CA2766300A1

CA2766300A1 - Reacteur pour la methanisation de la biomasse

Info

Publication number: CA2766300A1
Application number: CA2766300A
Authority: CA
Inventors: Philippe Peultier
Original assignee: ENERBIOM
Current assignee: ENERBIOM
Priority date: 2009-07-02
Filing date: 2010-07-02
Publication date: 2011-01-06
Also published as: WO2011001048A1; US20120142087A1; FR2947560B1; EP2449085A1; FR2947560A1

Abstract

L'invention concerne un réacteur pour la méthanisation de la biomasse comprenant : - un réservoir, étanche au gaz, dont l'accès est permis par une porte étanche conçue pour l'admission de la biomasse, ledit réservoir étant conçu sous la forme d'un garage; une installation de chauffage de la biomasse, par exemple prévue au niveau des parois dudit réservoir; un raccordement de prélèvement de biogaz; une installation de drainage du jus de suintement. Selon l'invention, les parois inférieures (6, 7) dudit réservoir (2) forment avec les parois latérales (8) dudit réservoir une cuvette (C) permettant de créer une garde de liquide de suintement (9) de niveau inférieur ou égal au niveau du seuil de ladite porte. Les parois inférieures du réservoir comprennent notamment un plan incliné constituant une rampe pour un véhicule s'étendant à proximité du seuil de la porte jusqu'à une paroi horizontale de la cuvette (C).

Description

TITRE : Réacteur pour la méthanisation de la biomasse.
L'invention est relative à un réacteur pour la méthanisation de la biomasse.
Dans le domaine de la méthanisation, il est connu, notamment du document EP-0.023.176 un réacteur pour la méthanisation de la biomasse dont le réservoir se présente sous la forme d'un box de garage permettant à
un véhicule de charger rapidement ou au contraire de vider le réservoir avec des matières fermentescibles. A cet effet, le réservoir présente une ouverture de chargement permettant le passage d'un véhicule qui peut être fermée par une porte de manière étanche au gaz.
Dans ce type d'installation, le jus de suintement peut être drainé au niveau de la paroi inférieure du réservoir et être pompé afin d'alimenter des rampes de pulvérisation, en partie haute du réservoir, afin de mouiller les matières solides fermentescibles.
On connaît également du document WO-2007/097392 un réacteur de méthanisation sous la forme d'un box de garage équipé d'une porte permettant le passage d'un véhicule pour le chargement ou le déchargement du réservoir.
Ce réacteur est équipé d'une conduite de biogaz et d'un dispositif de drainage du jus de suintement (percolat) prévu sur le fond ou sur les parois du réservoir.
Les performances sont améliorées en maintenant un certain niveau de liquide du jus de suintement (garde de percolat) dans le réservoir qui peut être régulé grâce à un dispositif de contrôle associé au dispositif de drainage. La régulation commande une valve du dispositif de drainage en fonction du signal d'un capteur de niveau afin de régler le niveau de percolat dans le réservoir à une valeur de consigne. Dans ce document, la porte de chargement se doit d'être étanche non seulement au gaz mais également aux liquides pour maintenir la garde de liquide de suintement. Dans ce document, la porte du réservoir ne peut être ouverte que lorsque la garde de percolat a été entièrement vidée, ce qui ralentit les opérations de chargement et de

