FR3107637A1 - Dispositif pour la méthanisation de matière organique - Google Patents
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Abstract
Dispositif pour la méthanisation de matière organique L’invention concerne un dispositif (110) de méthanisation, comportant : un couloir (112) de digestion, apte à recevoir de la matière organique (32) ; un collecteur (114) de gaz, surmontant le couloir de digestion ; une zone d’introduction de matière organique à digérer, disposée à une première extrémité du couloir ; et une zone (118) d’évacuation de la matière organique digérée, disposée à une seconde extrémité du couloir. Le couloir de digestion présente une largeur sensiblement constante ; et la zone d’évacuation comporte : une première ouverture (50) de communication avec le couloir de digestion, présentant une largeur (58) sensiblement égale à la largeur du couloir ; et un premier élément (54) de fermeture de la première ouverture, ledit premier élément de fermeture étant mobile entre une configuration ouverte et une configuration fermée de ladite première ouverture. Figure pour l'abrégé : figure 5
Description
La présente invention concerne un dispositif de méthanisation, du type comportant: un couloir de digestion, apte à recevoir de la matière organique, ledit couloir s’étendant de manière sensiblement linéaire entre une première et une seconde extrémités; un collecteur de gaz, surmontant le couloir de digestion; une zone d’introduction de matière organique à digérer, disposée à la première extrémité du couloir; et une zone d’évacuation de la matière organique digérée, disposée à la seconde extrémité du couloir.
La méthanisation permet notamment de valoriser de la matière organique issue de l’agriculture, de type lisier ou fumier. Par un processus de fermentation, ou digestion, ladite matière organique conduit à du biogaz, ou gaz de digestion, et à un résidu solide, ou digestat.
La présente invention concerne plus particulièrement la méthanisation dite «par voie sèche». Dans ce type de méthanisation, la matière organique comprend une certaine quantité de matière sèche, qui la rend difficile ou impossible à pomper par une pompe à rotor.
En particulier, lorsque la matière organique comprend à la fois une certaine quantité d’eau et une certaine quantité de paille, ladite matière organique présente des propriétés physiques d’un solide en son centre et des propriétés physiques d’un liquide à sa périphérie. Il est ainsi possible de provoquer un déplacement linéaire de ladite matière organique, respectivement en l’alimentant et en l’évacuant à chacune des extrémités du trajet.
Un dispositif de méthanisation, réalisé sur ce principe, est connu du document FR3058077 au nom de la Demanderesse.
Un tel dispositif de méthanisation n’offre cependant pas de résultat optimal en termes de déplacement de la matière organique entre l’entrée et la sortie.
L’invention a pour objet d’améliorer le dispositif existant. A cet effet, l’invention a pour objet un dispositif de méthanisation du type précité, dans lequel : le couloir de digestion présente une largeur sensiblement constante selon une première direction horizontale; et la zone d’évacuation comporte: une première ouverture de communication avec le couloir de digestion, ladite première ouverture présentant une largeur sensiblement égale à la largeur du couloir selon la première direction; et un premier élément de fermeture de la première ouverture, ledit premier élément de fermeture étant mobile entre une configuration ouverte et une configuration fermée de ladite première ouverture.
Suivant d’autres aspects avantageux de l’invention, le dispositif de méthanisation comporte l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles:
- le premier élément de fermeture comporte un volet mobile en translation selon une deuxième direction, perpendiculaire à la première direction horizontale;
- le couloir de digestion comporte une rampe adjacente à un bord supérieur de la première ouverture de la zone d’évacuation, ladite rampe présentant une surface inclinée d’un angle non nul par rapport à l’horizontale et orientée vers le bas;
- la surface inclinée de la rampe présente une largeur sensiblement égale à la largeur du couloir selon la première direction;
- la zone d’évacuation comporte: un compartiment sur lequel débouche la première ouverture de communication avec le couloir de digestion; une deuxième ouverture ouvrant sur ledit compartiment, ladite deuxième ouverture étant alignée avec la première ouverture selon une troisième direction perpendiculaire à la première direction horizontale; et un deuxième élément de fermeture de la deuxième ouverture, ledit deuxième élément de fermeture étant mobile entre une configuration ouverte et une configuration fermée de ladite deuxième ouverture.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif de méthanisation comporte l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles:
- la zone d’introduction comporte: un conduit principal, un ou plusieurs dispositifs de distribution et une pompe, le ou chaque dispositif de distribution reliant le conduit principal à une ouverture de communication avec le couloir de digestion, la pompe étant apte à déplacer de la matière organique à travers le conduit principal et le ou chaque dispositif de distribution;
- la zone d’introduction comporte en outre un échangeur thermique disposé sur le conduit principal;
- le dispositif de méthanisation comprend en outre une trémie disposée au-dessus de la pompe, ladite trémie étant apte à séparer des éléments solides composant la matière organique.
