FR2624876A1 - Procede et dispositif de torrefaction de matiere ligneuse vegetale - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un procédé de torréfaction de matière ligneuse d'origine végétale dans lequel on chauffe la matière pour la sécher et en extraire l'acide acétique, puis on élève la température jusqu'à 280 degre(s)C pour la torréfier. Le procédé s'effectue en continu et automatiquement dans une seule enceinte étanche. On alimente un premier compartiment en matière brute que l'on porte à la température maximale de 180 degre(s)C. La matière séchée est amenée dans un deuxième compartiment où on la porte progressivement à la température de 280 degre(s)C en atmosphère chargée de vapeurs d'eau. L'invention porte également sur le dispositif permettant de réaliser ce procédé.
Description
PROCEDE ET DISPOSITIF DE TORREFACTION DE MATIERE
LIGNEUSE VEGETALÉ
La présente invention concerne un procédé de torréfaction de matière ligneuse végétale, notamment du bois en buches, buchettes, plaquettes, reconstitué ou aggloméré en granules ou sous toute autre forme ; mais elle s'applique aussi & tout ce qui est d'origine végétale et peut constituer la biomasse.
LIGNEUSE VEGETALÉ
La présente invention concerne un procédé de torréfaction de matière ligneuse végétale, notamment du bois en buches, buchettes, plaquettes, reconstitué ou aggloméré en granules ou sous toute autre forme ; mais elle s'applique aussi & tout ce qui est d'origine végétale et peut constituer la biomasse.
La torréfaction du bois et autres natiéres ligneuses est une technique connue depuis longtemps et a notamment fait l'objet d'études approfondies au début de ce siècle. On s'est aperçu en effet qu'entre le charbon distillé a haute température (c'est-à-dire au- delà de 300 C) et le bois, il existait un état intermédiaire de la matière où non seulement se trouvaient diminués les inconvénients du charbon et du bois, mais des propriétés nouvelles étaient obtenues il a été découvert que le bois est torréfié, lorsqu'on le porte à une température comprise entre 100 C et 29-C, et que la torréfaction présente des qualités optimales lorsqu'elle est effectuée dans des températures de l'ordre de 27 à 29'C ; le produit obtenu est peu hygroscopique, dense,-d'une manipulation aisée et propre, il a un pouvoir calorifique. moins élevé que le charbon distillé à haute température, mais au moins de 21 000 kjoule/kg et son rendement calorifique d volume égal est nettement plus élevé que celui du charbon de bois.
Ces propriétés ont été utilisée vers la fin des années 193 car elles rendaient l'usage des woteur;-à gazogène économiquement préférables a l'usage des auteurs s essence de pétrole.
Après la deuxième guerre mondiale le bois torréfié a perdu son intérêt pendant de nombreuses années, notamment pour les raisons suivantes:
- les gazogènes, où il était utilise, presentaient eux mêmes des risques d'explosion du fait des dégagements importants d'hydrogène,
- le produit obtenu était assez hétérogène ::
a) le bois étant très mauvais conducteur de la
chaleur, il est difficile d'obtenir une
température homogène dans toute sa masse,
pendant le traitement,
b? à partir de la température d'environ 25 C,
le bois entre dans une réaction principalement
exothermique difficile à contrôler. I1 s'en suit
une élévation tres rapide de température qui
dépasse la température maximale de torréfaction
et le bois commence à se carboniser,
- et surtout l'exploitation massive des nappes pétrolières, très tot après 1945, a provoqué le remplacement des moteurs à gazogene par des moteurs a essence.
- les gazogènes, où il était utilise, presentaient eux mêmes des risques d'explosion du fait des dégagements importants d'hydrogène,
- le produit obtenu était assez hétérogène ::
a) le bois étant très mauvais conducteur de la
chaleur, il est difficile d'obtenir une
température homogène dans toute sa masse,
pendant le traitement,
b? à partir de la température d'environ 25 C,
le bois entre dans une réaction principalement
exothermique difficile à contrôler. I1 s'en suit
une élévation tres rapide de température qui
dépasse la température maximale de torréfaction
et le bois commence à se carboniser,
- et surtout l'exploitation massive des nappes pétrolières, très tot après 1945, a provoqué le remplacement des moteurs à gazogene par des moteurs a essence.
Cependant certaines industries ont besoin d'énergie et ne peuvent utiliser le pétrole ; c'est le cas de la réduction métallurgique dans laquelle on réduit le métal oxydé en présence de corps réducteurs.
Cette réduction est couramment réalisée avec du charbon qui présente du carbone non saturé, ou en phase gazeuse avec des corps réducteurs comme l'hydrogène, mais jamais ou très difficilement avec du pétrole qui produit des hydrocarbures saturés.
Devant les dangers d'explosion de la réduction en phase gazeuse (hydrogène) et des coûts toujours croissants de l'extraction du charbon, la torréfaction du bois est une solution à la recherche de combustible et présente un nouvel intéret économique.
De nouveaux dispositifs, (décrits dans le document "Guide Technique de la Carbonisation" Imprimé aux Editions Eddsud en jt 985 > ont té réalisés. La torréfaction y est effectuée en atmosphère neutre afin d'éviter la présence d'oxygène favorisant la combustion spontanée du bois, a partir de la température de 25'C.
Le bois est torréfie soit dans un four rotatif, soit dans une succession de fours verticaux ; chaque four correspondant a une température de chauffe déterminée, soit dans un seul four vertical porté successivement à différentes températures, ces fours correspondant à une production de bois torréfié en discontinu.
