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La présente invention est relative à la transforma- tion de matière ligneuse de rebut, telle que de l'écorce d'ar- bre, des copeaux de bois, des petites branches d'arbre et simi- laires, en vue de former du charbon de bois et est particulière-. ment propre, entre autres utilisations possibles, à former des briquettes combustibles pour des grils de cuisine et similaires.
Divers procédés sont évidemment connus depuis de nom- breuses années, pour former du charbon de bois à partir de bois et, dans le passé, ces procédés ont fait l'objet de travaux et recherches approfondis, plus spécialement en vue d'utiliser les gaz émis en tant que source de différentes matières chimiques mais, au cours de ces récentes années, à cause de l'existence d'autres procédés, plus faciles et plus économiques offerts par la technique pétrochimique, la carbonisation du bois en vue de telles utilisations est tombée en désuétude, de sorte qu'il ne subsiste que très peu d'établissements qui se consacrent encore à la production de charbon de bois en vue d'obtenir des produits chimiques dérivant de la distillation du bois.
Bien que la pro- duction de charbon de bois à partir de bois en vue de diverses utilisations métallurgiques et industrielles, aussi bien que pour former es briquettes, ait considérablement augmenté au cours de la période récente, les procédés couramment utilisés dans ce butlimpliquent généralement l'application de chaleur à de petits blocs de bois qui sont transportés sur des wagonnets au travers de fours, ou qu'on laisse descendre dans des fours à axe vertical ou similaires. En corrélation avec ces procédés, des efforts ont été faits en vue d'utiliser les matières volati- les contenues dans les courants de gaz effluents en vertu de leur. pouvoir carburant.
Jusqu'ici un tel équipement était néanmoins
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coûteux à installer et à entretenir, surtout du fait que les matières volatiles issues de la distillation du bois contien- nent des substances goudronheuses qui ont tendance à se con- denser et ne sont pas facilement solubles, de sorte qu'elles créent des difficultés ,en ce qu'elles obstruent l'appareil- lage.
Avec de tels procédés, il est généralement nécessaire d'utiliser du bois de rebut sous forme de plaques ou branches assez grandes, de sorte que lorsqu'elles sont chargées sur un wagonnet ou dans un four rotatif, elles seront assez rapide- ment rendues perméables, si bien que les gaz chauds passant à . travers leur masse peuvent avoir facilement accès à toutes les parties du bois et les matières volatiles produites ne sont pas empêchées de quitter la charge.
Il s'ensuit qu'il est préfé-' rable de n'inclure que des quantités très limitées de bois sous forme de copeaux d'écorce ou de déchets similaires dans la char- ge et il est nécessaire de limiter ou de classifier plus/ ou moins l'alimentation, de manière à obtenir une dimension parti- culaj.re moyenne relativement grande, au lieu d'utiliser de la matière ligneuse de rebut de dimension particulaire de l'ordre de quelques millimètres selon la présente invention.
Dans la production de charbor, de bois à partir de matières ligneuses, on a découvert que des mesures extraordinai- res devaient être prises pour résoudre le problème posé par la combustion spontanée du charbon de bois après sa production.
Ceci veut dire que, jusqu'à présent, au cours de la production de charbon de bois par carbonisation de matière ligneuse , on a constaté que le produit, même après refroidissement, possède encore une tendance inhérente à prendre feu de lui-même, ce qui a conduit à la nécessité de soumettre le charbon de bois à une phase de "vieillissement" ou de "conditionnement". A cette
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fin, la pratique courante était de prélever le charbon de bois à sa sortie du four et de le confiner dans de grands récipients en métal durant une durée allant jusqu'à quelques jours, après quoi les récj.pients étaient laissés partielle- ment ouverts durant quelques jours.
La raison précise pour laquelle ce charbon de bois a tendance à s'enflammer, même après avoir été apparemment refroidi, n'est pas complètement comprise, mais il est possible que cette tendance soit due à ce que des points peuvent être activés ou se trouver dans un état de suractivation dans ce charbon de bois, de sorte que, lorsque le charbon de bois vient au contact d'une quantité suffisante d'oxygène de l'air, il se produit une combustion spontanée. Ceci se produit même lorsque le charbon de bois apparemment refroidi est simplement laissé à l'air en un tas de dimensions considérables. L'effet du "vieillissement"de ce charbon de bois durant un certain nombre de jours tandis qu'il reste confiné dans des récipients de métal n'est également pas entièrement expliqué mais apparemment, ceci désactive ces points de combustion spontanée.