2 déchargement.
On connaît également du document DE-3719564 un réacteur pour la méthanisation de la biomasse. Ce réacteur comprend un réservoir étanche au gaz, une conduite de biogaz et une ouverture alimentée par une vis sans fin pour remplir le réservoir avec des matières fermentescibles. Un dispositif de drainage permet de drainer le percolat qui s'évacue par un trop-plein. Ce trop-plein permet de définir dans le réservoir, étanche au liquide, une garde de percolat.
Le but de la présente invention est de proposer un réacteur pour la méthanisation de la biomasse dont le réservoir permet la création d'un guide de liquide de suintement, construit sous la forme d'un garage permettant le chargement de la biomasse grâce à un véhicule, et dont le chargement ou le déchargement de la biomasse peut être réalisé de manière plus rapide que dans les réacteurs de l'état de l'art.
Un autre but de la présente demande est de proposer un tel réacteur dont la maintenance peut être facilitée, plus particulièrement dans le cas d'une défaillance du dispositif de drainage du percolat.
Un autre but de l'invention est de proposer un tel réacteur de conception simple.
D'autres buts et avantages apparaîtront au cours de la description qui va suivre et qui n'est donnée qu'à titre indicatif.
A cet effet, l'invention concerne un réacteur pour la méthanisation de la biomasse comprenant :
un réservoir, étanche au gaz, dont l'accès est permis par une porte étanche conçue pour l'admission de la biomasse, ledit réservoir étant construit sous la forme d'un garage, - une installation de chauffage de la biomasse, par exemple prévue au niveau des parois dudit réservoir, - un raccordement de prélèvement de biogaz, - une installation de drainage du jus de suintement.
Selon l'invention, les parois inférieures dudit réservoir forment

3 avec les parois latérales du réservoir une cuvette permettant de créer une garde de liquide de suintement de niveau inférieur ou égal au niveau du seuil de la porte.
Plus particulièrement, selon l'invention, les parois inférieures du réservoir comprennent :
- un plan incliné, constituant une rampe pour véhicule, - une paroi horizontale constituant le fond de la cuvette, le plan incliné s'étendant à proximité du seuil de la porte jusqu'à la paroi de fond.
Avantageusement, les parois inférieures du réservoir peuvent présenter, entre la porte et le plan incliné, un muret s'élevant à un niveau supérieur du seuil de la porte sur toute la largeur du réservoir jusqu'aux parois latérales dudit réservoir, à l'exception de deux passages pour les roues d'un véhicule. Le muret permet la création d'une garde de liquide de suintement de niveau supérieur au seuil de la porte lorsque lesdits deux passages sont obturés.
La paroi horizontale de la cuvette peut se situer à une distance verticale du seuil de la porte comprise entre 0,5 m et 1,5 m, telle que par exemple 1 m.
Le plan incliné peut s'étendre sur une distance horizontale comprise entre 5 et 15 m telle que par exemple 10 m.
Le niveau de la garde de liquide de suintement de la cuvette peut être déterminé par une surverse de l'installation de drainage.
Le réacteur peut présenter un circuit de recirculation du jus de suintement drainé.
Le circuit de recirculation peut -comprendre un réservoir de pompage alimenté en jus de suintement drainé.
Le réservoir de pompage peut être étanche à l'air, un siphon étant prévu sur la conduite de drainage entre ladite cuvette et ledit réservoir de pompage.
Ledit réservoir de pompage peut présenter, en outre, une entrée de biogaz pour le vidage du réservoir de pompage.

4 Ladite installation de chauffage de la biomasse peut être prévue au niveau des parois dudit réservoir permettant de chauffer directement la biomasse, ou alternativement prévue sur le circuit de recirculation du jus de suintement permettant le chauffage de la biomasse par aspersion à partir du jus de suintement chauffé recirculé.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description accompagnée des dessins en annexe parmi lesquels :
- la figure 1 est une vue selon une vue de coupe verticale, longitudinale d'un réacteur pour la méthanisation de la biomasse conforme à
.10 l'invention selon un mode de réalisation, - la figure 2 est une vue selon une coupe horizontale d'une installation comprenant trois réacteurs conformes à l'invention, en série, - la figure 3 est une - vue selon une coupe verticale, longitudinale, d'un réacteur pour la méthanisation de la biomasse conforme à
l'invention selon un second mode de réalisation, présentant un muret entre le seuil de la porte et le plan incliné, - la figure 4 est une vue de dessus du réservoir du réacteur illustré à la figure 3, - la figure 5 est une vue de face du muret du réacteur des figures 3 et 4.
L'invention concerne un réacteur 1 pour la méthanisation de la biomasse.
Ce réacteur comprend :
un réservoir 2 étanche au gaz dont l'accès est permis par une porte 3 conçue pour l'admission de la biomasse, ledit réservoir étant construit sous la forme d'un garage étanche aux liquides, - une installation de chauffage de la biomasse prévue, par .exemple, au niveau des parois dudit réservoir 2, - un raccordement 4 de prélèvement de biogaz, - une installation de drainage 5 du jus de suintement.
On entend par garage le fait que le réservoir, et plus particulièrement l'ouverture de la porte, permettent le passage d'un véhicule de chargement, tel qu'un tracteur, afin de charger le réservoir en matières végétales fermentescibles ou au contraire de le décharger.
Le réservoir peut notamment être construit en béton armé.