Pour. diminuer les coûts de production, on a mis au point un dispositif de torréfaction en continu dans lequel on sèche le bois dans un premier four horizontal puis on le torréfie dans un second four séparé du premier. Cependant ces installations présentent encore de nombreux inconvénients
- elles sont complexes et très coûteuses,
- la température de torréfaction, au-delà de 25-C, est encore mal maîtrisée, ou au prix d'une consommation importante en gaz neutre,
- le produit obtenu est d'une propreté médiocre: une fine couche de poussière de charbon recouvre le bois.
- elles sont complexes et très coûteuses,
- la température de torréfaction, au-delà de 25-C, est encore mal maîtrisée, ou au prix d'une consommation importante en gaz neutre,
- le produit obtenu est d'une propreté médiocre: une fine couche de poussière de charbon recouvre le bois.
La présente invention a pour objectif un procédé de torréfaction du bois et autres matières ligneuses d'origine vegetale, en continu, dans un dispositif de torrefaction simple, automatique, non polluant, et donnant un produit propre, homogène et stable.
L'invention a pour objet un procédé de torréfaction de matière ligneuse d'origine végétale et notamment du bois dans lequel on chauffe la matiére,tout d'abord pour la sécher et en extraire l'acide acétique, puis on élève la température pour extraire le gaz carbonique, et achever l'extraction de l'eau caractérisé en ce que
-. en continu et automatiquement, dans une enceinte unique étanche, successivement
1-- on alimente un premier compartiment de
1'enceinte on matière brute, on la porte
progressivement a la température de séchage
maximale de 18-G,
2'- on alimente un deuxième compartiment avec la
matière séchée, et on la porte progressivement d
la température de torréfaction maximale de
28tC, en atmosphère chargée de vapeur d'eau
afin de contrôler l'élévation de la température.
-. en continu et automatiquement, dans une enceinte unique étanche, successivement
1-- on alimente un premier compartiment de
1'enceinte on matière brute, on la porte
progressivement a la température de séchage
maximale de 18-G,
2'- on alimente un deuxième compartiment avec la
matière séchée, et on la porte progressivement d
la température de torréfaction maximale de
28tC, en atmosphère chargée de vapeur d'eau
afin de contrôler l'élévation de la température.
L'invention est encore remarquable par les caractéristiques suivantes
- le gaz de séchage, est chargé en vapeur d'eau et est en partie recirculé dans le compartiment de séchage, en partie recirculé dans le compartiment de torréfaction, en partie évacué afin d'éliminer l'excès de gaz dans l'enceinte.
- le gaz de séchage, est chargé en vapeur d'eau et est en partie recirculé dans le compartiment de séchage, en partie recirculé dans le compartiment de torréfaction, en partie évacué afin d'éliminer l'excès de gaz dans l'enceinte.
De préférence, selon une variante de réalisation, le procédé définit précédemment est encore caractérisé de la manière suivante
1-- dans le premier compartiment on brasse la
matière en lui imprimant un mouvement lent qui
la conduit depuis l'entrée jusqu'à la sortie du
compartiment, le chauffage étant réalisé par un
courant de gaz préchauffé chargé en vapeur d'eau
et soufflé par un ventilateur
2"- on déverse par gravité la matière séchée
directement dans le deuxieme compartiment, on la
brasse en lui imprimant un mouvement lent qui la
conduit depuis l'entrée Jusqu'à la sortie du
compartiment, le chauffage etant réalisé par un
courant de gaz préchauffé chargé en vapeur
d'eau, et soufflé par un ventilateur.
1-- dans le premier compartiment on brasse la
matière en lui imprimant un mouvement lent qui
la conduit depuis l'entrée jusqu'à la sortie du
compartiment, le chauffage étant réalisé par un
courant de gaz préchauffé chargé en vapeur d'eau
et soufflé par un ventilateur
2"- on déverse par gravité la matière séchée
directement dans le deuxieme compartiment, on la
brasse en lui imprimant un mouvement lent qui la
conduit depuis l'entrée Jusqu'à la sortie du
compartiment, le chauffage etant réalisé par un
courant de gaz préchauffé chargé en vapeur
d'eau, et soufflé par un ventilateur.
3'- on déverse la matière torréfiee dans un bac
contenant de l'eau afin de refroidir le produit
obtenu,
4'- on prélève du bac la matière refroidie et on
la transporte hors de l'enceinte vers une unité
de stockage et d'ensachage,
En outre, le gaz de séchage en sortie du compartiment de séchage est en partie recyclé dans le ventilateur de séchage, en partie évacué et conduit dans le bac de refroidissement afin de collecter dans le bac une partie de l'eau de séchage extraite de la matière, et en partie évacué et recyclé dans le ventilateur de torréfaction, et en ce que le gaz de torretaction en sortie du compartiment de torrefaction est totalement recycle dans le ventilateur de torréfaction.
contenant de l'eau afin de refroidir le produit
obtenu,
4'- on prélève du bac la matière refroidie et on
la transporte hors de l'enceinte vers une unité
de stockage et d'ensachage,
En outre, le gaz de séchage en sortie du compartiment de séchage est en partie recyclé dans le ventilateur de séchage, en partie évacué et conduit dans le bac de refroidissement afin de collecter dans le bac une partie de l'eau de séchage extraite de la matière, et en partie évacué et recyclé dans le ventilateur de torréfaction, et en ce que le gaz de torretaction en sortie du compartiment de torrefaction est totalement recycle dans le ventilateur de torréfaction.
L'invention est encore remarquable par les caracteristiques suivantes
- le gaz de séchage, en sortie, est saturé de vapeur d'eau,
- le gaz de torréfaction, en sortie, est additionné de vapeur d'eau et recirculé dans le ventilateur de torréfaction,
- les gaz de séchage ét de torréfaction circulent d contre courant par rapport å l'avancement de la matière dans les compartiments,
- la pression des gaz dans le compartiment de torrefaction est légèrement supérieure a celle qui règne dans le compartiment de séchage afin que le gaz de sechage ne s'écoule pas dans le compartiment de torréfaction.