Cependant, une telle manière de pro- céder donne lieu à des retards coûteux, en ce qui concerne l'em- magasinage et le traitement ultérieur du produit,
Conformément à la présente invention, un procédé et un appareillage nouveaux sont prévus, qui rendent possible la production de charbon de bois de qualité étonnament uniforme en utilisant comme charge une matière ligneuse, telle que de l'écorce, des petites branches d'arbres, des brindilles et autres matières ligneuses de rebut, ainsi que des copeaux de bois qui ne peuvent ordinairement être utilisés ni dans l'installation à four vertical dont question plus haut, ni dans un appareillage tel que celui où la matière est amenée au travers d'un four par
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une succession de wagonnets.
Grâce à la présente invention, on a découvert qu'il est possible d'obtenir un charbon de- bois de haute qualité pouvant être rapidement transformé en briquettes aisément inflammables et pouvant être obtenues à partir de cette matière ligneuse de rebut, qui est facile à obtenir à partir de moulins à papier ou à pulpe par exemple et qui n'avait jusqu'ici que peu d'utilisations industriel- les valables, à supposer qu'elle en ait jamais eu.
En outre, conformément à la présente invention, il a été découvert qu'en utilisant de la matière ligneuse de rebut des types ci-dessus décrits, comprenant de l'écorce ou, si on le souhaite, constituée uniquement d'écorce, celle-ci peut être efficacement carbonisée pour former un produit étonnament uniforme en brassant ou rablant des couches de cette écorce par- dessus un foyer ou une succession de foyers dans un four, en présence de gaz chauds. A cette fin, une phase relativement cri- tique du procédé est l'amenée de quantités limitées d'air par nombre d'orifices situés en des points distincts au-dessus des couches de matière en cours de brassage.
La quantité d'air ainsi admisen en chaque point est limitée de manière que le mélange de fumée et de matières volatiles au-dessus de chaque zone locale de la couche de matière en cours de brassage soit tel qu'il ' brûle uniquement dans la mesure nécessaire pour chauffer et car- boniser la matière ligneuse tout en en laissant un pourcentage élevé sous forme de charbon de bois.
Après avoir ainsi carbonisé la matière, celle-ci est évacuée des zones de brassage du foyer et, si elle est à ce mo- ment exposée à l'atmosphère, sa température est telle qu'elle brûle immédiatement et est détruite. A ce moment, le problème po- sé est donc de refroidir efficacement et rapidement le produit et d'empêcher sa tendance à la combustion spontanée ci-dessus décri-
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te,qui survient après qu'il ait été refroidi. Conformément à la présente invention, ce problème est résolu en amenant le produit carbonisé, toujours à l'abri de l'atmosphère, tout d'abord directement à travers des dispositifs de mélange et de transport pendant une courte durée, pendant laquelle le produit de carbonisation est aspergé d'une quantité réglée dans laquelle se situe son point d'ébullition ou immédiate- ment au-dessus.
La matière peut ensuite être exposée à l'air sans brûler immédiatement, mais si on la laisse en tas, les effets ci-dessus décrits de la combustion spontanée se pro- duisent très rapidement. Ainsi toujours conformément à la présente invention, la matière est ensuite déchargée, de pré- férence dans un broyeur à marteaux adéquat afin de la rédui- re à la finesse désirée, de manière qu'elle puisse être en- traînée plus avant dans le procédé au moyen d'un dispositif transporteur du type pneumatique.
A cette fin, le charbon de bois finement divisé est, de préférence, aspiré par une souf- flerie aspirante sur une distance considérable au moyen d'une conduite transporteuse pneumatique, dans laquelle est admise une quantité d'air sensiblement en excès de celle qui est requise pour le simple transport, de sorte que les particules sont encore refroidies uniformément, tandis qu'elles se trou- vent toutes dans un état relativement largement dispersé tel qu'aucune suractivité ou "point chaud" ou suractivité ne puis- se y subsister et donner lieu à une réaction exothermique spontanée ultérieure.
Au lieu de traiter le charbon de bois broyé en le faisant passer dans un dispositif transporteur pneumatique avec un excès d'air, d'autres dispositions peuvent êtr prises, si on le souhaite, pour faite progresser le charbon de bois de telle manière que les particules soient sensiblement séparées
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durant la progression en présence de l'air assurant leur refroidissement individuel. A titre d'exemple, on pourrait utiliser certains types de transporteurs à vibrations dans lesquels le trajet suivi par la matière est noyé dans un cou- rant d'air.
De plus, conformément à la présente invention, le charbon de bois transporté par un dispositif pneumatique est séparé de manière adéquate de l'excès d'air et, si,on le sou- haite, il peut, après emmagasinage, être mélangé avec des solu- tions d'amidon, transformé en briquettes et séché.