5 L'installation de chauffage peut être au niveau des parois dudit réservoir 2 et comprendre des conduites (non illustrées) destinées pour l'écoulement d'un fluide caloporteur. Ces conduites peuvent être prévues sur les parois latérales du réservoir, de manière apparente, ou encore être noyées dans le béton des parois latérales ou des parois inférieures du réservoir.
Alternativement, l'installation de chauffage peut être prévue sur un circuit de recirculation 11 du jus de suintement drainé, permettant le chauffage du jus de suintement et ainsi le chauffage de la biomasse par aspersion de la biomasse à partir du jus de suintement chauffé recirculé.
Selon l'invention, les parois inférieures à 6, 7 du réservoir 2 forment avec les parois latérales 8 dudit réservoir une cuvette C permettant de créer une garde de liquide de suintement de niveau inférieur ou égal au niveau du seuil S de ladite porte.
Telle qu'illustrée à la figure 1, cette cuvette C est ainsi positionnée sous le niveau du seuil de la porte 3, ce qui permettra notamment d'ouvrir la porte 3 même dans le cas où la cuvette C est remplie du liquide de suintement tel qu'illustré à la figure 1.
De manière avantageuse, les parois inférieures du réservoir 2 comprennent :
- un plan incliné 6, constituant une rampe pour un véhicule, - une paroi horizontale 7 constituant le fond de la cuvette C.
Le plan incliné 6 s'étend ainsi, tel qu'illustré à la figure 1, à
proximité du seuil S de la porte 3 jusqu'à la paroi horizontale. Cette rampe permet donc à un véhicule de chargement de descendre jusqu'au fond de la cuvette C pour procéder aux opérations de déchargement ou de chargement des matières fermentescibles.
La paroi horizontale 7 constituant le fond de la cuvette se