- le gaz de séchage, en sortie, est saturé de vapeur d'eau,
- le gaz de torréfaction, en sortie, est additionné de vapeur d'eau et recirculé dans le ventilateur de torréfaction,
- les gaz de séchage ét de torréfaction circulent d contre courant par rapport å l'avancement de la matière dans les compartiments,
- la pression des gaz dans le compartiment de torrefaction est légèrement supérieure a celle qui règne dans le compartiment de séchage afin que le gaz de sechage ne s'écoule pas dans le compartiment de torréfaction.
L'invention porte aussi sur le dispositif de torréfaction de bois ou autre matière ligneuse d'origine végétale, selon le procédé défini précédemment du type comportant un four de séchage et un four de torréfaction, chaque four étant séparé l'un de l'autre, caractérisé en ce qu'il comporte
- dans une enceinte unique, étanche, deux fours ou compartiments successifs, l'un de séchage, le suivant de torréfaction, sensiblement horizontaux comportant chacun un tambour cylindrique perforé ou trommel, mobile en rotation autour de son axe longitudinal central, muni lntérieurement d'une nervure se développant en hélice depuis l'entrée jusqu'a la sortie du tambour, et s'étendant substantiellement depuis la paroi du tambour vers l'axe central du tambour afin de brasser et entraîner la matière avec la rotation du tambour, chaque compartiment comportant des conduites d'alimentation et d'évacuation des gaz de séchage et de torréfaction punies de vannes de contrôle de débit, le compartiment de séchage comportant en outre une entrée en communication avec un reservoir de matière brute, et située a proximité immédiate d'une extrémité du tambour et une sortie située b l'extrémité opposée du tambour en communication directe avec l'extrémité d'entrée du tambour de torréfaction , le compartiment ' de torréfaction étant disposé à un niveau inférieur de celui du compartiment de séchage de sorte que la matière sortant du compartiment de séchage se déverse par gravité dans l'entrée du compartiment de torréfaction et en ce qu'il comporte en outre un bac d'eau de refroidissement disposé immédiatement sous la sortie du tambour de torréfaction, le bac étant destiné à recevoir et refroidir la matière torrefiée, ledit bac étant en communication avec un moyen de prélèvement et de transport de la matière du type bande porteuse ou autre.
- dans une enceinte unique, étanche, deux fours ou compartiments successifs, l'un de séchage, le suivant de torréfaction, sensiblement horizontaux comportant chacun un tambour cylindrique perforé ou trommel, mobile en rotation autour de son axe longitudinal central, muni lntérieurement d'une nervure se développant en hélice depuis l'entrée jusqu'a la sortie du tambour, et s'étendant substantiellement depuis la paroi du tambour vers l'axe central du tambour afin de brasser et entraîner la matière avec la rotation du tambour, chaque compartiment comportant des conduites d'alimentation et d'évacuation des gaz de séchage et de torréfaction punies de vannes de contrôle de débit, le compartiment de séchage comportant en outre une entrée en communication avec un reservoir de matière brute, et située a proximité immédiate d'une extrémité du tambour et une sortie située b l'extrémité opposée du tambour en communication directe avec l'extrémité d'entrée du tambour de torréfaction , le compartiment ' de torréfaction étant disposé à un niveau inférieur de celui du compartiment de séchage de sorte que la matière sortant du compartiment de séchage se déverse par gravité dans l'entrée du compartiment de torréfaction et en ce qu'il comporte en outre un bac d'eau de refroidissement disposé immédiatement sous la sortie du tambour de torréfaction, le bac étant destiné à recevoir et refroidir la matière torrefiée, ledit bac étant en communication avec un moyen de prélèvement et de transport de la matière du type bande porteuse ou autre.
Le dispositif est encore remarquable par les caractéristiques suivantes
- il comporte une pluralité de conduites d'évacuation des gaz de séchage
au moins une conduite de recyclage prélevant
le gaz du côte de la sortie du compartiment,
recirculant le gaz dans le ventilateur de
sechage,
au moins une conduite d'élimination du gaz et
recyclage de la vapeur d'eau, prélevant le gaz
du côte de l'entrée du compartiment, et en ce que la conduite d'évacuation est divisée en deux sous-conduites
a) une conduite de recupération de l'eau et
d'élimination de l'excès de gaz par barbottage
dans le bac de refroidissement,
b > une conduite de recyclage de vapeur d'eau
recirculant une fraction de gaz chargé en eau
dans le ventilateur de torréfaction ; le débit
dans les conduites étant sous le contrôle
d'instruments de mesures de type connu
(électrovanne, débitmètre, capteur de pression,
ou autre).
- il comporte une pluralité de conduites d'évacuation des gaz de séchage
au moins une conduite de recyclage prélevant
le gaz du côte de la sortie du compartiment,
recirculant le gaz dans le ventilateur de
sechage,
au moins une conduite d'élimination du gaz et
recyclage de la vapeur d'eau, prélevant le gaz
du côte de l'entrée du compartiment, et en ce que la conduite d'évacuation est divisée en deux sous-conduites
a) une conduite de recupération de l'eau et
d'élimination de l'excès de gaz par barbottage
dans le bac de refroidissement,
b > une conduite de recyclage de vapeur d'eau
recirculant une fraction de gaz chargé en eau
dans le ventilateur de torréfaction ; le débit
dans les conduites étant sous le contrôle
d'instruments de mesures de type connu
(électrovanne, débitmètre, capteur de pression,
ou autre).
- il comporte une conduite d'évacuation du gaz de torrefaction qui prélève le gaz du côté de l'entrée du compartiment de torréfaction et recircule la totalité du gaz dans le ventilateur de torréfaction.
