FR2463808A1 - Fermentation chamber to produce methane from organic waste - has extra large doorway for fast batch loading and discharging - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne des cuves de fermentation méthanique destinée a produire du méthane a partir de fumiers, pailles ou tout autre vegetal fermentescible. Elle est particulièrement adaptee au procédé DUCELLIER-ISMAN, qui consiste a faire précéder la phase méthanogène de fermentation anaérobie, d'une phase de préfermentation aérobie, dans des fermenteurs a fonctionnement discontinu, par cuvaisons successives.The present invention relates to methane fermentation tanks intended to produce methane from manure, straw or any other fermentable plant. It is particularly suitable for the DUCELLIER-ISMAN process, which consists in preceding the methanogenic phase of anaerobic fermentation, with an aerobic pre-fermentation phase, in fermenters with discontinuous operation, by successive vatting.
Les cuves actuellement utilises ont des formes diverses (parallelépipedique ou cylindrique) et sont realisées en béton armé, en métal, ou en matière plastique rigide, telle que PVC, ou polyester arme de fibre de verre.The tanks currently used have various shapes (parallelepiped or cylindrical) and are made of reinforced concrete, metal, or rigid plastic, such as PVC, or polyester reinforced with fiberglass.
Leur chargement en matière fermentescible s'opere soit par pompage d'éffluents contenant des particules solides (ce qui limite évidement considérablement la charge en matière fermentescible), soit par des engins de manutention tels que fourche de tracteur agricole, élévateur a bande ou a godets, vis sans fin, etc ...They are loaded with fermentable material either by pumping effluents containing solid particles (which obviously considerably limits the load in fermentable material), or by handling equipment such as a farm tractor fork, belt or bucket elevator , worm, etc ...
(ce qui nécessite la présence d'un couvercle et d'une porte).(which requires the presence of a cover and a door).
Les exigences techniques imposées par la nature même de la fermentation (resistance a la corrosion, étanchéité aux liquides et aux gaz), conduisent a la fabrication en usine, objet de contrôles stricts d'ensembles monoblocs.The technical requirements imposed by the very nature of the fermentation (resistance to corrosion, tightness to liquids and gases), lead to manufacturing in the factory, subject to strict controls of monoblock assemblies.
On est alors limité, en dimensions, par les gabarits imposés aux transports routiers ou ferroviaires.We are then limited in size by the sizes imposed on road or rail transport.
Or, l'intérêt économique de la fermentation méthanique est d'autant plus grand que les yolumes des fermenteurs sont plus importants.However, the economic benefit of methane fermentation is all the greater as the yolumes of the fermenters are greater.
On se trouve donc confronté a un choix entre deux solutions - Construction en usine de fermenteurs de qualite satisfaisante, mais de dimensions obligatoirement limitées, donc d'un prix de revient élevé au mètre cube. We are therefore faced with a choice between two solutions - Factory construction of satisfactory quality fermenters, but of necessarily limited dimensions, therefore of a high cost price per cubic meter.
- Construction sur place de fermenteurs de grande capacité, mais d'une qualité technique descutable sur le plan de l'étanchéité et de la résistance a la corrosion.- On-site construction of large capacity fermenters, but of demonstrable technical quality in terms of sealing and corrosion resistance.
Le fermenteur objet de l'invention permet de sortir de cette alternative, en realisant en usine une cuve de dimensions importantes mais transportable. Il permet ainsi d'allier une qualite rigoureusement contrôlée a un court relativement faible au mètre cube utile.The fermenter object of the invention allows to get out of this alternative, by making in the factory a tank of large dimensions but transportable. It thus makes it possible to combine a rigorously controlled quality with a relatively low short per useful cubic meter.
L'appareil objet de l'invention est composé d'une cuve cylindrique horizontale, fabriquee selon la méthode utilisée pour les cuves a mazout, formée de viroles en tôles d'acier, d'un fond renforcé et soudé et d'une porte s'ouvrant suivant un axe de rotation vertical.The apparatus object of the invention is composed of a horizontal cylindrical tank, manufactured according to the method used for oil tanks, formed of steel sheet ferrules, a reinforced and welded bottom and a door s 'opening along a vertical axis of rotation.