Selon un autre mode de réalisation de l’invention, le dispositif de méthanisation comporte l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles:
- la zone d’introduction comporte: un orifice de communication avec le couloir de digestion; une glissière formant une pente descendante vers l’orifice de communication; et un poussoir apte à pousser de la matière organique à travers ledit orifice;
- la zone d’introduction comporte en outre un élément chauffant disposé sur la glissière;
- le dispositif de méthanisation comprend en outre un épandeur de matière organique disposé au-dessus de la glissière, ledit épandeur étant apte à séparer des éléments solides composant ladite matière organique.
L’invention se rapporte en outre à un procédé de fonctionnement d’un dispositif de méthanisation tel que décrit ci-dessus, ledit procédé comprenant: l’introduction de matière organique dans le couloir de digestion par la zone d’introduction; et simultanément, l’évacuation de matière organique par la zone d’évacuation, ladite évacuation comprenant un déplacement répété du premier élément de fermeture entre les configurations ouverte et fermée de la première ouverture.
De préférence, l’évacuation de matière organique comprend les étapes suivantes: le deuxième élément de fermeture étant en configuration fermée, passage du premier élément de fermeture en configuration ouverte; puis passage du premier élément de fermeture en configuration fermée; puis passage du deuxième élément de fermeture en configuration ouverte.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins sur lesquels:
- [Fig 2] la figure 1 et la figure 2 sont des vues en coupe d’un dispositif de méthanisation selon un premier mode de réalisation de l’invention;
- la figure 3 est une vue de détail, en coupe, du dispositif des figures 1 et 2; et
- la figure 4 est une vue frontale d’un dispositif de méthanisation selon un deuxième mode de réalisation de l’invention; et
- la figure 5 est une vue de détail, en coupe, du dispositif de la figure 4.
Les figures 1 à 3 représentent un dispositif 10 de méthanisation selon un premier mode de réalisation de l’invention. Les figures 4 et 5 représentent un dispositif 110 de méthanisation selon un deuxième mode de réalisation de l’invention.
Dans la suite de la description, les dispositifs 10 et 110 seront décrits simultanément, les éléments communs étant désignés par les mêmes numéros de référence.
Le dispositif 10, 110 comprend : un couloir 12, 112 de digestion; un collecteur 14, 114 de biogaz; une zone d’introduction 16, 116; et une zone d’évacuation 18, 118.
De préférence, le dispositif 10, 110 comprend en outre un module électronique de commande 19, représenté schématiquement sur la figure 1.
Le couloir 12, 112 de digestion s’étend de manière sensiblement linéaire, entre une première 20 et une seconde 22 extrémités.
On considère une base orthonormée (X, Y, Z), la direction Z représentant la verticale. Dans le mode de réalisation représenté, le couloir 12, 112 de digestion est sensiblement rectiligne et s’étend selon la direction horizontale X, dite direction longitudinale.
Le couloir 12, 112 est notamment délimité par deux parois latérales 24, chacune desdites parois s’étendant sensiblement dans un plan (X, Z).
Dans les modes de réalisation représentés, le couloir 12, 112 comprend également un fond 26, 126 sensiblement horizontal. Dans le mode de réalisation de la figure 5, le fond 126 comporte une partie 127 légèrement montante à proximité de la seconde extrémité 22.
Le couloir 12, 112 est également délimité par une première 28, 128 et une deuxième 30 parois frontales, respectivement situées à la première 20 et à la seconde 22 extrémités dudit couloir.
