EP1027567B1 - Procede de sechage des bois de sciage et dispositif permettant la mise en oeuvre du procede - Google Patents

Procede de sechage des bois de sciage et dispositif permettant la mise en oeuvre du procede Download PDF

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EP1027567B1
EP1027567B1 EP98952814A EP98952814A EP1027567B1 EP 1027567 B1 EP1027567 B1 EP 1027567B1 EP 98952814 A EP98952814 A EP 98952814A EP 98952814 A EP98952814 A EP 98952814A EP 1027567 B1 EP1027567 B1 EP 1027567B1
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EP
European Patent Office
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wood
pressure
chamber
drying method
air
Prior art date
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EP98952814A
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German (de)
English (en)
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EP1027567A1 (fr
Inventor
Bernard Dedieu
Abdelaâziz BOUIRDENE
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Valeurs Bois Industrie
Original Assignee
Valeurs Bois Industrie
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Publication date
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    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B21/00—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
    • F26B21/06—Controlling, e.g. regulating, parameters of gas supply
    • F26B21/08—Humidity
    • F26B21/086—Humidity by condensing the moisture in the drying medium, which may be recycled, e.g. using a heat pump cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B21/00—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
    • F26B21/06—Controlling, e.g. regulating, parameters of gas supply
    • F26B21/10—Temperature; Pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F26B3/32—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by development of heat within the materials or objects to be dried, e.g. by fermentation or other microbiological action
    • F26B3/34—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by development of heat within the materials or objects to be dried, e.g. by fermentation or other microbiological action by using electrical effects
    • F26B3/343—Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by development of heat within the materials or objects to be dried, e.g. by fermentation or other microbiological action by using electrical effects in combination with convection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B7/00—Drying solid materials or objects by processes using a combination of processes not covered by a single one of groups F26B3/00 and F26B5/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B2210/00—Drying processes and machines for solid objects characterised by the specific requirements of the drying good
    • F26B2210/16—Wood, e.g. lumber, timber

Definitions

  • the present invention relates to a method of drying wood from sawing or wooden objects.
  • sawing wood is meant a wood which comes from directly from the first transformation (sawing).
  • L ANTTI teaches to dry wood with microwaves operating in frequencies of 915 or 2450 MHz and a power density in the range of 25 to 78 kW / m 3 to raise the interior temperature of the wood to approximately 140 ° C and achieve an internal vapor pressure 25 KPa wood.
  • the internal pressure thus produced is very high to allow very rapid evacuation of the water.
  • the disadvantage of the process is that it develops fiber breaks.
  • the drying process begins with rapid microwave drying at around 70 ° C, then intermittent microwave exposure during drying, and finally a drying operation by controlling the temperature of the wood below saturation. fibers, limited to a maximum temperature of 110 ° C.
  • the object of the present invention is to propose a method which optimizes the energy and reduces the powers of the microwave while very quickly obtaining a complete drying of the wood, from the green state to a final humidity level of around 10%, or even lower depending on the conditions of implementation.
  • liquid exudates are evacuated in permanently.
  • the exudates are evacuated by intermittently.
  • the evacuation step is followed by a step of gradually decreasing the pressure to the pressure atmospheric after microwave shutdown.
  • the evacuation step comprises a physico-chemical treatment step of the exudates to make them compatible with discharge to the wastewater circuit.
  • the stage of evacuation of exudates liquids is followed by a recovery step in a container with a view to chemical reprocessing.
  • the step of reducing the pressure is supplemented by a dehumidification step of the ambient air of the enclosure by passage of the air flow coming from the enclosure over an absorption device humidity and cooling of the enclosure air.
  • the microwave emission powers applied are decreasing from the center of the pieces of wood towards outside.
  • the saturated water vapor pressure is between 2 bars and 15 bars.
  • the vapor pressure will be less than 10 bars to obtain a humidity level of the treated wood greater than 6%.
  • the vapor pressure will be understood for at least a determined drying time between 10 and 15 bars and the temperature produced will reach a value within a range of 200 to 220 ° C to obtain a naturally polymerized dry wood with a humidity level close to 0%.
  • the power of the microwave generator is calculated so that the internal heat of the wood is greater than the saturated water vapor temperature.
  • Another object of the invention is to propose a device allowing the implementation of the process.
  • the device consists of a waterproof pressure-resistant enclosure communicating through quartz or any other material suitable for microwaves with a guide wave connected by impedance adapters to a microwave generator, said windows being arranged transversely to the stack of wood, the enclosure communicating with a pressurized air recirculation path sucking air from one side of the wood stack through grates and pushing it out the other side of the wood stack by diffusion grids, a device pressurized steam generator connected to the enclosure.
  • the device comprises a circuit steam condenser connected, in parallel on the recirculation circuit air and selectively by valves.
  • the device comprises in its part the lower an outlet for gravity drainage of runoff water controlled by a valve.
