FR2525231A1

FR2525231A1 - Fuel pellets or briquettes of high heating value mfd. from wood - by baking dry, grinding, opt. adding oil, and pressing

Info

Publication number: FR2525231A1
Application number: FR8206751A
Authority: FR
Inventors: Yvan Schwob
Original assignee: Association pour la Recherche et le Developpement des Methodes et Processus Industriels
Current assignee: Association pour la Recherche et le Developpement des Methodes et Processus Industriels
Priority date: 1982-04-20
Filing date: 1982-04-20
Publication date: 1983-10-21

Abstract

Materials rich in lignocellulose, e.g. wood, are converted to fuels by baking dry, pref. at 200-280 deg.C, grinding to powder, and agglomerating under pressure to regular granules. A binder, pref. mineral oil, can be added before agglomeration at a concn. of 1-5 (esp. 2-3) vol.%. To reduce the time required to bake dry, it is pref. to start with wood of small size, e.g. coppice wood roughly chopped up. Baking (torrefaction) can be in an inert atmos. for 0.5-5h, as described in French Application 81 16463. Final agglomeration may be by pelleting, granulation, briquetting, etc. The fuels can replace conventional solid fuels in all uses, including open fires and gas generators. The starting material can be large-sized and difficult as such to size-reduce. The fuel produced is homogeneous and of high specific gravity (0.6-0.7) and heating value (5,000-6,000 kcal./kg). It does not reabsorb moisture, and has low corrosivity on burning.

Description

L'invention a pour objet un procédé de préparation d'un combustible d'emploi commode et souple de nature lignocellulosique, ainsi que le combustible obtenu par ce procédé. The subject of the invention is a process for preparing a fuel for convenient and flexible use of a lignocellulosic nature, as well as the fuel obtained by this process.

On connait de nombreux produits de nature lignocellulosique que l'on utilise comme combustible sous forme de morceaux plus ou moins gros, comme le bois, ou sous forme d'agglomérés comme des déchets divers qui ont été compactés ou comprimés pour constituer des granulés ou des briquettes. Many lignocellulosic products are known which are used as fuel in the form of more or less large pieces, such as wood, or in the form of agglomerates such as various wastes which have been compacted or compressed to form granules or briquettes.

Ces deux modes d'utilisation des produits lignocellulosiques comportent des inconvénients qui leur sont propres et qui n'ont pas été surmontés. Le bois s'utilise en morceaux relativement gros dont la manutention automatique est difficile et coûteuse; on peut le réduire en fragments beaucoup plus aisément manipulables par des moyens automatiques mais son déchiquetage en fragments réguliers de dimensions réduites consomme une énergie importante. Le compactage ou l'agglomération des déchets ne s'applique qu'à des produits ayant des dimensions faibles; on ne peut donc traiter, économiquement, que des produits qui sont déjà à un état naturellement fin (sciure, poussière, etc...) ou qui sont susceptibles d'être fragmentés facilement (écorces notamment). These two methods of using lignocellulosic products have their own drawbacks which have not been overcome. The wood is used in relatively large pieces whose automatic handling is difficult and expensive; it can be reduced into fragments that are much more easily manipulated by automatic means, but its shredding into regular fragments of reduced dimensions consumes significant energy. The compaction or agglomeration of waste only applies to products with small dimensions; we can therefore treat, economically, only products which are already in a naturally fine state (sawdust, dust, etc ...) or which are likely to be fragmented easily (bark in particular).

L'invention a pour but principal d'apporter un procédé grâce auquel on peut obtenir sous forme de granulés à dimensions déterminées, constantes, des produits de nature lignocellulosique utilisables aisément comme combustible à l'aide de moyens automatiques, sans que l'on soit contraint de partir nécessairement de produits faciles à fragmenter ou se trouvant déjà à l'état finement divisé. Autrement dit, l'invention a pour but d'arriver à préparer un combustible de nature lignocellulosique s'utilisant sous forme de granulés homogènes en dimensions, de coût peu élevé, à partir de produits initialement volumineux comme le bois par exemple. The main object of the invention is to provide a process by which it is possible to obtain, in the form of granules of determined, constant dimensions, products of lignocellulosic nature which can be easily used as fuel by means of automatic means, without being forced to start necessarily from products which are easy to fragment or which are already in a finely divided state. In other words, the object of the invention is to arrive at preparing a fuel of lignocellulosic nature being used in the form of homogeneous granules in dimensions, of low cost, from initially bulky products such as wood for example.

