BE1028786B1 - Four pour la production de charbon de bois - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un four pour la production de charbon de bois comprenant au moins un incinérateur, au moins une première et une deuxième cornues comprenant chacune une chambre de carbonisation, une cheminée munie d’un clapet avec un système d’ouverture et de fermeture et une ouverture d’évacuation de gaz de combustion, la présente invention concerne également un procédé de carbonisation de bois dans un four selon l’invention et concerne enfin un charbon de bois obtenue par le procédé selon l’invention en mettant en œuvre le four selon l’invention.
Description
FOUR POUR LA PRODUCTION DE CHARBON DE BOIS Domaine technigue La présente invention se rapporte à un four pour la production de charbon de bois, à un procédé de carbonisation de bois dans ledit four et à un charbon de bois obtenue par ledit procédé en mettant en œuvre ledit four.
L'art antérieur On connaît de l'état de la technique le document NL1007299C2 qui divulgue Un four pour la production de charbon de bois IO comprenant : - QU moins un incinérateur comprenant un brûleur et connecté à une source d'alimentation en gaz, - QU moins une première et une deuxième cornue comprenant chacune une chambre de carbonisation comprenant une porte pour l'enfournement de bois et le défournement de charbon, une cheminée munie d’un clapet avec un système d'ouverture et de fermeture et une ouverture d'évacuation de gaz de combustion connectée par un conduit de transfert de gaz d'une part à ladite chambre de carbonisation et d'autre part audit incinérateur.
Le four selon ce document antérieur permet notamment, en fonctionnement, d'une part que les gaz qui s'échappent de la première cornue durant la phase exothermique soient transmis à l'incinérateur et utilisés pour soutenir la phase endothermique de la deuxième cornue et, d'autre part que les gaz de carbonisation soient brûlés dans l'incinérateur et évacués par la cheminée de l'incinérateur.
Malheureusement, bien que ce four présente des avantages, il s'avère que plusieurs inconvénients persistent. En effet, un tel four requière une utilisation d'énergie fossile considérable pour l'allumage qui peut durer entre 1 et 2 jours avant que le four soit en état opérationnel et de fonctionnement, ce qui de nos jours n’est pas souhaitable. De plus, le brûleur d'un tel four fonctionne en intermittence, lors d'une première phase deréchauffe avec un système de régulation de la température par un thermostat qui dure généralement entre 4 et 6 heures et qui entraîne une montée lente en température dans un tel four, et une deuxième phase de réchauffe si nécessaire avant l'enfournement du bois dans laquelle le brûleur est utilisé pour apporter l'énergie additionnelle nécessaire au fonctionnement, par exemple pendant une durée de 1 à 3h. Enfin la circulation des flux d'air entraîne des pertes d'énergie et bien souvent la nécessité de compenser l'énergie perdue en utilsant à nouveau de l'énergie fossile.
Bref résumé de l'invention Il existe donc un réel besoin de fournir un four qui a pour but de palier les inconvénients de l'état de la technique en procurant un four pour la production de charbon de bois qui présente d'une part une capacité d'allumage rapide et améliorée, et d'autre part qui présente une consommation en énergie fossile réduite, dans lequel les échanges thermiques et la carbonisation sont optimisés afin de permettre de réduire considérablement l'impact environnemental d’un tel four.
Pour résoudre ce problème, il est prévu suivant l'invention un four pour la production de charbon de bois tel que mentionné au-dessus, caractérisé en ce que lesdites au moins une première (3) et une deuxième (4) cornues sont disposées au sein dudit au moins un incinérateur (2), en ce que chaque cheminée desdites au moins une première et une deuxième cornue est en outre connectée audit au moins Un incinérateur par une voie de transfert de gaz, et en ce que chaque comue présente une paroi dont au moins une partie est dépourvue de matériau isolant réfractaire.
Le four selon la présente invention, dans lequel chaque cornue présente une paroi dont au moins une partie est dépourvue de matériau isolant réfractaire, est particulièrement avantageux en ce sens qu'il permet d'une part une capacité d'allumage améliorée et rapide, et d'autre part les cornves fonctionnant en décalé, il permet un maintien de la température et de l'énergie nécessaire à la phase de production du four.
Généralement, dans les fours de l'art antérieur, un matériau isolant réfractaire est utilisé afin d'isoler complètement les cornues, d'isoler IO le moindre espace libre ou le moindre joint afin de maintenir l'inertie thermique au cours du temps et durant la phase de production. Toujours selon l'art antérieur, la phase d'allumage d'un tel four nécessite généralement plusieurs jours puis la phase de production, grâce au matériau isolant réfractaire isolant complètement les cornues peut ainsi durer plusieurs jours, semaines voire mois, nécessitant bien souvent un apport complémentaire d'énergie fossile pour maintenir les conditions de production.
Les cornues du four selon la présente invention étant dépourvues de matériau isolant réfractaire et les cheminées des cornues étant en communication avec l'incinérateur permet, contre toute attente, d'une part de réduire le temps d'allumage et donc de réduire considérablement l'apport en énergie fossile durant cette étape et, d'autre part, de maintenir la température et l'énergie nécessaire aux phases de production, sans avoir recours à un apport complémentaire d'énergie fossile.
