FR3026655A1

FR3026655A1 - DEVICE FOR REDUCING THE BIOMASS PARTICLE SIZE WITH CONTINUOUS OPERATION

Info

Publication number: FR3026655A1
Application number: FR1459357A
Authority: FR
Inventors: D'aillon Luc-Francois Gros; Picard Estelle Guyez
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA; Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 2014-10-01
Filing date: 2014-10-01
Publication date: 2016-04-08

Abstract

Dispositif de réduction de la taille d'éléments de biomasse comportant une enceinte (2) sous pression destinée à mettre en contact des éléments de biomasse avec de l'eau sous forme vapeur, une tuyère (14) dans une extrémité d'entrée est connectée à une sortie d'évacuation (8) de ladite enceinte (2) et une extrémité de sortie est connectée à un volume de collecte (28) des particules formées à partir des éléments de biomasse, ladite tuyère (14) comportant une partie convergente (16) et une partie divergente (20) débouchant dans le volume de collecte (28).Device for reducing the size of biomass elements comprising a pressure vessel (2) for contacting biomass elements with water in vapor form, a nozzle (14) in an inlet end is connected at a discharge outlet (8) of said enclosure (2) and an outlet end is connected to a collection volume (28) of the particles formed from the biomass elements, said nozzle (14) having a convergent part ( 16) and a diverging portion (20) opening into the collection volume (28).

Description

DISPOSITIF DE REDUCTION DE LA TAILLE DE PARTICULES DE BIOMASSE A FONCTIONNEMENT CONTINU DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE ET ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE La présente invention se rapporte à un dispositif de réduction de la taille de particules de biomasse à fonctionnement continu. La biomasse sous forme de particules fibreuses peut être utilisée dans la réalisation de produits élaborés tels que les panneaux de particules, le papier et le carton. Or, pour favoriser la cohésion du produit réalisé, il est préférable de disposer de particules de petites dimensions, par exemple de l'ordre de quelques dizaines de micromètres, ou sous forme de fibres. Les particules de biomasse peuvent être des particules de bois réalisées à partir de plaquettes forestières ayant de préférence des dimensions comprises entre quelques millimètres et de l'ordre de 1 cm. Il existe différentes méthodes pour réduire la biomasse en particules de petites dimensions. Les méthodes les plus répandues sont de type mécanique et utilisent des broyeurs, ou râpes. De telles méthodes permettent d'obtenir des particules de taille micrométrique, mais elles présentent un rendement énergétique faible et des coûts d'investissement et d'entretien très élevés. Il existe également un autre procédé dénommé "explosion à la vapeur".Description: TECHNICAL FIELD AND STATE OF THE PRIOR ART The present invention relates to a device for reducing the size of continuously operating biomass particles. Biomass in the form of fibrous particles can be used in the production of elaborate products such as particle board, paper and cardboard. However, to promote the cohesion of the product produced, it is preferable to have small particles, for example of the order of a few tens of micrometers, or in the form of fibers. The biomass particles may be wood particles made from forest chips preferably having dimensions of between a few millimeters and of the order of 1 cm. There are different methods to reduce biomass to small particles. The most common methods are mechanical and use grinders, or rasps. Such methods make it possible to obtain particles of micrometric size, but they have a low energy efficiency and very high investment and maintenance costs. There is also another process called "steam explosion".

Ce procédé consiste à hydrolyser partiellement les éléments dont on souhaite réduire les dimensions, à les mettre sous pression dans une enceinte fermée et ensuite à faire subir à l'eau située entre les fibres des éléments une détente, par ouverture d'une vanne, provoquant l'éclatement des fibres dans l'enceinte. Cette détente explosive est très efficace cependant elle est peu utilisée car le système présente un fonctionnement discontinu conduisant à une faible productivité et une forte consommation d'énergie induite. Le document EP 0 501 059 décrit un procédé de production de pulpe de bois mettant en oeuvre l'explosion à la vapeur.This method consists in partially hydrolyzing the elements whose size is to be reduced, putting them under pressure in a closed chamber and then causing the water situated between the fibers of the elements to undergo an expansion, by opening a valve, causing the bursting of the fibers in the enclosure. This explosive trigger is very effective however it is little used because the system has a discontinuous operation leading to low productivity and high energy consumption induced. EP 0 501 059 describes a process for producing wood pulp using the steam explosion.

EXPOSÉ DE L'INVENTION C'est par conséquent un but de la présente invention d'offrir un dispositif de réduction des dimensions d'éléments de biomasse offrant une productivité améliorée.SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a device for reducing the size of biomass elements providing improved productivity.

Le but énoncé ci-dessus est atteint par un dispositif de réduction des dimensions d'éléments de biomasse dans lequel les dimensions des éléments de biomasse sont réduites par explosion à la vapeur à travers une tuyère comportant au moins une zone convergente. Les éléments et la vapeur subissent une détente en sortie de la zone convergente provoquant l'explosion des éléments et donc la production de particules de taille réduite. Le fonctionnement peut alors être continu puisqu'il suffit d'assurer la circulation au sein de la tuyère pour obtenir l'explosion à l'inverse des dispositifs de l'état de la technique dans lesquels les particules et la vapeur sont mises sous pression dans une enceinte fermée, puis une détente a lieu provoquant l'explosion. L'enceinte doit ensuite être vidée avant de recommencer une nouvelle étape de traitement. En d'autres termes, le dispositif comporte une étuve sous pression alimentée en biomasse et en vapeur, qui alimente en mélange diphasique vapeur/biomasse solide une tuyère dans laquelle a lieu l'explosion, les particules ainsi formées étant ensuite collectées.The purpose stated above is achieved by a device for reducing the size of biomass elements in which the dimensions of the biomass elements are reduced by steam explosion through a nozzle having at least one convergent zone. The elements and the steam undergo a relaxation at the exit of the convergent zone causing the explosion of the elements and thus the production of particles of reduced size. The operation can then be continuous since it is sufficient to ensure the circulation within the nozzle to obtain the explosion unlike the devices of the state of the art in which the particles and the steam are put under pressure in a closed enclosure, then a relaxation takes place causing the explosion. The enclosure must then be emptied before starting a new treatment step. In other words, the device comprises a pressurized oven fed with biomass and with steam, which feeds into a two-phase vapor / solid biomass mixture a nozzle in which the explosion takes place, the particles thus formed being then collected.