  • the entire enclosure and the area of preloading are wrapped in a second enclosure of protection against radiation leaks, this enclosure being accessible from the outside by flexible doors.
  • the microwave generator is buried into the ground and communicates with the drying chamber through a guide wave.
  • the enclosure comprises a valve security.
  • the valve is opened intermittently.
  • the valve is permanently open.
  • the orifice is connected to a device for physico-chemical treatment making the exudates compatible with sewage disposal standards.
  • the processing of a pine essence provides an exudate with insecticidal properties.
  • the device consists of a enclosure (1), preferably cylindrical, of metallic material ensuring on the one hand, both good thermal insulation and watertightness air pressure and secondly, sealing against waves.
  • This enclosure is open at one end by a door (16, Figure 1B) or two.
  • the openings (14) are made in the enclosure to constitute windows made of airtight material but allowing microwave radiation to pass through.
  • These windows (14) under pressure are made of material allowing to emit the waves towards the interior of the enclosure and say emitting windows.
  • the waves are brought by a waveguide (40) to a plurality of windows arranged longitudinally and on each side at intervals regular or not along the stack of wood (3) to obtain a distribution the the most homogeneous waves possible.
  • the waveguide (40) communicates to through an impedance adapter (41) and a 3-decibel divider (42) with an isolator (43) and the microwave generator (44). Between each window (14) emitting or between the emitting windows of the ends and each enclosure bottom, are preferably arranged a plurality of pipes (12) of forced air circulation by a fan V. These pipes (12) communicate over a height corresponding approximately to that of the stack of wood through grids (13) with the internal area of the enclosure containing the stack of wood (3) transported on a conveyor means such as, for example, a carriage consisting of wheels (32) mounted on a tray support (31).
  • a conveyor means such as, for example, a carriage consisting of wheels (32) mounted on a tray support (31).
  • the wood stack is preferably made of pieces (30) in the form of beams or planks or planks of thickness and width any, from sawing and arranged contiguously across their width in a longitudinal direction to form a layer.
  • Each layer of wood is spaced from the bottom layer by battens or rods (33) arranged perpendicularly in a non-contiguous manner to spare between the adjoining layers of pieces of wood in the circulation passages of air, waves, and water.
  • the air circulation circuit is also made in material favoring the reflection of waves towards the interior of the enclosure and the wood.
  • the enclosure is placed in communication by a pipe (15) with a steam generator system (2) and possibly a compressor air (20).
  • the air compressor (20) is used to produce compressed air intended to accelerate the water circulation in the wood and, when the steam generator system (2) cannot generate steam under sufficient pressure to rise at the desired temperature or to support the rise in temperature and accelerate the water circulation of the wood. However, when using a pressurized steam generator system sufficient to reach temperatures and pressures desired, the air compressor can be deleted.
  • the wheels of the carriage rest on rails (10A, 10B) which are integral from the bottom of the tank (1) these are provided with a device for eliminating electric arcs.
  • a grid (19) prevents the propagation of waves to liquid exudates or runoff collected in the bottom of tank.
  • This runoff is discharged through a pipe (18) controlled by a valve (17).
  • This pipe (18) opens into a removable or drainable container for recovering liquid exudates resulting from the drying process.
  • the pipeline is open continuously or intermittently.
  • the pipeline leads into a physico-chemical treatment device making the exudates compatible with the standards in force for waters waste.
  • the upper part of the tank has a safety (11) which makes it possible to maintain the tank at the desired pressure, relieve pressure if it is too high and finally put the tank to the atmosphere after the drying process is complete.
  • the tank (1) is enclosed in an enclosure (5), which communicates through the airlock of the door (16) automatically controlled at the end and at the start by a system electronic control.
  • a preloading area (50) makes it possible to bring the carriages on a pair of rails (10C, 10D) which are not related electric with the rails (10A, 10B) of the enclosure (1).
  • a device for spraying (52) allows water to be sprayed during the use phase microwaves to prevent radiation from leaking out.
  • a reserve tank not shown, removable and drainable is connected to the enclosure (1) by a pipe (18) and makes it possible to collect the exudates liquids resulting from the drying of wood. To ensure reduced leakage the microwave generator (44) is buried like the reserve tank (6) and communicates with the drying chamber (1) through the waveguide (40).
  • the drying process includes the following operations: introduction by means of transfer of a load of green wood into the enclosure; automatic closing of the enclosure door, this preferably to avoid all errors and shocks due to handling; pressurization of the enclosure and diffusion of saturated vapor in the enclosure until the pressure corresponding to the temperature of desired operation in saturated steam.
  • We can, if the need arises, rise to temperatures of saturated vapor greater than 180 ° Celsius, 200 ° Celsius, or even 220 ° Celsius by increasing the pressure up to 10 bars or respectively 15 bars.
  • the temperature and pressure increases of the process can be done in successive steps, or according to ramps or again, according to cycles allowing the optimization of the desired result, 0% complete drying, drying to a certain humidity level or production of chemically exploitable liquid exudates.