Cela permettant ainsi, et de manière particulièrement avantageuse, de fournir Un four selon la présente invention qui présente un allumage rapide et optimisé, qui permet de réduire l'impact environnemental en brûlant et épurant les gaz de combustion dans l'incinérateur, et qui permet de maintenir un fonctionnement en continu optimal du four au cous du temps, réduisant ainsi l'impact environnemental d'un tel four et Ia consommation en énergie fossile. En effet, durant la phase de préchauffage du four, c'est-à- dire durant la phase d'allumage, avant que le four soit à une température opérationnelle, il est nécessaire de recourir à UN apport d'énergie fossile, par exemple du propane. Le four selon la présente invention, dans lequel les cornues sont dépourvues de matériau isolant réfractaire permet de réduire de manière significative la durée de cette phase de préchauffage et donc d'apport d'énergie fossile. Par exemple, le four selon l'invention, dans un mode de réalisation, aura besoin d'entre environ 50 et 100 litres de propane par cycle d'utilisation du four pour la phase d'allumage de celui-ci, l'incinérateur atteindra une température d'environ 800 °C et une des deux cornues une température d'environ 450 °C en environ 3 à 4 heures, contrairement au four de l'art antérieur, de dimensions identiques, qui nécessite entre 1 et 2 jours pour la phase d'allumage. Cela permettant avantageusement de réduire l'apport d'énergie fossile, d'avoir un four à allumage rapide qui est rapidement opérationnel, tout en réduisant l'impact environnemental.
En outre, durant cette phase de préchauffage, afin de réduire l’utilisation d'énergie combustible, une des cheminées des cornues est ouverte afin de créer des appels d'air et ainsi faire circuler l'air entre l'incinérateur et les deux cornues par les voies de transfert de gaz qui relient avantageusement chaque cheminée de chaque cornue à l'incinérateur, ainsi la deuxième cornue étant avantageusement réchauffée par la première cornue.
Lorsque l'incinérateur aura atteint une température de fonctionnement d'environ 800 °C et que l'une des deux cornues aura atteint une température de fonctionnement d'environ 450 °C, la porte de la chambre de carbonisation de la comue pourra être ouverte afin d'enfourner le bois pour qu'il soit carbonisé et transformé en charbon.
Durant Ia phase de carbonisation, qui dure selon un Mode de réalisation du four selon l'invention, entre 6h et 8h en fonction de la masse, 5 de la nature et de la section de bois à carboniser, le bois présent dans la chambre de combustion entre en auto-combustion et la chambre de carbonisation étant un réceptacle fermé exempte d'apport d'oxygène extérieur, le bois va ainsi carboniser afin de former du charbon. En outre, la deuxième chambre de carbonisation de la deuxième cormue est chauffée lors de la phase de carbonisation qui a lieu dans la première chambre de carbonisation de la première cornue.
Le four selon la présente invention présente l'avantage, et d'autant plus durant cette phase de carbonisation, en comprenant au moins une première et une deuxième cornue qui comprennent chacune une ouverture d'évacuation de gaz de combustion connectée à l'incinérateur par un conduit de transfert de gaz, de faire circuler les gaz de combustion générés dans la chambre de carbonisation vers l'incinérateur afin que ces gaz soient brûlés et épurés pour ensuite être évacués du four. Cela permettant de réduire considérablement l'impact environnemental d'un tel four selon l'invention.
En outre, chaque cornue du four selon la présente invention, en comprenant chacune une cheminée munie d'un clapet avec un système d'ouverture et de fermeture et connectée audit au moins Un incinérateur par une voie de transfert de gaz, permet d'une part d'évacuer les gaz de combustion brûlés et épurés provenant de l'incinérateur et d'autre part, les cheminées étant localisées au niveau des cornues, de maintenir la chaleur ambiante et l'énergie nécessaire pour que la phase de carbonisation soit initiée ou soit maintenue,
notamment grâce aux cornues qui sont dépourvues de matériau isolant réfractaire permettant un apport direct d'énergie.
Selon la présente invention, les cornues du four fonctionnent en décalé, c'est-à-dire que le premier cycle de carbonisation de bois dans la première cornue et le premier cycle de carbonisation de bois dans la deuxième cormue sont décalés d'une période de temps prédéterminée.
En fonctionnement, lors de l'initiation du premier cycle de carbonisation de la première cornue, la cheminée de la première cornue étant ouverte et la cheminé de la deuxième cornue étant fermée, les gaz de combustion s'échappent de la chambre de carbonisation et sont transmis à l'incinérateur via le conduit de transfert de gaz pour être brûlés et épurés, puis sont transmis à Ia cheminée de cette première cornue pour être évacués.
Cela créant une circulation des gaz, de la chaleur et de l'énergie et de la chaleur provenant des gaz de carbonisation entre la chambre de carbonisation de la première cornue, l'incinérateur et la cheminée de la première comue.
Après une période de temps prédéterminée, lors de l'initiation du premier cycle de carbonisation de la deuxième cornue, le clapet de la cheminée de la première comue va être fermé et le clapet de la cheminée de la deuxième comue va être ouvert, de telle manière qu’en fonctionnement, les gaz de combustion qui s'échappent de la chambre de carbonisation de la première cornue vont être transmis à l'incinérateur via le conduit de transfert de gaz pour être brûlés et épurés, puis sont transmis à la cheminée de la deuxième cornue, étant donné qu'un appel d'air vers celle-ci est créé.