D'autres objets, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description détaillée ci- après dans laquelle est décrit avec référence aux dessins an- nexés, un mode de réalisation préféré. Dans ces dessins: - la figure 1 est un schéma-bloc montrant une forme préférée de réalisation du procédé selon l'invention; et - la figure 2 est une vue schématique montrant cer- taines des caractéristiques importantes de l'appareillage pour la mise en pratique de l'invention.
On se réfère à présent plus en détail à la figure
1, dans laquelle le bois de rebut, mis en tas A, peut être transformé en copeaux en le faisant passer dans une déchique- teuse appropriée B de type connu, d'où il est ensuite amené par exemple par un transporteur de copeaux à un endroit de stockage de copeaux D. Là où sont disponibles des quantités importantes d'écorce d'arbres, la matière à utiliser peut être constituée partiellement ou entièrement d'écorce d'arbres prélevée d'une réserve E. On peut utiliser n'importe quel type approprié de chargeur F, comme l'indique le schéma, en vue de prélever les copeaux et l'écorce des tas respectifs. Le chargeur peut être, si on le souhaite, d'un type propre à
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prélever des quantités prédéterminées de matière, soit du tas de copeaux, soit du tas d'écorces.
De préférence, en utilisant une forme appropriée connue de transporteur à bennes, la matière est ensuite introduite dans un désinté- grateur H, dans lequel la matière peut être réduite à des dimensions de 9,5 à 25,4 mm par exemple et transportée en- suite par un transporteur ou élévateur 11 vers l'entrée su- périeure d'un four, de préférence d'un four à soles multi- ples, disposé et actionné comme décrit plus en détails ci- dessous en référence à la figure 2.
Du four 10 on fait passer la matière par un dispo- sitif de transport mélangeur-refroidisseur 22 approprié, dans lequel elle est aspergée par des jets d'eau. De là, la matiè- re passe dans un broyeur à marteaux 27 où elle est encore ré- duite en dimension jusqu'à la mesure désirée, par exemple jus- qu'à environ 11 mm au-dessous de dimensions pouvant passer à travers un tamis à mailles de 0,043 mm. De là, on fait passer la matière, au moyen d'un transporteur pneumatique 28 vers un appareil, tel qu'un cyclone 33, afin d'en séparer l'excès d'air, puis vers un caisson de stockage 34.
Le charbon de bois peut ensuite être mélangé par des procédés connus en I, à une solution d'amidon en provenance d'un cuiseur d'amidon K et le mélange passe ensuite par une presse L à former des briquettes, qui sont séchées en J et emmagasinnées en M. Finalement on peut faire passer les briquettes dans un "crible à barres" N, afin d'enle- ver les morceaux cassés, et on les amène enfin dans un cais- son de stockage M avant l'emballage en P.
On se réfère à présent à la figure 2, dans laquelle le four à soles multiples dont question plus haut est désigné par la notation de référence 10, la matière étant amenée à ce four au moyen d'un transporteur adéquat 11 qui l'amène et la dé-
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charge au sommet du four par des dispositifs d'entrée adé- quats, de manière à exclure l'entrée de l'air de l'atmosphè- re, tel par exemple qu'un dispositif d'alimentation à étoile 12.
Comme montré, le four est pourvu de quatre soles circu- laires superposées, construites selon la pratique bien con- nue, par exemple selon la technique du four Herreshoff. Cha- cune des soles est pourvue de bras râbleurs rotatifs 13 s'é- tendant radialement et comportant un certain nombre de dents pour le brassage de la matière déposée sur les sols, ce bras- sage s'effectuant graduellement vers l'intérieur et vers l'ex- térieur respectivement tour à tour sur chaque sole, faisant passer la matière vers le bas à travers des orifices et à tra- vers un orifice d'évacuation 1. Les bras râbleurs peuvent .
être si on le souhaite, pourvus de cavités de refroidissement classiques, ces bras étant supportés par un arbre central 15, entraîné en rotation à des vitesses variables par un moteur et une transmission de type bien connu, comme indiqué par la notation de référence 16.
En des points espacés, disposés de préférence périphé- riquement sur des parties de la surface de parois extérieures des intervalles situés au-dessus de chaque sole, une série de conduites 18 sont prévues,pour injecter dans la zone située au- dessuscb la matière en cours de brassage sur les soles, des jets d'air séparés, dont le débit est ajusté par des vannes 19.
