FR2857291A1 - Thermal processing method for wood, involves recovering mixture containing heat transfer fluid and gas produced from heating of wood through outlet opening and extracting resin part and water vapor contained in gas - Google Patents
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Abstract
Description
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PROCEDE ET DISPOSITIF DE TRAITEMENT THERMIQUE HAUTE TEMPERATURE DE MATIERE LIGNEUSE METHOD AND DEVICE FOR HIGH TEMPERATURE THERMAL TREATMENT OF WOODY MATERIAL
La présente invention concerne un procédé de traitement thermique haute température de matière ligneuse au cours duquel on place la matière ligneuse dans une enceinte de traitement remplie d'un fluide caloporteur que l'on fait circuler de manière continue dans l'enceinte de traitement. The present invention relates to a high temperature heat treatment process of ligneous material during which the ligneous material is placed in a treatment chamber filled with a heat transfer fluid which is circulated continuously in the treatment chamber.
Elle concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. 10 Les matières ligneuses telles que le bois sont des matériaux très utilisés car ils présentent de multiples avantages aussi bien sur le plan esthétique qu'au niveau de leurs propriétés mécaniques, acoustiques et isolantes. Cependant pour qu'elles conservent toutes leurs caractéristiques et leur stabilité dimensionnelle en présence d'humidité ou immergées dans l'eau, les matières ligneuses doivent être traitées afin d'éliminer tous les supports qui génèrent les germes et les moisissures. Ce traitement peut se faire par imprégnation à l'aide de produits chimiques qui sont des produits toxiques nuisibles pour l'environnement, ou thermiquement par un procédé consistant à réaliser un pontage chimique entre les chaînes macromoléculaires des constituants de ces matières ligneuses. Ce pontage chimique est obtenu par voie thermique en atmosphère contrôlée et à une température minimum de 230 C. Cette deuxième solution est nettement préférable car les traitements chimiques peuvent avoir des conséquences néfastes sur l'environnement et la santé. Cependant, pour assurer la fiabilité des résultats obtenus par le traitement thermique, l'homogénéité et la reproductibilité du traitement sont bien entendu indispensables. It also relates to a device for implementing this method. Woody materials such as wood are widely used materials because they have many advantages both in terms of aesthetics and their mechanical, acoustic and insulating properties. However, in order for them to retain all their characteristics and dimensional stability in the presence of moisture or immersed in water, woody materials must be treated in order to eliminate all media that generate germs and molds. This treatment can be done by impregnation with chemicals that are toxic products harmful to the environment, or thermally by a process consisting in a chemical bridging between the macromolecular chains of the constituents of these ligneous materials. This chemical bridging is obtained thermally in a controlled atmosphere and at a minimum temperature of 230 C. This second solution is clearly preferable because chemical treatments can have adverse consequences on the environment and health. However, to ensure the reliability of the results obtained by the heat treatment, the homogeneity and the reproducibility of the treatment are of course essential.
Pour obtenir de tels résultats en application industrielle, il est important et indispensable de disposer de moyens techniques industriels appropriés permettant d'atteindre une bonne homogénéité du traitement de la matière ligneuse à traiter. To obtain such results in industrial application, it is important and indispensable to have appropriate industrial technical means to achieve a good homogeneity of treatment of the wood material to be treated.
Il existe différents procédés et des équipements agencés pour ce type de traitement haute température. L'un de ces procédés décrit par le brevet français FR-2 604 942 nécessite un équipement coûteux en raison de la création d'une ambiance neutre indispensable, c'est-à-dire le remplissage du volume de l'enceinte de traitement à l'aide d'un gaz neutre tel que l'azote, et un équipement de chauffage utilisant un échangeur extérieur. There are different processes and equipment arranged for this type of high temperature treatment. One of these methods described by the French patent FR-2 604 942 requires expensive equipment because of the creation of an indispensable neutral atmosphere, that is to say the filling of the volume of the treatment chamber to using a neutral gas such as nitrogen, and heating equipment using an outdoor heat exchanger.
Le traitement thermique haute température de matière ligneuse requiert l'utilisation de dispositifs permettant de porter la matière ligneuse à haute température sans qu'elle ne s'enflamme. Ceci ne peut se faire qu'en réduisant la teneur en oxygène du volume d'air contenu dans l'enceinte de traitement. De tels dispositifs sont décrits dans les brevets français FR2 591 611 et FR-2 609 927 qui proposent des fours pourvus d'un ou de plusieurs brûleurs qui, en chauffant le volume d'air contenu dans l'enceinte de chauffage, réduisent la teneur en oxygène de ce volume d'air. The high temperature heat treatment of woody material requires the use of devices to bring the ligneous material to high temperature without igniting. This can only be done by reducing the oxygen content of the volume of air contained in the treatment chamber. Such devices are described in French patents FR 2 591 611 and FR-2 609 927 which propose furnaces provided with one or more burners which, by heating the volume of air contained in the heating chamber, reduce the content. in oxygen of this volume of air.