Cela créant une circulation des gaz, de la chaleur et de l'énergie entre la chambre de carbonisation de la première cornue, l'incinérateur et la cheminée de la deuxième cornue, ce qui permet une diffusion de l'énergie et de la chaleur provenant des gaz de carbonisation vers la chambre de carbonisation de la deuxième comue.
Le four selon la présente invention permet donc d'une part de maintenir et d'achever la phase de carbonisation dans la première comue, et d'autre part d'initier la phase de carbonisation dans la deuxième cornue, cela étant rendu possible par le fait que les cornues du four selon la présente invention sont dépourvues de matériau isolant réfractaire et que chaque cheminée des est en outre connectée audit au moins Un incinérateur par une voie de transfert de gaz.
Ainsi, le four selon la présente invention après une première étape de préchauffage, fonctionne en continue, en alternant les cycles de carbonisation dans ladite au moins une première comue et dans ladite au moins une deuxième cornue, et cela sans avoir besoin d'injecter de l'énergie fossile, réduisant considérablement l'impact environnemental d'un tel four.
Le four selon la présente invention est donc particulièrement avantageux en ce qu'il présente, contre toute attente, un allumage rapide et optimisé, qu’il permet de réduire l'impact environnemental en brûlant et épurant les gaz de combustion générés et qu'il permet grâce au circuit de circulation de l'air et des gaz et notamment grâce aux cornues dépourvues de matériau isolant réfractaire, de maintenir un fonctionnement optimal du four au cours du temps, le four fonctionnant en différé et en continu pour optimiser la consommation énergétique et réduire ainsi l'utilisation d'énergie fossile.
Les revendications dépendantes se réfèrent à d'autres réalisations avantageuses.
Dans un mode de réalisation du four selon la présente invention, lesdites cheminées comprennent avantageusement au niveau de leur extracteur, un système de filtration, par exemple un filtre catalytique. Cela permettant avantageusement de fournir une filtration additionnelle des gaz brûlés et épurés avant leur rejet dans l'atmosphère. Dans un mode de réalisation du four selon la présente invention, la partie dépourvue de matériau isolant réfractaire est une surface représentant au moins 20% de la surface totale de ladite paroi de chaque cornue, de préférence au moins 30%, préférentiellement au moins 40%, de préférence au moins 50%, avantageusement au moins 60%, de manière particulièrement avantageuse au moins 70%, préférentielement au moins 80%, de manière préférée au moins 90%, de préférence au moins 95%, préférentiellement au moins 98%, de manière particulièrement avantageusement au moins 99%, par exemple 100%.
Dans un mode de réalisation, le four selon la présente invention comprend en outre un système de contrôle de température agencé pour agir sur ledit système d'ouverture et de fermeture de chaque clapet. De préférence, le système d'ouverture et de fermeture de chaque clapet est un système automatisé, par exemple pouvant être connecté à un système de gestion à distance, comme ledit système de contrôle.
Dans un mode de réalisation, le système de contrôle du four selon la présente invention comprend au moins un écran d'affichage, au moins un premier capteur de température de l'incinérateur et pour chaque cornue, au moins un deuxième capteur de température de ladite chambre de carbonisation, au moins un troisième capteur de température dudit conduit de transfert de gaz et au moins un quatrième capteur de température de ladite cheminée.
Dans un mode de réalisation, le système de contrôle du four selon la présente invention est connecté audit système d'ouverture et de fermeture du clapet des cheminées des au moins une première et une deuxième cornue.
En outre, de manière avantageuse le système de contrôle du four est un système de contrôle à distance.
Dans un mode de réalisation, le four selon la présente invention comprend en outre au moins Un capteur d'humidité et/ou au moins Un capteur de pression et/ou au moins un capteur d'oxygène et/ou au moins un capteur des émissions provenant des gaz de combustion brûlés et épurés.
Dans un mode de réalisation du four selon la présente invention, ledit au moins un capteur d'humidité et/ou ledit au moins un capteur de pression et/ou ledit au moins un capteur d'oxygène et/ou au moins Un capteur des émissions provenant des gaz de combustion brûlés et épurés est relié audit système de contrôle.
Cela présente l'avantage de fournir un four selon la présente invention, dans lequel la température, l'humidité, Ia pression, l'oxygène et les émissions peuvent être suivis en continu durant le fonctionnement.
Ces paramètres étant suivis en continu, il est dès lors possible, via le système de contrôle d'ouvrir ou de fermer les clapets des cheminées, avantageusement de manière automatisée, afin de faire varier ces paramètres et conserver des conditions de fonctionnement du four selon l'invention optimales, réduisant ainsi le besoin d'utiliser des énergies fossiles et réduisant également l'impact environnemental d'un tel four.
Dans un mode de réalisation, l'au moins un incinérateur du four selon la présente invention comprend un matériau isolant réfractaire.
Cela présente l'avantage, pour l'incinérateur du four selon l'invention de pouvoir atteindre une température de fonctionnement d'enire environ 800 et 1100 °C et de 450 °C pour les cornues, en 4 heures d'allumage.
Le temps d'allumage est donc considérablement réduit, la température de fonctionnement de l'incinérateur est augmentée, ce qui permet de brûler et épurer les gaz de combustion qui arrivent dans l'incinérateur à une température plus élevée, réduisant ainsi l'impact environnemental du four selon l'invention et de maintenir d'autant plus le fonctionnement optimisé du four grâce à la circulation des flux d'air.
