Four de carbonisation réglable avec récupération des goudrons et des liquides pyroligneux. L'invention concerna un four de carboni sation des bois capable,d:'être préréglé, en vue de pouvoir produire du charbon de bois dont les caractéristiques sont désignées d'avance, tout en récupérant les goudrons et les liquides pyroligneux.
On connaît des installations complexes et coûteuses pour la carbonisation des bois, avec une récupération très poussée des sous-pro duits. Ce sont de véritables usines dans les quelles les sous-produits constituent d'ailleurs les fabricats principaux.
D'autre part, on connaît des fours rudi mentaires basés sur des données empiriques, dont la production est qualitativement et quantitativement incontrôlables. Dans ces installations, on ne peut que constater le ré sultat de la carbonisation, n'ayant aucun moyen de contrôle et de réglage de la tempé rature.
Le four de carbonisation, objet de l'inven tion, comprend une chambre ,de carbonisation disposée dans une chambra de combustion dans laquelle débouchent des brûleurs ali mentés par des gaz combustibles venant de ladite chambre de carbonisation en traversant des condenseurs, le tout étant établi de telle façon que la pression du gaz arrivant aux brûleurs soit fonction de la pression dans la chambre de carbonisation.
D'autre part, le four comporte au moins une soupape réglable de contrôle disposée de façon à empêcher la pression -de la chambre -de carbonisation de s'élever au-dessus d'un maximum prédéter miné. Or, la pression maximum des. gaz dans le four règle la pression maximum des gaz aux brûleurs, c'est-à-dire donc aussi la tem pérature maximum :du four puisque celui-ci est chauffé par lesdits brûleurs.
Dès lors, en empêchant la pression des gaz dans la cham bre de carbonisation de s'élever trop haut, on évite que la température de carbonisation ne s'élève trop. Et l'on sait que les qualités ,des produits carbonisés dépendent essentiellement do la température maximum à laquelle- ils ont été soumis. Ce four permet donc d'être maître de la carbonisation, les qualités des produits carbonisés pouvant être aisément modifiées en réglant judicieusement la pression du four, c'est-à-dire la soupape.
Un exemple d'exécution est représenté au dessin annexé, dans lequel: La fi-. 1 en montre une demi-vue en élé vation -et une,demi-coupe longitudinale.
La fig. 2 est une coupe suivant la ligne II-II -de la fig. 1.
La fig. 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la. fig. 1.
La fig. 4 est une coupe suivant la li--ne IV-IV de la fig. 1.
La. fig. 5 est une coupe suivant la ligne V-V de la fig. 4.
La fig. 6 est une coupe radiale, à échelle agrandie, de la jonction entre la cornue de carbonisation et la chambre de combustion.
La fig. 7 est une coupe radiale de la son pape- La fi-. 8 est une vue de face du registre. Le four représenté comprend une cornue. constituée de trois parties distinctes rappor tées l'une :sur l'autre et réalisant respective ment l'extracteur réfrigérateur 1, surmonté de la cornue de carbonisation proprement dite 2, elle-même prolongée en haut par la tête de ehargement 3.
L'extracteur 1 est constitué par une cham bre présentant une ouverture latérale infé rieure 4, capable d'être hermétiquement obstruée par une porte pourvue d'un moyen de fermeture à pression appropriée. Cette chambre peut être isolée de la cornue de car bonisation par l'insertion dans un guide 6 d'une plaque ou paroi de séparation 7 à bord biseauté.
Par cette disposition, on isole tlier- miquement l'extracteur en empêchant les chutes de température dans la. cornue de car bonisation par les rentrées d'air froid, lors des opérations fréquentes de déchargement des matières carbonisées. L'introduction du registre 7 constitue également un contrôle de la bonne carbonisation,
étant donné que du bois imparfaitement carbonisé opposerait une ré.sitanc@# telle que le registre pourrait diffi cilement être introduit et même être empêché de s'introduire.
Suivant le schéma de la fig. 6, la cornue et la<B>,</B> paroi (le la chambre de combustion sont jointes par<B>1111</B> dispositif télescopique formé en l'occurrence de deux anneaux 8-9. Une certaine quantité de sable 10 est interposée et forme le joint d'étanchéité proprement dit. Par ce moyen, on réalise un joint capable d'assurer le libre jeu des dilatations et s'oppo sant: à, la pénétration d'air secondaire clans la chambre de combustion.
La. cornue de carbonisation proprement dite ? est formée d'un simple cylindre métal lique. Sur une certaine hauteur à partir de son bord inférieur. cette cornue est protégée contre l'oxydation résultant notamment de l'attaque directe des flammes des brûleurs, par un manchon extérieur 11., par exemple en métal inoxydable.