6 trouve donc à un niveau. inférieur du seuil S de la porte 3, notamment à une distance verticale Il du seuil S de la porte 3 comprise entre 0,5 m et 1,5 m telle que par exemple 1 m. La garde de liquide de suintement peut ainsi présenter une hauteur par rapport au fond comprise entre 0,5 m et 1,5 m, telle que par exemple 1 m.
Le plan incliné 6 permet au véhicule de descendre à partir du seuil S de la porte 3 jusqu'au fond de la cuvette C. Il peut s'étendre sur une distance horizontale 12 comprise entre 5 m et 15 m telle que par exemple 10 m.
La pente du plan incliné 6 permet au véhicule de descendre puis de remonter sans risque : il peut notamment s'agir d'une pente de l'ordre de 10 % (entre 6 % et 16 %) soit un angle a sur la figure 1 de l'ordre de 6 .
Tel qu'illustré selon l'exemple des figures 3 à 5, un muret 17 peut être pourvu entre le seuil S de la porte 3 et le plan incliné 6. Ce muret s'élève au-dessus du niveau du seuil S de la porte 3 et s'étend sur toute la largeur du réservoir 2 jusqu'aux parois latérales 8 du réservoir 2, à
l'exception de deux passages 18 pour les roues d'un véhicule.
Ce muret est de hauteur 13 tel que par exemple 40 cm, inférieure à la garde au sol du véhicule de chargement, de telle façon à
pouvoir être traversé par le véhicule, les roues du véhicule empruntant les deux passages 18, ouverts. L'écartement entre les deux passages 18 correspond donc sensiblement à l'écartement entre les roues d'un même essieu du véhicule.
Lorsqu'il est nécessaire de créer la garde de liquide de suintement, les passages 18 peuvent être obturés. A cet effet, des plaques 19 sont insérées dans les passages 18, deux bords opposés de ladite plaque 19 engageant avec deux rainures correspondantes, verticales du muret 17, pourvues dans l'ouverture de passage 18. Une fois les passages 18 obturés, le muret permet la création d'une garde de liquide de suintement de niveau supérieur au seuil-S de la porte. Ce muret permet de limiter le décaissement et ainsi la distance Il qui peut être de 60 cm pour un muret de hauteur 13 égale à
cm. La garde de liquide 9 peut être de 1 m.

7 Le niveau de la garde de liquide de suintement 9 de la cuvette C peut être déterminé par une surverse 10 de l'installation de drainage 5.
Avantageusement, le réacteur 1 peut comprendre ledit circuit de recirculation 11 du jus de suintement drainé.
Ce circuit de recirculation 11 peut comprendre un réservoir de pompage 12 alimenté du jus de suintement drainé. Le réseau est équipé d'une pompe 50. Avantageusement, ce réservoir de pompage 12 est étanche à l'air pour que se maintienne une réaction anaérobie à l'intérieur dudit réservoir 12.
A cet effet, un siphon 14 peut être prévu sur la conduite de drainage 13 entre la cuvette C et ledit réservoir de pompage 12, afin d'interdire l'admission d'air dans le réservoir de pompage 12 à partir du réservoir 2. En outre, le réservoir de pompage 12 peut être pourvu d'une entrée de biogaz 15 permettant le vidage du réservoir de pompage 12.
Eventuellement, l'installation de chauffage prévue sur le circuit de recirculation peut être prévue interne au réservoir de pompage 12, comprenant, par exemple, des conduites, internes au réservoir 12 prévues pour l'écoulement d'un fluide caloporteur.
Nous décrivons maintenant plus en détail l'exemple de réalisation illustré aux figures 1 et 2. L'installation de la figure 2 comprend 20, plusieurs réacteurs 11, 12, 13 dont les réservoirs 21, 22, 23 et leurs portes associées 31, 32, 33 sont disposés en série. Les réservoirs 21, 22, 23 sont construits sous la forme d'un garage en béton armé.
Les conduites de drainage 131, 132, 133 acheminent respectivement le liquide de suintement respectif desdits réacteurs 11, 12, 13 vers des réservoirs de pompage 121, 122, 123 propres à chacun des réacteurs.
Les réacteurs 11, 12, 13 sont construits de manière identique au réacteur de la figure 1.
Des conduits 31, 32, 33 permettent d'acheminer le liquide de chacun des réservoirs 121, 122, 123 vers un réservoir de stockage 20, comun.
Selon la vue de coupe verticale de la figure 1, le réservoir 2 comprend une porte 3 sous la forme d'une plaque articulée, notamment selon