- les conduites d'alimentation en gaz de séchage sont disposées le long du compartiment, chaque conduite d'alimentation étant disposée en aval d'une conduite d'évacuation de sorte que la circulation du gaz est à contre courant du mouvement de la matière.
- il cpmporte entre les deux compartiments une goulotte courte verticale de communication, cylindrique entourée d'une gorge circulaire reliée d'une arrivée de gaz de torréfaction, afin de former une couronne de gaz de torrefaction isolant les deux compartiments,
- le compartiment de torrefaction est disposé sous le compartiment de sechage.
- le compartiment de torrefaction est disposé sous le compartiment de sechage.
- le tambour de séchage comporte au moins un disque hélicoïdal coaxial à l'axe central, s: étendant au plus sur 34', de même pas que celui de la nervure.
- le tambour de torréfaction comporte au moins un disque helico-idal coaxial à l'axe central, s'étendant au plus sur 3641", de même pas que celui de la nervure.
- - les disques sont disposés a l'emplacement de la nervure de telle sorte qu'ils forment une extension de la nervure jusqu'S l'axe de rotation.
- le tambour de sechage comporte trois caissons séparés par deux disques.
- le tambour de torréfaction comporte trois caissons séparés par deux disques
- les compartiments sont munis d'appareils de aesure, de commande, et de contrôle de types connus reliés a un automate programmable, afin de fonctionner automatiquement.
- les compartiments sont munis d'appareils de aesure, de commande, et de contrôle de types connus reliés a un automate programmable, afin de fonctionner automatiquement.
La présente invention apporte les avantages suivants
- le dispositif est. de conception simple et sa réalisation représente des investissements modérés,
- son fonctionnement peut etre entièrement automatisé,
- les dégagements de gaz polluants dans l'atmosphère sont totalement supprimés,
- la consommation en eau de refroidissement est faible du fait de la récupération de l'eau extraite de la matière torréfiée,
- l'invention peut etre utilisée aussi bien avec des morceaux de bois, plaquettes, bûchettes, ou autres, qu'avec des végétaux d'autre origine et compactés compost, herbe, paille tiges due céréale etc..
- le dispositif est. de conception simple et sa réalisation représente des investissements modérés,
- son fonctionnement peut etre entièrement automatisé,
- les dégagements de gaz polluants dans l'atmosphère sont totalement supprimés,
- la consommation en eau de refroidissement est faible du fait de la récupération de l'eau extraite de la matière torréfiée,
- l'invention peut etre utilisée aussi bien avec des morceaux de bois, plaquettes, bûchettes, ou autres, qu'avec des végétaux d'autre origine et compactés compost, herbe, paille tiges due céréale etc..
- le bac permet de nettoyer les produits des éventuelles particules.
Dans la suite de la description on décrira un exemple de réalisation de torrefaction de bois, mais bien entendu, cet exemple n'est pas limitatif.
Afin de mieux comprendre l'invention on a représenté au dessin annexé
- figure 1 : une vue schématique de profil du dispositif de torréfaction selon l'invention,
- figure 2 une vue schématique de côté du dispositif de torrefaction de la figure 1,
- figure 3 : un graphique illustrant l'évolution de la température selon le procédé de l'invention.
- figure 1 : une vue schématique de profil du dispositif de torréfaction selon l'invention,
- figure 2 une vue schématique de côté du dispositif de torrefaction de la figure 1,
- figure 3 : un graphique illustrant l'évolution de la température selon le procédé de l'invention.
Comme on le voit sur les figures 1 et 2, le dispositif de torréfaction selon l'invention comporte une enceinte unique 1, comportant intérieurement deux fours ou compartiments : un compartiment de séchage 2 et un compartiment de torréfaction 3 ; les deux compartiments sont séparés par une goulotte 4 de communication.
L'enceinte 1 est étanche afin qu'il ne puisse y avoir aucune entrée ou sortie de gaz avec l'atmosphère qui ne soit contrôlée.
L'enceinte comporte à une extrémité 5, une conduite d'entrée 6, destinée å recevoir le bois.
Dans l'exemple de réalisation, cette conduite d'entrée communique avec un volume clos 7 dans lequel est stockee une importante quantite de bois à traiter cette conduite est contrôlée par une roue du type à aubes S commandée par un moteur non représenté, mais tout autre dispositif connu de régulation de l'alimentation peut étre utilisé.
A l'extrémité opposée 9, l'enceinte comporte un déversoir vertical 1 destiné à évacuer le bois torréfié ce déversoir plonge dans un bac å eau de refroidissement 11. Le bois torréfié, en sortie dw compartiment de torréfaction,tombe par gravité dans le déversoir puis dans le bac.
Pour évacuer le bois torréflé refroidi, on prevoit d'installer une bande transporteuse 12 dans le bac de refroidissement 11: sous l'accumulation progressive du bois dans le déversoir, une partie du bois s'enfonce, se répartit dans le bac, et atteint la bande.
Le bois est ensuite stocké, séché, puis ensache.
Le premier compartiment 2 est destiné au sechage du bois, le deuxième 3 à sa torréfaction.
Ils se présentent tous deux sous la forme d'un tambour 13, 14 cylindrique perfore ou trommel, sensiblement horizontal, mobile en rotation autour de leur axe 15, 16 longitudinal central. Les tambours sont entraînes chacun par un moteur 17, 18 de type connu et maintenus par des galets non représentés.
Chaque tambour est muni intérieurement d'une nervure 19, 2 hélicoïdale qui s'étend depuis l'entrée 23, 24 Jusqu'à la sortie 25, 26 dudit tambour2,3 et la nervure s'étend depuis la paroi perforée latérale 21, 22 du tambour vers l'axe 15, 16.