Dans un mode de réalisation, l'au moins un incinérateur du four selon la présente invention comprend en outre au moins une trappe anti-explosion.
Le four selon la présente invention permet avantageusement deréduire le besoin en énergie fossile, de maîtriser les émissions de gaz de combustion dans l'environnement et enfin d'optimiser la circulation des flux d'air dans le four permettant un fonctionnement optimal.
D'autres formes de réalisation du four pour la production de charbon de bois suivant l'invention sont indiquées dans les revendications annexées.
L'invention se rapporte en outre à un procédé de carbonisation de bois dans le four selon la présente invention, le procédé comprenant : - une étape de préchauffage dudit four, - Uun premier cycle de carbonisation du bois dans ladite première cornue pour produire du charbon comprenant une étape d'enfournement du bois et une étape de carbonisation du bois pendant une période de temps prédéterminée X1, - un premier cycle de carbonisation du bois dans ladite deuxième cornue pour produire du charbon comprenant une étape d'enfournement du bois et une étape de carbonisation du bois pendant une période de temps prédéterminée X2,
dans lequel lesdits cycles étant réalisés de manière décalée, de telle façon que le premier cycle dans la deuxième cornue est initié au plus tôt à 1/3 de la période de temps prédéterminée X; et au plus tard lorsque la période de temps prédéterminée XxX; s'est écoulée à 2/3, ledit premier cycle dans ladite deuxième comue étant initié par l'ouverture dudit clapet de ladite cheminée de ladite deuxième cornue.
Dans un Mode de réalisation du procédé selon l'invention, l'étape de préchauffage dudit four comprend les étapes d'ouverture de la source d'alimentation en gaz, d'allumage du brûleur de l'incinérateur et d'ouverture desdits clapets desdites cheminées desdites cornues, de préférence ladite ouverte desdits clapets est commandée par ledit système de contrôle.
Dans un Mode de réalisation du procédé selon l'invention, lorsque l'étape de carbonisation du bois du premier cycle de carbonisation a lieu dans la première cornue, le clapet de la cheminée de la deuxième comue est fermé, de préférence au moyen du système de contrôle.
Dans un Mode de réalisation du procédé selon l'invention, lorsque l'étape de carbonisation de bois du premier cycle de carbonisation a lieu dans la deuxième cornue, le clapet de la cheminée de la première cornue est fermé, de préférence au moyen du système de contrôle.
Selon un mode de réalisation du procédé selon l'invention, les étapes d'enfournement du bois comprennent une étape préalable de chargement de bois dans un chariot agencé pour être reçu dans la chambre de carbonisation, une étape d'ouverture de la porte avant l'enfournement du chariot contenant le bois et une étape de fermeture de la porte après l'enfournement du chariot contenant le bois, de préférence l'étape de fermeture de la porte est une étape d'étanchéification de la comue. Dans un mode de réalisation, le procédé selon la présente invention comprend en outre après l'étape de carbonisation du bois du premier cycle de carbonisation dans la première cornue, une étape de défournement et de refroidissement d'un chariot contenant le charbon produit, et une initiation d'un deuxième cycle de carbonisation du bois dans la première cornue. Dans un mode de réalisation, le procédé selon la présente invention comprend en outre après l'étape de carbonisation du bois du premier cycle de carbonisation dans la deuxième cornue, une étape de défournement et de refroidissement d'un chariot contenant le charbon produit, et une initiation d'un deuxième cycle de carbonisation du bois dans la deuxième cornue.
En outre le refroidissement du chariot est effectué à l'aide d'un couvercle étanche, cela permettant avantageusement un refroidissement du charbon produit en absence d'oxygène.
Dans un mode de réalisation, le procédé selon la présente invention comprend en outre une étape de découpe dudit charbon produit selon une taille comprise entre 2 cm et 30 cm, de préférence comprise entre 2 cm et 25 cm, préférentiellement comprise entre 2 cm et 20 cm et de manière particulièrement avantageuse entre 2 cm et 15 cm.
Dans un mode de réalisation, le procédé selon la présente invention comprend en outre une étape de conditionnement du charbon produit découpé.
Dans un mode de réalisation, le procédé selon la présente invention comprend en outre une étape de palettisation du charbon conditionné.
Dans un mode de réalisation du procédé selon la présente invention, le bois est choisi dans le groupe comprenant du bois de chêne, du bois de hêtre, du bois de frêne, du bois d'érable, du bois de résineux, du bois de recyclage et leur mélange.
Dans un mode de réalisation du procédé selon la présente invention, le bois comprend entre 2% et 20% d'humidité, de préférence entre 2% et 15% d'humidité.