Le fond 26, 126 les deux parois latérales 24 et les deux parois frontales 28, 128 et 30 définissent un espace 31 apte à recevoir de la matière organique 32 (figure 5) en cours de digestion. De préférence, l’espace 31 est dépourvu d’obstacles ou de cloisons intermédiaires, entre les deux parois frontales 28, 128 et 30.
Le couloir 12, 112 de digestion présente une largeur 33 selon la direction horizontale Y, dite direction transversale. La largeur 33 représente un écart entre les deux parois latérales 24. Ladite largeur 33 est sensiblement constante entre la première 20 et la seconde 22 extrémités du couloir 12, 112.
A titre d’exemple, la largeur 33 est comprise entre 5 et 7 mètres. A titre d’exemple, une longueur 34 du couloir 12, 112, entre les première 28, 128 et deuxième 30 parois frontales, est de l’ordre de 20 à 30 mètres.
De préférence, le couloir 12, 112 de digestion présente une hauteur 35 selon la direction Z. La hauteur 35 correspond à une hauteur des parois latérales 24, entre le fond 26 et un bord supérieur 36 desdites parois. A titre d’exemple, une hauteur 35 du couloir 12, 112 est de l’ordre de 3 à 4 mètres.
De préférence, le couloir 12, 112 comporte en outre un détecteur 37, de type radar ou flotteur, permettant de mesurer une hauteur 137 de matière organique 32 dans l’espace 31.
Le collecteur 14, 114 de biogaz surmonte le couloir 12, 112 de digestion, de sorte à recevoir du biogaz se dégageant de la matière organique 32 en circulation dans ledit couloir. Plus particulièrement, le collecteur 14, 114 de biogaz forme une voûte 38 prolongeant les parois latérales 24 du couloir 12, 112, de sorte à fermer verticalement l’espace 31. Une paroi de la voûte 38 est par exemple formée d’une membrane imperméable au biogaz.
Comme représenté sur la figure 5, le collecteur 14, 114 comporte par exemple une ou plusieurs cheminées 138 d’évacuation du biogaz. La ou les cheminées 138 sont par exemple aménagées à proximité de la seconde extrémité 22 du couloir 12, 112.
Selon un mode de réalisation préférentiel, le dispositif 10, 110 comporte en outre des rampes 39 d’arrosage, disposées dans le collecteur 14, 114. De préférence, les rampes 39 d’arrosage s’étendent sensiblement sur toute la longueur du couloir 12.
Les rampes 39 d’arrosage sont notamment aptes à arroser la matière organique 32 située dans le couloir 12, 112, soit à répandre sur ladite matière organique de l’eau ou du jus issu de la fermentation de matière organique.
La zone d’introduction 16, 116 disposée à la première extrémité 20 du couloir 12, 112, est destinée à introduire dans ledit couloir de la matière organique à digérer. La zone d’introduction 16 sera décrite plus en détails ci-après.
La zone d’évacuation 18, 118, disposée à la seconde extrémité 22 du couloir 12, 112 est destinée à évacuer dudit couloir la matière organique 32 digérée. La zone d’évacuation 118 du dispositif 110 est notamment visible sur la figure 5.
La zone d’évacuation 18, 118, comporte un compartiment 40, 140 situé dans le prolongement du couloir 12, 112 de digestion selon la direction longitudinale X.
Le compartiment 40, 140 présente de préférence une largeur 33 selon Y, analogue à la largeur du couloir 12. Plus précisément, le compartiment 40, 140 est notamment délimité par deux parois latérales 42, chacune desdites parois latérales étant disposée dans un même plan (X, Z) qu’une paroi latérale 24 du couloir 12, 112.
Le compartiment 40 est également délimité selon X par la deuxième paroi frontale 30 du couloir 12, 112 et par une troisième paroi frontale 44.
Une longueur 46 selon X entre les deuxième 30 et troisième 44 parois frontales est très inférieure à une longueur selon X entre les première 28, 128 et deuxième 30 parois frontales. La longueur 46 est préférentiellement comprise entre 30 cm et 1 m, plus préférentiellement de l’ordre de 50 cm.