  • This phase of pre-drying under saturated steam pressure and temperature determined is maintained for the time necessary to pass from one moisture content of green wood at least 65% depending on the species at a so-called "saturation" rate of 30%.
  • saturation rate of 30%
  • the microwave power emitted by the central window (14c) can be higher than the power emitted by the windows (14l) located on either side of the central window, is used so as to obtain a temperature differential in wood which corresponds to a differential of vapor pressure in wood.
  • This pressure differential will be oriented by in order to favor the evacuation of water towards the outside of the wood and in the direction fibers when the determined operating temperature has been reached.
  • the power of microwave generators is calculated so to reach a wood temperature higher than that of saturated vapor which can be close to 120 ° Celsius or higher and produce the effect sought in the context of drying from the inside to the outside of the wood.
  • the siphon (18) is triggered at regular intervals by the control system as soon as the level closer to the grid.
  • the enclosure includes a level detector device allowing the automatic opening of the valve (17).
  • Each cycle water evacuation is followed by a vapor pressure reset cycle saturated water from the enclosure. This last phase brings the wood moisture content of 30% at the desired final rate which can be 20%, 10%, 6% or 0%.
  • the process will include at least one phase of fixed duration during which the temperature will be kept within a range around 200 to 220 ° C and in a vapor atmosphere pressure saturating greater than 10 bars.
  • the drying process can also be used in the device of the invention for producing a liquid exudate incorporating molecules chemicals constituting a wood essence, such as pine, eucalyptus, oak, beech, spruce, etc., or a determined mixture of species.
  • This exudate is recovered and possibly reprocessed by physicochemical processes to obtain exploitable chemical components in the cosmetic industry, in the pharmaceutical industry, in the perfumes, in the food industry, chemistry or the insecticide industry.
  • the exudate obtained has properties insecticides.
  • Valves (191, 192) for communication with the condenser (19) are open to allow the enclosure vapor to condense and lower the temperature of the enclosure. After a while, the microwave generator is also stopped and the pressure decreased to gradually get to atmospheric pressure.
  • any transfer device can be used in place of the rail-mounted cart.
  • devices control and regulation will initiate the phases successive steps of the process in combination with more or less automation less push.
  • the enclosure has a safety valve (11) allowing the enclosure to be vented, either at the end of the process or excess pressure detected by the control system.

Description

La présente invention concerne un procédé de séchage du bois de sciage ou des objets en bois.
L'invention est particulièrement utile pour le traitement des "bois de sciage". Par le vocable "bois de sciage", on entend un bois qui est issu directement de la première transformation (sciage).
Il est connu par la demande de brevet WO 82/01766 un procédé de séchage du bois, utilisant des micro-ondes d'une fréquence de 915 MHz appliquées aux éléments de bois à sécher pour élever leur température intérieure et leur faire rejeter l'eau. L'eau ainsi rejetée est évaporée à la surface du bois par une circulation d'air à basse vitesse obtenue par des ventilateurs. L'air chargé en humidité de l'ordre de 80% passe sur des condenseurs pour extraire cette humidité.
Dans le document WO 82/01411, le même principe est utilisé mais dans ce dernier, on précise en plus que la température de l'air doit être toujours inférieure à la température intérieure du bois. Ce document signale comme inconvénient le fait de chauffer avec les micro-ondes la superficie du matériau avant de chauffer la partie interne du matériau. Dans ce document, on propose donc de commander le processus de conversion de l'énergie électromagnétique en énergie calorifique pour concentrer les ondes sur l'eau dans le matériau. De plus, on suggère d'agir sur le climat à l'intérieur de la chambre en maintenant un pourcentage d'humidité de l'air suffisamment élevé pour que la surface du produit ne soit pas desséchée avant l'extraction de l'humidité au coeur du bois. Dans ce but, pendant la phase initiale du processus de séchage de l'eau, sous forme atomisée est introduite dans la chambre pour maintenir un taux d'humidité élevé.
De même, l'article paru dans la revue "Holz als roh und werkstoff" en 1995, pages 333 à 338, Edition Springer-Verlag et intitulé "Microwave drying of pine and spruce" par A. L ANTTI enseigne de sécher du bois avec des micro-ondes fonctionnant dans des fréquences de 915 ou 2450 MHz et une densité de puissance située dans la plage de 25 à 78 kW/m3 pour élever la température intérieure du bois au environ de 140° C et réaliser une pression de vapeur interne au bois de 25 KPa. La pression interne ainsi réalisée est très élevée pour permettre une évacuation très rapide de l'eau. L'inconvénient du procédé est de développer des ruptures de fibres. Le processus de séchage commence par un séchage rapide par micro-ondes aux environs de 70° C puis une exposition intermittente aux micro-ondes pendant le séchage et enfin, une opération de séchage par contrôle de la température du bois en-dessous de la saturation des fibres en se limitant à une température maximale de 110° C.