De manière particulièrement avantageuse, la tuyère est une tuyère supersonique comportant une zone convergente, un col à section constante et une zone divergente. Il est alors possible d'optimiser la répartition entre le taux de détente explosive et la vitesse d'éjection en fonction des besoins du dispositif. En effet en choisissant les dimensions des différentes zones de la tuyère, il est possible d'ajuster le taux de détente explosive et la vitesse d'éjection. On peut souhaiter par exemple avoir un taux de détente explosive élevé et une vitesse de particules faible, par exemple de l'ordre de 400 m/s pour une détente de vapeur seule à partir de 20 bars, ou alors un taux de détente explosive faible et une vitesse de particules élevée, par exemple de l'ordre de 1000 m/s pour une détente de vapeur seule à partir de 20 bars. Par exemple, on peut prévoir avec des particules présentant une vitesse élevée après explosion, des obstacles qui seront percutés, provoquant une réduction de la taille des particules, par exemple une réduction de la longueur des fibres permettant de se rapprocher de la forme sphérique. De préférence, la vapeur en sortie de la tuyère est condensée et sert à produire à nouveau de la vapeur. Avantageusement, l'énergie récupérée par condensation de la vapeur après détente peut servir à réchauffer l'eau qui sert à produire la vapeur et/ou à sécher les particules formées en sortie de tuyère, par exemple au moyen d'un aérocondenseur. De manière très avantageuse, la vapeur peut être produite par combustion d'une partie de la biomasse, et une partie de la vapeur peut servir à entraîner des parties du dispositif, par exemple une vis sans fin ou une pompe, ce qui permet une intégration énergétique poussée et un fonctionnement autonome à consommation d'énergie primaire minimale. La présente invention a alors pour objet un dispositif de réduction de la taille d'éléments de biomasse comportant une enceinte sous pression destinée à mettre en contact des éléments de biomasse avec de l'eau au moins sous forme vapeur, une tuyère dans une extrémité d'entrée est connectée à une sortie d'évacuation de ladite enceinte et une extrémité de sortie est connectée à un volume de collecte des particules formées à partir des éléments de biomasse, ladite tuyère comportant au moins une partie convergente débouchant dans le volume de collecte. La tuyère peut avantageusement comporter une partie divergente entre la partie convergente et le volume de collecte, formant une tuyère supersonique. Dans un exemple avantageux, la tuyère peut comporter une zone intermédiaire à diamètre constant raccordant la zone convergente et la zone divergente.Particularly advantageously, the nozzle is a supersonic nozzle comprising a converging zone, a constant section collar and a diverging zone. It is then possible to optimize the distribution between the explosive expansion rate and the ejection speed according to the needs of the device. Indeed by choosing the dimensions of the different zones of the nozzle, it is possible to adjust the rate of explosive relaxation and ejection speed. For example, it may be desirable to have a high explosive expansion ratio and a low particle speed, for example of the order of 400 m / s for a vapor expansion alone from 20 bars, or else a low explosive expansion ratio. and a high particle speed, for example of the order of 1000 m / s for vapor expansion alone from 20 bar. For example, it is possible with particles having a high speed after explosion, obstacles that will be struck, causing a reduction in the size of the particles, for example a reduction in the length of the fibers to approach the spherical shape. Preferably, the steam at the outlet of the nozzle is condensed and is used to produce steam again. Advantageously, the energy recovered by condensation of the steam after expansion can be used to heat the water used to produce the steam and / or to dry the particles formed at the outlet of the nozzle, for example by means of an air condenser. Very advantageously, the steam can be produced by combustion of a part of the biomass, and a part of the steam can be used to drive parts of the device, for example an auger or a pump, which allows integration energetic operation and autonomous operation with minimal primary energy consumption. The subject of the present invention is therefore a device for reducing the size of biomass elements comprising a pressure vessel intended to bring biomass elements into contact with water, at least in vapor form, a nozzle in an end of The inlet is connected to a discharge outlet of said enclosure and an outlet end is connected to a collection volume of the particles formed from the biomass elements, said nozzle having at least one convergent portion opening into the collection volume. The nozzle may advantageously comprise a diverging portion between the convergent portion and the collection volume, forming a supersonic nozzle. In an advantageous example, the nozzle may comprise an intermediate zone with a constant diameter connecting the converging zone and the diverging zone.

Le dispositif peut comporter un générateur de vapeur alimentant l'enceinte sous pression et des moyens d'alimentation de l'enceinte en éléments de biomasse. Les moyens d'alimentation de l'enceinte en éléments de biomasse forment avantageusement des moyens de pressurisation de la biomasse, formés par exemple par une pompe volumétrique.The device may comprise a steam generator supplying the pressure vessel and means for supplying the enclosure with biomass elements. The means for supplying the enclosure with biomass elements advantageously form means for pressurizing the biomass, formed for example by a volumetric pump.

De préférence, l'enceinte comporte des moyens d'acheminement des éléments de la biomasse vers la sortie d'évacuation. De manière préférée, les moyens d'acheminement sont formés par une vis sans fin. Selon une caractéristique additionnelle, le dispositif peut comporter une vanne entre la tuyère et le volume de collecte. La tuyère peur comporter une enveloppe extérieure étanche et avantageusement un entonnoir disposé dans l'enveloppe extérieure, ledit entonnoir étant disposé de sorte à collecter les éléments de biomasse en sortie de l'enceinte et à les guider dans la tuyère.Preferably, the enclosure comprises means for conveying the elements of the biomass to the discharge outlet. Preferably, the conveying means are formed by a worm. According to an additional characteristic, the device may comprise a valve between the nozzle and the collection volume. The nozzle may comprise a sealed outer casing and advantageously a funnel disposed in the outer casing, said funnel being arranged so as to collect the biomass elements at the outlet of the chamber and guide them in the nozzle.

Dans un exemple de réalisation, l'entonnoir présente une entrée avec un diamètre égal à la moitié du diamètre d'une extrémité d'entrée de la partie convergente, une sortie avec un diamètre égal à celui d'une extrémité de sortie de la partie convergente, ledit entonnoir présentant une dimension axiale égale à deux fois une dimension axiale de la partie convergente, la distance longitudinale séparant la sortie de l'entonnoir et l'extrémité de sortie de la partie convergente étant égale à la moitié de la dimension axiale de la partie convergente. Selon une caractéristique additionnelle, le dispositif peut comporter des moyens de collecte et de condensation de la vapeur en sortie de tuyère et des moyens pour réinjecter la vapeur condensée dans le générateur de vapeur, et avantageusement des moyens pour récupérer la chaleur de condensation de la vapeur. Le dispositif peut également comporter des moyens de chauffage d'eau liquide injectée dans le générateur de vapeur et/ou des moyens de séchage des particules au moyen de la chaleur récupérée par la condensation de la vapeur. Dans un exemple avantageux, le générateur de vapeur comporte des moyens pour convertir, en énergie mécanique et/ou en énergie électrique, l'énergie d'une partie de la vapeur produite. L'énergie électrique et/ou l'énergie mécanique produite(s) peut (peuvent) servir à entraîner les moyens d'acheminement de l'enceinte. Le volume de réception peut avantageusement comporter des obstacles, par exemple sous forme de couteaux, destinés à être percutés par les éléments de biomasse et/ou par les particules.In an exemplary embodiment, the funnel has an inlet with a diameter equal to half the diameter of an inlet end of the convergent part, an outlet with a diameter equal to that of an outlet end of the part. convergent, said funnel having an axial dimension equal to twice an axial dimension of the converging portion, the longitudinal distance separating the outlet of the funnel and the outlet end of the convergent portion being equal to half of the axial dimension of the the convergent part. According to an additional characteristic, the device may comprise means for collecting and condensing the steam at the outlet of the nozzle and means for reinjecting the condensed vapor into the steam generator, and advantageously means for recovering the condensation heat of the steam . The device may also comprise means for heating liquid water injected into the steam generator and / or means for drying the particles by means of the heat recovered by the condensation of the steam. In an advantageous example, the steam generator comprises means for converting, into mechanical energy and / or electrical energy, the energy of a portion of the steam produced. The electrical energy and / or mechanical energy produced may be used to drive the means for routing the enclosure. The receiving volume may advantageously comprise obstacles, for example in the form of knives, intended to be struck by the biomass elements and / or by the particles.