Ces dispositifs connus ont permis d'obtenir avec succès, en laboratoire, de bons résultats quant à l'homogénéité et à la qualité du traitement dans des pièces de bois de petites dimensions conditionnées en petits volumes. Cependant, lors du passage à la phase industrielle, ces dispositifs ne permettent pas d'obtenir une reproductibilité acceptable, ni une bonne homogénéité du traitement et on a constaté des différences de qualité entre des matières ligneuses similaires. These known devices have successfully obtained, in the laboratory, good results as to the homogeneity and quality of the treatment in small wood pieces packaged in small volumes. However, during the transition to the industrial phase, these devices do not provide acceptable reproducibility or good homogeneity of treatment and there are differences in quality between similar woody materials.
Pour pallier ces inconvénients, le brevet français FR-2 790 698 propose un dispositif de traitement haute température comportant une enceinte de traitement pourvue de brûleurs pour chauffer le volume d'air de l'enceinte de traitement et en réduire la teneur en oxygène. Ce dispositif comporte également des moyens de régulation de la température et de l'humidité dans l'enceinte de traitement pour humidifier l'enceinte de traitement pendant sa montée en température, stabiliser sa température pendant le traitement de la charge de matière ligneuse et permettre son refroidissement par paliers successifs après le traitement. L'utilisation de ce dispositif est néanmoins très risquée car le chauffage direct dans l'enceinte de traitement provoque l'élévation en température des gaz issus du chauffage de la matière ligneuse. Ces gaz peuvent alors atteindre des conditions stoechiométriques générant des risques importants d'explosion. Ces risques sont accentués par la présence des brûleurs directement dans l'enceinte de traitement et donc en contact direct avec les gaz issus du chauffage de la matière ligneuse. De plus, les gaz étant évacués sans précaution spécifique vers l'extérieur de l'enceinte de traitement, ce dispositif a un impact négatif sur l'environnement. Enfin, le chauffage direct dans l'enceinte de traitement ne permet pas d'obtenir rapidement une bonne homogénéité de la température dans toute cette enceinte de traitement. To overcome these disadvantages, French patent FR-2,790,698 proposes a high temperature treatment device comprising a treatment chamber provided with burners for heating the volume of air in the treatment chamber and reducing the oxygen content thereof. This device also comprises means for regulating the temperature and humidity in the treatment chamber to humidify the treatment chamber during its rise in temperature, stabilize its temperature during the treatment of the load of ligneous material and allow its successive step cooling after treatment. The use of this device is nevertheless very risky because the direct heating in the treatment chamber causes the rise in temperature of the gases from the heating of the ligneous material. These gases can then reach stoichiometric conditions generating significant risks of explosion. These risks are accentuated by the presence of the burners directly in the treatment chamber and therefore in direct contact with the gases resulting from the heating of the ligneous material. In addition, the gases being discharged without specific precautions to the outside of the treatment chamber, this device has a negative impact on the environment. Finally, the direct heating in the treatment chamber does not allow to quickly obtain a good homogeneity of the temperature throughout this treatment chamber.
Les dispositifs et procédés existants ne sont donc pas satisfaisants. Existing devices and processes are therefore not satisfactory.
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients rencontrés dans le fonctionnement des dispositifs actuellement proposés en offrant un procédé et un dispositif de traitement haute température de matière ligneuse, fiable, efficace, simple, écologique, limitant les risques d'explosion et permettant d'obtenir un traitement qualitatif homogène de la matière ligneuse. The present invention aims to overcome the disadvantages encountered in the operation of currently proposed devices by providing a method and a high temperature wood material treatment device, reliable, effective, simple, ecological, limiting the risk of explosion and allowing to obtain a homogeneous qualitative treatment of the ligneous material.
Ce but est atteint par le procédé selon l'invention tel que défini en préambule et caractérisé en ce que l'on procède aux étapes successives suivantes: a) on réchauffe le fluide caloporteur dans au moins une chambre de chauffage, b) on transfert le fluide caloporteur réchauffé dans au moins une chambre d'injection, c) on injecte le fluide caloporteur dans l'enceinte de traitement par au moins un orifice d'entrée pour traiter la matière ligneuse, d) on récupère par au moins un orifice de sortie de l'enceinte de traitement au moins une partie du mélange contenant le fluide caloporteur et les gaz issus du chauffage de la matière ligneuse, e) on extrait au moins une partie des résines et de la vapeur d'eau contenues dans les gaz, et f) on transfert le fluide caloporteur dans la chambre de chauffage, et g) on recommence les étapes a) à f) pendant une durée déterminée. This object is achieved by the method according to the invention as defined in the preamble and characterized in that the following successive steps are carried out: a) the heat transfer fluid is heated in at least one heating chamber; heat transfer fluid heated in at least one injection chamber, c) the coolant is injected into the treatment chamber through at least one inlet for treating the ligneous material, d) is recovered by at least one outlet orifice. at least part of the mixture containing the coolant and the gases from the heating of the ligneous material, e) extracting at least a portion of the resins and the water vapor contained in the gases, and f) transfer the coolant into the heating chamber, and g) steps a) to f) are repeated for a predetermined period.
La chambre de chauffage est de préférence distincte et éloignée de l'enceinte de traitement d'une distance d'éloignement comprise entre 1 mètre et 10 mètres et de préférence supérieure à 1,5 mètre. The heating chamber is preferably distinct and remote from the treatment chamber by a distance of between 1 meter and 10 meters and preferably greater than 1.5 meters.