Le compartiment 40, 140 comporte en outre: un fond 48, 148 ; une première 50 et une deuxième 52 ouvertures, situées en vis-à-vis selon X; et un premier 54 et un deuxième 56 éléments de fermeture.
Dans le mode de réalisation des figures 1 à 3, le fond 48 est situé dans un même plan horizontal que le fond 26 du couloir 12.
Dans le mode de réalisation des figures 4 et 5, le fond 148 forme une pente descendante par rapport au fond 126 du couloir 112. De préférence, le fond 148 forme un premier angle α non nul avec l’horizontale. Le premier angle α est préférentiellement compris entre 30° et 55° et plus préférentiellement de l’ordre de 45°.
La première ouverture 50 est destinée à une communication avec le couloir 12, 112. A cet effet, ladite première ouverture 50 est ménagée dans la deuxième paroi frontale 30 du couloir 12, 112.
De préférence, la première ouverture 50 s’étend sur toute la largeur du couloir 12, 112 et du compartiment 40, 140. Plus précisément, selon la direction Y, la première ouverture 50 présente une largeur 58 sensiblement égale à la largeur 33 du couloir 12.
De préférence, la première ouverture 50 s’étend verticalement à partir du fond 26, 126 du couloir 12, 112 et du fond 48, 148 du compartiment 40, 140.
Plus préférentiellement, la première ouverture 50 a une forme sensiblement parallélépipédique, de côtés disposés selon Y et Z. Un bord supérieur 60 de la première ouverture 50 est formé par la deuxième paroi frontale 30 du couloir 12, 112. Une hauteur 62 de la première ouverture 50, entre le fond 48 et le bord supérieur 60, est de préférence inférieure à la hauteur 35 du couloir 12. La hauteur 62 est par exemple de l’ordre de 1,5 à 2 mètres.
Le premier élément 54 de fermeture est apte à fermer de manière réversible la première ouverture 50. De préférence, le premier élément 54 de fermeture comporte un premier volet 64 mobile en translation verticale. Le premier volet 64 est sensiblement disposé dans un plan (Y, Z).
Plus précisément, le premier volet 64 est mobile entre une configuration ouverte et une configuration fermée de la première ouverture 50. Dans la configuration fermée, représentée sur les figures 1 et 2, la première ouverture 50 est totalement obstruée. Dans la configuration ouverte, représentée sur la figure 5, la première ouverture 50 est totalement dégagée.
Le premier volet 64 est par exemple mobile au moyen de vérins hydrauliques.
Selon un mode de réalisation préférentiel, le couloir 12 de digestion comporte une rampe 70 adjacente à la deuxième paroi frontale 30.
Plus précisément, la rampe 70 présente une surface 72 inclinée par rapport à l’horizontale et orientée vers le bas. La surface 72 s’abaisse progressivement depuis le bord supérieur 36 des parois latérales 24 jusqu’au bord supérieur 60 de la première ouverture 50.
De préférence, la surface 72 s’étend sur toute la largeur 33 du couloir 12.
De préférence, la surface 72 est sensiblement plane et forme un deuxième angle β non nul avec l’horizontale. L’angle β est préférentiellement compris entre 30° et 60° et plus préférentiellement de l’ordre de 45°.
La deuxième ouverture 52 du compartiment 40, 140 est destinée à évacuer de la matière organique 32 reçue dans ledit compartiment, comme il sera décrit ci-après.
A cet effet, ladite deuxième ouverture 52 est ménagée dans la troisième paroi frontale 44 du compartiment 40, 140.
De préférence, la deuxième ouverture 52 s’étend sur toute la largeur du compartiment 40, 140. Plus précisément, selon la direction Y, la deuxième ouverture 52 présente une largeur sensiblement égale à la largeur 33 du compartiment 40, 140.
De préférence, la deuxième ouverture 52 s’étend verticalement à partir du fond 48 du compartiment 40. Plus préférentiellement, la deuxième ouverture 52 a une forme sensiblement parallélépipédique, de côtés disposés selon Y et Z. Un bord supérieur 74 de la deuxième ouverture 52 est formé par la troisième paroi frontale 44 du compartiment 40.