La forme cylindrique permet de supporter les efforts hydrostatiques avec le minimum d'épaisseur d'acier admissible.The cylindrical shape allows hydrostatic forces to be supported with the minimum admissible thickness of steel.
Dans une première solution, l'ouverture de la porte et la mise en place d'un tremplin, permettent l'accès a un engin de manutention tel qu'un tracteur agricole ou un élévateur a bande ou a vis pour l'approvisionnementen matière première ou son enlèvement.In a first solution, the opening of the door and the installation of a springboard, allow access to a handling machine such as an agricultural tractor or a belt or screw elevator for the supply of raw material or its removal.
Dans une seconde solution, un "panier" contenant les matières fermentescibles, remplace le caillebotis et entre après chargement, a l'intérieur de la cuve, et en sort a l'air libre pour déchargement.In a second solution, a "basket" containing the fermentable materials, replaces the grating and enters after loading, inside the tank, and leaves it in the open air for unloading.
I1 n, existe plus aucun risque d'explosion dû a la presence de méthane en milieu clos et le trav-ail est de beaucoup facilite, un. There is no longer any risk of explosion due to the presence of methane in an enclosed environment and work is much easier, one.
ou des tracteurs et leurs fourches opérant le chargement ou le déchargement latéralement.or tractors and their forks operating loading or unloading laterally.
D'autres dispositifs completent cette cuve ; - Un trou d'homme pour permettre la ventilation du fermenteur en phase aérobie, et après fermentation, avant la pénétration dans lefermenteur des engins de manutention. Other devices complete this tank; - A manhole to allow the ventilation of the fermenter in aerobic phase, and after fermentation, before the penetration in the fermenter of handling equipment.
(Ventilation forcée destinée à abaisser le taux de méthane en dessous de la limite d'explosivité).(Forced ventilation intended to lower the methane level below the explosion limit).
- Une herse, réalisée en tube percés de trous, permettant de maintenir a un niveau limite les matières flottantes, et assurant également l'arrosage de la matière.- A harrow, made of a tube pierced with holes, allowing floating materials to be kept at a limited level, and also ensuring watering of the material.
Cette herse se trouve en partie haute de 1 'appareil, et est soudee sur la virole.This harrow is located in the upper part of the apparatus, and is welded to the ferrule.
- Un caillebotis en partie inférieure, placé sur des tubes percés de trous. Le caillebotis sert a la circulation d'un engin dans la cuve, les tubes percés servent à l'évacuation du liquide après la phase anaérobie, et a l'insufflation d'air en phase aérobie.- A grating in the lower part, placed on tubes drilled with holes. The grating is used for the circulation of a machine in the tank, the drilled tubes are used for evacuating the liquid after the anaerobic phase, and for blowing air in the aerobic phase.
- Un orifice en partie supérieure, pour le recueillement du méthane produit. - A hole in the upper part, for collecting the methane produced.
A chaque cuve est associée une machinerie, placée a l'extérieur, destinée aux transports des liquides et a la ventilation.Each tank is associated with machinery, placed outside, intended for the transport of liquids and ventilation.
Elle comporte - Une pompe, adaptée aux liquides pompés, permettant le remplissage, la vidange et le recyclage des liquides chargés.It includes - A pump, suitable for pumped liquids, allowing filling, emptying and recycling of loaded liquids.
- Un dispositif de réchauffage monté sur le circuit de recyclage permettant le maintien a temperature constante de la masse a 1 'in- terieur de la cuve.- A heating device mounted on the recycling circuit allowing the mass inside the tank to be kept at constant temperature.
- Un dispositif de ventilation (air surpressé - surpresseur-ventilateur) assurant 1 'aération des matieres fermentescibles pendant la phase aérobie.- A ventilation device (pressurized air - booster-fan) ensuring the ventilation of fermentable materials during the aerobic phase.
- Les vannes nécessaires aux diverses opérations.- The valves necessary for the various operations.
- Les appareils de contrôle et de régulation de température et de niveau necessaires a la conduite des opérations de fermentation.- The temperature and level control and regulation devices necessary for conducting fermentation operations.