La chambre de comibu@stioa 12 est de forme aunulaïre et est extérieurement limitée par une paroi<B>13.</B> en matière réfractaire, préféra blement concentrique à. la cornue de carboni- sation. Cette paroi est extérieurement revêtue d'une couche de matière calorifuge 14, elle même recouverte d'un manteau extérieur 15, @,lénéralement en tôle.
L'espace annulaire for mant la chambre de combustion présente une section variable dans le but d'assurer une ré partition calorifique régulière le long de la paroi de la cornue de carbonisation. Dans l'exemple décrit, cet espace annulaire pré sente simplement, dans sa partie supérieure, une réduction de diamètre extérieur. Par cette disposition, on concentre les gaz chauds dans un espace<B>16</B> plus réduit.
La tête de chargement 3 présente comme caraetéristique principale que sa hauteur est au moins é-ale à deux fois la. hauteur de l'extracteur 7 , et en tout cas cette hauteur doit être suffisante. pour éviter, lors des char gements du bois frais, toute réduction de tem pérature capable. de provoquer une condensa tion dangereuse, pouvant obstruer les prises de gaz combustibles.
En effet, de cette tête de chargement 3 partent des prises de gaz 17 conduisant ceux-ci vers les 'brûleurs 18, à travers des condenseurs-récupérateurs. Au droit de la jonction, entre la tête 3 et les prises de gaz 17, est prévue une partie évasée vers le bas en vue notamment d'empêcher l'obstruc tion accidentelle desdites prises de gaz, par exemple par des fragments de bois ou des dépôts goudronneux.
Les condensateurs-r6cu- pérateurs sont formés, en ordre principal, d'un corps tubulaire 19, dans la partie supé rieure duquel. débouchent tangentiellement les conduits 17. De la partie inférieure du corps tubulaire 19 partent, tangentiellement, des conduits 20, .débouchant dans l'axe des brû leurs 18. Les condenseurs sont pourvus d'un moyen réfrigérateur formé, par exemple, par un ou des conduits longitudinaux 21, capables de véhiculer un fluide réfrigérant; par exem ple, par thermosiphon.
Le corps tubulaire 19 est ouvert en bas et débouche dans un récep tacle 22, pourvu à sa partie supérieure d'un déversoir<B>23,</B> placé par exemple, en regard d'une nochère 24.
La chambre<B> & </B> combustion est également pourvue d'une tubulure 25, normalement obstruée par un clapet 26, capable de tourner autour d'une .charnière ou pivot horizontal 27, ce clapet se plaçant normalement, par gravité, dans la position de fermeture de la tubulure 25.
Enfin, la même chambre -de combustion comporte une ou plusieurs prises de gaz chauds 28, prolongées - vers des appareils auxi liaires qui constituent des appareils de pré- séchage du bois qui doit être ultérieurement carbonisé. En. l'occurrence, la prise de gaz chauds. 28 est reliée par un conduit 29 à un appareil 30 pour le conditionnement des gaz chauds avant leur insufflation dans un ou des séchoirs proprement dits 31.
La tête de chargement 3 est obstruée en haut par un couvercle 32, pouvant être ma noeuvré par traction sur un levier approprié 33, équilibré par un contrepoids 34. Enfin, dans sa partie supérieure, la tête d#- charge ment 3 présente encore un départ. de gaz contrôlé par une vanne à clapet 35 et débou chant dans un appareil de réglage formé par une soupape 36. Celle-ci est formée d'un tam bour intérieur 37, divisé en deûx chambres par une paroi radiale 38. La hauteur -de celle-ci est moindre que la hauteur -du tam bour 37.
Ce dernier est entouré par un récep tacle extérieur 39, auquel il -est raccordé par des tiges filetées ou boulons 40, qui permet tent de régler la hauteur d'enfoncement du tambour. L'arrivée t'es gaz se fait par le conduit 41, dans le compartiment 42, et le départ s'effectue par le conduit 43, les gaz venant du deuxième compartiment 44. Un trop-plein 45 limite exactement le niveau de l'eau -dans le réceptacle 36.
L'ensemble -de l'appareil est complété par le matériel accessoire tel que supports, bâtis, moyens d'accès, etc.
Le fonctionnement extrêmement simple -du four représenté est le suivant: Au -départ, le four est alimenté et fonc tionne en gazogène au charbon de bois. Dans ce but, une arrivée =d'air supplémentaire (non représentée) débouchant à la base de la cornue de carbonisation est branchée sur un ventila teur. Les premiers gaz de distillation permet tent -de composer et -de fermer le cycle d'ali mentation .des brûleurs. Les gaz combustibles, produits -de la distillation du bois, s'échappent par les départs 17 et sont admis tangentielle ment dans le corps tubulaire,des condenseurs 19.