Une hauteur 76 de la deuxième ouverture 52, entre le fond 48, 148 et le bord supérieur 74, est de préférence inférieure ou égale à la hauteur 62 de la première ouverture 50. A titre d’exemple, dans le mode de réalisation des figures 4 et 5, la hauteur 76 est comprise entre 1 m et 2 m, de préférence de l’ordre de 1,70 m.
Le deuxième élément 56 de fermeture est apte à fermer de manière réversible la deuxième ouverture 52. De préférence, le deuxième élément 56 de fermeture comporte un deuxième volet 78 mobile entre une configuration ouverte et une configuration fermée de la deuxième ouverture 52. Dans la configuration fermée, représentée sur les figures 1 et 5, la deuxième ouverture 52 est totalement obstruée. Dans la configuration ouverte, non représentée la deuxième ouverture 52 est totalement dégagée.
Dans le mode de réalisation représenté, le deuxième volet 78 est mobile en translation verticale et est sensiblement disposé dans un plan (Y, Z), de manière analogue au premier volet 64. En variante non représentée, le deuxième volet 78 est mobile en rotation selon un axe horizontal et se déplace à l’extérieur du compartiment 40.
La zone d’introduction 16 du dispositif 10 selon le premier mode de réalisation, notamment visible sur la figure 3, va à présent être décrite.
La zone d’introduction 16 comporte au moins un bac d’introduction 80 et au moins un épandeur 82.
Le bac d’introduction 80 est situé dans le prolongement du couloir 12 de digestion selon la direction longitudinale X. Le bac d’introduction 80 est notamment délimité par la première paroi frontale 28 dudit couloir.
Le bac d’introduction 80 comporte: une glissière 84, un orifice de communication 86, un piston 88 et un élément chauffant 90.
La glissière 84 forme une surface inclinée par rapport à l’horizontale et orientée vers le haut. Ladite surface est de préférence sensiblement plane et s’abaisse progressivement selon X.
De préférence, la glissière 84 forme un angle γ non nul avec l’horizontale. L’angle γ est préférentiellement compris entre 20° et 60° et plus préférentiellement de l’ordre de 30°.
L’orifice de communication 86 est ménagé dans la première paroi frontale 28, au bas de la glissière 84, formant une communication entre le bac d’introduction 80 et le couloir 12. Une hauteur selon Z de l’orifice de communication 86 est de préférence inférieure à la hauteur 62 de la première ouverture 50. La hauteur dudit orifice 86 est par exemple de l’ordre de 50 cm.
Le piston 88 est apte à se déplacer le long de la glissière 84, entre une position haute, représentée sur la figure 1, et une position basse représentée sur la figue 4. Dans la position basse, le piston 88 obstrue l’orifice de communication 86.
Le piston 88 est par exemple mobile au moyen de vérins hydrauliques.
L’élément chauffant 90 est disposé sur la glissière 84, de préférence à proximité de l’orifice de communication 86. L’élément chauffant 90 est par exemple une plaque chauffante électrique.
L’épandeur 82 est disposé au-dessus du bac d’introduction 80. L’épandeur 82 comporte notamment un tapis 92 de déplacement et des tiges rotatives 94.
Le tapis 92 est apte à déplacer selon X de la matière organique disposée sur ledit tapis. Les tiges rotatives 94 s’étendent selon Y et se trouvent en aval du tapis 92. Les tiges rotatives sont munies de barres 96 formant des saillies radiales.
Dans le mode de réalisation représenté, la zone d’introduction 16 comporte deux bacs d’introduction 80, juxtaposés selon Y et séparés par une cloison longitudinale 98. Chaque bac d’introduction 80 est associé à un épandeur 82 disposé au-dessus dudit bac.
La zone d’introduction 116 du dispositif 110 selon le deuxième mode de réalisation, notamment visible sur la figure 4, va à présent être décrite.
La zone d’introduction 116 comporte un conduit principal 180, un ou plusieurs dispositifs de distribution 181, une pompe 182 et une trémie 183. De préférence, la zone d’introduction 116 comporte en outre un échangeur thermique 184. De préférence, la zone d’introduction 116 comporte en outre une arrivée 185 de liquide, reliée à la pompe 182.