Enfin, la réaction méthanogène anaérobie étant tres faiblement exothermique, et la température devant être maintenue aussi voisine que possible de 37 durant cette réaction, une enveloppe calorifuge entoure totalement la cuve, porte comprise.Finally, the anaerobic methanogenic reaction being very weakly exothermic, and the temperature having to be kept as close as possible to 37 during this reaction, a heat-insulating envelope completely surrounds the tank, door included.
La partie inférieure de a cuve repose sur un berceau en forme, isolant thermiquement la virole du sol. The lower part of the tank rests on a shaped cradle, thermally insulating the shell from the ground.
Nous décrivons ci-dessous une réalisation étudiée dans le détail.We describe below a realization studied in detail.
En première solution, c'est la cuve représentée a la planche I.As a first solution, it is the tank shown in Plate I.
Composée de viroles I de diamètres allant de 2,50 m a 4 m, longues de 3 m, la longueur totale de la cuve fait de 3 a I8 m par tous multiples de 3 m ; les soudures réalisées a l'automatique sont d'un prix de revient compétitif.Composed of ferrules I with diameters ranging from 2.50 m to 4 m, 3 m long, the total length of the tank is 3 to 18 m by all multiples of 3 m; automatic welds are competitively priced.
A l'arrière, le cylindre formé par une tôle 2 présente le même diamètre et est soudée étanche. Des renforts verticaux en profiles permettent de n'utiliser qu'une tôle plane de même épaisseur que celle formant les viroles.At the rear, the cylinder formed by a sheet 2 has the same diameter and is sealed. Vertical reinforcements in profiles make it possible to use only a flat sheet of the same thickness as that forming the ferrules.
A l'avant une porte 3 s'ouvre autour d'un plan de rotation vertical. Une fois ouverte, elle constitue, avec les tremplins 4 mis en place manuellement, une entrée 'valable pour tout engin de manutention.At the front, a door 3 opens around a vertical plane of rotation. Once opened, it constitutes, with the stepping stones 4 set up manually, an entry valid for any handling machine.
Avant la fin du chargement de la cuve en matieres fermentescibles une garde en tôle perforée 5 est mise en place pour empecher les matières de se déplacer vers l'extérieur, gêner la fermeture de la porte et créer des pertes d'étanchéité au joint.Before the loading of the fermentable material tank is finished, a guard made of perforated sheet metal 5 is put in place to prevent the materials from moving outwards, hampering the closing of the door and creating leaks in the seal.
La porte est constituée d'une tôle 3 munie de renforts interieurs I6 et s'applique une fois fermee sur un joint 6 fixé à la partie avant de la cuve. Elle tourillonne sur des paumelles 23 montées sur butees et roulements à aiguilles.The door consists of a sheet 3 provided with internal reinforcements I6 and is applied once closed on a seal 6 fixed to the front part of the tank. It pivots on hinges 23 mounted on stops and needle bearings.
Tout l'ensemble métallique est protégé de l'oxydation par une peinture speciale au zinc, a l'intérieur comme à l'extérieur.The entire metal assembly is protected from oxidation by a special zinc paint, inside and out.
Le serrage du joint 6 (Planche 11) est assuré par une série de verrous coniques I7, dont le nombre varie en fonction du diametre de la cuve. Les verrous sont actionnés à partir d'un point commun, situé à I,50 m du sol ; une clé a béquille I8, amovible apres usage, s'applique sur un carre solidaire d'un double plateau I9 formant excentrigue, qui pousse ou tire par l'intermédiaire d'une bielle 20 et d'une chape 21 réglable en longueur, le verrou I7 qui s'engage ou se dégage d'un point fixe 22 soudé a la virole I. The tightening of the seal 6 (Plate 11) is ensured by a series of conical locks I7, the number of which varies according to the diameter of the tank. The locks are actuated from a common point, located 1.50 m from the ground; a crutch key I8, removable after use, applies to a square secured to a double plate I9 forming an eccentric, which pushes or pulls by means of a connecting rod 20 and a yoke 21 adjustable in length, the latch I7 which engages or disengages from a fixed point 22 welded to the ferrule I.