On régule avantageusement la température et le taux d'hygrométrie du fluide caloporteur contenu dans l'enceinte de traitement et on fait notamment varier sa température selon les six phases successives suivantes: Phase n 1 de montée en température en partant de la température ambiante TO pour atteindre une température T 1 d'environ 140 C en un temps t 1 d'environ 8 heures, Phase n 2 d'élévation de la température en partant d'une température Ti d'environ 140 C pour atteindre une température T2 d'environ 160 C en un temps t2 d'environ 4 heures, Phase n 3 d'élévation de la température en partant d'une température T2. d'environ 160 C pour atteindre une température T3 d'environ 180 C en un temps t3 d'environ 2 heures, Phase n 4 d'élévation de la température en partant d'une température T3 d'environ 180 C pour atteindre une température T4 d'environ 200 C en un temps t4 d'environ 1 heure, Phase n 5 de stabilisation de la température T4 à une température d'environ 200 C pendant un temps t5 d'environ 3 heures, Phase n 6 de refroidissement de la température jusqu'à la température ambiante TO en un temps t6 d'environ 2 heures. The temperature and the hygrometry rate of the coolant contained in the treatment chamber are advantageously regulated and its temperature is notably varied according to the following six successive phases: Phase n 1 of rise in temperature starting from the ambient temperature TO for to reach a temperature T 1 of about 140 C in a time t 1 of about 8 hours, Phase n 2 of raising the temperature starting from a temperature Ti of about 140 C to reach a temperature T2 of about 160 C in a time t2 of about 4 hours, Phase n 3 of raising the temperature starting from a temperature T2. about 160 ° C. to reach a temperature T3 of about 180 ° C. in a time t3 of about 2 hours. Step 4 of raising the temperature starting from a temperature T 3 of about 180 ° C. to reach a temperature T4 of about 200 C in a time t4 of about 1 hour, Phase 5 of stabilization of the temperature T4 at a temperature of about 200 C for a time t5 of about 3 hours, Phase n 6 cooling of the temperature up to room temperature TO in a time t6 of about 2 hours.
De manière préférentielle, au cours de l'étape f), on brûle au moins en partie les résines contenues dans les gaz et on évacue la vapeur d'eau. Preferably, during step f), the resins contained in the gases are at least partially burned and the steam is evacuated.
Au cours de la phase n 6 de refroidissement, on injecte avantageusement dans l'enceinte de traitement de l'eau froide et/ou un gaz neutre de manière à compenser la réduction du volume de fluide caloporteur et maintenir une pression prédéterminée. During the cooling phase n 6, cold water and / or a neutral gas are advantageously injected into the treatment chamber so as to compensate for the reduction in the volume of heat transfer fluid and maintain a predetermined pressure.
Ce but est également atteint par le dispositif selon l'invention tel que défini en préambule et caractérisé en ce qu'il comporte au moins: des moyens de chauffage distincts et éloignés de la chambre de traitement du fluide caloporteur, des moyens d'injection du fluide caloporteur dans l'enceinte de traitement par un orifice d'entrée prévu dans l'enceinte de traitement. This object is also achieved by the device according to the invention as defined in the preamble and characterized in that it comprises at least: separate heating means and remote from the heat transfer fluid treatment chamber, injection means of the heat transfer fluid in the treatment chamber through an inlet port provided in the treatment chamber.
des moyens de circulation en continu du fluide caloporteur dans l'enceinte de traitement entre l'orifice d'entrée et un orifice de sortie et, à l'extérieur de l'enceinte de traitement entre l'orifice de sortie et l'orifice d'entrée, les moyens de circulation étant agencés pour permettre la récupération au niveau de l'orifice de sortie d'au moins une partie du mélange contenant le fluide caloporteur et les gaz issus du chauffage de la matière ligneuse, - des moyens d'extraction d'au moins une partie des résines et de la vapeur d'eau contenues dans les gaz. means for continuously circulating the coolant in the treatment chamber between the inlet orifice and an outlet orifice and, outside the treatment chamber between the outlet orifice and the orifice inlet, the circulation means being arranged to allow recovery at the outlet orifice of at least a portion of the mixture containing the coolant and the gases from the heating of the ligneous material, - extraction means at least a part of the resins and the water vapor contained in the gases.
Les moyens d'injection comportent avantageusement au moins au moins une chambre d'injection du fluide caloporteur réchauffé dans l'enceinte de traitement, la chambre d'injection étant connectée à l'orifice d'entrée. The injection means advantageously comprise at least one injection chamber of the heat transfer fluid heated in the treatment chamber, the injection chamber being connected to the inlet port.
Les moyens de circulation comportent de préférence au moins un premier conduit reliant l'enceinte de traitement à la chambre de chauffage, un second conduit reliant la chambre de chauffage à la chambre d'injection et au moins un ventilateur disposé dans la chambre de chauffage ou dans la chambre d'injection. The circulation means preferably comprise at least a first duct connecting the treatment chamber to the heating chamber, a second duct connecting the heating chamber to the injection chamber and at least one fan arranged in the heating chamber or in the injection chamber.