Le conduit principal 180 s’étend sensiblement horizontalement, le long de la première paroi frontale 128 du couloir 112 de digestion. Le conduit principal 180 présente de préférence un diamètre élevé, par exemple de l’ordre de 40 cm.
Le ou chaque dispositif de distribution 181 comporte une canalisation 186 et une vanne 187. La ou chaque canalisation 186 relie le conduit principal 180 à une ouverture ménagée dans la première paroi frontale 128 du couloir 112. La vanne 187 correspondante est apte à ouvrir et à fermer ladite ouverture.
La pompe 182 est apte à déplacer de la matière organique 32 dans le conduit principal 180 et dans le ou chaque dispositif de distribution 181. La pompe 182 est de préférence une pompe à piston.
La trémie 183 est disposée au-dessus de la pompe 182. La trémie 183 comporte notamment un tapis 188 de déplacement, analogue au tapis 92 de l’épandeur 82 décrit ci-dessus. De manière optionnelle, la trémie 183 comporte en outre des tiges rotatives, analogues aux tiges rotatives 94 de l’épandeur 82 décrit ci-dessus.
L’échangeur thermique 184 est disposé autour du conduit principal 180, en amont du ou des dispositifs de distribution 181. L’échangeur thermique 184 est notamment apte à réchauffer de la matière organique contenue dans le conduit principal.
L’arrivée 185 de liquide est de préférence reliée à un réservoir d’eau ou de jus de fermentation ou de lisier.
Dans une variante de réalisation du dispositif 110 de méthanisation, ledit dispositif comporte au moins deux couloirs 112 situés en parallèle et alimentés par une même zone d’introduction 116, le conduit principal 180 s’étendant alors le long des premières parois frontales 128 des au moins deux couloirs 112.
Le module électronique 19 de commande du dispositif 10, 110 de méthanisation est apte à piloter les rampes 39 d’arrosage et les premier 54 et deuxième 56 éléments de fermeture de la zone d’évacuation 18, 118. Par ailleurs, ledit module électronique 19 est relié au détecteur 37.
Dans le mode de réalisation des figures 1 à 3, le module électronique 19 est apte à piloter le piston 88, l’élément chauffant 90, le tapis 92 et les tiges rotatives 94 de la zone d’introduction 16.
Dans le mode de réalisation des figures 4 et 5, le module électronique 19 est apte à piloter la pompe 182, l’échangeur thermique 184, la ou les vannes 186 du ou des dispositifs de distribution 181 et le tapis 188 de la trémie 183.
Selon des variantes de réalisation de l’invention (non représentées), un dispositif de méthanisation comprend un couloir de digestion 12 ou 112; un collecteur 14 ou 114 ; une zone d’introduction 16 ou 116; et une zone d’évacuation 18 ou 118, combinés de manière différente des dispositifs 10 et 110 décrits ci-dessus.
Un procédé de fonctionnement du dispositif 10, 110 de méthanisation va maintenant être décrit. Ledit procédé est par exemple mis en œuvre par un programme mémorisé dans le module électronique de commande 19.
De la matière organique 32 de type fumier, comprenant de préférence une quantité de paille de l’ordre de 5% à 80%, est tout d’abord introduite dans la zone d’introduction 16, 116.
Plus précisément, dans le mode de réalisation des figures 1 à 3, la matière organique 32 est introduite dans le ou les épandeurs 82. Ladite matière organique 32 est déplacée par le tapis 92 vers les tiges rotatives 94 en mouvement. Les saillies radiales 96 desdites tiges rotatives séparent les différents éléments solides de la matière organique 32, qui tombent sur la glissière 84 du ou de chaque bac d’introduction 80.
L’élément chauffant 90, disposé sur la glissière 84, augmente de préférence la température de la matière organique 32 avant son introduction dans le couloir 12. Plus préférentiellement, la matière organique 32 est chauffée à une température supérieure à 38 °C.
Le piston 88 se déplace de manière répétitive entre sa position haute et sa position basse, de sorte à pousser la matière organique 32 dans le couloir 12, par l’orifice de communication 86. Ladite matière organique 32 alimente ainsi par le bas une masse de matière située dans le couloir 12 de digestion.