Selon l'invention, à partir d'une matière lignocellulosique sous forme volumineuse, on soumet cette matière à une opération de torréfaction, on broie le produit torréfié obtenu jusqu'à la finesse désirée, on l'agglomère ensuite selon l'un des divers moyens connus sous le nom de pastillage, granulation, briquettage, etc.... According to the invention, starting from a lignocellulosic material in bulky form, this material is subjected to a roasting operation, the roasted product obtained is ground to the desired fineness, it is then agglomerated according to one of the various means known as pelletizing, granulation, briquetting, etc.

De préférence, mais pas nécessairement, on utilise un liant que l'on ajoute à la poudre avant sa compression dans un appareil d'agglomération. Preferably, but not necessarily, a binder is used which is added to the powder before its compression in an agglomerating device.

La torréfaction du bois se fait à une température de 2000C à 2800C, dans une atmosphère neutre; l'opération peut durer de 30 mn à 5 heures en fonction de la grosseur -des morceaux. I1 est préférable par conséquent de partir de bois disponible sous forme de déchets irréguliers ou de bois de grosseur limitée, grossièrement cassé, ce qui est un débouché intéressant pour les bois de taillis. The wood is roasted at a temperature of 2000C to 2800C, in a neutral atmosphere; the operation can last from 30 minutes to 5 hours depending on the size of the pieces. It is therefore preferable to start from wood available in the form of irregular waste or wood of limited size, roughly broken, which is an attractive outlet for coppice wood.

On trouvera dans le brevet français nO 81 16463 une description détaillée du procédé de torréfaction. Ce procédé procure un produit torréfié, de grande friabilité, qui peut être broyé en poudre par tous les moyens économiques connus. Le broyage est poussé jusqu'à l'obtention d'une poudre dont les grains ont la grosseur qui convient à l'opération d'agglomération qui est à exécuter ensuite. Comme la granulométrie n'est pas nécessairement la même, selon l'appareil d'agglomération que l'on envisage d'utiliser, on comprendra que l'on ne peut pas donner des indications précises. En général, on ne rencontre aucune difficulté à broyer le produit torréfié à la finesse qui convient à tous les moyens et à toutes les méthodes d'agglomération. A detailed description of the roasting process can be found in French patent No. 81 16463. This process provides a roasted product, of great friability, which can be ground into powder by all known economic means. The grinding is carried out until a powder is obtained, the grains of which have the size which is suitable for the agglomeration operation which is to be carried out next. As the particle size is not necessarily the same, depending on the agglomeration device that we plan to use, it will be understood that we cannot give precise indications. In general, there is no difficulty in grinding the roasted product to a fineness which is suitable for all means and all agglomeration methods.

Quand on emploie un liant, il est préférable de choisir une substance qui joue en même temps le rôle de lubrifiant, comme une huile minérale, en proportion de 1 à 5%, de préférence de 2 à 3%, d'huile en volume par rapport au volume de poudre. When using a binder, it is preferable to choose a substance which plays the role of lubricant at the same time, such as a mineral oil, in a proportion of 1 to 5%, preferably 2 to 3%, of oil by volume per relative to the volume of powder.

Le combustible aggloméré obtenu est, en fait, un combustible nouveau, inconnu jusqu'à présent, qui possède les propriétés suivantes
- densité élevée (environ de 0,6 à 0,7) favorable
au transport et au stockage,
- pouvoir calorifique élevé (5000 à 6000 kcal/kg)
(20.900 à 25.080 kJ),
- grande homogénéité
- dimensions régulières,
- absence de reprise d'humidité
- absence de produits acétiques d'où moindre corrosion
des appareils de combustion.The agglomerated fuel obtained is, in fact, a new fuel, hitherto unknown, which has the following properties
- high density (about 0.6 to 0.7) favorable
transport and storage,
- high calorific value (5000 to 6000 kcal / kg)
(20,900 to 25,080 kJ),
- great homogeneity
- regular dimensions,
- lack of moisture uptake
- absence of acetic products resulting in less corrosion
combustion appliances.

On donnera maintenant, sans intention limitative, deux exemples de mise en oeuvre du procédé de l'invention. We will now give, without limiting intention, two examples of implementation of the method of the invention.