8 PCT/FR2010/000485 un axe de rotation horizontal, à son extrémité supérieure à la paroi supérieure du réservoir ou encore être du type basculante. Cette porte peut être ouverte ou fermée, actionnée à l'aide d'une motorisation ou non.
L'ouverture de porte permet le passage d'un véhicule de chargement tel qu'un tracteur. Les parois inférieures du réservoir 6, 7 consistent essentiellement en une rampe 6 et une paroi horizontale 7. Le plan incliné 6 s'étend à proximité du seuil S de la porte 3 jusqu'à la paroi horizontale 7.
Selon cet exemple, la paroi horizontale 7 se situe à un niveau inférieur du seuil S de la porte 3 à une distance verticale Il égale à 1 m, permettant ainsi la création d'une garde de liquide de suintement 9 de 1 m de hauteur.
Le plan incliné 6 s'étend sur une distance horizontale 12 de 10 m. La pente est donc de 10 % ce qui correspond à un angle a d'à peu près 6 . Dans la cuvette C, le niveau de la garde de suintement 9 de la cuvette C
est déterminé par une surverse 10 de l'installation de drainage 5, de niveau légèrement inférieur au seuil S de la porte 3. Tel qu'illustré un circuit de recirculation 11 du jus de suintement est couplé à l'installation de drainage afin de recycler le jus de suintement au niveau de rampes d'aspersion 24 du liquide de suintement, dans le réservoir 2.
Ce circuit de recirculation 11 comprend un réservoir de pompage 12 alimenté en jus de suintement drainé par l'intermédiaire de la surverse 10. Alternativement, lorsqu'il sera nécessaire de vider le réservoir 2, une vanne 16, normalement fermée, sera ouverte afin que le liquide drainé se dirige sous l'action de la gravité dans le réservoir .12, sans passer par la surverse 10.
Le réservoir 12 est avantageusement étanche à l'air afin de maintenir la fermentation anaérobie du liquide de suintement, contenu dans ledit réservoir 12. Afin d'interdire toute admission d'air dans le réservoir 12, la conduite de drainage 13 entre la cuvette C et le réservoir de pompage 12 comprend avantageusement un siphon 14. En outre, le réservoir de pompage

9 12 présente une entrée de biogaz 15 pour le vidage dudit réservoir de pompage 12. Aussi, lorsque le réservoir de pompage est vidé, le volume occupé par le liquide de suintement sera remplacé par du biogaz et non de l'air.
Afin de faciliter le drainage du jus de suintement, des rigoles 22 pourront être prévues en profondeur sur la paroi horizontale 7 de fond de la cuvette. Les rigoles 22 s'étendent sur la longueur de la paroi 7 jusqu'à la conduite de drainage 13.
On dispose ainsi d'un réacteur pour la méthanisation de la biomasse dont le réservoir peut être chargé en matières fermentescibles ou au contraire déchargé au moyen d'un véhicule et dont le réservoir permet les créations d'une garde de jus de suintement permettant d'améliorer la vitesse de fermentation dans ledit,réservoir.
Avantageusement, dans cette installation, il est possible d'ouvrir la porte 3 alors que la garde de liquide de suintement n'est pas vidée, ce qui permettra de faciliter la maintenance, notamment dans le cas d'une défaillance du dispositif de drainage (panne, obturation de la conduite de drainage ou autres). Cette installation permet également d'augmenter les cadences de remplissage et de vidage du réservoir en permettant notamment de vider la garde de liquide 9 et d'ouvrir la porte simultanément, en temps masqué.
Le réacteur 1 exemple ses figures 3 à 5 se distingue de l'exemple de la figure 1 par la présence du muret 17 entre la porte 3 et le plan incliné 6. Ce muret 17 permet, une fois les passages 18 obturés par les plaques 19 de créer une garde de liquide de suintement de hauteur substantielle telle que par exemple 1 m, dont le niveau est supérieur au seuil S
de la porte 3. Ce muret permet de limiter le décaissement et ainsi la pente du plan incliné 6. Selon cet exemple illustré, la garde de liquide de suintement présente une hauteur de 1 m. La hauteur du muret 17 est de 40 cm (13), la distance Il verticale, séparant le seuil S de la porte 3 et la paroi horizontale 7 est de 60 cm. La distance horizontale 12 du plan incliné est de 10 m, la pente de 6 %. La surverse 10 permet de créer une garde de liquide de suintement 9 de niveau supérieur au seuil S de la porte, inférieur ou égal au muret 17.
Naturellement, d'autres buts et avantages de la présente invention auraient pu être envisagés par l'homme du métier sans pour autant 5 sortir du cadre de l'invention définie par les revendications ci-après.