De préférence, la tuyère s'étend le long d'un axe longitudinal destiné à être orienté verticalement. Par exemple, la tuyère est dimensionnée de sorte que pour une pression dans la partie convergente d'environ 20 bars, la pression en sortie de la partie divergente est de quelques bars, de préférence inférieure ou égale à 5 bars. Le générateur de vapeur peut avantageusement comporter des moyens de combustion des éléments de biomasse pour produire de la vapeur. La présente invention a également pour objet un procédé de réduction de la taille d'éléments de biomasse mettant en oeuvre un dispositif selon l'invention, comportant les étapes - alimentation de l'enceinte en éléments de biomasse, - alimentation de l'étuve en vapeur d'eau, - imprégnation des éléments avec la vapeur d'eau, - transfert des éléments de biomasse vers la tuyère, - traversée de la tuyère par les éléments de biomasse, - éclatement des éléments de biomasse en particules et éjection vers le volume de collecte. L'enceinte peut être à une pression d'environ 20 bars et à une température d'environ 211°C.Preferably, the nozzle extends along a longitudinal axis to be oriented vertically. For example, the nozzle is dimensioned so that for a pressure in the converging portion of about 20 bar, the outlet pressure of the diverging portion is a few bars, preferably less than or equal to 5 bars. The steam generator may advantageously comprise means for combusting the biomass elements to produce steam. The subject of the present invention is also a process for reducing the size of biomass elements using a device according to the invention, comprising the steps of feeding the enclosure with biomass elements, supplying the oven with water vapor, impregnation of the elements with water vapor, transfer of biomass elements to the nozzle, penetration of the nozzle by the biomass elements, bursting of the biomass particles into particles and ejection to the volume collection. The enclosure may be at a pressure of about 20 bar and at a temperature of about 211 ° C.

Les éléments de biomasse ont par exemple des dimensions comprises entre quelques mm et 10 cm. Le procédé peut avantageusement comporter une étape de collecte de la vapeur en sortie de la tuyère, de condensation et de réinjection de la vapeur condensée dans le générateur de vapeur.The biomass elements have for example dimensions of between a few mm and 10 cm. The process may advantageously comprise a step of collecting the steam at the outlet of the nozzle, condensing and reinjecting the condensed vapor into the steam generator.

Le procédé peut avantageusement comporter une étape de récupération de la chaleur produite par la condensation de la vapeur et une étape d'utilisation de ladite chaleur pour le chauffage d'eau liquide préalablement à son injection dans le générateur de vapeur et/ou une étape d'utilisation de ladite chaleur pour sécher les particules dans le volume de collecte.The method may advantageously comprise a step of recovering the heat produced by the condensation of the steam and a step of using said heat for heating liquid water prior to its injection into the steam generator and / or a step of use of said heat to dry the particles in the collection volume.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La présente invention sera mieux comprise sur la base de la description qui va suivre et des dessins en annexe sur lesquels: - la figure 1 est une représentation schématique d'un exemple de dispositif de réduction de la taille d'éléments de biomasse, - la figure 2 est une représentation schématique d'une variante de la tuyère mise en oeuvre dans le dispositif de la figure 1, - la figure 3 est une représentation schématique d'un autre mode de réalisation d'une tuyère pouvant être mise en oeuvre dans le dispositif selon l'invention, - les figures 4A et 4B sont des représentations graphiques de la variation de pression dans les tuyères des figures 1 et 3 respectivement. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Dans la description qui va suivre, l'amont et l'aval sont à considérer dans le sens de déplacement des éléments à traiter.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention will be better understood on the basis of the following description and the attached drawings in which: FIG. 1 is a schematic representation of an example of a device for reducing the size of 2 is a diagrammatic representation of a variant of the nozzle used in the device of FIG. 1; FIG. 3 is a diagrammatic representation of another embodiment of a nozzle that can be put into operation; 4A and 4B are graphical representations of the pressure variation in the nozzles of FIGS. 1 and 3, respectively. DETAILED DESCRIPTION OF PARTICULAR EMBODIMENTS In the following description, upstream and downstream are to be considered in the direction of movement of the elements to be treated.

Sur la figure 1, on peut voir une représentation schématique d'un dispositif de réduction de la taille d'éléments de biomasse. Les éléments de biomasse ont par exemple des dimensions comprises entre quelques millimètres et 10 cm. Ils peuvent être formés par exemple par des plaquettes forestières. On cherche à obtenir, à partir de ces éléments, des particules de taille millimétrique, par exemple dont les dimensions sont comprises entre 1 mm et 45 mm. Dans la suite de la demande, les éléments dont ont veut réduire la taille seront désignés "éléments à traiter" et les éléments de taille réduite seront désignés "particules". Plus généralement, le dispositif permet de réduire la taille de tout matériau apte à absorber de l'eau. Le dispositif comporte une enceinte 2 dans laquelle les éléments à traiter sont destinés à être hydrolysés. L'enceinte 2 sera désignée "étuve".In Figure 1, we can see a schematic representation of a device for reducing the size of biomass elements. The biomass elements have for example dimensions of between a few millimeters and 10 cm. They can be formed for example by wood chips. It is sought to obtain, from these elements, particles of millimeter size, for example, whose dimensions are between 1 mm and 45 mm. In the continuation of the request, the elements whose size wants to reduce will be designated "elements to be treated" and the elements of reduced size will be designated "particles". More generally, the device reduces the size of any material capable of absorbing water. The device comprises an enclosure 2 in which the elements to be treated are intended to be hydrolysed. The enclosure 2 will be designated "oven".