Exemple 1
Des plaquettes de bois de type plaquettes forestières ou papetières, de dimensions moyennes de 40 x20 x4 mm, ont été traitées par torréfaction conformément au brevet français n 81 16463. Elles sont ainsi devenues friables de sorte qu'un broyeur à marteaux a permis de les réduire facilement en poudre à une grosseur de grains de 80 à 160 microns, opération qui était évidemment impossible à pratiquer sur les plaquettes fraiches.Example 1
Wood chips of the forest or paper chip type, with an average size of 40 × 20 × 4 mm, were treated by roasting in accordance with French Patent No. 81 16463. They thus became brittle so that a hammer mill enabled them to be easily reduce to powder to a grain size of 80 to 160 microns, an operation which was obviously impossible to perform on fresh wafers.

A la poudre de bois torréfié a été mélangée à titre de liant-lubrifiant une huile minérale dans une proportion comprise entre 2 et 3% d'huile, en volume, par rapport au volume de poudre. L'addition de ce liant a eu pour effet essentiel de faciliter l'agglomération du produit et de lubrifier les organes mécaniques de granulation en en limitant l'usure. L'agglomération a eu lieu à l'aide d'un granulateur à tambour perforé délivrant des pastilles cylindriques d'environ 10 mm de diamètre et de 5 à 15 mm de hauteur, à une température de marche de l'ordre de 1500C. To the roasted wood powder was mixed as a binder-lubricant a mineral oil in a proportion of between 2 and 3% oil, by volume, relative to the volume of powder. The addition of this binder had the essential effect of facilitating the agglomeration of the product and of lubricating the mechanical granulation organs while limiting wear. Agglomeration took place using a perforated drum granulator delivering cylindrical pellets of approximately 10 mm in diameter and 5 to 15 mm in height, at a working temperature of the order of 1500C.

Les granulés ainsi obtenus avaient les caractéristiques suivantes
- couleur ......... brun foncé
- densité apparente .. 0,6 à 0,7
- humidité ......... traces
- matière volatile ... 69 %
- carbone fixe ...... 30 %
- cendres ......... 1 %
- P.C.I. ......... 5500 kcal par kg (soit 22.990 kJ).The granules thus obtained had the following characteristics
- color ......... dark brown
- bulk density .. 0.6 to 0.7
- humidity ......... traces
- volatile matter ... 69%
- fixed carbon ...... 30%
- ash ......... 1%
- PCI ......... 5500 kcal per kg (i.e. 22,990 kJ).

Exemple 2
Du bois fragmenté par hachage mécanique de rondins à la dimension moyenne de 100 x 50 x 10 mm a été soumis à un séchage, puis à une opération de torréfaction à sec par le procédé décrit dans le brevet français n 81 16463. Le traitement a été tel que le bois a été porté à une température moyenne de 2400C pendant 3 heures. Les morceaux sont alors devenus suffisamment friables pour alimenter un concasseur à mâchoires suivi d'un broyeur à percussion de type broyeur à barreaux. L'addition du même liant lubrifiant, dans la même proportion qu'à l'exemple 1, a été effectuée entre le broyeur à mâchoires et le broyeur à barreaux. On a réalisé ainsi un mélange de la poudre huilée prête à l'emploi pour l'opération suivante.Example 2
Fragmented wood by mechanical chopping of logs with an average dimension of 100 x 50 x 10 mm was subjected to drying, then to a dry roasting operation by the process described in French patent n 81 16463. The treatment was as the wood was brought to an average temperature of 2400C for 3 hours. The pieces then became sufficiently brittle to feed a jaw crusher followed by an impact crusher of the bar crusher type. The addition of the same lubricant binder, in the same proportion as in Example 1, was carried out between the jaw crusher and the bar crusher. A mixture of the oiled powder ready for use for the following operation was thus produced.

Pour réaliser l'agglomération on a fait passer le mélange dans une extrudeuse à vis délivrant des cylindres de 4 cm qui ont été tronçonnés selon les besoins. To achieve agglomeration, the mixture was passed through a screw extruder delivering 4 cm cylinders which were cut as required.