Dans tous les cas de figure, il est clair que l'air est utilisé comme véhicule pour éliminer l'humidité évacuée par le bois. Pour ces raisons, le taux d'humidité de l'air doit rester inférieur au taux de saturation de l'air en vapeur d'eau. Il est donc nécessaire dans les dispositifs connus de déshumidifier l'air pour pouvoir effectuer le séchage du bois. De plus, il est nécessaire d'avoir une température de l'air inférieure à celle du bois pour permettre une évaporation. Tous ces dispositifs ont pour inconvénient de générer de grandes pertes d'énergie et de ne pas optimiser la consommation d'énergie. En effet, plus les températures de bois doivent être élevées, plus la puissance des générateurs de micro-ondes doit être proportionnelle et leur coût élevé compte tenu des durées de plusieurs heures des opérations de séchage, l'énergie consommée est élevée. En effet, on peut voir dans l'article cité ci-dessus que les durées de séchage sont comprises entre 3 et 5 heures selon l'épaisseur du bois et la puissance du matériel. De plus, aucun des procédés connus arrive à descendre en-dessous de 30% d'humidité dans le bois après séchage.
La présente invention a pour but de proposer un procédé qui permette d'optimiser l'énergie et de réduire les puissances des dispositifs de micro-ondes tout en obtenant très rapidement un séchage complet du bois, depuis l'état vert jusqu'à un taux d'humidité final de l'ordre de 10%, voire inférieur selon les conditions de mise en oeuvre.
Ce but est atteint par le fait que le procédé de séchage du bois comporte :
  • une étape de mise en pression à une pression déterminée d'une enceinte (1) étanche au moins par injection ou création de vapeur d'eau saturante et de maintien de cette pression pendant un temps déterminé, tout en assurant dans l'enceinte une circulation forcée d'air et de vapeur d'eau saturante ;
  • une étape de chauffage au coeur du bois et dans la zone centrale des pièces de bois à sécher par émission de micro-ondes ;
  • une étape d'évacuation des exsudats liquides sortant du bois et recueillis par ruissellement dans le fond de l'enceinte (1).
Selon une autre particularité, les exsudats liquides sont évacués en permanence.
Selon une autre particularité, les exsudats sont évacués par intermittence.
Selon une autre particularité, l'étape d'évacuation est suivie d'une étape de diminution progressive de la pression jusqu'à la pression atmosphérique après arrêt des micro-ondes.
Selon une autre particularité, l'étape d'évacuation comporte une étape de traitement physico-chimique des exsudats pour les rendre compatibles avec une évacuation vers le circuit des eaux usées.
Selon une autre particularité, l'étape d'évacuation des exsudats liquides est suivie d'une étape de récupération dans un conteneur en vue de retraitement chimique.
Selon une autre particularité, l'étape de diminution de la pression est complétée d'une étape de déshumidification de l'air ambiant de l'enceinte par passage du flux d'air provenant de l'enceinte sur un dispositif d'absorption d'humidité et de refroidissement de l'air de l'enceinte.
Selon une autre particularité, les puissances d'émission de micro-ondes appliquées sont décroissantes du centre des pièces de bois vers l'extérieur.
Selon une autre particularité, la pression de vapeur d'eau saturante est comprise dans une plage entre 2 bars et 15 bars.
Selon une autre particularité, la pression de vapeur sera inférieure à 10 bars pour obtenir un taux d'humidité du bois traité supérieur à 6%.
Selon une autre particularité, la pression de vapeur sera comprise pendant au moins une durée déterminée du séchage entre 10 et 15 bars et la température produite atteindra une valeur comprise dans une plage de 200 à 220°C pour obtenir un bois sec naturellement polymérisé ayant un taux d'humidité proche de 0%.
Selon une autre particularité, la puissance du générateur de micro-ondes est calculée pour que la chaleur interne du bois soit supérieure à la température de vapeur d'eau saturante.
Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé.
Ce but est atteint par le fait que le dispositif est constitué d'une enceinte étanche résistante à la pression communiquant par des fenêtres en quartz ou toute autre matière convenant aux micro-ondes avec un guide d'onde relié par des adaptateurs d'impédance à un générateur de micro-ondes, lesdites fenêtres étant disposées transversalement à la pile de bois, l'enceinte communiquant avec un chemin de recirculation d'air sous pression aspirant d'un côté de la pile de bois l'air par des grilles et le refoulant de l'autre côté de la pile de bois par des grilles de diffusion, un dispositif générateur de vapeur sous pression relié à l'enceinte.
Selon une autre particularité, le dispositif comporte un circuit condenseur de vapeur branché, en parallèle sur le circuit de recirculation d'air et de façon sélective par des vannes.
Selon une autre particularité, le dispositif comporte dans sa partie la plus basse un orifice d'évacuation par gravité des eaux de ruissellement contrôlé par une vanne.