L'étuve 2 comporte une entrée d'alimentation 4 en éléments à traiter et une entrée d'alimentation 6 en vapeur. L'étuve comporte également une sortie d'évacuation des éléments à traiter qui ont été hydrolysés et de la vapeur. Les éléments à traiter sont injectés dans l'étuve via un dispositif de pressurisation 8. Le dispositif de pressurisation est tel qu'il assure une alimentation continue de l'étuve en éléments à traiter. Le dispositif de pressurisation est par exemple formé par un ensemble de sas en parallèle mis sous la pression d'aval après remplissage en solide. De préférence, le dispositif de pressurisation est formé par une pompe volumétrique de faible cylindrée et de taux de compression unitaire, dont la mise en pression est effectuée par l'aval au moment de l'ouverture vers l'étuve. Le ou les sas sous pression sont évacués par chute gravitaire. La pompe volumétrique consomme alors peu d'énergie mécanique de compression. La pompe volumétrique est par exemple une pompe de transfert à pistons. Un exemple de pompe volumétrique pouvant être utilisé pour alimenter l'étuve est décrit dans le document W02012126939. La pression d'admission est par exemple la pression atmosphérique et la pression de refoulement est de l'ordre de 20 bars. Il sera compris que tout autre dispositif de compression peut convenir, de préférence présentant une gestion optimisée de l'énergie. Le dispositif comporte également un générateur de vapeur 10 connecté à l'entrée d'alimentation en vapeur 6. De préférence, l'énergie nécessaire à la vaporisation de l'eau est produite par la combustion d'un combustible, par exemple de la biomasse, et non par apport d'énergie électrique ou mécanique, ce qui permet de réduire les coûts de fonctionnement du dispositif et de tendre vers un fonctionnement autonome en énergie. Le générateur est par exemple du type à recirculation gravitaire. Comme nous le verrons par la suite, la vapeur à basse pression sortant du dispositif est avantageusement récupérée pour être réinjectée, de préférence après condensation, dans le générateur de vapeur et sert également à préchauffer l'eau liquide qui alimente le générateur pour compenser les pertes lors du fonctionnement. L'eau liquide est injectée dans le générateur par exemple par une pompe de gavage électrique ou entraînée par un moteur à vapeur. L'étuve comporte avantageusement des moyens 12 pour transporter les éléments à traiter de l'entrée d'alimentation 4 vers la sortie d'évacuation. De manière avantageuse, les moyens 12 sont formés par une vis sans fin s'étendant entre l'entrée d'alimentation 4 et la sortie d'évacuation. La vis sans fin présente l'avantage d'être relativement compacte et de permettre de réaliser une étuve de plus petite taille. Elle évite la compaction des éléments à traiter. La vis sans fin permet de réguler le débit massique sortant de l'étuve et évite d'engorger la tuyère. La vis sans fin est par exemple entraînée en rotation par un moteur électrique 13, de préférence asynchrone à vitesse variable. En variante, les moyens 12 pourraient être formés par tout autre moyen, par exemple par un tapis roulant, celui-ci serait néanmoins plus encombrant.The oven 2 comprises a feed inlet 4 in elements to be treated and a feed inlet 6 to steam. The oven also has a discharge outlet of the elements to be treated which have been hydrolyzed and steam. The elements to be treated are injected into the oven via a pressurizing device 8. The pressurizing device is such that it ensures a continuous supply of the oven elements to be treated. The pressurizing device is for example formed by a set of parallel locks put under the downstream pressure after solid filling. Preferably, the pressurizing device is formed by a low displacement displacement pump and unit compression ratio, whose pressurization is performed downstream at the time of opening to the oven. The pressure lock chamber (s) are evacuated by gravity drop. The positive displacement pump then consumes little mechanical compression energy. The positive displacement pump is for example a piston transfer pump. An example of a volumetric pump that can be used to supply the oven is described in document WO2012126939. The inlet pressure is for example the atmospheric pressure and the discharge pressure is of the order of 20 bars. It will be understood that any other compression device may be suitable, preferably having optimized energy management. The device also comprises a steam generator 10 connected to the steam supply inlet 6. Preferably, the energy required for the vaporization of the water is produced by the combustion of a fuel, for example biomass and not by supply of electrical or mechanical energy, which reduces the operating costs of the device and to move to an autonomous energy operation. The generator is for example of gravity recirculation type. As we shall see later, the low-pressure steam leaving the device is advantageously recovered to be reinjected, preferably after condensation, into the steam generator and is also used to preheat the liquid water which supplies the generator to compensate for the losses. during operation. The liquid water is injected into the generator for example by an electric booster pump or driven by a steam engine. The oven advantageously comprises means 12 for transporting the elements to be treated from the feed inlet 4 to the discharge outlet. Advantageously, the means 12 are formed by a worm extending between the feed inlet 4 and the discharge outlet. The worm has the advantage of being relatively compact and allow to realize a smaller oven. It avoids the compaction of the elements to be treated. The worm is used to regulate the mass flow out of the oven and avoids clogging the nozzle. The worm is for example rotated by an electric motor 13, preferably asynchronous variable speed. Alternatively, the means 12 could be formed by any other means, for example by a treadmill, it would nevertheless be more bulky.

En variante encore, l'étuve pourrait être orientée de sorte que la biomasse s'écoule par gravité dans l'étuve en direction de la tuyère qui sera décrite par la suite. Ainsi, l'étuve pourrait ne pas comporter de vis sans fin ni d'autres moyens pour transporter les éléments à traiter. L'étuve est dimensionnée pour résister aux conditions de pression et température de fonctionnement. De préférence, la pression de fonctionnement est 20 bars et la température de fonctionnement est 211°C, ce qui correspond à la température de saturation en vapeur à cette pression. Le volume interne de l'étuve correspond au débit volumique de biomasse à traiter, intégré sur le temps d'imprégnation nécessaire des éléments à traiter en vapeur. Ce temps est de l'ordre de deux minutes sous une pression de 20 bars. De préférence, l'étuve présente une forme tubulaire favorisant sa tenue en pression. Elle s'étend selon un axe longitudinal X qui est de préférence disposé horizontalement. La vis sans fin est coaxiale à l'axe X. Le dispositif comporte également une tuyère 14 en sortie de l'étuve destinée à appliquer une détente à l'eau contenu dans les éléments à traiter et à provoquer leur explosion. La tuyère présente un axe longitudinal Y. Dans l'exemple représenté, la tuyère est une tuyère supersonique ou tuyère de Laval. Elle comporte une zone amont convergente 16 appelée "convergent" et une zone aval divergente appelée "divergent" 20, connectées par un col. Le diamètre en sortie du convergent est égal au diamètre en entrée du divergent 20. Vues en coupe longitudinale La paroi du convergent et la paroi du divergent sont par exemple délimitées chacune par deux courbes cubiques. De préférence, l'axe longitudinal Y de la tuyère est orienté verticalement permettant une chute gravitaire des éléments à traiter dans la tuyère.In another variant, the oven could be oriented so that the biomass flows by gravity in the oven in the direction of the nozzle which will be described later. Thus, the oven may not have worm or other means for transporting the items to be treated. The oven is sized to withstand the pressure and operating temperature conditions. Preferably, the operating pressure is 20 bar and the operating temperature is 211 ° C, which corresponds to the steam saturation temperature at this pressure. The internal volume of the oven corresponds to the volume flow rate of biomass to be treated, integrated on the necessary impregnation time of the elements to be treated with steam. This time is of the order of two minutes under a pressure of 20 bar. Preferably, the oven has a tubular shape promoting its resistance to pressure. It extends along a longitudinal axis X which is preferably arranged horizontally. The worm is coaxial with the axis X. The device also comprises a nozzle 14 at the outlet of the oven for applying a trigger to the water contained in the elements to be treated and to cause their explosion. The nozzle has a longitudinal axis Y. In the example shown, the nozzle is a supersonic nozzle or Laval nozzle. It comprises a convergent upstream zone 16 called "convergent" and a divergent downstream zone called "divergent" 20, connected by a collar. The diameter at the outlet of the convergent is equal to the inlet diameter of the divergent 20. Views in longitudinal section The wall of the convergent and the wall of the divergent are for example each delimited by two cubic curves. Preferably, the longitudinal axis Y of the nozzle is oriented vertically allowing a gravity drop of the elements to be treated in the nozzle.

