de béton 24', cons- tituant le fond.

25 la cloche du gazomètre dont le guidage est assuré par des sail- lies 26 munie de galets 27 prenant appui sur des poutrelles ou des rails 28 disposés verticalement et encastrés dans le sol.

Au départ de la fermentation,, la température de la masse de matiè- re est portée rapidement par 1?intervention de l'agent de chauffage à la température de 40 . Grâce à 19isolation prévue la masse ne devra être ré- chauffée qu'une fois durant toute la durée de fermentation.

La durée de cette fermentation étant dans les conditions prévues d'un mois environ,, la chaudière 8, sera mise en fonctionnement environ toutes les quinzaines et l'agent de chauffage envoyé dans chacune des deux cuves de fermentation portera la première cuve à la température adéquate de 40 environ et agira dans la seconde pour rétablir la température.

Une installation ainsi réalisée est susceptible d'assurer une tem- pérature continue élevée, été comme hiverdans les cuves de fermentation.

Elles assurent une production journalière très élevée et partant une fer- mentation rapide dans le temps.

La production économique de combustible et l'amélioration certai- ne de l'engrais naturel sont des éléments qui devraient donc favoriser 1' extension des installations à gaz de fumier; mais il est à craindre que la jalousie que porte le fermier à son fumier ainsi 'que la pénurie croissan- te de cet engrais ne freinent cette extension souhaitable cependant pour 1' amélioration du confort rural.

Une solution plus favorable à cette extension est l'extraction du méthane à partir des fumiers artificiels c'est-à-dire de la paille.

Le gaz méthane provenant de la décomposition des matières organi- ques en l'occurrence de la transformation de la cellulose contenue dans les pailles et non de la décomposition des matières excrémentielles, il est apparent 1/ qu'une tonne de paille prête à fermentation doit contenir infiniment plus de méthane quune tonne de fumier.On estime généralement 40% minimum de surplus.

2/ qu'en traitant la paille directement, il est possible, non seulement de produire plus de gaza mais aussi de fabriquer un engrais naturel de grande valeur. Après fermentation,, les pailles' constituent en effet un fumier ar- tificiel plus riche en humus que le. fumier naturel.La paille devient-ainsi un précieux engrais de complément.

Pour réaliser ce genre d'exploitation, il est nécessaire de com- pléter l'installation exposée ci-dessus par : . @ 1/ Une citerne à eau 30 (fig.5) recouverte dune aire en béton sur laquelle sont installés : a) une calandre 31 (fig.4 et 5) pour l'écrasement des pailles b) un réservoir 32 d'humidification.

2/ Une citerne et una fumière pour la fermentation aérobie et autres fer- mentations secondaires susceptibles de nuire à la fermentation méthanique et devant précéder cette dernière.,
La matière préparée dans ces appareils se trouve dans des condi- tions idéales pour subir la fermentation méthanique dans des cuves à tem- pérature constante.

Comme fumière on fera usage avantageusement de celle décrite et revendiquée par le brevet belge au nom du même demandeur N 506.728 du 27 octobre 1951 et comprenant (fig.6) une citerne 33 enfouie dans le sol et au-dessus de laquelle est prévu un réservoir 34 de fermentation avec couvercle 34'.

Le fond 35 du réservoir 34 sert en même temps de couvercle pour la citerne et est muni de perforations 36.

De plus., des cheminées 37 solidaires du fond 35 s'étendent verticalement à l'intérieur du réservoir 34 de telle sorte que l'air pénétrant au-des- sus du liquide contenu dans la citerne par des bouches 38 prévues à la sur- face de la citerne est aspiré au travers de toute la masse de matière con- tenue dans la cuve 34 en passant par les trous 36 et par les cheminées 37.

Comme le montrent plus spécialement les figures 1, 4 et 5, un grou- pe moto-pompe 40 situé dans la cave 9 et une canalisation générale 41 assu- rent aux époques et aux moments voulus les différents transvasements de li- quides et notamment l'aspiration du ferment liquide de la citerne 33 (par le tuyau 42) et son refoulement (par un tuyau 43) vers un dispositif d'ar- rosage automatique 44 (fig.6) dispersant ce ferment uniformément sur la mas- se de matière contenue dans la cuve 34.

Les différentes phases du traitement seront les suivantes :
La paille sèche amenée sur l'air en béton au-dessus de la citer- ne 30 est passé dans la calandre 31 pour y être écrasée.

Cette opération a pour but de faciliter l'humidification des pail- les, de les rendre moins perméables à l'air et d'augmenter le pouvoir d' adhérence des microbes.

Les pailles sont ensuite placées dans le réservoir à eau 32 pour être humidifiées. De là elles passent dans la fumière 33-34 où elles sont arrosées de façon homogène par l'appareil 44 aux températures voulues et les plus favorables pour les fermentations qu'elles doivent y subir.

De la fumière les pailles vont dans les gazogènes A et B où elles sont noyées pour subir la fermentation méthanique. Le gaz est dirigé vers le gazomètre C.

Après fermentation la paille retirée des gazogènes constitue un engrais naturel riche en humus.

La chaudière de chauffage 8 est raccordée à toutes les citernes: gazogènes A-B, gazomètre C, fumière 33-34 (serpentin 51 - fig.6) et citer- ne à eau 30 de telle sorte que par un système de vannes, il est possible de chauffer à tous moments l'un ou l'autre appareil suivant les nécessités.