Selon une autre particularité, le dispositif comporte :
  • une extrémité obturable par une porte automatique assurant les conditions d'étanchéité à la pression et aux micro-ondes ;
  • des moyens de transport des charges de bois vert à dessécher désolidarisés électriquement des moyens de transport situés de l'autre côté du sas automatique par rapport à l'enceinte.
Selon une autre particularité, l'ensemble de l'enceinte et de la zone de préchargement sont enveloppées dans une seconde enceinte de protection contre les fuites de rayonnement, cette enceinte étant accessible de l'extérieur par des portes souples.
Selon une autre particularité, le générateur de micro-onde est enfoui dans le sol et communique avec l'enceinte de séchage à travers un guide d'onde.
Selon une autre particularité, l'enceinte comporte une soupape de sécurité.
Selon une autre particularité, la vanne est ouverte par intermittence.
Selon une autre particularité, la vanne est ouverte en permanence.
Selon une autre particularité, l'orifice est relié à un dispositif de traitement physico-chimique rendant les exsudats compatibles avec les normes d'évacuation dans les eaux usées.
Un dernier but de l'invention est de proposer un procédé d'extraction de composants chimiques par utilisation du procédé de l'invention consistant :
  • à traiter un seul type d'essence de bois vert par application de micro-ondes dans une ambiance de vapeur d'eau saturante dans des conditions de pression et de température définies,
  • à récupérer l'exsudat liquide produit par l'opération de traitement de l'essence unique,
  • et éventuellement à retraiter cet exsudat par des procédés physico-chimiques pour en extraire différents composants chimiques utilisables dans l'industrie cosmétique, de parfumerie, agro-alimentaire, pharmaceutique, et chimique.
Selon une autre particularité, le traitement d'une essence de pin permet d'obtenir un exsudat ayant des propriétés insecticides.
D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaítront plus clairement à la lecture de la description ci-après faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
  • la figure 1A représente une vue en coupe transversale du dispositif selon l'invention ;
  • la figure 1B représente une vue de dessus en coupe longitudinale du dispositif selon l'invention ;
  • la figure 2 représente une vue de côté du dispositif implanté.
Comme représenté à la figure 1A, le dispositif est constitué d'une enceinte (1), de préférence, cylindrique en matériau métallique assurant d'une part, à la fois une bonne isolation thermique et l'étanchéité à la pression de l'air et d'autre part, l'étanchéité aux ondes. Cette enceinte est ouverte à une extrémité par une porte (16, figure 1B) ou deux. Des ouvertures (14) sont pratiquées dans l'enceinte pour constituer des fenêtres en matériau étanche à l'air mais laissant passer les rayonnements de micro-ondes. Ces fenêtres (14) sous pression sont en matériau permettant d'émettre les ondes vers l'intérieur de l'enceinte et dites fenêtres émettrices. Les ondes sont amenées par un guide d'onde (40) à une pluralité de fenêtres disposées longitudinalement et de chaque côté à intervalles réguliers ou non le long de la pile de bois (3) pour obtenir une répartition la plus homogène possible des ondes. Le guide d'onde (40) communique à travers un adaptateur d'impédance (41) et un diviseur à 3 décibels (42) avec un isolateur (43) et le générateur de micro-ondes (44). Entre chaque fenêtre (14) émettrices ou entre les fenêtres émettrices des extrémités et chaque fond d'enceinte, sont disposés de préférence une pluralité de canalisations (12) de circulation d'air forcée par un ventilateur V. Ces canalisations(12) communiquent sur une hauteur correspondant approximativement à celle de la pile de bois à travers des grilles (13) avec la zone interne de l'enceinte contenant la pile de bois (3) transportée sur un moyen transporteur tel que, par exemple, un chariot constitué de roues (32) montées sur un plateau support (31). La pile de bois est de préférence constituée de morceaux (30) sous forme de poutres ou planches ou madriers d'épaisseur et de largeur quelconque, issus de sciage et disposés de façon jointive sur leur largeur selon une direction longitudinale pour former une couche. Chaque couche de bois est espacée de la couche inférieure par des liteaux ou baguettes (33) disposées perpendiculairement de façon non jointives pour ménager entre les couches jointives de morceaux de bois des passages de circulation d'air, ondes, et eau. Le circuit de circulation d'air est également réalisé en matériau favorisant la réflexion des ondes vers l'intérieur de l'enceinte et du bois. L'enceinte est mise en communication par une canalisation (15) avec un système générateur de vapeur (2) et éventuellement, un compresseur d'air (20). L'humidité arrive du générateur de vapeur par des grilles (13) de diffusion, ce qui permet de la diffuser de façon homogène dans l'enceinte sans risque de créer des attaques frontales sur le bois. Le compresseur d'air (20) est utilisé pour produire de l'air comprimé destiné à accélérer la circulation de l'eau dans le bois et, lorsque le système générateur de vapeur (2) ne peut pas générer de vapeur sous une pression suffisante pour monter à la température souhaitée ou pour accompagner la montée en température et accélérer la circulation d'eau du bois. En revanche, lorsqu'on utilise un système générateur de vapeur sous pression suffisant pour atteindre les températures et les pressions souhaitées, le compresseur d'air peut être supprimé. Les roues du chariot reposent sur des rails (10A, 10B) solidaires du fond de la cuve (1) celles-ci sont pourvues d'un dispositif d'élimination des arcs électriques. Une grille (19) permet d'éviter la propagation des ondes vers les exsudats liquides ou eaux de ruissellement recueillis dans le fond de la cuve. Ces eaux de ruissellement sont évacuées par une canalisation (18) contrôlée par une vanne (17). Cette canalisation (18) débouche dans un conteneur amovible ou vidangeable de récupération des exsudats liquides résultant du procédé de séchage. Dans une variante, la canalisation est ouverte en permanence ou par intermittence. Dans une autre variante, la canalisation débouche dans un dispositif de traitement physico-chimique rendant les exsudats compatibles avec les normes en vigueur pour les eaux usées. Enfin, la partie supérieure de la cuve comporte une soupape de sécurité (11) qui permet de maintenir la cuve à la pression désirée, d'évacuer de la pression si celle-ci est trop élevée et enfin de mettre la cuve à l'atmosphère une fois le processus de séchage achevé.