La herse, destinée a l'arrosage et au maintien en hauteur de la matiere en fermentation, est constituée d'un collecteur central 7 et de tubes plus petits 8 percés de trous.The harrow, intended for watering and maintaining the height of the fermenting material, consists of a central collector 7 and smaller tubes 8 pierced with holes.
Le tout est soudé aux viroles.The whole is welded to the ferrules.
Le caillebotis 9, du commerce, en acier galvanisé, repose sur des tubes IO, présentant les mêmes entraxes, percés pour l'arrivée des fluides necessaires, et alimentés par un collecteur II. The grating 9, of trade, in galvanized steel, rests on IO tubes, having the same centers, drilled for the arrival of the necessary fluids, and supplied by a collector II.
La machinerie I2 est placee au sol dans une enceinte isolée thermiquement a l'arrière de la cuve.The I2 machinery is placed on the ground in a thermally insulated enclosure at the rear of the tank.
Elle comprend les organes nécessaires a la circulation des divers fluides - pompe de circulation.It includes the organs necessary for the circulation of various fluids - circulation pump.
- ventilateur de soufflage.- supply fan.
système de réchauffage. reheating system.
- vannes d'isolement.- isolation valves.
Des berceaux I3 en nombre suivant la longueur de la cuve, sont places au sol sur des surfaces nivelles, horizontales età même hauteur. L'emplacement que la porte ouverte occupera est aménagé, ainsi que celui destiné au tremplin et à la machinerie avant arrivée de la cuve sur son lieu de montage.I3 cradles in number according to the length of the tank, are placed on the ground on level, horizontal surfaces and at the same height. The location that the open door will occupy is arranged, as well as that intended for the springboard and machinery before the tank arrives at its mounting location.
Déchargée du camion par grue a l'aide de 4 anneaux I4 soudes aux viroles, la cuve est pose sur ses berceaux.Unloaded from the truck by crane using 4 I4 welded rings to the ferrules, the tank is placed on its cradles.
Les berceaux I3 reçoivent la cuve par l'intermédiaire d'une épaisseur suffisante de mousse synthetique thermiquement isolante.The cradles I3 receive the tank through a sufficient thickness of thermally insulating synthetic foam.
Après branchement des differents circuits de fluides la cuve sera recouverte sur toute ses surfaces laterales et arrière de l'epais- seur de mousse synthétique prévue pour le climat de la région, ainsi que la porte.After connecting the various fluid circuits, the tank will be covered on all its lateral and rear surfaces with the thickness of synthetic foam provided for the climate of the region, as well as the door.
Cette mousse synthétique n'est pas représentée sur la planche I.This synthetic foam is not shown on Plate I.
Un trou d'homme I5 permet une mise a l'air libre, ou une ventilation forcee avant que l'on ne penetre dans la cuve, en fin de cycle. An I5 manhole allows venting, or forced ventilation before entering the tank, at the end of the cycle.
Pour éviter l'influence néfaste des pluies et vents, les cuves sont enterrées a mi hauteur et les terres de déblais servent a recouvrir la mousse synthétique. Seuls le fond de la cuve et la machinerie d'une part, la porte d'autre part, ont besoin d'une protection anti-pluie ou anti-vent, facilement exécutée en tissus de polythène ou autre.To avoid the harmful influence of rains and winds, the tanks are buried at mid-height and the excavated soil is used to cover the synthetic foam. Only the bottom of the tank and the machinery on the one hand, the door on the other hand, need a rain or wind protection, easily executed in polythene or other fabrics.
En seconde solution (planche III), le caillebotis est supprimé et remplace par un ensemble démontable comprenant - Un fond 26 compose de 2 longerons et d'entretoises soudés sur lesquels est tendu un métal "Déployé", ou similaire, a mailles assez fines, qui permettent aux fluides venant des collecteurs II de monter, repartis par des tubes IO, a travers la matière fermentesciblei - Un arrière 27 et un avant 28, toujours en metal "Déployé, amovibles du fond 26.In the second solution (plate III), the grating is eliminated and replaced by a dismountable assembly comprising - A bottom 26 composed of 2 spars and welded spacers on which is stretched a metal "Deployed", or similar, with fairly fine meshes, which allow the fluids coming from the collectors II to go up, distributed by IO tubes, through the fermentable material - A rear 27 and a front 28, always in metal "Deployed, removable from the bottom 26.