Les moyens d'extraction peuvent comporter au moins un condenseur prévu sur le premier conduit entre l'enceinte de traitement et la chambre de chauffage et relié à une chambre de combustion comportant au moins un brûleur et une cheminée d'évacuation. The extraction means may comprise at least one condenser provided on the first conduit between the treatment chamber and the heating chamber and connected to a combustion chamber comprising at least one burner and an exhaust stack.
Les moyens de chauffage comportent de préférence au moins une chambre de chauffage pourvue d'au moins un brûleur et la distance d'éloignement entre l'enceinte de traitement et la chambre de chauffage est avantageusement comprise entre 1 mètre et 10 mètres et de préférence supérieure à 1,5 mètre. The heating means preferably comprise at least one heating chamber provided with at least one burner and the distance of separation between the treatment chamber and the heating chamber is advantageously between 1 meter and 10 meters and preferably greater at 1.5 meters.
Le dispositif peut comporter des moyens de régulation de la température et du degré d'hygrométrie du fluide caloporteur dans l'enceinte de traitement, les moyens de régulation comportant au moins l'un des équipements choisi dans le groupe comprenant des moyens électroniques de gestion programmables, une rampe de pulvérisation d'eau, un volet d'inversion du sens de circulation du fluide caloporteur. The device may comprise means for regulating the temperature and the degree of hygrometry of the coolant in the treatment chamber, the control means comprising at least one of the equipment selected from the group comprising programmable electronic management means. , a water spray ramp, a flap for reversing the direction of circulation of the coolant.
Selon une forme de réalisation préférée, les moyens de chauffage sont agencés pour faire varier la température du fluide caloporteur dans l'enceinte de traitement selon les six phases successives suivantes: Phase n 1 de montée en température en partant de la température ambiante TO pour atteindre une température Ti d'environ 140 C en un temps tl d'environ 8 heures, - Phase n 2 d'élévation de la température en partant d'une température T 1 d'environ 140 C pour atteindre une température T2 d'environ 160 C en un temps t2 d'environ 4 heures, - Phase n 3 d'élévation de la température en partant d'une température T2 d'environ 160 C pour atteindre une température T3 d'environ 180 C en un temps t3 d'environ 2 heures, - Phase n 4 d'élévation de la température en partant d'une température T3 d'environ 180 C pour atteindre une température T4 d'environ 200 C en un temps t4 d'environ 1 heure, - Phase n 5 de stabilisation de la température T4 à une température d'environ 200 C pendant un temps t5 d'environ 3 heures, Phase n 6 de refroidissement de la température jusqu'à la température ambiante TO en un temps t6 d'environ 2 heures. According to a preferred embodiment, the heating means are arranged to vary the temperature of the heat transfer fluid in the treatment chamber according to the following six successive phases: Phase n 1 of rise in temperature from the ambient temperature TO to reach a temperature Ti of about 140 ° C. in a time of about 8 hours; phase No. 2 of raising the temperature starting from a temperature T 1 of about 140 ° C. to reach a temperature T2 of about 160 ° C. C in a time t2 of about 4 hours, - Phase n 3 of raising the temperature starting from a temperature T2 of about 160 C to reach a temperature T3 of about 180 C in a time t3 of about 2 hours. Phase n 4 of raising the temperature starting from a temperature T3 of approximately 180 ° C. to reach a temperature T4 of approximately 200 ° C. in a time t4 of approximately 1 hour. Phase n. stabilization of the temperature T4 at a temperature of about 2 00 C for a time t5 of about 3 hours, Phase n 6 cooling the temperature to room temperature TO in a time t6 of about 2 hours.
De manière avantageuse, le dispositif comporte des moyens d'introduction d'un gaz neutre dans l'enceinte de traitement, des moyens d'étanchéité agencés pour assurer l'étanchéité aux gaz et l'étanchéité thermique de l'enceinte de traitement, des moyens de réglage de la pression régnant dans l'enceinte de traitement, ces moyens de réglage étant agencés pour la maintenir en surpression à une valeur déterminée, et une unité de pilotage à distance agencée pour commander au moins l'un des paramètres choisi dans le groupe comprenant le taux d'hygrométrie, la température, la pression, la vitesse de chauffage, la vitesse de circulation dudit fluide caloporteur. Advantageously, the device comprises means for introducing a neutral gas into the treatment chamber, sealing means arranged to ensure gastightness and thermal sealing of the treatment chamber, means for adjusting the pressure in the treatment chamber, said adjustment means being arranged to maintain it at an overpressure at a predetermined value, and a remote control unit arranged to control at least one of the parameters chosen in the group comprising the hygrometry rate, the temperature, the pressure, the heating rate, the circulation velocity of the heat transfer fluid.
La présente invention et ses avantages apparaîtront mieux dans la description suivante 25 d'un exemple de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif, dans lesquels: - la figure 1 représente une vue en coupe schématique du dispositif selon l'invention, et la figure 2 représente la courbe de la température à laquelle est soumise la matière ligneuse lors du procédé selon l'invention. The present invention and its advantages will appear better in the following description of an exemplary embodiment given by way of non-limiting example, in which: FIG. 1 represents a schematic sectional view of the device according to the invention, and the FIG. 2 represents the curve of the temperature at which the ligneous material is subjected during the process according to the invention.