Claims

1. Réacteur (1) pour la méthanisation de la biomasse comprenant :
- un réservoir (2) étanche au gaz dont l'accès est permis par une porte étanche (3) conçue pour l'admission de la biomasse, ledit réservoir étant construit sous la forme d'un garage pour véhicule, étanche aux liquides, - une installation de chauffage de la biomasse, - un raccordement (4) de prélèvement de biogaz, - une installation de drainage (5) du jus de suintement, caractérisé en ce les parois inférieures (6, 7) dudit réservoir (2) forment avec les parois latérales (8) dudit réservoir une cuvette (C) permettant de créer une garde de liquide de suintement (9) de niveau inférieur ou égal au niveau du seuil (S) de la porte (3), lesdites parois inférieures du réservoir (2) comprenant :
- un plan incliné (6), constituant une rampe pour un véhicule de chargement, - une paroi horizontale (7) constituant le fond de la cuvette (C), et dans lequel ledit plan incliné (6) s'étend à proximité du seuil (S) de la porte (3) jusqu'à la paroi de fond (7).

2. Réacteur selon la revendication 1 dont les parois inférieures du réservoir (2) présentent entre la porte (3) et le plan incliné
(6) un muret (17) s'élevant à un niveau supérieur du seuil (S) de la porte sur toute la largeur du réservoir (2) jusqu'aux parois latérales (8) du réservoir, à
l'exception de deux passages (18) pour les roues d'un véhicule, le muret permettant la création d'une garde de liquide de suintement (9) de niveau supérieur au seuil (S) de la porte (3) lorsque lesdits deux passages (18) sont obturés.

3. Réacteur selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la paroi horizontale (7) se situe à une distance verticale (I1) du seuil (S) de la porte (3) comprise entre 0,5 m et 1,5 m, telle que par exemple 1 m.

4. Réacteur selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le plan incliné (6) s'étend sur une distance horizontale (12) comprise entre 5 m et 15 m, telle que par exemple 10 m.

5. Réacteur selon l'une des revendications 1 à 4, dans'lequel le niveau de la garde de liquide de suintement (9) de la cuvette (C) est déterminé par une surverse (10) de l'installation de drainage (5).

6. Réacteur selon l'une des revendications 1 à 5, présentant un circuit de recirculation (11) du jus de suintement drainé.

7. Réacteur selon la revendication 6, dans lequel ledit circuit de recirculation (11) comprend un réservoir de pompage (12) alimenté en jus de suintement drainé.

8. Réacteur selon la revendication 7, dans lequel le réservoir de pompage (12) est étanche à l'air, un siphon (14) étant prévu sur une conduite de drainage (13) entre ladite cuvette (C) et ledit réservoir de pompage (12).

9. Réacteur selon la revendication 8, dans lequel le réservoir de pompage (12) présente une entrée de biogaz (15) pour le vidage dudit réservoir de pompage (12).

10. Réacteur selon l'une des revendications 1 à 9, dans lequel ladite installation de chauffage de la biomasse est prévue au niveau des parois dudit réservoir (2).

11. Réacteur selon la revendication 6, dans lequel ladite installation de chauffage de la biomasse est prévue sur le circuit de recirculation (11) du jus de suintement drainé permettant le chauffage de la biomasse par aspersion à partir du jus de suintement chauffé recirculé.

12. Installation (30) comprenant plusieurs réacteurs (11, 12, 13) selon l'une des revendications 1 à 11, dont lesdits réservoirs (21, 22, 23) sont agencés successivement l'un à coté de l'autre.