Par ailleurs, dans le mode de réalisation des figures 4 à 5, la matière organique 32 est introduite dans la trémie 183. Ladite matière organique est alors décompacter avant de tomber dans la pompe 182. La matière organique est alors mélangée à de l’eau ou à du jus de fermentation amené par l’arrivée 185 de liquide, avant de se déplacer dans le conduit principal 180. L’échangeur thermique 184 permet d’amener la matière organique 32 à une température de l’ordre de 38 °C-40 °C.
La matière organique 32 est ensuite introduite dans le couloir 112 de digestion par le ou les dispositifs de distribution 181. Dans la variante selon laquelle le dispositif de méthanisation comporte plusieurs couloirs 112 en parallèle, la matière organique 32 est alors répartie entre lesdits couloirs.
On considère à présent la matière organique 32 introduite dans l’espace 31 du couloir 12, 112 de digestion. En raison des propriétés physiques évoquées ci-dessus, l’introduction continue de matière conduit la masse de matière organique 32 à se déplacer de manière cohérente le long du couloir 12, 112, selon la direction X. De préférence, ladite masse de matière organique 32 est arrosée d’eau tout au long de son parcours, au moyen des rampes d’arrosage 39.
De préférence, le débit de matière organique introduit dans le couloir 12, 112 est régulé par le module électronique 19 au moyen du détecteur 37, de sorte à contrôler la hauteur 137 de la masse de matière organique.
La progression de la matière organique 32 le long du couloir 12, 112 de digestion, dans un environnement humide et tiède, favorise la décomposition anaérobie de ladite matière organique. Il s’ensuit une production de biogaz qui se dégage de la matière solide et est récupéré dans la voûte 38 du collecteur 14. Le gaz est ensuite évacué par la ou les cheminées 138.
Lorsque la matière organique 32 arrive à la seconde extrémité 22 du couloir 12, 112, le haut de la masse de matière entre en contact avec la rampe 70 et est dirigé vers le bas par la surface inclinée 72. La matière organique 32 forme alors un joint hydraulique qui permet d’éviter un échappement de biogaz par la première ouverture 50.
Dans le mode de réalisation des figures 4 et 5, la partie 127 légèrement montante du fond du couloir 112, près de la seconde extrémité 22, bloque l’écoulement d’une partie du jus de fermentation à l’extérieur dudit couloir. Cela permet une stagnation de liquide au fond dudit couloir pour maintenir l’humidité de la matière organique 32 en circulation.
La zone d’évacuation 18, 118 fonctionne de manière cyclique, selon le schéma suivant:
Tout d’abord, le deuxième volet 52 étant en position fermée, le premier volet 64 passe de la position fermée à la position ouverte. La matière organique 32, dirigée par les parois du couloir 12, 112 et par la rampe 70, passe par la première ouverture 50 et remplit le compartiment 40, 140 comme visible sur la figure 5.
Le premier volet 64 est ensuite abaissé en position fermée, puis le deuxième volet 52 est relevé en position ouverte. La matière organique 32 reçue dans le compartiment 40, 140 s’écoule à l’extérieur du dispositif 10, 110 par la deuxième ouverture 52. Dans le mode de réalisation des figures 4 et 5, l’écoulement est favorisé par la pente du fond 148 du compartiment 140.
Le deuxième volet 52 est enfin abaissé en position fermée, avant le début d’un nouveau cycle.
Le système de sas formé par le compartiment 40, 140 de la zone d’évacuation 18 permet notamment de contrôler un débit d’évacuation de matière organique 32, de manière à obtenir des débits d’introduction et d’évacuation similaires.
L’absence d’obstacles dans le couloir 12, 112 et la grande largeur de la première ouverture 50 facilitent le déplacement de la matière organique 32 jusqu’en sortie du dispositif 10, 110. En effet, la paille composant ladite matière organique présente une résistance aux obstacles, qui peut gêner la progression de ladite matière dans le dispositif.
Le dispositif 10 de méthanisation selon l’invention permet ainsi d’obtenir une évacuation efficace de la matière organique digérée. Le débit de matière traitée est ainsi amélioré. A titre d’exemple, le dispositif 10, 110 de méthanisation décrit ci-dessus permet d’obtenir des débits de 2 m3à 15 m3par jour, pour une largeur 33 de 6 mètres du couloir 12, 112.