La sortie d'évacuation 8 de l'étuve est connectée à l'entrée du convergent de la tuyère 14. La tuyère comporte une enveloppe externe 24. Avantageusement elle comporte également un entonnoir 26 disposé à l'intérieur de l'enveloppe 24 dans une partie amont du convergent. L'enveloppe externe 24 relie de manière étanche la sortie d'évacuation à l'entrée du convergent, le diamètre aval de l'enveloppe externe 24 étant égal au diamètre d'entrée du convergent 16. L'entonnoir 26 récolte les éléments à traiter en sortie de la vis sans fin et les guide vers le centre de la tuyère. Les éléments à traiter chutent par gravité dans l'entonnoir et jusqu'à la tuyère 14.The evacuation outlet 8 of the oven is connected to the inlet of the convergent nozzle 14. The nozzle comprises an outer casing 24. Advantageously it also comprises a funnel 26 disposed inside the casing 24 in a upstream part of the convergent. The outer envelope 24 sealingly connects the discharge outlet to the inlet of the convergent, the downstream diameter of the outer casing 24 being equal to the inlet diameter of the convergent 16. The funnel 26 collects the elements to be treated at the end of the worm and guides them towards the center of the nozzle. The elements to be treated fall by gravity into the funnel and up to the nozzle 14.

Par exemple, l'entonnoir 26 présente un diamètre d'entrée égal à la moitié du diamètre d'entrée du convergent, le diamètre de sortie de l'entonnoir est égal à celui du col. Par exemple également, l'entonnoir présente une dimension longitudinale égale à deux fois celle du convergent et la distance séparant la sortie de l'entonnoir de la sortie du convergent est égale à la moitié de la dimension axiale du convergent. Les éléments à traiter passant par l'intérieur de l'entonnoir 26 sont guidés en sortie par la vapeur qui passe de préférence à l'extérieur de l'entonnoir vers la fin du convergent en limitant voire évitant les contacts entre les éléments à traiter et la paroi du convergent afin que l'écoulement ne soit pas perturbé avant d'arriver au col. Le divergent 20 de la tuyère est connecté à un volume de collecte 28 des particules obtenues. Le volume de collecte 28 est à basse pression relativement à l'étuve.For example, the funnel 26 has an inlet diameter equal to half of the inlet diameter of the convergent, the outlet diameter of the funnel is equal to that of the neck. For example also, the funnel has a longitudinal dimension equal to twice that of the convergent and the distance separating the output of the funnel from the output of the convergent is equal to half of the axial dimension of the convergent. The elements to be treated passing through the interior of the funnel 26 are guided at the outlet by the steam, which preferably passes outside the funnel toward the end of the convergent, limiting or even preventing the contacts between the elements to be treated and the wall of the convergent so that the flow is not disturbed before reaching the neck. The divergent 20 of the nozzle is connected to a collection volume 28 of the particles obtained. The collection volume 28 is at low pressure relative to the oven.

De préférence, une vanne 30 est prévue entre le divergent et le volume de réception 30 pour assurer la phase de démarrage et améliorer la sécurité de fonctionnement du dispositif. Lors de la phase de démarrage, la vanne 30 est de préférence fermée pour éviter une consommation inutile de vapeur. Cette vanne permet d'isoler le volume de réception en cas de montée en pression excessive ou de fuite de vapeur. Sur la figure 2 on peut voir représentée une variante 14' de la tuyère, celle-ci comportant entre le convergent 16 et le divergent 20 une zone intermédiaire 18 tubulaire à diamètre constant. Le diamètre en sortie du convergent est égal à celui de la zone intermédiaire 18 et le diamètre en entrée du divergent 20 est égal à celui de la zone intermédiaire 18. Cette zone intermédiaire offre une zone supplémentaire pour accélérer davantage les éléments à traiter, particulièrement les grosses particules qui sont plus lentes à accélérer.Preferably, a valve 30 is provided between the diverging and the receiving volume 30 to ensure the startup phase and improve the operational safety of the device. During the start-up phase, the valve 30 is preferably closed to avoid unnecessary consumption of steam. This valve is used to isolate the receiving volume in case of excessive pressure rise or vapor leakage. FIG. 2 shows a variant 14 'of the nozzle, the latter comprising between the convergent 16 and the diverging portion 20 a tubular intermediate zone 18 with a constant diameter. The exit diameter of the convergent is equal to that of the intermediate zone 18 and the inlet diameter of the divergent 20 is equal to that of the intermediate zone 18. This intermediate zone provides an additional zone to further accelerate the elements to be treated, particularly the large particles that are slower to accelerate.