En référence à la figure 1, le dispositif 1 de traitement thermique haute température de 5 matière ligneuse 100, par exemple du bois, comporte selon l'invention: une enceinte de traitement 2 remplie d'un fluide caloporteur, des moyens d'injection 3 du fluide caloporteur dans l'enceinte de traitement 2 par des orifices d'entrée 2a prévus en partie supérieure de l'enceinte de traitement 2, des moyens de circulation 4 en continu du fluide caloporteur à l'intérieur de l'enceinte de traitement 2 entre les orifices d'entrée 2a et des orifices de sortie 2b également prévus dans la partie supérieure de l'enceinte de traitement 2 et, à l'extérieur de l'enceinte de traitement 2, entre les orifices de sortie 2b par lesquels on récupère le fluide caloporteur mélangé aux gaz issus du chauffage de la matière ligneuse et les orifices d'entrée 2a, des moyens d'extraction 5 d'au moins une partie des résines et de la vapeur d'eau contenues dans les gaz, des moyens de chauffage 6 du fluide caloporteur restant après extraction des résines et de la vapeur d'eau, et des moyens de régulation (non représentés) de la température et du degré hygrométrique du fluide caloporteur dans l'enceinte de traitement 2. With reference to FIG. 1, the device 1 for high-temperature heat treatment of ligneous material 100, for example wood, comprises according to the invention: a treatment chamber 2 filled with a coolant, injection means 3 heat transfer fluid in the treatment chamber 2 through inlet openings 2a provided in the upper part of the treatment chamber 2, circulation means 4 continuously heat transfer fluid inside the treatment chamber 2 between the inlet orifices 2a and the outlet orifices 2b also provided in the upper part of the treatment enclosure 2 and, outside the treatment enclosure 2, between the outlet orifices 2b through which one recovers the coolant mixed with the gases from the heating of the ligneous material and the inlet orifices 2a, means 5 for extracting at least part of the resins and the water vapor contained in the gases, means for heating 6 d u coolant remaining after extraction of resins and water vapor, and control means (not shown) of the temperature and the hygrometric degree of the coolant in the treatment chamber 2.
L'enceinte de traitement 2 se présente sous la forme générale d'un parallélépipède à base rectangulaire comportant quatre parois sensiblement verticales reliées par un. fond et un plafond. Les parois, le fond et le plafond sont constitués d'un sandwich formé de deux plaques métalliques entre lesquelles est placé un matériau thermiquement isolant. Afin d'éviter la corrosion, les faces intérieures de l'enceinte de traitement 2 sont de préférence réalisées en tôles d'acier inoxydable. La paroi frontale de l'enceinte de traitement 2 est pourvue d'une porte (non représentée) permettant le chargement et le déchargement de la matière ligneuse 100 dans l'enceinte de traitement 2. The treatment chamber 2 is in the general form of a parallelepiped with a rectangular base comprising four substantially vertical walls connected by one. bottom and a ceiling. The walls, the bottom and the ceiling consist of a sandwich formed of two metal plates between which is placed a thermally insulating material. In order to avoid corrosion, the inner faces of the treatment chamber 2 are preferably made of stainless steel sheets. The front wall of the treatment chamber 2 is provided with a door (not shown) for loading and unloading the ligneous material 100 into the treatment chamber 2.
L'enceinte de traitement 2 comporte des moyens d'étanchéité (non représentés) assurant son étanchéité aux gaz et son étanchéité thermique. Il s'agit par exemple de joints d'étanchéité notamment prévus sur le pourtour de la porte et au niveau des orifices d'entrée 2a, des orifices de sortie 2b et des connexions. L'enceinte de traitement 2 peut être pourvue de plusieurs rampes d'arrosage (non représentées) destinées à être mises en fonction en cas d'inflammation accidentelle de la matière ligneuse 100 ou de surchauffe involontaire. Lorsque les rampes d'arrosage sont utilisées, des orifices d'évacuation (non représentés), ménagés au bas de l'enceinte de traitement 2, permettent l'écoulement des liquides récupérés dans des bacs de récupération (non représentés). Ces bacs de récupération sont également destinés à recevoir les eaux de ruissellement dues à la condensation se produisant au cours du traitement de la matière ligneuse 100. The treatment chamber 2 comprises sealing means (not shown) ensuring its gastightness and its thermal seal. This is for example seals including provided around the door and at the inlet ports 2a, outlet ports 2b and connections. The treatment chamber 2 may be provided with several watering ramps (not shown) intended to be activated in the event of accidental ignition of the ligneous material 100 or involuntary overheating. When the irrigation ramps are used, discharge holes (not shown), provided at the bottom of the treatment chamber 2, allow the flow of recovered liquids in recovery bins (not shown). These recovery tanks are also intended to receive runoff water due to the condensation occurring during the treatment of the ligneous material 100.
Les moyens de circulation 4 comportent notamment un premier conduit 40 reliant l'enceinte de traitement 2 aux moyens de chauffage 6 en passant par les moyens d'extraction 5. Ce premier conduit 40 est relié à un collecteur 41 prévu par exemple dans la partie supérieure de l'enceinte de traitement 2. Ce collecteur 41 comporte des orifices de sorties 2b pour le fluide caloporteur sortant mélangé aux gaz issus du chauffage de la matière ligneuse 100. The circulation means 4 comprise in particular a first duct 40 connecting the treatment chamber 2 to the heating means 6 via the extraction means 5. This first duct 40 is connected to a collector 41 provided for example in the upper part. of the treatment chamber 2. This manifold 41 has outlet orifices 2b for the outgoing heat transfer fluid mixed with the gases resulting from the heating of the ligneous material 100.