Ils pénètrent donc suivant un mouvement tourbillonnaire entretenu, qui facilite la pro jection et l'application des matières solides les plus lourdes contre la paroi interne du condenseur d'où elles s'écoulent par gravité vers le collecteur 22. Les matières les moins lourdes sont condensées au contact avec les conduits 21. De cette manière, les gaz com- bùstiblessont débarrassés des goudrons et des jus pyroligneux et envoyés par les conduits tangentiels. de sortie 20, vers les brûleurs 18.
Les goudrons lourds se concentrent dans le fond du collecteur 22 et les liquides moins denses s'écoulent par le -déversoir 23.
La température exacte de carbonisation, déterminée au prorata des caractéristiques. dé sirées ides produits carbonisés, est contrôlée en permanence par un appareil de mesure thermique tel un thermomètre à cadran 46, par exemple. Pour maintenir cette tempéra ture constante, il suffit :donc de maintenir constante la pression correspondante à l'inté rieur du four. Ira constance de cette pression est assurée par la soupape 36.
Et cela. est pra tiquement possible parce que, dans un four de carbonisation, la quantité de calories véhi culée par les gaz chauds est toujours supé rieure à la quantité de calories nécessaire pour alimenter normalement les brûleurs. Donc, en maintenant la pression constante inférieure à la pression qui serait atteinte sans la, présence d'une soupape, on peut assurer la. constance de la pression .et, par conséquent, de la. tempé rature du four.
Dans l'exemple d'exécution des fig. 1 et 7, le tambour intérieur 37 plonge dans l'eau sur une profondeur<I>la.</I> tandis que la paroi médiane 38 ne plonge dans l'eau que d'une profondeur<I>h' < </I> lz. Pour passer du compartiment 42vers le compartiment 44, les gaz doivent refouler l'eau au -droit du bord inférieur de la, paroi médiane 38. Dès lors, <I>Y</I> représente la. pression à. vaincre exprimée en millimètres d'eau.
Tant que la. pression des gaz Clans le compartiment 42, et par consé quent dans la cornue de carbonisation, est inférieure à. la. pression exprimée en milli mètres, d'eau par la', la soupape de surpression 36 s'oppose au départ des gaz et la. pression à l'intérieur du four est généralement cons tante et en tout cas inférieure au maximum prédéterminé. Au contraire, si la pression du four augmente, la, soupape 36 fonctionne. l'eau étant refoulée par les gaz jusqu'à obten tion de l'équilibre entre la pression du four et la. pression représentée en millimètres d'eau par lz .
Par conséquent, on obtient pratique ment une constance permanente de la pres sion interne du four et, par conséquent, des gaz combustibles s'échappant par les prises 17 et alimentant les brûleurs 18. Il suffit de modifier la. hauteur du tambour 3 7 par rap port au réceptacle extérieur 39 pour varier les conditions :de pression. des gaz et, par conséquent, la température -du four et les con ditions de la carbonisation, On peut compléter l'appareil par tous ac cessoires capables de faciliter le fonctionne ment et surtout la conduite de l'installation. D'autre part, il y a utilité de pouvoir évacuer le charbon de bois < i une température aussi basse que possible.
On pourra utiliser diffé rents moyens de réfrigération. Par exemple, la paroi limitant l'extracteur pourra. être gar nie d'ailettes 47, aidant le refroidissement de ce local, par circulation d'air avec grande sur face de refroidissement.
Comme on 'le remarque donc, ce four de carbonisation réglable présente une très grande souplesse en même temps qu'une extrême simplieité de construction et de mar che. Le contrôle visuel de la température de carbonisation est permanent et le réglage au tomatique.
Les brûleurs sont alimentés par des gaz combustibles relativement très purs étant donné que les condenseurs, par 1a triple action de la. force centrifuge, de la réfrigéra tion et de la, longueur du parcours des gaz dans les condenseurs, ont retenu pratiquement la totalW@ dematières solides eu suspension et des matières condensables.
D'autre part. la. combinaison du four de carbonisation avec. un ou des appareils de préséchage constitue un progrès considérable. non .:euleme iit du point- de vue économique à raison de la. récupération calorifique, mais surtout au point. de vue du conditionnement. du bois frais destiné à. l'alimentation du four de carbonisation. On sait. en effet, que les qualités optima des produits carbonisés sont. directement fonction de la teneur en eau des bois frais au moment de leur introduction dans le four.
Il est possible d'accoupler rationnellement et très aisément toute une série de fours de carbonisation n.,,g:labl;@s conformes à l'inven tion. combinés ou non avec des appareils auxi liaire.. de pré:,.#Miage du bois. de manière à réaliser ainsi (les batteries capables d'attein dre (les rendement:: considérables.