Un exemple de fonctionnement du dispositif de la figure 2 va maintenant être expliqué. La vanne 30 est dans un état fermé. Les éléments à traiter sont injectés sous pression dans l'étuve par l'entrée d'alimentation 4 par exemple par une pompe volumétrique. De la vapeur d'eau est également injectée dans l'étuve, la vapeur dans l'étuve se trouve pas exemple à une pression de 20 bars et à une température de 211°C. La vanne 30 est dans un état ouvert. La vis sans fin est mise en rotation et achemine les éléments à traiter jusqu'à la sortie d'évacuation, les éléments à traiter sont hydrolysés pendant le transport au sein de l'étuve. Arrivés à la sortie d'évacuation, les éléments solides se déversent dans l'entonnoir 26 et chutent par gravité dans la convergent 16, la vapeur, quant à elle, circule principalement entre l'entonnoir 26 et l'enveloppe externe 24. La vapeur atteint une vitesse sonique en sortie de la zone intermédiaire 18 où la pression est de l'ordre de 10 bars. Les éléments à traiter sortant de l'entonnoir 26 sont entraînés par la vapeur et se dirigent vers le divergent 20. Les particules sont accélérées tout au long de la tuyère, mais les particules de grande taille étant plus lente à accélérer la longueur de la zone intermédiaire 18 peut être ajustée pour permettre aux particules de grande taille d'atteindre une vitesse suffisante au col. On peut alors obtenir un plus grand débit massique de particules à même consommation de vapeur. On considère par exemple que les particules ayant une taille supérieure à quelques mm sont des particules de grande taille et que celles ayant une taille inférieure à quelques mm sont des particules de petite taille. Lorsque les éléments à traiter et la vapeur atteignent le divergent 20, une détente se produit. Cette détente provoque vaporisation de l'eau liquide et une augmentation du volume de l'eau vapeur, il en résulte un éclatement des éléments à traiter qui contiennent de l'eau en particules de dimensions réduites par rapport à celles des éléments. Une explosion a lieu lorsque que le temps caractéristique de détente est très inférieur au temps caractéristique de diffusion de la vapeur et du liquide, celui-ci dépendant de la perméabilité du matériau des éléments. Les dimensions de la tuyère sont donc choisies de sorte que la détente soit suffisamment rapide pour que sont temps caractéristique de détente soit inférieur à celui de diffusion. La réduction de taille des éléments à traiter est obtenue par un effet mécanique séparant les fibres par une contrainte brutale due à l'auto vaporisation » de l'eau interstitielle, un effet chimique par hydrolyse de lignine réduisant le « collage » des fibres et un effet thermique accélérant l'effet chimique et augmentant la pression du liquide. Dans le cas d'une tuyère supersonique, le temps caractéristique de décompression ou de détente est de l'ordre de quelques millisecondes. Dans le cas d'un dispositif de l'état de la technique à fonctionnement discontinu comportant une enceinte sous pression, la détente état obtenue par l'ouverture d'une vanne, le temps caractéristique de décompression ne peut être inférieur à plusieurs dizaines de milliseconde En fonction du profil du divergent, il est possible de régler le taux de détente explosive et la vitesse d'éjection des éléments à traiter/ particules. En effet, plus le diamètre du divergent augmente rapidement le long de l'axe Y, plus le taux de détente explosive sera important, puisque le volume varie rapidement, et la vitesse d'éjection sera faible et, inversement, plus le diamètre du divergent augmente lentement le long de l'axe Y, plus le taux de détente explosive sera faible et la vitesse d'éjection sera élevée. Néanmoins il est préférable que l'augmentation de la section du divergent le long de l'axe Y ne soit pas trop rapide pour éviter le décollement de l'écoulement, celui-ci ne suivant plus la surface intérieure du divergent. Par exemple, dans le cas de la tuyère supersonique, pour une pression en vapeur pure en entrée de 20 bars, et une pression de vapeur en sortie comprise entre environ 2 bars et environ 9 bars, la vitesse au col est de l'ordre de 400 m/s et la vitesse en sortie est de l'ordre 1000 m/s. La taille maximale des éléments à traiter dépend de la section minimale de la tuyère, cette section minimale dépend du débit massique souhaité. Pour de installations à gros débit, par exemple 100 tonnes/heure, la section minimale de la tuyère est telle qu'elle permet le passage d'éléments à traiter dont les dimensions peuvent atteindre 10 cm. Au contraire, dans le cas d'installations à faible débit massique, par exemple 1 tonne/heure, la section minimale de la tuyère est imposée, celle-ci permet par exemple le passage de particules à traiter dont les dimensions ne dépassent pas 1 cm. Sur la figure 4A, on peut voir la variation de la pression au sein de la tuyère le long de l'axe longitudinal de la tuyère, l'origine étant située au niveau du col.An example of operation of the device of Figure 2 will now be explained. The valve 30 is in a closed state. The elements to be treated are injected under pressure into the oven by the feed inlet 4, for example by a positive displacement pump. Steam is also injected into the oven, the steam in the oven is not exemplified at a pressure of 20 bar and a temperature of 211 ° C. The valve 30 is in an open state. The auger is rotated and conveys the elements to be treated up to the discharge outlet, the elements to be treated are hydrolysed during transport within the oven. Arrived at the discharge outlet, the solid elements are poured into the funnel 26 and fall by gravity into the convergent 16, the steam, for its part, circulates mainly between the funnel 26 and the outer shell 24. The steam reaches a sonic speed at the exit of the intermediate zone 18 where the pressure is of the order of 10 bars. The elements to be treated leaving the funnel 26 are driven by the steam and move towards the divergent 20. The particles are accelerated along the nozzle, but the larger particles being slower to accelerate the length of the zone Intermediate 18 can be adjusted to allow large particles to reach sufficient velocity at the neck. It is then possible to obtain a greater mass flow of particles with a same vapor consumption. It is considered, for example, that particles having a size greater than a few mm are large particles and those having a size of less than a few mm are small particles. When the elements to be treated and the steam reach the divergent 20, a relaxation occurs. This expansion causes vaporization of the liquid water and an increase in the volume of the steam water, it results in a burst of the elements to be treated which contain water particles of reduced dimensions compared to those elements. An explosion occurs when the characteristic time of expansion is much less than the characteristic time of diffusion of the vapor and the liquid, this one depending on the permeability of the material of the elements. The dimensions of the nozzle are thus chosen so that the expansion is fast enough so that the characteristic relaxation time is less than that of diffusion. The reduction in size of the elements to be treated is obtained by a mechanical effect separating the fibers by a sudden constraint due to the self-vaporization of the interstitial water, a chemical effect by hydrolysis of lignin reducing the "sticking" of the fibers and a thermal effect accelerating the chemical effect and increasing the pressure of the liquid. In the case of a supersonic nozzle, the characteristic decompression or expansion time is of the order of a few milliseconds. In the case of a device of the state of the art with discontinuous operation comprising a pressure vessel, the expansion state obtained by the opening of a valve, the characteristic decompression time can not be less than several tens of milliseconds Depending on the profile of the divergent, it is possible to adjust the rate of explosive expansion and ejection speed of the elements to be treated / particles. Indeed, the greater the diameter of the divergent increases rapidly along the Y axis, the higher the rate of explosive relaxation, since the volume varies rapidly, and the ejection speed will be low and, conversely, the diameter of the divergent slowly increases along the Y axis, the lower the explosive detonation rate and the ejection speed will be high. Nevertheless it is preferable that the increase of the section of the divergent along the Y axis is not too fast to avoid the detachment of the flow, the latter no longer following the inner surface of the diverging. For example, in the case of the supersonic nozzle, for a pure inlet vapor pressure of 20 bar, and an outlet vapor pressure of between about 2 bars and about 9 bars, the velocity at the neck is of the order of 400 m / s and the output speed is of the order of 1000 m / s. The maximum size of the elements to be treated depends on the minimum section of the nozzle, this minimum section depends on the desired mass flow rate. For high volume installations, for example 100 tons / hour, the minimum section of the nozzle is such that it allows the passage of elements to be treated whose dimensions can reach 10 cm. On the contrary, in the case of installations with a low mass flow rate, for example 1 tonne / hour, the minimum cross section of the nozzle is imposed, which allows, for example, the passage of particles to be treated whose dimensions do not exceed 1 cm. . In Figure 4A, we can see the variation of the pressure within the nozzle along the longitudinal axis of the nozzle, the origin being located at the neck.