Les moyens d'extraction 5 comportent notamment un condenseur 50 de type classique destiné à séparer les gaz du fluide caloporteur. Une fois séparés, les gaz sont acheminés par un conduit additionnel 51 vers une chambre de combustion 52 comportant au moins un brûleur 53 destiné à brûler les résines contenues dans les gaz et une cheminée d'évacuation 54 destinée à l'évacuation de la vapeur d'eau. Ces moyens d'extraction 5 permettent ainsi au dispositif 1 de ne pas polluer l'environnement. Le fluide caloporteur est, après extraction des gaz, acheminé par le premier conduit 40 vers les moyens de chauffage 6. The extraction means 5 comprise in particular a condenser 50 of conventional type intended to separate the gases from the coolant. Once separated, the gases are conveyed via an additional duct 51 to a combustion chamber 52 comprising at least one burner 53 intended to burn the resins contained in the gases and an evacuation chimney 54 intended for the evacuation of the steam. 'water. These extraction means 5 thus allow the device 1 not to pollute the environment. The coolant is, after extraction of the gases, conveyed by the first conduit 40 to the heating means 6.
Dans l'exemple illustré, les moyens de chauffage 6 comportent une chambre de chauffage 60 pourvue d'au moins un brûleur 61. Il est bien entendu que les moyens de chauffage 6 peuvent comporter plusieurs chambres de chauffage 60, chacune étant équipée d'un ou de plusieurs brûleurs 61. Les brûleurs 61 sont de préférence à gaz et à puissance modulable pour chauffer efficacement le fluide caloporteur et réduire sa teneur en oxygène. Chaque brûleur 61 est de préférence disposé au fond de la chambre de chauffage 60 de sorte que sa flamme s'étende verticalement entre le fond et le plafond de la chambre de chauffage 60. Cette chambre de chauffage 60 peut être pourvue de clapets d'entrée et de sortie (non représentés) permettant, le cas échéant, de réguler le débit de fluide caloporteur dans la chambre de chauffage 60 en autorisant par exemple la sortie d'une partie de ce fluide par une cheminée 62 en cas de surpression dans la chambre de chauffage 60. In the illustrated example, the heating means 6 comprise a heating chamber 60 provided with at least one burner 61. It is understood that the heating means 6 may comprise several heating chambers 60, each being equipped with a or several burners 61. The burners 61 are preferably gas and adjustable power to effectively heat the coolant and reduce its oxygen content. Each burner 61 is preferably disposed at the bottom of the heating chamber 60 so that its flame extends vertically between the bottom and the ceiling of the heating chamber 60. This heating chamber 60 may be provided with inlet valves and output (not shown) allowing, if necessary, to regulate the flow of heat transfer fluid in the heating chamber 60 allowing for example the exit of a portion of this fluid by a chimney 62 in case of overpressure in the chamber heating 60.
Pour éviter tout risque d'explosion, la chambre de chauffage 60 est distincte de l'enceinte de traitement 2 et de préférence éloignée d'une distance comprise entre 1 mètre et 10 mètres et de préférence supérieure à 1,5 mètre. Ainsi, la flamme du brûleur 61 n'est pas en contact direct avec les gaz issus du chauffage de la matière ligneuse 100, ces gaz étant préalablement extraits et traités par les moyens d'extraction 5. To avoid any risk of explosion, the heating chamber 60 is separate from the treatment chamber 2 and preferably a distance of between 1 meter and 10 meters and preferably greater than 1.5 meters. Thus, the flame of the burner 61 is not in direct contact with the gases resulting from the heating of the ligneous material 100, these gases being previously extracted and treated by the extraction means 5.
Les moyens de circulation 4 comportent notamment un ventilateur 41 prévu dans la chambre de chauffage 60 pour faire circuler le fluide caloporteur vers un second conduit 42 reliant la chambre de chauffage 60 aux moyens d'injection 3. The circulation means 4 include in particular a fan 41 provided in the heating chamber 60 for circulating the heat transfer fluid to a second conduit 42 connecting the heating chamber 60 to the injection means 3.
Les moyens d'injection 3 comportent au moins une chambre d'injection et dans l'exemple représenté deux chambres d'injection 30, 31 disposées audessus de l'enceinte de traitement 2. Le second conduit 42 forme un Y dont chaque branche est reliée à une chambre d'injection 30, 31 comportant chacune un ventilateur 43, 44. The injection means 3 comprise at least one injection chamber and in the example shown two injection chambers 30, 31 disposed above the treatment chamber 2. The second conduit 42 forms a Y, each branch of which is connected an injection chamber 30, 31 each comprising a fan 43, 44.