Dans le schéma d'implantation de la figure 2, la cuve (1) est enfermée dans une enceinte (5), laquelle communique par le sas de la porte (16) commandée automatiquement en fin et en début par un système électronique de contrôle. Une zone de préchargement (50) permet d'amener les chariots sur une paire de rails (10C, 10D) qui ne sont pas en relation électrique avec les rails (10A, 10B) de l'enceinte (1). Un dispositif de vaporisation (52) permet de projeter de l'eau pendant la phase d'utilisation des micro-ondes pour éviter toute fuite de rayonnement vers l'extérieur. Une cuve de réserve non représentée, amovible et vidangeable, est reliée à l'enceinte (1) par une canalisation (18) et permet de recueillir les exsudats liquides résultant du séchage du bois. Afin d'assurer une réduction des fuites le générateur de micro-ondes (44) est enterré comme la cuve de réserve (6) et communique avec l'enceinte de séchage (1) par le guide d'onde (40).
Le procédé de séchage comporte les opérations suivantes : introduction par des moyens de transfert d'une charge de bois vert dans l'enceinte ; fermeture automatique de la porte de l'enceinte, ceci de préférence pour éviter toutes les erreurs et chocs dus à la manipulation ; mise sous pression de l'enceinte et diffusion de vapeur saturante dans l'enceinte jusqu'à atteindre la pression correspondant à la température de fonctionnement souhaitée en vapeur saturante. On pourra utiliser une pression de 2 bars pour une température de 120° Celsius de la vapeur saturante et de 2,7 bars pour une température de 130° Celsius de la vapeur saturante. On peut, si le besoin se fait sentir, monter à des températures de vapeur saturante supérieures par exemple de 180° Celsius, 200° Celsius, ou même 220° Celsius en augmentant la pression jusqu'à 10 bars ou respectivement 15 bars. Les montées en température et en pression du procédé peuvent se faire par palier successif, ou selon des rampes ou encore, selon des cycles permettant l'optimisation du résultat souhaité, séchage complet de 0%, séchage jusqu'à un certain taux d'humidité ou production d'exsudats liquides exploitables chimiquement. Cette phase de préséchage sous une pression et une température de vapeur saturante déterminée est maintenue pendant le temps nécessaire pour passer d'un taux d'humidité de bois vert au minimum de 65% selon les essences à un taux dit "de saturation" de 30%. Pendant cette phase de préséchage, il est possible de déclencher les micro-ondes pour accélérer le passage du taux de bois vert au taux de saturation. Lorsque le taux de saturation souhaité est atteint, l'humidité résiduelle contenue dans le bois est empêchée de sortir du bois. A ce moment, la phase de chauffage par micro-ondes du bois prend toute son importance. Lors de la mise en oeuvre de la phase de chauffage par micro-onde, la puissance des micro-ondes émise par la fenêtre centrale (14c) peut être supérieure à la puissance émise par les fenêtres (14l) situées de part et d'autre de la fenêtre centrale, est utilisée de façon à obtenir un différentiel de température dans le bois qui correspond à un différentiel de pression de vapeur dans le bois. Ce différentiel de pression sera orienté de façon à favoriser l'évacuation de l'eau vers l'extérieur du bois et dans le sens des fibres lorsque la température déterminée de fonctionnement aura été atteinte. La puissance des générateurs à micro-ondes est calculée de façon à atteindre une température de bois supérieure à celle de vapeur saturante qui peut être proche de 120° Celsius ou supérieure et produire l'effet recherché dans le cadre du séchage de l'intérieur vers l'extérieur du bois.