A titre d'exemple, dans l'enceinte de la sole supérieure, on peut prévoir deux de ces conduits d'injection d'air, alors que, dans l'enceinte des trois soles inférieures, on en prévoit qua- tre ou plus, chacun de ces conduits étant pourvu d'une vanne de réglage de débit. Les extrémités internes de ces tuyaux ou conduits sont agencées ae manière à ètre espacées un tant soit peu des zones où la matière tombe dans le four ou tombe par les orifices de passage d'une sole vers l'autre sole et les jets
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d'air introduits dans l'enceinte de la sole inférieure sont de préférence espacés de la sortie du four.
Un ou plusieurs brûleurs d'huile combustible peuvent également être prévus dans l'enceinte de la sole inférieure, comme indiqué par la notation de référence 20, ces brûleurs étant réglés par une vanne 21 pour la combustion d'une quantité limi- tée de combustible extérieur dans cette même enceinte de sole, particulièrement pour la mise en route du procédé, étant donné qu'il sera généralement inutile d'amener du combustible après la mise en régime complète du procédé.
Dans un exemple typique du procédé ayant donné des ré- sultats entièrement satisfaisants, quatre soles sont prévues, chacune ayant un diamètre de 6 m environ. La matière peut être introduite sur les soles à un débit tel qu'il y ait sur chaque sole une couche bien épaisse de matière, par exemple de 10,16 cm ou , si possible, plusieurs fois cette épaisseur, pourvu que la construction des bras râbleurs soit uniformément adéquate, puissante et continue pour brasser énergiquement la matière, lorsqu'elle est amenée sur les scies.
Généralement, les deux soles supérieures sont essentiellement des soles de sécha- ge, sur lesquelles l'humidité est évaporée de la matière ligneu- se de rebut,alors que dans les deux soles inférieures, s'effec- tue progressivement la carbonisation, de sorte que dans un cas typique où la matière est essentiellement du bois de rebut, 25 à 33 % de celui-ci se présentent sous forme de charbon de bois par- faitement carbonisé après le traitement. Dans les cas où la ma- tière est essentiellement de l'écorce de bois dur, le pourcenta- ge de charbon de bois restant peut osciller entre 27 à 36 % de la quantité initiale de matière.
Le temps mis par la matière pour passer sur les soles et vers le bas au travers du four peut varier considérablenent et peut être ajusté par tâtonnements selon le débit d'alimentation et les températures choisies pour
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chaque sole, ainsi que selon la teneur en humidité de la char- ge, en tenant compte du pourcentage le plus élevé possible de charbon de bois récupéré.
Dans de tels exemples de réalisation de la présente invention, la température des gaz au-dessus des deux soles supérieures peut varier entre environ 427 et 760 C et dans les enceintes surmontant les deux soles inférieures; les gaz peuvent avantageusement être maintenus à des températures comprises entre environ 538 et 760 C, de préférence autour de 649 C, cette dernière valeur ne causant pas de perte excessive' de matières volatiles et par conséquent de chute de rendement.
En tout cas, la quantité d'air admis dans chaque enceinte de sole est relativement critique et devra généralement être ajustée par tâtonnements, en tenant compte des conditions variables ci-dessus exposées, le réglage s'effectuant de telle manière qu'il y ait suffisamment d'oxygène introduit dans le mé- lange de fumée et de gaz volatil au-dessus de chaque sole pour provoquer une certaine combustion et des flammes dans ce dernier, sans qu'il y ait combustion sensible dans les couches de matière solide en cours de brassage, de crainte de voir le pourcéntage de charbon de bois indûment réduit.
Il est encore important que les jets d'air admis soient suffisamment séparés les uns des autres ou répartis de telle sorte qu'aucune des zones locales éloignées des enceintes de soles aient suffisamment d'oxygène pour provoquer la combustion de plus qu'une partie relativement faible de la fumée et des matières volatiles présentes. Ceci signifie que si, par exemple, l'air est admis à une des soles en grande quantité et en un seul point, il se produirait une combustion excédentaire de la fumée et des gaz ou même du bois carbonisé sousjacent, ce qui donnerait lieu à des conditions de température inégales, trop élevées dans certaines zones et trop basses dans d'autres pour arriver à une carbonisation effi- cace.
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A la sortie du four 14, sans être exposée à l'atmos- phère, la matière carbonisée est, de préférence, et selon l'in- vention, évacuée dans un transporteur du type à vis 22 pouvant être pourvu d'un, deux ou de plusieurs éléments hélicoïdaux sé- parés de manière à faire progresser rapidement le charbon de bois, tandis qu'on le mélange à de l'eau introduite par les ajutages 23. Un tel dispositif transporteur est conçu de maniè- re à faire progresser la matière dans son enceinte en un temps relativement court, par exemple de 3 ou 4 minutes environ à 10 minutes, période tout au long de laquelle le charbon de bois est soumis à l'humidité ou encore que, du fait de la températu- re régnante', la matière ne reste pas humidifiée dans le sens précis de e terme.