Ces nervures 19, 2 sont destinées h entraîner le bois a la manière d'une vis sans fin avec la rotation du tambour 13, 14 dans un mouvement d'avancement lent et continu depuis l'entrée vers la sortie du tambour, et a assurer le brassage du bois, ce qui assure une bonne homogénéité de la température du bois.
Ainsi lorsque le bois pénètre dans l'entrée 23 du tambour de' séchage 13, il est entrains et brasse dans le tambour, qu'il traverse longitudinalement lorsqu'il atteint la sortie 25 du tambour il tombe dans la goulotte 4 qui sépare les deux compartiments et pénètre dans l'entrée 24 du tambour de torréfaction.
Là, il est a nouveau brassé et entraîné par la nervure 2 et atteint progressivement la sortie 26 du tambour, d'où il sort pour tomber par gravité dans le déversoir 1 .
Les tambours sont perforés afin de permettre la circulation des gaz de séchage et de torréfaction.
Chaque compartiment comporte des conduites d'alimentation et d'évacuation des gaz de séchage et de torréfaction
- le compartiment de séchage 2 comporte une conduite d'alimentation 27, et des conduites d'évacuation 28, 29. La conduite d'alimentation 27 est raccordée à un ventilateur de séchage 3. La conduite d'évacuation 28 est raccordée à l'entrée du ventilateur de séchage 3 afin de recycler une partie du gaz de séchage. Le ventilateur de séchage comporte en sortie un brûleur à gaz de type connu, par exemple un brûleur à propane ou autre. Ce brûleur est destiné S chauffer le gaz de séchage à la température maximale de 185'C environ.
- le compartiment de séchage 2 comporte une conduite d'alimentation 27, et des conduites d'évacuation 28, 29. La conduite d'alimentation 27 est raccordée à un ventilateur de séchage 3. La conduite d'évacuation 28 est raccordée à l'entrée du ventilateur de séchage 3 afin de recycler une partie du gaz de séchage. Le ventilateur de séchage comporte en sortie un brûleur à gaz de type connu, par exemple un brûleur à propane ou autre. Ce brûleur est destiné S chauffer le gaz de séchage à la température maximale de 185'C environ.
A l'allumage, -le gaz contenu dans le compartiment de séchage. est de l'air ; cet air est chauffe par le brûleur. Du fait de l'évaporation de l'eau contenue dans le bois, de la combustion du gaz de chauffage, et du recyclage, le gaz de séchage s'appauvrit en oxygène et s'enrichit en eau et gaz carbonique.
Les conduites d'alimentation 27', 27", sont disposées en aval des conduites d'évacuation 28', 28", afin que le courant de circulation soit a contre courant du mouvement de progression du bois, soit d'aval vers amont. Cette disposition permet d'obtenir une teneur en eau dans le bois en sortie du compartiment pratiquement constante et évite la circulation du gaz dans le compartiment de torréfaction.
Selon l'invention, on prévoit en outre des conduites 29 évacuant l'excès de gaz de séchage. Ces conduites sont de préférence disposées du côté de l'entrée du compartiment 2 afin d'évacuer la partie du gaz la plus riche en vapeur d'eau.
Cette conduite 29 est raccordée au bac de refroidissement afin de récupérer par barbotage1 la vapeur d'eau de séchage, et de dissoudre les-autres gaz provenant du séchage acides acétiques notamment).
Cette disposition permet de réaliser une économie importante de consommation d'eau car l'eau évaporée représente environ 3 % du poids du bois brut.
Des régulateurs de débit, de pression et de température non représentés mais de type connu sont prévus dans ces conduits 27, 27', 27", 28, 28', 28" et 29 afin que la température d'entrée des gaz de séchage soit de l'ordre de 18- et au maximum de 185"C.
En outre, selon l'invention, on prévoit de contrôler la température dans le tambour de séchage 13 en disposant intérieurement le long du tambour, des disques 31 formant une cloison, séparant deux caissons adjacents. Dans l'exemple illustre on prévoit deux disques 31, qui séparent le tambour 13 en trois caissons 32, 33, 34.
Ces disques sont hélicoïdaux et ont le même pas que celui de la nervure hélicoïdale 19 cet et ils sont de préférence situés sur la nervure.
Ainsi dans le mode de réalisation représenté, le premier caisson 32 ne comporte aucune entrée de gaz chaud, et deux sorties d'évacuation 29, le deuxième caisson 33 comporte une entrée de gaz chaud 27 et deux sorties de recirculation 28, le troisième caisson comporte deux entrées de gaz chaud 27' et une sortie de recirculation 28.
Cette réalisation permet de chauffer le bois très progressivement comme l'illustre la courbe inférieure de la figure 3 ; la plus grande quantité de vapeur est liberee dans le premier caisson sans augmentation importante de la température et toute la vapeur est récupérée en 29 dans le deuxième caisson, le chauffage proprement dit commence et le bois libère encore une grande quantité d'eau, dans le troisième caisson, la chaleur est essentiellement utilisée à chauffer le bois qui a perdu la majeure partie de son eau.
Le compartiment de torréfaction 3 comporte une conduite d'alimentation 35 en gaz de torréfaction et une conduite d'évacuation 36 de ce gaz.
La conduite d'alimentation 35 est raccordée en 35', 35" du coté de la sortie 26 du tambour 14, et la conduite d'évacuation 36 est raccordée en aval des raccordements 35' et 35" du côté de l'entrée 24 de tambour afin que le courant du gaz de torréfaction soit à contre courant du mouvement de progression du bois.
La conduite d'évacuation 36 est raccordée b l'entrée d'un ventilateur de torréfaction 37 afin de recycler la totalite du gaz de torréfaction sortant.
En outre, selon l'invention, on prévoit une conduite 38 de gaz entre la conduite d'évacuation 29 des gaz de séchage et le ventilateur 37. Cette conduite permet d'alimenter le ventilateur, en gaz très riche en vapeur d'eau.