Il est à noter que la forme et les dimensions de la tuyère sont adaptées en fonction des caractéristiques des éléments à traiter, notamment en fonction de leurs dimensions et de leur forme. Dans un autre mode de réalisation, la tuyère est une tuyère sonique 14" comportant un convergent 16' débouchant directement dans une zone à diamètre constant supérieur au diamètre de sortie du convergent comme cela est représenté sur la figure 3. Dans ce mode de réalisation, la pression en sortie de la tuyère est très faible, le taux de détente explosive est alors très élevé. Par exemple, pour une pression de 20 bars dans le convergent, celle au col est alors de 10 bars et la pression en sortie est de l'ordre 1 à 2 bars et la vitesse d'éjection peut être de l'ordre de 300 m/s à 400 m/s.It should be noted that the shape and dimensions of the nozzle are adapted according to the characteristics of the elements to be treated, in particular according to their size and shape. In another embodiment, the nozzle is a sonic nozzle 14 "having a convergent 16 'opening directly into an area of constant diameter greater than the output diameter of the convergent as shown in Figure 3. In this embodiment, the pressure at the outlet of the nozzle is very low, the explosive expansion ratio is then very high, for example, for a pressure of 20 bar in the convergent, that at the neck is then 10 bar and the outlet pressure is order 1 to 2 bar and the ejection speed can be of the order of 300 m / s to 400 m / s.

Le temps caractéristique de décompression pour une tuyère ne comportant qu'un convergent est de l'ordre d'une centaine de microsecondes. Sur la figure 4B, on peut voir la variation de la pression au sein de la tuyère de la figure 3 le long de l'axe longitudinal de la tuyère, l'origine étant située à la sortie du convergent. De manière avantageuse, il peut être prévu dans le volume de collecte 28 des obstacles que les éléments à traiter/particules viennent percuter provoquant un éclatement supplémentaire. Ces obstacles peuvent avantageusement être prévus lorsque la vitesse d'éjection est élevée et le taux de détente est réduit, en effet plus la vitesse est élevée plus l'intensité du choc contre les obstacles sera grande. Ces obstacles sont par exemple des couteaux. En outre, une vitesse d'éjection importante permet de favoriser la séparation de la phase solide et de la phase liquide par centrifugation. De tels obstacles peuvent également être mis en oeuvre dans le cas d'une tuyère sonique. De préférence, la pression dans le volume de réception est maintenue aussi haute que possible tout en permettant la détente explosive, à des fins d'économie d'énergie. Cette haute pression peut permettre d'actionner une turbine et produire de l'électricité. Cette haute pression et la température élevée qui l'accompagne peuvent permettre de sécher le bois en sortie de la tuyère. Par exemple à 10 bars, la température est de 180°C. La vapeur à basse pression en sortie de la tuyère peut être collectée, condensée, filtrée puis est réinjectée dans le générateur de vapeur qui est muni avantageusement d'une chasse de solide permettant d'extraire les dépôts formés des particules entraînées pour limiter le traitement de l'eau. Un apport externe d'eau au générateur de vapeur est également prévu pour compenser les pertes. De manière particulièrement avantageuse, la chaleur de condensation de la vapeur est utilisée pour réchauffer l'eau injectée dans le générateur de vapeur et pour sécher les particules, par exemple au moyen d'un aérocondenseur 32 produisant de l'air surchauffé.The characteristic decompression time for a nozzle comprising only a convergent is of the order of a hundred microseconds. In FIG. 4B, the variation of the pressure within the nozzle of FIG. 3 can be seen along the longitudinal axis of the nozzle, the origin being situated at the outlet of the convergent. Advantageously, it can be provided in the collection volume 28 obstacles that the elements to be treated / particles come crashing causing an additional burst. These obstacles can advantageously be provided when the ejection speed is high and the expansion ratio is reduced, in fact the higher the speed, the greater the intensity of the shock against obstacles. These obstacles are for example knives. In addition, a high ejection speed makes it possible to promote the separation of the solid phase and the liquid phase by centrifugation. Such obstacles can also be implemented in the case of a sonic nozzle. Preferably, the pressure in the receiving volume is kept as high as possible while allowing the explosive relaxation, for energy saving purposes. This high pressure can make it possible to drive a turbine and produce electricity. This high pressure and the high temperature that accompanies it can allow the wood to dry out of the nozzle. For example at 10 bar, the temperature is 180 ° C. The low-pressure steam at the outlet of the nozzle can be collected, condensed, filtered and then re-injected into the steam generator, which is advantageously provided with a solid flush for extracting the deposits formed from the particles entrained to limit the treatment of the water. An external supply of water to the steam generator is also provided to compensate for losses. Particularly advantageously, the heat of condensation of the steam is used to heat the water injected into the steam generator and to dry the particles, for example by means of an air condenser 32 producing superheated air.

Il peut être prévu d'utiliser préférentiellement un générateur de vapeur de type à cogénération. La production de vapeur est obtenue par un cycle à combustion externe, préférentiellement de la biomasse. La vapeur en excès génère une énergie mécanique et/ou une énergie électrique par exemple par un cycle de type Stirling, Rankine ou autre. L'énergie électrique ou mécanique permet par exemple d'entraîner la vis sans fin, les moyens de compression et la pompe de gavage, rendant alors le système énergétiquement autonome. A titre d'illustration non limitative, nous allons donner un exemple de dimensionnement du dispositif dans le cas d'une tuyère comportant un convergent, une zone intermédiaire et un divergent. Pour un débit massique nominal de biomasse de une tonne par heure, avec une masse volumique apparente de 200 kg/m3 (1,4.10-3 m3/s), une pression de 20 bars, un temps d'hydrolyse de deux minutes, le volume de l'étuve est de 0,17 m3 pour un diamètre de 350 mm et une longueur de 1750 mm. La paroi de l'étuve a une épaisseur de 30 mm avec deux fonds bombés normalisés. L'étuve est par exemple en acier inoxydable 316L. La vis sans fin a un diamètre externe de 330 mm pour un pas de 145 mm avec une vitesse de rotation nominale de 15 rpm réglable par variateur de fréquence sur le moteur d'entrainement asynchrone.It may be provided to preferentially use a cogeneration type steam generator. Steam production is obtained by an external combustion cycle, preferably biomass. The excess steam generates mechanical energy and / or electrical energy, for example by a Stirling, Rankine or other type of cycle. Electrical or mechanical energy allows for example to drive the worm, the compression means and the booster pump, thus making the energy system autonomously. By way of nonlimiting illustration, we will give an example of dimensioning of the device in the case of a nozzle having a convergent, an intermediate zone and a divergent. For a nominal biomass mass flow rate of one tonne per hour, with a bulk density of 200 kg / m3 (1.4 x 10-3 m3 / s), a pressure of 20 bar, a hydrolysis time of two minutes, the oven volume is 0.17 m3 for a diameter of 350 mm and a length of 1750 mm. The wall of the oven has a thickness of 30 mm with two standard curved bottoms. The oven is for example 316L stainless steel. The worm has an outer diameter of 330 mm for a pitch of 145 mm with a nominal speed of 15 rpm adjustable by frequency converter on the asynchronous drive motor.