Etant donné la présence d'une pression et d'un air saturé en eau, les composants chimiques liquides et l'eau évacuée par le bois ne peuvent en aucun cas être évaporés et ruissellent par gravité pour être récupérés en-dessous de la grille (19) par le siphon (18). Le siphon (18) est déclenché à intervalles réguliers par le système de contrôle dès que le niveau se rapproche de la grille. L'enceinte comporte un dispositif détecteur de niveau permettant l'ouverture automatique de la vanne (17). Chaque cycle d'évacuation d'eau est suivi d'un cycle de remise à la pression de vapeur d'eau saturante de l'enceinte. Cette dernière phase permet de ramener le taux d'humidité du bois de 30% au taux final voulu qui peut être 20%, 10%, 6% ou 0%. Pour obtenir un séchage complet du bois avec un taux proche de 0%, le procédé comportera au moins une phase de durée déterminée pendant laquelle la température sera maintenue dans une plage comprise aux alentours de 200 à 220°C et dans une pression d'atmosphère de vapeur saturante supérieure à 10 bars. Par l'utilisation d'une atmosphère de vapeur d'eau saturante et de température de micro-ondes plus élevées, mais malgré tout inférieures aux températures généralement utilisées dans les procédés dits de "rétification" en atmosphère non saturée en vapeur d'eau, on obtient un séchage du bois avec un taux d'humidité proche de 0% en même temps qu'un phénomène de polymérisation naturelle conférant au bois des propriétés de tenue à l'humidité, de stabilisation dimensionnelle et une grande facilité d'usinage. Ce résultat est obtenu dans un temps inférieur aux procédés connus et surtout avec une conservation de la couleur naturelle du bois. En effet, le procédé de l'invention ne produit pas le phénomène de brunissage connu, résultant de la torréfaction obtenue par des températures comprises entre 240 et 300°C.
Le procédé de séchage peut également être utilisé dans le dispositif de l'invention pour produire un exsudat liquide incorporant des molécules chimiques constituant une essence de bois, telle que le pin, l'eucalyptus, le chêne, le hêtre, l'épicéa, etc, ou d'un mélange déterminé d'essences. Cet exsudat est récupéré et éventuellement retraité par des procédés physico-chimiques pour obtenir des composants chimiques exploitables dans l'industrie cosmétique, dans l'industrie pharmaceutique, dans l'industrie des parfums, dans l'agro-alimentaire, la chimie ou l'industrie des insecticides. Ainsi, en traitant uniquement du pin, l'exsudat obtenu a des propriétés insecticides.
Au bout du temps nécessaire à l'obtention de ce taux d'humidité final, lorsque le bois est séché, la circulation de la vapeur d'eau saturante est arrêtée, le circuit du générateur de vapeur (2) est fermé si le besoin se fait sentir. Les vannes (191, 192) de communication avec le condenseur (19) sont ouvertes pour permettre de condenser la vapeur de l'enceinte et d'abaisser la température de l'enceinte. Au bout d'un certain temps, le générateur de micro-ondes est également arrêté et la pression diminuée pour arriver progressivement à la pression atmosphérique.
Par la mise en saturation du milieu ambiant autour du bois et l'utilisation judicieuse de puissance de micro-ondes avec des consommations d'énergie bien inférieures à celles généralement utilisées dans l'art antérieur, on arrive à accélérer le processus d'évacuation de l'humidité interne du bois et obtenir des séchages plus rapides avec une consommation d'énergie inférieure. L'eau de ville peut être utilisée dans le dispositif asperseur.
D'autres modifications à la portée de l'homme de métier font également partie de l'esprit de l'invention. Ainsi, tout dispositif de transfert peut être utilisé à la place du chariot monté sur rail. De même, des dispositifs de contrôle et de régulation permettront d'enclencher les phases successives du procédé en association avec une automatisation plus ou moins poussée. De même, l'enceinte comporte une soupape de sécurité (11) permettant la mise à l'air libre de l'enceinte, soit en fin de processus, soit en cas de détection d'une surpression par le système de contrôle.

Claims (24)

  1. Procédé de séchage du bois caractérisé en ce que le procédé de séchage du bois comporte :
    une étape de mise en pression à une pression déterminée d'une enceinte (1) étanche au moins par injection ou création de vapeur d'eau saturante et de maintien de cette pression pendant un temps déterminé, tout en assurant dans l'enceinte une circulation forcée d'air et de vapeur d'eau saturante ;
    une étape de chauffage au coeur du bois et dans la zone centrale des pièces de bois à sécher par émission de micro-ondes ;
    une étape d'évacuation des exsudats liquides sortant du bois et recueillis par ruissellement dans le fond de l'enceinte (1).
  2. Procédé de séchage du bois selon la revendication 1, caractérisé en ce que les exsudats liquides sont évacués en permancence
  3. Procédé de séchage du bois selon la revendication 1, caractérisé en ce que les exsudats liquides sont évacués par intermittence.
  4. Procédé de séchage du bois selon une des revendications 1 ou 3, caractérisé en ce que l'étape d'évacuation est suivie d'une étape de diminution progressive de la pression jusqu'à la pression atmosphérique après arrêt des micro-ondes.