Le ventilateur de torréfaction 37 comporte en sortie un brûleur à gaz, de type connu en soi, par exemple un brûleur à propane ou autre, destine à chauffer le gaz de torréfaction à la température maximale de 29e'C.
Le gaz de torréfaction se compose ainsi
- du gaz recirculé en 36
- du gaz provenant de la combustion du brûleur,
- du gaz chargé en vapeur d'eau provenant en 38
de l'évacuation 29.
- du gaz recirculé en 36
- du gaz provenant de la combustion du brûleur,
- du gaz chargé en vapeur d'eau provenant en 38
de l'évacuation 29.
Les deux compartiments 2, 3 de l'enceinte 1 sont superposés, le compartiment 3 de torréfaction étant a un niveau inférieur par rapport au compartiment 2 de séchage. Dans l'exemple de réalisation le compartiment 3 est sous le compartiment 2 de séchage dans le même plan vertical, comme l'illustre la figure 2, mais ce n'est pas obligatoire : ils peuvent par exemple etre dans des plans perpendiculaires. De la sorte, le bois peut s'écouler par gravité d'un compartiment 2 à l'autre 3.
Entre les deux compartiments on ~dispose une goulotte de communication 4 ; cette goulotte est de préférence verticale, courte et cylindrique.
Selon l'invention, on prévoit d'entourer la goulotte 4 d'une gorge 39 munie d'une arrivée 4 de gaz de torréfaction ; cette goulotte forme une couronne de gaz qui entoure le bois provenant du tambour de séchage et empêche. le gaz de séchage de circuler vers le compartiment de torréfaction. En outre, afin d'éviter l'écoulement de gaz de séchage vers le compartiment de torréfaction, on maintient'dan ce dernier compartiment une pression supérieure a celle qui règne dans le compartiment précedent : il y -a donc constamment une légère dépression entre le bas et le haut de l'enceinte qui favorise l'entraînement du gaz de torréfaction vers le compartiment de séchage.
Les conduites d'alimentation 35, 35', 35", 4, les conduites d'évacuation 36, et de recirculation 38 sont munies de moyens de controle, de mesure, et de commande de type connus et non décrits, par exemple des vannes, électrovannes, débitmètres, thermomètres, capteurs de pression, et autres de telle sorte que la température dans le tambour de torréfaction passe progressivement de la température de i8C å l'entrée 24, à la température de 28'C a la sortie 26.
Afin de maîtriser r'évolution de la température dans le - tambour de torréfaction 14, on dispose intérieurement, le long du tambour des disques 41 hélicoïdaux, formant une cloison séparant le tambour en deux caissons adjacents.
Ces disques sont de meme conception que les disques 31 : même pas que celui de la nervure 2, et situés sur la nervure.
Dans l'exemple illustré, on prévoit deux disques 41, séparant le tambour 14 en trois caissons 42, 43, et 44. Le caisson 42 comporte une entrée de gaz 35' et la sortie d'évacuation 36, le caisson 43 comporte uniquement une entrée de gaz 35' et le caisson 44 comporte uniquement une entrée de gaz 35". Bien entendu, cette disposition peut être modifiée et le compartiment pourra comporter un seul ou plus de deux disques.
Cette réalisation permet de chauffer le bois très progressivement comme l'illustre la courbe supérieure de la figure 3 : l'évolution est linéaire jusqu'à 28-C, et ensuite elle reste constante jusqu'à la sortie.
Ce qui est remarquable, est la régularité de l'élévation de température notamment entre environ 25 et 28C.
En effet, on sait qu'à partir de la température de 25C, le bois entre dans une réaction exothermique spontanée cette réaction entraîne une augmentation très rapide de la température dans le four de torréfaction : lorsqu'on laisse la température dépasser les 29tC, le bois entre immediatement en phase de carbonisation ce qu'il faut éviter. Selon l'invention, l'apport de vapeur d'eau dans le compartiment de torréfaction a pour but essentiel de contrôler l'augmentation de température, la vapeur d'eau ayant ici pour fonction d'absorber la production de chaleur de la réaction exothermique.
En outre, selon l'invention l'ensemble des instruments de mesure et de contrôle est relié a une armoire de commande programmable non représentée afin de constituer une installation de production de bois torréfié entièrement automatique.
Enfin, en sortie du tambour 14, le bois torréfié se déverse par gravité par un déversoir 1 dans un bac de refroidissement 11 contenant de l'eau.
Le déversoir 1 plonge dans le bac 11 afin que le gaz de l'enceinte 1 ne puisse s'échapper. Une des parois du déversoir est inclinée, d'un angle d'environ 45 ; la partie de la paroi opposee 46 plongeant dans le bac est cintrée, afin de guider le bois sous la paroi inclinée comme l'illustre la figure 2.
On dispose sous la paroi inclinée une bande transporteuse 12, elle-meme inclinée de telle manière que le bois soit entraîné par cette bande et transporté vers un réservoir de stockage, d'où il est ensuite transporté de manière connue vers l'unité d'ensachage.
Le bac de refroidissement a pour fonction de ramener la température du bois de 28'C å une température inférieure, de préférence ambiante, au maximum de 68'C ; l'eau a encore pour fonction de laver le bois des impuretés qui pourraient se trouver sur sa surface : cendres, particules de charbon, etc.
Dans l'exemple de réalisation, on a représenté une roue à aubes 48 dans le bac de refroidissement.
Cette roue est prévue pour entraîner le bois torréfié qui flotte à la surface de l'eau vers le bas et ie forcer à descendre et aller vers la bande transporteuse, selon les flèches de la figure 2.