- Des panneaux lateraux pleins 29, en tôle mince, rendue peu déformable par des raidisseurs en profilés, sont réunis entre eux au sommet par des tirants 30. Lors du chargement, tous les panc neaux avant, arrière et latéraux sont montés et réunis entre eux ; le tracteur charge à la fourche par le dessus la matière fermentescible dans les intervalles entre tirants 30. Pour le déchargement, les tirants 30, se retirent, les panneaux 29 s'enlèvent partourillement et la fourche du tracteur peut aller recueillir-le reste du compost qui n'a pas glissé au sol par gravité.- Full side panels 29, made of thin sheet metal, made slightly deformable by stiffeners in sections, are joined together at the top by tie rods 30. During loading, all the front, rear and side panels are mounted and joined together ; the tractor loads the fermentable material over the forks in the intervals between tie rods 30. For unloading, the tie rods 30 are withdrawn, the panels 29 are removed in part and the tractor fork can collect the rest of the compost which has not slipped to the ground by gravity.
- Un anneau 31 est soudé à l'avant du chassis 26. Attelé au tracteur, il permet de pousser le "panier" dans la cuve ou l'en tirer.- A ring 31 is welded to the front of the chassis 26. Hitched to the tractor, it allows the "basket" to be pushed into the tank or taken out.
- Des rails 24, fixés au sol, guident le "panier" par l'intermédiaire de roues a boudin, et sont solidaires des railsinté- rieurs a la cuve par des rails amovibles 25 qui, une fois retirés permettent a la porte de se refermér. - Rails 24, fixed to the ground, guide the "basket" by means of flanged wheels, and are secured to the rails inside the tank by removable rails 25 which, once removed allow the door to close .
- Le collecteur supérieur 7 et la herse 8 restent identiques à ceux de la première solution. - The upper collector 7 and the harrow 8 remain identical to those of the first solution.
Tout l'ensemble est galvanisé a chaud.The whole assembly is hot dip galvanized.
De plus, dans le cas de l'utilisation d'une batterie de 3 cuves importantes, comme préconise, un quatrième panier peut servir de dépôt à la matière fermentescible en attendant sa mise en place par un chariot de transport latéral sur rails dans l'une des 3 cuves a charger.In addition, in the case of the use of a battery of 3 large tanks, as recommended, a fourth basket can serve as a deposit for the fermentable material while waiting for its installation by a lateral transport carriage on rails in the one of the 3 tanks to be loaded.
L'appareil objet de l'invention permet une fabrication industrielle en série de fermenteurs de grandes dimensions destinés a l'équipement d'exploitations agricoles de toute importance.The device which is the subject of the invention allows industrial mass production of large-scale fermenters intended for equipping all types of agricultural holdings.
Son faible prix de revient, son étanchéité parfaite, sa très bonne tenue a la corrosion, son transport et son montage aisés, permettront sa grande diffusion.Its low cost price, its perfect seal, its very good resistance to corrosion, its easy transport and assembly, will allow its wide distribution.
Il peut également être employe, en grandes dimensions, à l'échelle de coopératives agricoles traitant le mais ou le blé par exemple.It can also be used, in large dimensions, on the scale of agricultural cooperatives processing maize or wheat for example.
De telles installations, par l'importance des quantités de méthane produit, justifieraient la mise en place de stations de compression du gaz dans des bouteilles, de façon à l'utiliser comme carburant pour les moteurs a explosion (tracteurs, voitures, camionnettes, etc ...) Such installations, by the importance of the quantities of methane produced, would justify the installation of gas compression stations in bottles, so as to use it as fuel for internal combustion engines (tractors, cars, vans, etc. ...)
Claims (1)
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Legal Events
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ST | Notification of lapse |