La température de la matière est cependant réduite à une valeur se situant de préférence un tant soit peu au-dessus du point d'ébullition de l'eau, par exemple à 104,4 à 148,9 C environ avant d'être déchargée par l'orifice de sortie 24 dutransporteur. L'orifice peut, comme indiqué, être pourvu d'un thermocouple 25 ou autre dispositif palpeur de températu- re, connecté pneumatiquement, électriquement ou autrement à un' dispositif de réglage, de vanne, désigné par la notation de ré- férence 26, de façon à régler le débit d'eau d'aspersion envoyée aux ajutages 23 et de façon que la température de la matière dé- livrée soit donc comprise entre les limites ci-dessus spécifiées.
La température du charbon de bois évacué par l'orifice de sortie 24 est suffisamment réduite pour qu'il n'ait pas ten- dance à s'enflammer immédiatement au contact de l'atmosphère, encore qu'il doive encore,pour les raisons ci-dessus exposées, subir un traitement ultérieur afin d'éviter que la présence de "points chauds" ou suractivés ne puissent par la suite provo- quer la combustion spontanée, lors de l'exposition à l'air. La matière se trouve donc à présent en condition pour être broyée
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industriellement à la dimension particulaire finale souhaitée.
Cette opération peut être réalisée en déversant la matière par l'orifice 24 dans l'entrée d'un broyeur à marteaux 27, dans lequel la dimension particulaire peut être réduite à partir de 11 mm et davantage jusqu'à des dimensions lui permettant de passer à travers un tamis à mailles de 0,043 mm.
A sa sortie du broyeur 27, la matière tombe dans un conduit transporteur pneumatique 28, à une des extrémités duquel de l'air est aspiré en 29 par succion au travers d'un disposi- tif à registre 30 au moyen d'un ventilateur aspirant 31 dont il sera question plus loin. La quantité d'air ainsi aspirée dans ce dispositif transporteur est, de préférence, réglée de manière à atteindre de deux à trois fois la quantité qui serait norma- lement requise pour le simple transport du charbon de boisfine- ment divisé. Ce conduit transporteur peut s'étendre sur une dis-' tance considérable, soit de 6'à 30m, ou plus.
Dans ce conduit, les particules de charbon de bois se séparent ou se scindent de façon que chacune d'elles soit entourée d'un excès d'air relativement froid qui empêche les particules de demeurer dans un état activé ou "chauffé" qui, par la suite, pourrait provo- quer la combustion spontanée.
Ainsi donc, grâce aux phases de transport préliminaire du charbon de bois délivré par le four après passage sous les ajutages d'eau 23 afin d'en réduire sensiblement la température et, de broyage dans le broyeur à marteaux et de transport pneumatique de la matière avec un excès d'air, les phases de vieillissement ou de conditionnement, con- sidérées jusqu'ici comme nécessaires pour éviter la combustion spontanée du produit peuvent être abandonnées, ce qui entraine des économies sensibles en matière de temps, de commodité, de travail et d'emmagasinage.
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Après le traitement de la matière dans le'conduit de transport pneumatique 30 subsiste le problème de la séparation efficace de l'air excédentaire de la matière transportée. Ce problème est résolu en ce sens que l'on décharge le courant dans un cyclone, indiqué par la notation de référence 33, les particules de gros calibre tombant dans un caisson de stockage 34 et les plus fines étant aspirées avec l'air excédentaire par le ventilateur aspirant 31 depuis le centre du cyclone; la ma- tière est ensuite amenée à un dispositif adéquat pour la sépa- ration des particules de poussière, tel par exemple qu'un fil- tre à sac indiqué par la notation de référence 35, à partir du- quel l'air peut être ventilé par le haut, tandis que les fines particules sont évacuées par un conduit 36 vers le caisson de stockage 34.
On peut ensuite effectuer les phases de mélange du charbon de bois avec des solutions d'amidon, le formage en bri- quettes avec cette même matière, le séchage, l'emmagasinnage, etc., comme indiqué plus haut.
Le produit obtenu donne un combustible d'uniformité élevée et les briquettes qui en sont formées s'enflamment très facilement et rapidement surtout lorsque le produit est prépa- ré, entièrement ou dans une large proportion au départ d'écorce d'arbres carbonisée.
REVENDICATIONS.
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