Les moyens de régulation (non représentés) comportent par exemple des moyens électroniques de gestion programmables et/ou des rampes de pulvérisation d'eau et/ou des volets d'inversion du sens de circulation du fluide caloporteur. La rampe de pulvérisation d'eau est par exemple disposée horizontalement dans la partie supérieure de l'enceinte de traitement 2. Cette rampe de pulvérisation d'eau est pourvue d'un nombre suffisant de buses permettant de pulvériser un brouillard à fort débit. Elle est alimentée en eau froide, ou éventuellement réfrigérée, par des moyens connus non représentés. Elle est destinée à humidifier le fluide caloporteur contenu dans l'enceinte de traitement 2 pendant la montée en température, à stabiliser la température pendant le traitement de la matière ligneuse 100 et à permettre son refroidissement progressif après le traitement. The control means (not shown) comprise for example programmable electronic management means and / or water spray ramps and / or inversion flaps of the coolant circulation direction. The water spray ramp is for example disposed horizontally in the upper part of the treatment chamber 2. This water spray bar is provided with a sufficient number of nozzles for spraying a fog with a high flow rate. It is supplied with cold water, or possibly refrigerated, by known means not shown. It is intended to humidify the heat transfer fluid contained in the treatment chamber 2 during the rise in temperature, to stabilize the temperature during the treatment of the ligneous material 100 and to allow its gradual cooling after the treatment.
Le dispositif 1 comporte des moyens de réglage (non représentés) de la pression régnant dans l'enceinte de traitement 2 pour y maintenir une surpression prédéterminée. Le dispositif 1 comporte également une unité de pilotage à distance (non représentée) commandant le degré d'hygrométrie, la température et la pression du fluide caloporteur ainsi que la vitesse de chauffage et la vitesse de circulation du fluide caloporteur. The device 1 comprises adjustment means (not shown) of the pressure in the treatment chamber 2 to maintain a predetermined overpressure. The device 1 also comprises a remote control unit (not shown) controlling the degree of hygrometry, the temperature and the pressure of the coolant as well as the heating rate and the circulation velocity of the coolant.
Le principe de fonctionnement de ce dispositif 1 est basé sur une circulation en continu du fluide caloporteur formé par l'air débarrassé de son oxygène et mélangé. aux gaz de combustion pour fournir une atmosphère neutre. Il permet la mise en oeuvre du procédé de traitement thermique haute température de matière ligneuse 100 tel que décrit ci- après. The operating principle of this device 1 is based on a continuous circulation of the heat transfer fluid formed by the air freed of its oxygen and mixed. flue gases to provide a neutral atmosphere. It allows the implementation of the high temperature heat treatment process of ligneous material 100 as described below.
Pour mettre en oeuvre ce procédé, on place une pièce de matière ligneuse 100 ou un lot de pièces sous la forme de planche, poutre, etc. dans l'enceinte de traitement 2 et on procède aux étapes successives suivantes: a) on réchauffe le fluide caloporteur dans ladite chambre de chauffage, b) on transfert le fluide caloporteur réchauffé dans les chambres d'injection 30, 31, c) au moyen des ventilateurs 43, 44, on injecte le fluide caloporteur dans l'enceinte de traitement 2 que l'on remplie par les orifices d'entrée 2a. On fait circuler le fluide caloporteur de manière continue entre les orifices d'entrée 2a et les orifices de sortie 2b pour traiter la matière ligneuse 100, d) après le passage du fluide caloporteur dans l'enceinte de traitement 2, on récupère par les orifices de sortie 2b au moins une partie du mélange contenant le fluide caloporteur et les gaz issus du chauffage de la matière ligneuse 100, e) au moyen du condenseur 50, on extrait au moins une partie des résines et de la vapeur d'eau contenues dans lesdits gaz, on brûle dans la chambre de combustion 52 une partie des résines au moyen du brûleur 53 et on évacue la vapeur d'eau par la cheminée 54, f) on transfert le fluide caloporteur restant dans la chambre de chauffage 60 où il est 15 réchauffé, et g) on recommence les étapes a) à f) pendant une durée déterminée. To implement this method, a piece of ligneous material 100 or a batch of pieces is placed in the form of board, beam, etc. in the treatment chamber 2 and the following successive steps are carried out: a) the heat transfer fluid is heated in said heating chamber; b) the heated heat transfer fluid is transferred to the injection chambers 30, 31, c) by means of fans 43, 44, the coolant is injected into the treatment chamber 2 which is filled by the inlet ports 2a. The heat transfer fluid is circulated continuously between the inlet orifices 2a and the outlet orifices 2b in order to treat the ligneous material 100, d) after the passage of the heat transfer fluid in the treatment chamber 2, it is recovered through the orifices. 2b at least a portion of the mixture containing the coolant and the gases from the heating of the wood material 100, e) by means of the condenser 50, is extracted at least a portion of the resins and the water vapor contained in said gases are burned in the combustion chamber 52 a portion of the resins by means of the burner 53 and the water vapor is discharged through the chimney 54, f) transfer the coolant remaining in the heating chamber 60 where it is Heated, and g) steps a) to f) are repeated for a predetermined period.