Cependant, cette roue n'est pas indispensable et tout autre moyen peut la remplacer ; il est meme possible de ne rien prévoir : le seul poids de la colonne de bois torréfié, dans le déversoir, obligeant le bois à plonger dans le bac ; progressivement celuici se déplace et, guidé par la paroi cintrée, atteint la bande transporteuse.
Comme on le voit, le dispositif selon l'invention apporte de nombreux avantages
-. il est simple et peu coûteux,
- recirculation des gaz, et réutilisation de
l'eau pour le refroidissement et pour la
torréfaction,
- deux fours dans une seule enceinte,
- absence de gaz neutre,
- aucune pollution atmosphérique puisqu'aucun
gaz n'est libéré directement, les produits
obtenus sont toujours de qualité homogène et constante du fait du contrôle automatique du fonctionnement, et en outre ils sont toujours propres au sortie du bac de refroidissement.
-. il est simple et peu coûteux,
- recirculation des gaz, et réutilisation de
l'eau pour le refroidissement et pour la
torréfaction,
- deux fours dans une seule enceinte,
- absence de gaz neutre,
- aucune pollution atmosphérique puisqu'aucun
gaz n'est libéré directement, les produits
obtenus sont toujours de qualité homogène et constante du fait du contrôle automatique du fonctionnement, et en outre ils sont toujours propres au sortie du bac de refroidissement.
Claims (15)
1. Procédé de torréfaction de matière ligneuse d'origine végétale et notamment du bois dans lequel on chauffe la matière,tout d'abord pour la sécher et en extraire l'acide acétique, puis on élève la température pour extraire le gaz carbonique, et achever l'extraction de l'eau caractérise en ce que, en continu et automatiquement, dans une enceinte (1) unique étanche, successivement
1-- on alimente un premier compartiment (2 > de
l'enceinte en matière brute, on la porte
progressivement à la température de séchage
maximale de 18'C,
2- on alimente un deuxième compartiment (3)
avec la matière séchée, et on la porte
progressivement à la température de torréfaction
maximale de 23 C, en atmosphère chargee de
vapeur d'eau afin de contrôler l'élévation de la
température.
2. Procedé de torrefaction selon la revendication 1 caracterisée en ce que le gaz de séchage, est chargé en vapeur d'eau et est en partie recirculé dans le compartiment de séchage (2), en partie recirculé dans le compartiment de torréfaction (3), en partie évacué afin d'éliminer l'excès de. gaz dans l'enceinte (1 > .
3. Procédé de torrefaction selon la revendication 2 caractérisée en ce que
dans le premier compartiment (2) on brasse la matière en lui imprimant un mouvement lent qui la conduit depuis l'entrée (23) Jusqu'^ la sortie du compartiment (25) , le chauffage étant réalisé par un courant de gaz préchauffé chargé en vapeur d'eau et soufflé par un ventilateur (3 > ;;
2'- on déverse par gravité la matière séchée
directement dans le deuxième compartiment(3), on
la brasse en lui imprimant un mouvement lent qui
la conduit depuis l'entrée (24) jusqu'à la
sortie du compartiment (26), le chauffage etant
réalisé par un courant de gaz préchauffé chargé
en vapeur d'eau, et soufflé par un ventilateur (37).
3'- on déverse la matière torréfiée dans un bac
(11) contenant de l'eau afin de refroidir le
produit obtenu,
4'- on prélève du bac < 11) la matière refroidie
et on la transporte hors de l'enceinte vers une
unité de stockage < 47) et d'ensachage.
4. Procédé de torréfaction selon la revendication 3 caractérisé en ce que le gaz de séchage en sortie du compartiment (2) de séchage est en partie recycle dans le ventilateur (3) de séchage, en partie évacué et conduit dans le bac (11) de refroidissement afin de collecter dans le bac une partie de l'eau de séchage extraite de la matière, et en partie évacué et recycle dans le ventilateur (37) de torréfaction, et en ce que le gaz de torrefaction en sortie du compartiment (3) de torréfaction est totalement recyclé dans le ventilateur de torréfaction.
5. Procédé de torrefaction selon la revendication précédente caracterisé en ce que le gaz de séchage, en sortie (29), est saturé de vapeur d'eau,
6. Procédé de torréfaction selon la revendication 4 caracterisee en ce que le gaz de torréfaction, en sortie, est additionné de vapeur d'eau et recirculé dans le ventilateur de torréfaction,
7. Procédé de torréfaction selon la revendication 3 caracterisée en ce que les gaz de séchage et de torréfaction circulent å contre courant par rapport A l'avancement de la matière dans les compartiments (2,3)
8.Procédé de torréfaction selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la pression des gaz dans le compartiment (3) de torréfaction est légèrement supérieure a celle qui règne dans le compartiment (2) de séchage afin que le gaz de sechage ne s'écoule pas dans le compartiment de torrefaction.
9. Dispositif de torrefaction en continu de bois ou autre matiere ligneuse d'origine végétale, selon le procédé de la revendication 1 du type comportant un four de sechage et un four de torréfaction, chaque four étant séparé l'un de l'autre, caractérise en ce qu'il comporte
- dans une enceinte (1) unique, étanche, deux fours ou compartiments successifs, l'un < 2) de séchage, le suivant (3) de torréfaction, sensiblement horizontaux comportant chacun un tambour (13,14) cylindrique perfore ou trommel, mobile en rotation autour de son axe (15,16 > longitudinal central, muni intérieurement d'une nervure (19,20) se développant en hélice depuis l'entrée, (23,24) jusqu'a la sortie (25,2go du tambour, et s'étendant substantiellement depuis la paroi < 21,22) du tambour vers l'axe central du tambour afin de brasser et entraîner la matière avec la rotation du tambour, chaque compartiment comportant des conduites d'alimentation (27,35) et d'évacuation (28,29t36) des gaz de séchage et de torréfaction munies de vanne de contre de débit, le compartiment de séchage comportant en outre une entrée (6) en communication avec un réservoir (7 > de matière brute, et situee à proximité immediate d'une extrémité (23 > du tambour et une sortie située à l'extrémité opposée (25) du tambour en communication directe avec l'extrémité d'entrée (24) du tambour de torréfaction ;; le compartiment (3) de torréfaction étant disposé a un niveau inférieur de celui du compartiment < 2) de séchage de sorte que la matière sortant du compartiment de séchage se deverse par 'gravité dans l'entrée du compartiment de torréfaction et en ce qu'il comporte en outre un bac (11 > d'eau de refroidissement disposé immédiatement sous la sortie du tambour (14 > de torréfaction, le bac etant destiné à recevoir et refroidir la matière torréfiée, ledit bac étant en communication avec un moyen (12) de prélèvement et de transport de la matière du type bande porteuse ou autre.