Claims (10)
- Dispositif (10, 110) de méthanisation, comprenant:
- un couloir (12, 112) de digestion, apte à recevoir de la matière organique (32), ledit couloir s’étendant de manière sensiblement linéaire entre une première (20) et une seconde (22) extrémités;
- un collecteur (14, 114) de gaz, surmontant le couloir de digestion;
- une zone (16, 116) d’introduction de matière organique à digérer, disposée à la première extrémité du couloir; et
- une zone (18, 118) d’évacuation de la matière organique digérée, disposée à la seconde extrémité du couloir;
le dispositif étant caractérisé en ce que:
- le couloir de digestion présente une largeur (33) sensiblement constante selon une première direction (Y) horizontale; et
- la zone d’évacuation comporte: une première ouverture (50) de communication avec le couloir de digestion, ladite première ouverture présentant une largeur (58) sensiblement égale à la largeur (33) du couloir selon la première direction (Y) ; et un premier élément (54) de fermeture de la première ouverture, ledit premier élément de fermeture étant mobile entre une configuration ouverte et une configuration fermée de ladite première ouverture. - Dispositif de méthanisation selon la revendication 1, dans lequel le premier élément de fermeture (54) comporte un volet mobile en translation selon une deuxième direction (Z), perpendiculaire à la première direction (Y) horizontale.
- Dispositif de méthanisation selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel le couloir de digestion comporte une rampe (70) adjacente à un bord supérieur (60) de la première ouverture de la zone d’évacuation, ladite rampe présentant une surface (72), inclinée d’un angle (β) non nul par rapport à l’horizontale et orientée vers le bas.
- Dispositif de méthanisation selon la revendication 3, dans lequel la surface inclinée (72) de la rampe présente une largeur (58) sensiblement égale à la largeur (33) du couloir selon la première direction (Y).
- Dispositif de méthanisation selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la zone d’évacuation (18, 118) comporte:
- un compartiment (40, 140) sur lequel débouche la première ouverture (50) de communication avec le couloir de digestion;
- une deuxième ouverture (52) ouvrant sur ledit compartiment, ladite deuxième ouverture étant alignée avec la première ouverture selon une troisième direction (X) perpendiculaire à la première direction (Y) horizontale; et
- un deuxième élément (56) de fermeture de la deuxième ouverture, ledit deuxième élément de fermeture étant mobile entre une configuration ouverte et une configuration fermée de ladite deuxième ouverture. - Dispositif de méthanisation selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la zone d’introduction (116) comporte: un conduit principal (180), un ou plusieurs dispositifs de distribution (181) et une pompe (182), le ou chaque dispositif de distribution reliant le conduit principal à une ouverture de communication avec le couloir de digestion, la pompe étant apte à déplacer de la matière organique (32) à travers le conduit principal et le ou chaque dispositif de distribution.
- Dispositif de méthanisation selon la revendication 6, dans lequel la zone d’introduction (116) comporte en outre un échangeur thermique (184) disposé sur le conduit principal (180).
- Dispositif de méthanisation selon la revendication 6 ou la revendication 7, comprenant en outre une trémie (183) disposée au-dessus de la pompe (182), ladite trémie étant apte à séparer des éléments solides composant la matière organique (32).
- Procédé de fonctionnement d’un dispositif de méthanisation (10, 110) selon l’une des revendications précédentes, ledit procédé comprenant:
- l’introduction de matière organique (32) dans le couloir (12, 112) de digestion par la zone d’introduction (16, 116); et
- simultanément, l’évacuation de matière organique par la zone d’évacuation (18, 118), ladite évacuation comprenant un déplacement répété du premier élément (54) de fermeture entre les configurations ouverte et fermée de la première ouverture (50). - Procédé selon la revendication 9 prise en combinaison avec la revendication 5, dans lequel l’évacuation de matière organique comprend les étapes suivantes:
- le deuxième élément (56) de fermeture étant en configuration fermée, passage du premier élément (54) de fermeture en configuration ouverte; puis
- passage du premier élément (54) de fermeture en configuration fermée; puis
- passage du deuxième élément (56) de fermeture en configuration ouverte.
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