Le procédé de carbonisation de bois dans le four selon la présente invention, présente ainsi les avantages d'un allumage rapide et optimisé, de réduire l'impact environnemental en brûlant et épurant les gaz de combustion générés et grâce au circuit de circulation de l'air et des gaz, de maintenir Un fonctionnement optimal du four au cours du temps, et de manière particulièrement avantageuse, de permettre un fonctionnement en différé et en continu pour optimiser la consommation énergétique du four, tout en réduisant ainsi l’utilisation d'énergie fossile. D'autres formes de réalisation du procédé de carbonisation de bois dans le four selon la présente invention sont indiquées dans les revendications annexées. L'invention se rapporte enfin à du charbon de bois conditionné obtenu par le procédé selon l'invention en mettant en œuvre le four de production de charbon selon l'invention, le charbon de bois conditionné étant de taille comprise entre 2 cm et 30 cm, de préférence comprise entre 2 cm et 25 cm, préférentiellement comprise entre 2 cm et 20 cm et de manière particulièrement avantageuse entre 2 cm et 15 cm, et contenant moins de 5% de particules fines de poussière d’une taille inférieure à 2 cm, de préférence moins de 2% de particules fines de poussière d'une taille inférieure à 2 cm.
Cela présentant l'avantage de fournir, dans un mode de réalisation particulier, des bÜchettes de charbon de bois conditionnées et obtenues par le procédé selon l'invention, ces bûchettes, charbon de bois conditionné obtenus selon l'invention contiennent moins de 5% de particules fines de poussière d'une taille inférieure à 2 cm permettant avantageusement de fournir un produit aux consommateurs qui est de meilleure qualité et présentant une meilleure rentabilité.
En effet, il apparaît que classiquement, dans les sacs de charbon à destination des consommateurs, que les morceaux de charbons sont de taille inégale, qu'une quantité de poussière importante réside dans le fond du sac, ce qui n'est pas voulu par les consommateurs.
Selon la présente invention, par la mise en œuvre du procédé, le charbon produit est de qualité supérieure, contenant moins de particules fines de poussière et de taille homogène pour son conditionnement.
Brève description des dessins D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après, à titre non limitatif et en faisant référence aux dessins et aux exemples.
La figure | est une vue en perspective d'un mode de réalisation du four selon la présente invention.
La figure 2 est une vue de face du four selon le Mode de réalisation de la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe du four selon le mode de réalisation de la figure 1. La figure 4 est un schéma de principe d'une vue en coupe selon la ligne A-A du four selon la figure 3. La figure 5 est une vue schématique de côté d'un chariot contenant du bois agencé pour être enfourné dans le four de la figure 1.
Sur les figures, les éléments identiques ou analogues portent les mêmes références.
Description détaillée d'une réalisation de l'invention D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront tirés de la description non limitative qui suit, et en faisant référence aux dessins.
Le four 1 pour la production de charbon selon l'invention et tel qu'illustré aux figures 1, 2, 3 et 4 comprend un incinérateur 2, lequel comprend un brûleur 12 et est connecté à une source d'alimentation en gaz, par exemple de propane. Le four comprend également une première cornue 3 et une deuxième cornue 4, chacune d'entre elle est dépourvue de matériau isolant réfractaire et comprend une chambre de carbonisation 5, 6 munie d'une porte 7, 8 qui permet l'enfournement de bois à carboniser dans Un chariot tel que représenté à la figure 5, et le défournement de charbon produit après carbonisation, chacune d'entre elle comprend également une cheminée 9, 10 qui permet une évacuation des gaz de combustion à l'extérieur du four. Chaque cheminée 9, 10 est munie d'un clapet 13, 14 avec un système d'ouverture et de fermeture qui permet ainsi une ouverture ou une fermeture de chaque cheminée 9, 10.
La première cornue 3 et la deuxième cornue 4 comprennent également une ouverture d'évacuation de gaz de combustion 15, 16 qui est connectée d'une part à la chambre de carbonisation 5, 6 et d'autre part à l'incinérateur 2 par un conduit de transfert de gaz.
De manière particulièrement avantageuse, le four selon la présente invention tel qu'illustré aux figures 1, 2, 3 et 4 comprend deux voies de transfert de gaz, chacune connectant respectivement la cheminée 9 de la première cornue 3 à l’incinérateur 2 et la cheminée 10 de la deuxième cornue 4 à l'incinérateur 2. Les cornues 3, 4 du four 1 selon la présente invention, en étant dépourvues de matériau isolant réfractaire permet au four 1 d'avoir une capacité d'allumage rapide et améliorée. Par exemple, dans le mode de réalisation illustré, durant la phase d'allumage tel que cela est notamment illustré à la figure 3, l'incinérateur 2 atteindra une température d'environ 800 °C et les deux comues 3, 4 une température d'environ 450 °C en environ 3 à 4 heures. Dans un autre mode de réalisation, l'incinérateur 2 peut comprendre un matériau isolant réfractaire, ce qui lui permet alors d'atteindre une température d'entre environ 800 et 1100 °C et les cormues 3, 4 une température d'environ 450 °C en environ 4 heures. Durant cette phase d'allumage, la source d'alimentation en gaz, par exemple du propane, est ouverte afin d'apporter de l'énergie fossile au brûleur 12 de l'incinérateur 2.
En outre, les cornues 3, 4 du four 1 selon la présente invention qui fonctionnent en cycle de carbonisation décalé tel que notamment illustré sur le schéma de principe de la figure 4, c'est-à-dire que le premier cycle de carbonisation de bois dans la première cornue 3 et le premier cycle de carbonisation de bois dans la deuxième cornue 4 sont décalés d'une période de temps prédéterminée, et en étant dépourvues de matériau isolant réfractaire, et contre toute attente, permet de maintenir la température de carbonisation dans la cornue en fin de cycle de carbonisation et d'initier la carbonisation dans la cornue en début de cycle de carbonisation, sans avoir recours à de l'énergie fossile, ce qui réduit considérablement l'impact environnemental d'un tel four.