10. Dispositif de torréfaction selon la revendication 9 caractérisé en ce qu'il comporte une pluralite.de conduites d'évacuation des gaz de séchage:
- au moins une conduite de recyclage (28) prélevant du gaz du côté de la sortie du compartiment, et circulant le gaz dans le ventilateur de séchage (30); - au moins une conduite (29) d' d'élimination du gaz et recyclage de la vapeur d'eau, prélevant le gaz du coté de l'entrée du compartiment (2) ; (2) et en ce que la conduite (29) d'évacuation est divisée en deux sous-conduites
- une conduite de récupération de l'eau et d'élimination de l'excès de gaz par barbottage dans le bac (ll) de refroidissement
- une conduite (38) de recyclage de la vapeur d'eau, recirculant une fraction de gaz chargee en eau dans le ventilateur (37) de torréfaction, le débit dans les conduites étant sous le contrôle d'instruments de type connu capteur de pression, température, débit-matre, vannes, électrovannes, ou autre.
il. Dispositif de torréfaction selon la revendication 9 caractérisé en ce qu'il comporte une conduite (36) d'évacuation du gaz de torréfaction qui prélève le gaz du côté de l'entrée du compartiment de torréfaction, et recircule la totalité du gaz dans le ventilateur (37) de torréfaction.
12 Dispositif de torréfaction selon la revendication 9 caractérisé en ce que les conduites (27', 27") d'alimentation en gaz de séchage sont disposées le long du compartiment (2 > , chaque conduite d'alimentation étant disposée en aval d'une conduite (28', 284') d'évacuation de sorte que la circulation du gaz soit à contre-courant du mouvement de la matière.
13. Dispositif de torréfaction selon la revendication 9 caractérisé en ce qu'il comporte entre les deux compartiments (2) et (3) (3) une goulotte (4) courte, verticale, de communication cylindrique entouree d'une gorge circulaire (39 > , reliée å une arrivée de gaz (4) de torréfaction, afin de former une couronne de gaz de torréfaction isolant les deux compartiments.
14. Dispositif de torréfaction selon la revendication 9 caractérisé en ce que le compartiment de torréfaction (3) est disposé sous le compartiment de séchage (2 > .
15. Dispositif de torréfaction selon la revendication 9 caracterisé en ce que le tambour de séchage (13) comporte au moins un disque hélicoïdal (31) coaxial a l'axe central s'étendant au plus sur 360, de méme pas que celui de la nervure (19).
16. Dispositif de torrefaction selon la revendication 9 caractérisé en ce que le tambour. de torréfaction comporte au mains un disque hélicoïdal < 41) coaxial a I < axe central, s'étendant au plus sur 36+, de meme pas que celui de la nervure (2).
17. Dispositif de torréfaction selon les revendications 15 et 16 caractérise en ce que les disques (31, 41 > sont disposés à l'emplacement de la nervure (19, 2e) de telle sorte qu'ils forment une extension de la nervure Jusqu'à l'axe de rotation (15,16).
18. Dispositif de torréfaction selon la revendication 15 caractérisé en ce que le tambour de séchage comporte trois caissons C32, 33, 34) séparés par deux disques (31 > .
Dispositif de torréfaction selon la revendication 16 caractérisé en ce que le tambour de torrefaction comporte trois caissons < 42,43,44 > séparés par deux disques C41).
20. Dispositif de torréfaction selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il est muni d'appareils de nervure, de commande, et de contrôle, de types connus, reliés h un automate progammable.afin de fonctionner automatiquement.
Priority Applications (6)
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|---|---|---|---|
| FR8717953A FR2624876B1 (fr) | 1987-12-22 | 1987-12-22 | Procede et dispositif de torrefaction de matiere ligneuse vegetale |
| EP89901075A EP0345336A1 (fr) | 1987-12-22 | 1988-12-20 | Procede et dispositif de torrefaction de matiere ligneuse vegetale |
| PCT/FR1988/000625 WO1989005847A1 (fr) | 1987-12-22 | 1988-12-20 | Procede et dispositif de torrefaction de matiere ligneuse vegetale |
| ES8803913A ES2009673A6 (es) | 1987-12-22 | 1988-12-22 | Procedimiento y dispositivo para la torrefacion de material lenoso vegetal. |
| PT89321A PT89321A (pt) | 1987-12-22 | 1988-12-22 | Processo e dispositivo de torrefaccao de materia lenhosa vegetal |
| YU02331/88A YU233188A (en) | 1987-12-22 | 1988-12-22 | Device for burning wooden vegetation material |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8717953A FR2624876B1 (fr) | 1987-12-22 | 1987-12-22 | Procede et dispositif de torrefaction de matiere ligneuse vegetale |
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| Publication Number | Publication Date |
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| FR (1) | FR2624876B1 (fr) |
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| YU (1) | YU233188A (fr) |
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