  5. Procédé de séchage du bois selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'étape d'évacuation comporte une étape de traitement physico-chimique des exsudats pour les rendre compatibles avec une évacuation vers le circuit des eaux usées.
  6. Procédé de séchage du bois selon la revendication 1 ou 2 ou 3, caractérisé en ce que l'étape d'évacuation des exsudats liquides est suivie d'une étape de récupération dans un conteneur en vue de retraitement chimique.
  7. Procédé de séchage du bois selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'étape de diminution de la pression est complétée d'une étape de déshumidification de l'air ambiant de l'enceinte par passage du flux d'air provenant de l'enceinte sur un dispositif d'absorption d'humidité et de refroidissement de l'air de l'enceinte.
  8. Procédé de séchage du bois selon une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les puissances d'émission de micro-ondes appliquées sont décroissantes du centre des pièces de bois vers l'extérieur.
  9. Procédé de séchage du bois selon une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la pression de vapeur d'eau saturante est comprise dans une plage entre 2 bars et 15 bars.
  10. Procédé de séchage du bois selon la revendication 9, caractérisé en ce que la pression de vapeur sera inférieure à 10 bars pour obtenir un taux d'humidité du bois traité supérieur à 6%.
  11. Procédé de séchage du bois selon la revendication 1 ou 9, caractérisé en ce que la pression de vapeur sera comprise pendant au moins une durée déterminée du séchage entre 10 et 15 bars et la température produite atteindra une valeur comprise dans une plage de 200 à 220°C pour obtenir un bois sec polymérisé ayant un taux d'humidité proche de 0%.
  12. Procédé de séchage du bois selon une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la puissance du générateur de micro-ondes est calculée pour que la chaleur interne du bois soit supérieure à la température de vapeur d'eau saturante.
  13. Dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une enceinte étanche (1) résistante à la pression communiquant par des fenêtres (14) en quartz ou toute autre matière convenant aux micro-ondes avec un guide d'onde (40) relié par des adaptateurs d'impédance (41) à un générateur de micro-ondes (44), lesdites fenêtres (14) étant disposées transversalement à la pile de bois (3), l'enceinte communiquant avec un chemin (12) de recirculation d'air sous pression aspirant d'un côté de la pile de bois l'air par des grilles (13a) et le refoulant de l'autre côté de la pile de bois (3) par des grilles (13r) de diffusion, un dispositif générateur de vapeur sous pression relié à l'enceinte.
  14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en qu'il comporte un circuit condenseur (19) de vapeur branché, en parallèle sur le chemin (12) de recirculation d'air et de façon sélective par des vannes (191, 192).
  15. Dispositif selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce qu'il comporte dans sa partie la plus basse un orifice (18) d'évacuation par gravité des eaux de ruissellement contrôlé par une vanne (17).
  16. Dispositif selon une des revendications 13 à 15, caractérisé en ce qu'il comporte :
    une extrémité obturable par une porte automatique (16) assurant les conditions d'étanchéité à la pression et aux micro-ondes ;
    des moyens de transfert des charges de bois vert à dessécher désolidarisés électriquement des moyens de transport situés de l'autre côté du sas automatique par rapport à l'enceinte.
  17. Dispositif selon une des revendications 13 à 15, caractérisé en que l'ensemble de l'enceinte et de la zone de préchargement sont enveloppées dans une seconde enceinte de protection contre les fuites de rayonnements, cette enceinte étant accessible de l'extérieur par des portes souples.
  18. Dispositif selon une des revendications 13 à 17, caractérisé en ce que le générateur de micro-ondes est enfoui dans le sol et communique avec l'enceinte de séchage à travers un guide d'ondes.
  19. Dispositif selon une des revendications 13 à 17, caractérisé en que l'enceinte comporte une soupape (11) de sécurité.
  20. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que la vanne (17) est ouverte par intermittence.
  21. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que la vanne (17) est ouverte en permanence.
  22. Dispositif selon la revendication 15 ou 20 ou 21, caractérisé en ce que l'orifice est relié à un dispositif de traitement physico-chimique rendant les exsudats compatibles avec les normes d'évacuation dans les eaux usées.
  23. Procédé d'extraction de composants chimiques par utilisation du procédé défini dans une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il consiste:
    à traiter un seul type d'essence de bois vert par application de micro-ondes dans une ambiance de vapeur d'eau saturante dans des conditions de pression et de température définies,
    à récupérer l'exsudat liquide produit par l'opération de traitement de l'essence unique,
    et éventuellement à retraiter cet exsudat par des procédés physico-chimiques pour en extraire différents composants chimiques utilisables dans l'industrie cosmétique, de parfumerie, agro-alimentaire, pharmaceutique, et chimique.
  24. Procédé d'extraction de composants chimiques selon la revendication 23, caractérisé en ce que le traitement d'une essence de pin permet d'obtenir un exsudat ayant des propriétés insecticides.
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