Le four 1 selon la présente invention, tel que cela est notamment illustré sur le schéma de principe de la figure 4, présente également l'avantage de permettre de brûler et d'épurer les gaz de combustions issus des cycles de carbonisations dans les cornues 3, 4. En effet, les cornues 3, 4 en comprenant chacune une ouverture d'évacuation de gaz de combustion 15, 16, respectivement au niveau de chaque chambre de carbonisation 5, 6, et ces ouvertures d'évacuation de gaz 15, 16 étant reliées d'une part aux chambres de carbonisation 5, 6 et d'autre part à l'incinérateur 2 par un conduit de transfert de gaz, permet grâce aux appels d'air créés par l'ouverture des cheminées, de faire circuler les gaz issus de la carbonisation du bois, des chambres de carbonisation 5, 6 vers l'incinérateur 2 afin que ces gaz soient brÜlés et épurés avant d'être rejetés à l'extérieur du four 1 par les cheminées 9, 10. De plus, l'évacuation des gaz de combustion après avoir été brûlés et épurés par les cheminées 9, 10 qui sont localisées au niveau des cornues 3, 4, permet un apport d'énergie et de chaleur supplémentaire aux cornues 3, 4 qui étant dépourvues de matériau isolant réfractaire, et contre toute attente, peuvent maintenir la fin d'une phase de carbonisation ou initier le début d'une phase de carbonisation, sans avoir recours à un apport complémentaire d'énergie fossile. En outre, le four 1 selon la présente invention tel qu'illustré aux figures 1 à 4, comprend un système de contrôle de la température (non visible) qui est agencé pour agir sur le système d'ouverture et de fermeture de chaque clapet 13, 14 de chaque cheminée 9, 10 de chaque cormue 3, 4. Ce système de contrôle de la température comprend au moins un écran d'affichage, au moins un premier capteur de la température de l'incinérateur 2, et pour chaque comue 3, 4 respectivement au moins un capteur de la température de la chambre de carbonisation 5, 6, au moins UN capteur du conduit de transfert de gaz et au moins un capteur de température des cheminées 9, 10.
En outre, le four 1 selon la présente invention comprend également au moins un capteur d'humidité et/ou au moins un capteur de pression, et/ou au moins un capteur d'oxygène et/ou au moins un capteur des émissions provenant des gaz de combustion brûlés et épurés, de préférence reliés au système de contrôle de la température. le système de contrôle de la température est avantageusement connecté aux deux systèmes d'ouverture et de fermeture des clapets des cheminées 9, 10 des cornues 3, 4. Les systèmes d'ouverture et de fermeture des clapets des cheminées 9, 10 étant ainsi automatisés. Cela permettant a un utilisateur, technicien, manutentionnaire de pouvoir suivre en continu et en direct les différents paramètres du four 1 selon l'invention comme la température, la pression ou encore l'humidité, l'oxygène ou les émissions des gaz de combustion et enfin il est dès lors possible, via le système de contrôle d'ouvrir ou de fermer les clapets des cheminées 9, 10, au moins partiellement ou totalement, afin de faire varier ces paramètres et conserver des conditions de fonctionnement optimales dans le four 1.
Enfin, le four 1 selon le mode de réalisation illustré aux figures 1 à 4 comprend une trappe anti-explosion 11, localisée au niveau de l'incinérateur 2 afin d'assurer une sécurité optimale de fonctionnement du four].
En fonctionnement, le four 1 selon la présente invention et tel qu'illustré aux figures 1 à 4 comprend une étape de préchauffage comme illustré plus en détails à la figure 3, laquelle comprend une ouverture de la source d'alimentation en gaz, un allumage du brûleur 12 de l'incinérateur 2 et une ouverture des clapets 13, 14 des cheminées 9, 10 des cornues 3, 4, de préférence par le système de contrôle, de telle manière qu'un appel d'air soit créé par les cheminées 9, 10 ouvertes et que le four soit préchauffé de manière uniforme, les gaz du brûleur 12 étant uniformément répartis entre la cornue 5 et la cornue 6. Cette étape de préchauffage, dans le mode de réalisation décrit, dure entre 2,5 et 4 heures, de préférence 3 heures.
Après l'étape de préchauffage, lorsque l'incinérateur atteint une température d'environ 800 °C s'il ne comprend pas de matériau isolant réfractaire ou d'entre environ 800 et 1100 °C s'il comprend un matériau isolant réfractaire, et que les cornues 3, 4 atteignent une température de 450 °C, un premier cycle de carbonisation du bois dans la première comue 3 va être initié.
Lors de ce premier cycle de carbonisation dans la première cornue 3, le clapet 14 de la cheminée 10 de la deuxième comue 4 peut être fermé, de préférence par le système de contrôle, de telle manière que les gaz de combustion qui s'échappent de la chambre de carbonisation 5 de la première cornue 3, vont, grâce à l'appel d'air, être attirés dans l'incinérateur 2 afin d'être brûlés et épurés puis circuler à travers la voie de transfert de gaz pour être évacués par la cheminée 9 de la première cornue 3. Dans le mode de réalisation du four 1 décrit, le premier cycle de carbonisation dans la première comue 3 a lieu pendant une période de temps prédéterminée X1, qui dure entre 6 et 8 heures.