Le produit combustible aggloméré fourni par le procédé de l'invention a une aptitude exceptionnelle à remplacer tous les combustibles classiques dans toutes les installations de combustion telles que les foyers habituels à bois ou à charbon et dans les installations de gazéification. Par rapport à l'emploi direct du bois, on obtient les avantages suivants
- rendement accru de la combustion, du fait de la densité apparente plus élevée et du pouvoir calorifique plus important à volume égal ;
- absence quasi-complète d'acide acétique dans les fumées permettant l'emploi de récupérateurs plus efficaces, la corrosion par condensation n'étant plus à craindre ; ;
- manipulation mécanique sans problème du fait de l'homogénéité relative des granulés, d'où facilité dans la mécanisation et l'automatisation
- absence de propriétés hygroscopiques et de reprise d'humidité.The agglomerated fuel product supplied by the process of the invention has an exceptional ability to replace all conventional fuels in all combustion plants such as the usual wood or coal fireplaces and in gasification plants. Compared to the direct use of wood, the following advantages are obtained
- increased combustion efficiency, due to the higher apparent density and the greater calorific value at equal volume;
- almost complete absence of acetic acid in the fumes allowing the use of more efficient recuperators, corrosion by condensation no longer being to be feared; ;
- mechanical handling without problems due to the relative homogeneity of the granules, hence ease in mechanization and automation
- absence of hygroscopic properties and moisture uptake.

L'emploi du produit de l'invention en tant que matière première dans un gazogène classique à air s'accompagne des avantages suivants
- facilité d'écoulement du produit
- teneurs en gaz combustible plus régulières
- PCI des gaz plus élevé en moyenne
- grande facilité de mise en route du fait de la réactivité élevée du produit en raison de sa surface spécifique importante ,
- absence de produits corrosifs dans les gaz générés.The use of the product of the invention as a raw material in a conventional air gasifier is accompanied by the following advantages
- ease of product flow
- more regular fuel gas contents
- PCI gas higher on average
- great ease of start-up due to the high reactivity of the product due to its large specific surface,
- absence of corrosive products in the gases generated.

Les avantages obtenus dans l'une et l'autre utilisation sont suffisamment appréciables et importants pour que la dépense due à la torréfaction et à l'agglomération se trouve largement compensée en comparaison de l'emploi du bois naturel. En outre, comme on l'a dit, le procédé de l'invention apporte un débouché à des bois qui n'ont pas d'usage régulier jusqu'à présent et qu'il n'est pas possible, pour des motifs économiques, de réduire en sciure afin de les utiliser. The advantages obtained in both uses are sufficiently appreciable and significant so that the expense due to roasting and agglomeration is largely compensated in comparison with the use of natural wood. In addition, as has been said, the process of the invention provides an outlet for woods which have hitherto had no regular use and which it is not possible, for economic reasons, reduce sawdust in order to use them.

I1 est entendu que l'on s'est servi ici du mot granulé pour désigner le combustible obtenu sous des formes régulières à des dimensions déterminées et constantes sans que ceci implique une forme quelconque particulière ou corresponde à des dimensions imposées. It is understood that the word granulated has been used here to denote the fuel obtained in regular forms at determined and constant dimensions without this implying any particular form or corresponding to imposed dimensions.

En ce qui concerne la température de la torréfaction qui s'exécute en atmosphère neutre, on a mentionné plus haut celle qui est nécessaire et suffisante à procurer le résultat recherché aux meilleures conditions économiques. As regards the temperature of the roasting which is carried out in a neutral atmosphere, we mentioned above that which is necessary and sufficient to obtain the desired result at the best economic conditions.

On ne sortirait pas du cadre de l'invention en torréfiant le produit lignocellulosique à une température plus élevée, on se placerait simplement dans des conditions moins favorables économiquement.It would not be departing from the scope of the invention to roast the lignocellulosic product at a higher temperature, it would simply be placed under economically less favorable conditions.

Toute machine connue d'agglomération peut convenir du moment qu'elle est apte à produire les granulés ou les comprimés désirés. La machine utilisée à l'exemple 1 était une machine à granuler des aliments pour le bétail. Any known agglomeration machine can be suitable as long as it is capable of producing the desired granules or tablets. The machine used in Example 1 was a machine for granulating feed for livestock.

Claims

1. Process for treating products of lignocellulosic nature to transform them into charac terized fuel in that these products are subjected to a roasting operation, the roasted product obtained is ground into powder, this powder is agglomerated under pressure into granules of dimensions regular.

2. Method according to claim 1 characterized in that one adds to the powder, before agglomeration, a binder in proportion of 1 to 5% by volume, preferably 2 to 3%, relative to the volume of powder.

3. Method according to claim 2 characterized in that mineral oil is used as a binder.

4. Fuel based on a lignocellulosic product in the form of granules, characterized in that it consists of this product previously roasted and reduced to powder before being agglomerated into granules.