La citerne à eau 30 qui reçoit les .eaux pluviales est également raccordée à l'eau de ville.

Enfin, le groupe moto-pompe 40 est raccordé également à tous les appareils ainsi qu'au réservoir à eau 32 (tuyau 45) pour les transvase- ments de liquide.

Exemple : Lorsqu'une fermentation méthanique est terminée, le gazogène correspondant doit être vidé de son liquide (tuyaux 46) pour faciliter l'enlèvement de la matière.

Ce liquide sera envoyé dans le réservoir à humidification 32 et retour- nera au gazogène pour réensemencer la nouvelle matière qui y aura été apportée. Selon les nécessités, d'autres transvasements peuvent devoir

être opères. Ils seront effectués grâce au groupe moto-pompe 40 par la seule manoeuvre de vannes et d'interrupteurs.

Tous les appareils de contrôle de mesure ou de sécurité ther- momètre, manomètre et autres plongent de la cave dans les cuves et sont ainsi sous' examen facile et à 19abri des intempéries
Une potence orientable 50 placée entre les gazogènes permet le déplacement des couvercles de ces derniers.

Les diverses phases de la fabrication sont nettement séparées tout en s'opérant simultanément.

Elles permettent un cycle complet dans un temps minimum et avec une utilisation de main découvre très limitée.

La disposition de l'ensemble est très concentrée et des plus rationnelles.

Enfin, la disposition prévue est particulièrement simple et ra- tionnelle et de surveillance ainsi que de conduite aisées.

Il y a lieu de remarquer qu'en ce qui concerne l'installation d' ensemble elle pourrait être réalisée entièrement en surface notamment dans les régions chaudes. Le domaine de l'invention s'étend également à cette réalisation.

REVENDICATIONS.- l.- Installation pour la production de gaz méthane caractérisée en ce qu'elle comprend des cuves de fermentation enfouies dans le sol mu- nies de moyens permettant d'y maintenir une température de 40 environ.

Claims

2.- Installation suivant la revendication 1 caractérisée en ce que les cuves de fermentation enfouies dans le sol sont métalliques et encastrées dans une masse isolante pouvant elle-même être entourée par une seconde cuve métallique.

3.= Installation suivant les revendications 1 et 2, caractérisée par une chaudière qui est disposée dans une cave contiguë aux cuves de fermentation et au gazomètre et d'où part une distribution d'un agent de chauffage avec branchements aboutissant à des serpentins ou à d'autres élé- ments de chauffage prévus dans chacune des 'cuves de fermentation et éven- tuellement dans la citerne du gazomètre.

4.- Mode d'exploitation de l'installation suivant les revendica- tions 1 à 3 caractérisé par un fonctionnement en- tandem des cuves de fer- mentation grâce à quoi l'agent de chauffage est envoyé dans chacune des cuves de fermentation environ chaque quinzaine pour produire dans l'une d'elles la température optima nécessaire à la fermentation et d'effectuer dans l'autre un réchauffage de la matière en cours de fermentation et ain- si alternativement.

5.- Installation suivant la revendication 1 caractérisé en ce qu'elle est complétée par un appareillage (fig.5) facilitant la mise en fermentation de la paille sèche pour l'extraction du gaz méthane et la fabrication d'engrais naturels.- 6.- Installation suivant la revendication 5 caractérisée en ce qu'elle comprend une calandre (31) pour l'écrasement des pailles,,, un ré- servoir (32) d'humidification de ces pailles et une fumière pour la fermen- tation aérobie et les autres fermentations secondaires susceptibles de nui- re à la fermentation méthanique et devant précéder cette dernière.

7.- Installation suivant la revendication 6 caractérisée en ce que la fumière est du type de celle décrite et revendiquée par le brevet belge N 506.728 du 27-octobre 1951 au nom du même demandeur et en ce qu'elle comprend une citerne et au-dessus de celle-ci un réservoir de fermentation dont le fond perforé sert en même temps de couvercle à la citerne et des moyens par lesquels l'air atmosphérique est amené d9une manière uniforme <Desc/Clms Page number 6> et de préférence réglable dans toute la masse de matière contenue dans le réservoir.

8.- Installation suivant les revendications 1 et 5, caractérisée par la disposition dans la cave (9) d'un groupe moto-pompe et d'une cana- lisation générale avec branchements et jeux de vannes en vue d'opérer les différents transvasements de liquides et notamment : a) l'aspiration à partir de la citerne de la fumière du liquide d'ensemencement pour le distribuer sur la masse de matière contenue dans le réservoir de cette fumière. b) la vidange des gazogènes et l'évacuation vers le réservoir d'humidification et le remplissage des gazogènes à partir de ce réservoir.

9.- Installation suivant les revendications 3 et 7 caractérisée par la disposition dans la citerne de la fumière, d'un circuit de réchauf- fage en vue de donner au liquide une température adéquate au départ rapi- de de la fermentation aérobie.

10.- Installation pour la production de gaz méthane et d'engrais artificiels caractérisée par l'appareillage décrit en vue du traitement de la paille ou de certaines parties de cet appareillage en combinaison avec des cuves de fermentation en surface.