Les cornues 3, 4 du four 1 selon l'invention fonctionnent en décalé, de telle manière que le premier cycle dans la deuxième cornue 4 est initié au plus tôt à 1/3 de la période de temps prédéterminée X1, par exemple 2 heures, et au plus tard lorsque la période de temps prédéterminée X1 s'est écoulée à 2/3, par exemple environ 5 heures, ledit premier cycle dans ladite deuxième cornue 4 étant initié par ouverture dudit clapet 14 de ladite cheminée 10 de ladite deuxième cornue 4, et de préférence par la fermeture dudit clapet 13 de ladite cheminée 9 de ladite première cornue 3. Ainsi, chaque cycle de carbonisation, dans chaque cornue 3, 4 du four 1 selon l'invention est initié au plus tôt à 1/3 de la période de temps prédéterminée et au plus tard lorsque la période de temps prédéterminée s'est écoulée à 2/3 du cycle de carbonisation de l'autre comue. Cela permettant avantageusement, au four 1 selon l'invention de fonctionner en continue, chaque cycle de carbonisation dans la première comue 3 permettant d'initier le cycle de carbonisation suivant dans la deuxième cornue 4 et inversement, d'autant plus que les cycles de carbonisation peuvent être maintenus et initiés par les comues 3, 4 dépourvues de matériau isolant réfractaire et par les cheminées 9, 10 étant reliées à l'incinérateur 2 par une voie de transfert de gaz.
En outre, après chaque cycle de carbonisation dans chaque cornue 3, 4, le chariot contenant le charbon produit est défourné de la chambre de carbonisation 5, 6, et refroidit, de préférence sur une zone de stockage prévue à cet effet. Dès lors que le chariot de charbon produit est déchargé, UN nouveau chariot de bois tel qu'illustré en figure 5 peut être enfourné dans la chambre de carbonisation 5, 6 afin qu'un nouveau cycle de carbonisation soit initié.
Lorsque le charbon de bois produit est refroidi, une étape de découpe du charbon a lieu afin de former des morceaux, bûches, bûchettes dont la taille est comprise entre 2 et 30 cm, de préférence entre 2et 25cm, encore plus préférentiellement entre 2 et 20 cm et de manière particulièrement avantageuse entre 2 cm et 15 cm. Le charbon découpé peut ensuite être conditionné dans des sacs, sachets, boites, emballages pour être palettisé ultérieurement.
Enfin, et de manière particulièrement avantageuse, le bois choisi pour la fabrication de charbon dans le four 1 selon l'invention est choisi dans le groupe comprenant du bois de chêne, du bois de hêtre, du bois de frêne, du bois d'érable, du bois de résineux, du bois de recyclage et leur mélange, ce bois peut comprendre entre 2% et 20% d'humidité, de préférence entre 2% et 15% d'humidité.
Le charbon de bois conditionné obtenu par le procédé selon l'invention et en mettant en œuvre le four 1 contient moins de 5%, de préférence moins de 2% et encore plus préférentiellement moins de 1% de particules fines de poussière d'une taille inférieure à 2 cm. Cela permettant de fournir aux consommateurs un produit de qualité, fabriqué dans un four optimisé dans lequel l'impact environnemental est réduit.
Il est bien entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée aux formes de réalisations décrites ci-dessus et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre des revendications annexées.
Claims (20)
1. Four (1) pour la production de charbon de bois comprenant : - QU moins un incinérateur (2) comprenant un brûleur (12) et connecté à une source d'alimentation en gaz, - Qu moins une première (3) et une deuxième (4) cornues comprenant chacune une chambre (5, 6) de carbonisation comprenant une porte (7, 8) pour l'enfournement de bois et le défournement de charbon, une cheminée (9, 10) munie d'un clapet (13, 14) avec un système d'ouverture et de fermeture et une ouverture (15, 16) d'évacuation de gaz de combustion connectée par un conduit de transfert de gaz d’une part à ladite chambre de carbonisation et d'autre part audit incinérateur, ledit four étant caractérisé en ce que lesdites au moins une première (3) et une deuxième (4) cornues sont disposées au sein dudit au moins un incinérateur (2), en ce que chaque cheminée (9, 10) desdites au moins une première (3) et une deuxième (4) cornues est en outre connectée audit au moins Un incinérateur (2) par une voie de transfert de gaz, et en ce que chaque comue (3, 4) présente une paroi dont au moins une partie est dépourvue de matériau isolant réfractaire.
2. Four selon la revendication 1, dans lequel ladite partie dépourvue de matériau isolant réfractaire est Une surface représentant au moins 20% de la surface totale de ladite paroi de chaque cornue (3, 4), de préférence au moins 50%, préférentiellement au moins 80%.
3. Four selon la revendication 1 ou 2, comprenant en outre un système de contrôle de température agencé pour agir sur ledit système d'ouverture et de fermeture de chaque clapet (13, 14).
4. Four selon la revendication 3, dans lequel ledit système de contrôle comprend au moins un écran d'affichage, au moins un premier capteur de température de l'incinérateur et pour chaque cornue, au moins un deuxième capteur de température de ladite chambre de carbonisation, au moins un troisième capteur de température dudit conduit de transfert de gaz et au moins un quatrième capteur de température de ladite cheminée.