Pour traiter la matière ligneuse 100, on fait varier la température du fluide caloporteur contenu dans l'enceinte de traitement 2 selon les phases successives suivantes (Cf. 20 figure 2) : Phase n 1 de montée en température en partant de la température ambiante TO pour atteindre une température T 1 d'environ 140 C en un temps t 1 d'environ 8 heures, Phase n 2 d'élévation de la température en partant d'une température T i 25 d'environ 140 C pour atteindre une température T2 d'environ 160 C en un temps t2 d'environ 4 heures, Phase n 3 d'élévation de la température en partant d'une température T2 d'environ 160 C pour atteindre une température T3 d'environ 180 C en un temps t3 d'environ 2 heures, Phase n 4 d'élévation de la température en partant d'une température T3 d'environ 180 C pour atteindre une température T4 d'environ 200 C en un temps t4 d'environ 1 heure, Phase n 5 de stabilisation de la température T4 à une température d'environ 5 200 C pendant un temps t5 d'environ 3 heures, Phase n 6 de refroidissement de la température jusqu'à la température ambiante TO en un temps t6 d'environ 2 heures. In order to treat the ligneous material 100, the temperature of the coolant contained in the treatment chamber 2 is varied according to the following successive phases (see FIG. 2): Phase n 1 of rise in temperature starting from the ambient temperature TO to reach a temperature T 1 of about 140 C in a time t 1 of about 8 hours, Phase n 2 of raising the temperature starting from a temperature T i of about 140 C to reach a temperature T2 about 160 C in a time t2 of about 4 hours, Phase n 3 of raising the temperature starting from a temperature T2 of about 160 C to reach a temperature T3 of about 180 C in a time t3 approximately 2 hours, Phase n 4 of temperature rise starting from a temperature T3 of about 180 C to reach a temperature T4 of about 200 C in a time t4 of about 1 hour, Phase n 5 stabilizing temperature T4 at a temperature of about 5 200 C for a time t About 3 hours, Step 6 cooling the temperature to room temperature TO in a time t6 of about 2 hours.
Le cycle de traitement nécessite plusieurs passages du fluide caloporteur à travers l'enceinte de traitement 2. Cette circulation du fluide caloporteur est notamment obtenue par les ventilateurs 41, 43, 44 prévus dans les chambres de chauffage 60 et d'injection 30, 31, et qui aspirent ou propulsent le fluide caloporteur. The treatment cycle requires several passes of the coolant through the treatment chamber 2. This circulation of the coolant is obtained in particular by the fans 41, 43, 44 provided in the heating chambers 60 and injection 30, 31, and which aspire or propel the coolant.
La phase n 6 de refroidissement est obtenue à l'aide d'une pulvérisation d'eau froide à haute pression dans l'enceinte de traitement 2 au moyen de la rampe de pulvérisation (non représentée) ou des rampes d'arrosage précitées. Cette pulvérisation peut également servir à éviter les chocs thermiques sur la matière ligneuse 100 à traiter lors d'une montée anormale de la température dans l'enceinte de traitement 2. Lors de la phase n 6 de refroidissement, la pression de l'ordre de 4mmCE est maintenue dans l'enceinte de traitement 2 par l'injection d'un gaz neutre par le conduit 7 pour compenser la réduction du volume de fluide caloporteur. The cooling phase n 6 is obtained using a high-pressure cold water spray in the treatment chamber 2 by means of the spray boom (not shown) or the aforementioned irrigation booms. This spraying may also be used to prevent thermal shocks on the ligneous material 100 to be treated during an abnormal rise in the temperature in the treatment chamber 2. During the cooling phase n 6, the pressure of the order of 4mmCE is maintained in the treatment chamber 2 by the injection of a neutral gas via the conduit 7 to compensate for the reduction in the volume of heat transfer fluid.
La régulation de la température et du degré d'hygrométrie régnant dans l'enceinte de traitement 2 au cours du traitement est obtenue par des sondes de température et d'hygrométrie (non représentées) connues en soi et disposées dans l'enceinte de traitement 2. Une autre sonde également logée dans l'enceinte de traitement 2 permet un contrôle permanent de la teneur en oxygène du fluide caloporteur. Le procédé peut être commandé par des moyens électroniques programmables non représentés. The regulation of the temperature and the degree of hygrometry prevailing in the treatment chamber 2 during the treatment is obtained by probes of temperature and hygrometry (not shown) known per se and arranged in the treatment chamber 2 Another probe also housed in the treatment chamber 2 allows a permanent control of the oxygen content of the heat transfer fluid. The method can be controlled by programmable electronic means not shown.
La matière ligneuse 100 traitée obtenue selon le procédé de l'invention présente de très bonnes caractéristiques mécaniques et une très bonne résistance à l'humidité. The treated wood material 100 obtained according to the process of the invention has very good mechanical characteristics and a very good resistance to moisture.
La description met bien en évidence que les buts recherchés sont atteints et 5 notamment que le dispositif et le procédé selon l'invention permettent le traitement haute température de tout type de matière ligneuse en toute sécurité. The description clearly shows that the goals sought are attained, and in particular that the device and the method according to the invention allow the high temperature treatment of all types of woody material in complete safety.
La présente invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit mais s'étend à toute modification et variante évidentes pour un homme du métier tout en restant lo dans l'étendue de la protection définie dans les revendications annexées. Il est notamment possible de modifier le nombre et le positionnement des brûleurs et des ventilateurs. The present invention is not limited to the embodiment described but extends to any modification and variation obvious to a person skilled in the art while remaining within the scope of the protection defined in the appended claims. In particular, it is possible to change the number and position of burners and fans.
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