5. Four selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre au moins un capteur d'humidité et/ou au moins un capteur de pression et/ou au moins un capteur d'oxygène et/ou au moins un capteur des émissions provenant des gaz de combustion brûlés et épurés.
6. Four selon la revendication 5 lorsqu'elle dépend de la revendication 3 ou 4, dans lequel ledit au moins un capteur d'humidité et/ou ledit au moins un capteur de pression et/ou ledit au moins un capteur d'oxygène et/ou au moins un capteur des émissions provenant des gaz de combustion brûlés et épurés est relié audit système de contrôle.
7. Four selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit au moins un incinérateur (2) comprend un matériau isolant réfractaire.
8. Four selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit au moins un incinérateur (2) comprend en outre au moins une trappe anti-explosion (11).
9. Procédé de carbonisation de bois dans un four selon l’une quelconque des revendications | à 8, comprenant : - une étape de préchauffage dudit four (1), - un premier cycle de carbonisation du bois dans ladite première cornue (3) pour produire du charbon comprenant une étape d'enfournement du bois et une étape de carbonisation du bois pendant une période de temps prédéterminée X1,
- un premier cycle de carbonisation du bois dans ladite deuxième cornue (4) pour produire du charbon comprenant une étape d'enfournement du bois et une étape de carbonisation du bois pendant une période de temps prédéterminée X2, dans lequel lesdits cycles étant réalisés de manière décalée, de telle façon que le premier cycle dans la deuxième cornue (4) est initié au plus tôt à 1/3 de la période de temps prédéterminée X; et au plus tard lorsque la période de temps prédéterminée X1 s'est écoulée à 2/3, ledit premier cycle dans ladite deuxième cornue (4) étant initié par l'ouverture dudit clapet (14) de ladite cheminée (10) de ladite deuxième cornue (4).
10. Procédé de carbonisation de bois selon la revendication 9, dans lequel l'étape de préchauffage dudit four (1) comprend les étapes d'ouverture de la source d'alimentation en gaz, d'allumage du brûleur (12) de l'incinérateur (2) et d'ouverture desdits clapets (13, 14) desdites cheminées (9, 10) desdites cornues (3, 4), de préférence ladite ouverte desdits clapets (13, 14) est commandée par ledit système de contrôle.
11. Procédé de carbonisation de bois selon l'une des revendications 9 ou 10, dans lequel lorsque ladite étape de carbonisation du bois dudit premier cycle de carbonisation a lieu dans ladite première cornue (3), ledit clapet (14) de la cheminée (10) de ladite deuxième cornue (4) est fermé, de préférence au moyen dudit système de contrôle.
12. Procédé de carbonisation de bois selon l'une des revendications 9 à 11, dans lequel lorsque ladite étape de carbonisation de bois dudit premier cycle de carbonisation a lieu dans ladite deuxième cornue (4), ledit clapet (13) de la cheminée (9) de ladite première cornue (3) est fermé, de préférence au moyen dudit système de contrôle.
13. Procédé de carbonisation de bois selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, comprenant en outre après ladite étape de carbonisation du bois dudit premier cycle de carbonisation dans ladite première cornue (3), une étape de défournement et de refroidissement d'un chariot contenant le charbon produit, et une initiation d'un deuxième cycle de carbonisation du bois dans ladite première cornue (3).
14. Procédé de carbonisation de bois selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, comprenant en outre après ladite étape de carbonisation du bois dudit premier cycle de carbonisation dans ladite deuxième cornue (4), une étape de défournement et de refroidissement d'un chariot contenant le charbon produit, et une initiation d'un deuxième cycle de carbonisation du bois dans ladite deuxième cornue (4).
15. Procédé de carbonisation de bois selon l'une quelconque des revendications 9 à 14, comprenant en outre une étape de découpe dudit charbon produit selon une taille comprise entre 2 cm et 30 cm, de préférence comprise entre 2 cm et 25 cm, préférentiellement comprise entre 2 cm et 20 cm et de manière particulièrement avantageuse entre 2 cm et 15 cm.
16. Procédé de carbonisation de bois selon la revendication 15, comprenant en outre une étape de conditionnement dudit charbon produit découpé.
17. Procédé de carbonisation de bois selon la revendication 16, comprenant en outre une étape de palettisation dudit charbon conditionné.
18. Procédé de carbonisation de bois selon l’une quelconque des revendications 9 à 17, dans lequel ledit bois est choisi dans le groupe comprenant du bois de chêne, du bois de hêtre, du bois de frêne, du bois d'érable, du bois de résineux, du bois de recyclage et leur mélange.
19. Procédé de carbonisation selon la revendication 18, dans lequel ledit bois comprend entre 2% et 20% d'humidité, de préférence entre 2% et 15% d'humidité.
20. Charbon de bois conditionné obtenu par le procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 19 en mettant en œuvre ledit four de production de charbon selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, lequel étant de taille comprise entre 2 cm et 30 cm, de préférence comprise entre 2 cm et 25 cm, préférentiellement comprise entre 2 cm et 20 cm, et contenant moins de 5% de particules fines de poussière d'une taille inférieure à 2 cm, de préférence moins de 2% de particules fines de poussière d'une taille inférieure à 2 cm.
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