Avec une pression en sortie de la tuyère de 2 bars, le convergent de la tuyère a un diamètre d'entrée de 100 mm, la zone intermédiaire a un diamètre de 20 mm sur une longueur de 120 mm, et le diamètre de sortie du divergent est de 25 mm de diamètre. Les profils du convergent et du divergent sont définis par deux courbes cubiques se raccordant à la partie intermédiaire. Le convergent peut avoir une longueur de 100 mm et le divergent peut avoir une longueur de 200 mm. Pour ce dimensionnement, dans le cas d'une granulométrie de biomasse en entrée de l'ordre de quelques millimètres à une température de l'ordre de 20°C, le débit de vapeur est de l'ordre de 0,1 kg/s, il sert majoritairement à entraîner la biomasse, mais une partie sert au chauffage de la biomasse (0,03 kg/s), conduisant à un coût énergétique de micronisation de 250 kW.h par tonne, ce qui correspond à 5 % du pouvoir calorifique inférieur (PCI) de la biomasse traiter. L'énergie utilisée est une énergie primaire ce qui correspond à moins de 2% d'énergie «noble». On obtient alors par exemple des fibres de l'ordre de 30 um de diamètre et de 1 mm de longueur.With a pressure at the outlet of the nozzle of 2 bar, the convergent of the nozzle has an inlet diameter of 100 mm, the intermediate zone has a diameter of 20 mm over a length of 120 mm, and the outlet diameter of the divergent is 25 mm in diameter. The convergent and divergent profiles are defined by two cubic curves connecting to the intermediate part. The convergent may have a length of 100 mm and the divergent may have a length of 200 mm. For this dimensioning, in the case of a biomass particle size input of the order of a few millimeters at a temperature of about 20 ° C, the steam flow is of the order of 0.1 kg / s it mainly serves to drive biomass, but a part is used to heat the biomass (0.03 kg / s), leading to a micronisation energy cost of 250 kW.h per tonne, which corresponds to 5% of the power lower calorific (PCI) biomass process. The energy used is a primary energy which corresponds to less than 2% of "noble" energy. For example, fibers of the order of 30 μm in diameter and 1 mm in length are obtained.

Le dispositif selon l'invention présente donc une très faible consommation énergétique. En outre, il permet un fonctionnement en continu, offrant ainsi une bonne productivité. Par ailleurs, il ne met pas en oeuvre de vanne qui serait actionnée à chaque phase d'explosion, il est donc robuste et requiert une maintenance réduite. En outre, il a un fonctionnement quasi-autonome puisqu'il ne nécessite pas de commande des moyens pour provoquer l'explosion à la vapeur, celle-ci ayant lieu spontanément. Un dispositif aval peut être associé au dispositif de réduction de taille selon l'invention pour traiter les particules sortant du dispositif de réduction de taille pour, par exemple, encore réduire leur taille ou leur longueur et/ou modifier leur forme.15The device according to the invention thus has a very low energy consumption. In addition, it allows continuous operation, thus offering good productivity. Furthermore, it does not implement a valve that would be actuated at each explosion phase, so it is robust and requires reduced maintenance. In addition, it has a quasi-autonomous operation since it does not require control of the means to cause the explosion with steam, the latter taking place spontaneously. A downstream device may be associated with the size reduction device according to the invention to treat particles leaving the size reduction device to, for example, further reduce their size or length and / or modify their shape.

Claims

REVENDICATIONS1. Device for reducing the size of biomass elements comprising a pressure vessel (2) for contacting biomass elements with water at least in vapor form, a nozzle (14, 14 ', 14 ") in an inlet end is connected to a discharge outlet (8) of said enclosure (2) and an outlet end is connected to a collection volume (28) of the particles formed from the biomass elements, said nozzle (14, 14 ', 14 ") having at least one converging portion (16, 16") opening into the collection volume.

2. Device according to claim 1 wherein the nozzle (14, 14 ') also comprises a diverging portion (20) between the convergent portion (16) and the collection volume (28), forming a supersonic nozzle.

3. Device according to claim 2, wherein the nozzle (14 ') comprises an intermediate zone (18) with a constant diameter connecting the converging zone (16) and the diverging zone (20).

4. Device according to one of claims 1 to 3, comprising a steam generator (10) supplying the pressure vessel and means for supplying the enclosure with biomass elements.

5. Device according to claim 4, wherein the means for supplying the enclosure with biomass elements form means for pressurizing the biomass, for example formed by a positive displacement pump.

6. Device according to one of claims 1 to 5, wherein the enclosure (2) comprises means (12) for conveying the elements of the biomass to the discharge outlet (8).

7. Device according to claim 6, wherein the conveying means are formed by a worm.

8. Device according to one of claims 1 to 7, comprising a valve (30) between the nozzle (14, 14 ', 14 ") and the collection volume (28).

9. Device according to one of claims 1 to 8, wherein the nozzle comprises a sealed outer casing (24) and a funnel (26) disposed in the outer casing (24), said funnel (26) being arranged so collecting the biomass elements at the outlet of the chamber (2) and guiding them in the nozzle (14, 14 ', 14 ").

The device of claim 9, wherein the funnel (26) has an inlet with a diameter equal to half the diameter of an inlet end of the converging portion (16, 16 '), an outlet with a diameter equal to that of an outlet end of the convergent portion (16, 16 '), said funnel (26) having an axial dimension equal to twice an axial dimension of the converging portion (16, 16 "), the distance longitudinal separating the outlet of the funnel (26) and the outlet end of the converging portion (16, 16 ") being equal to half the axial dimension of the converging portion (16, 16").

11. Device according to one of claims 1 to 10 in combination with claim 4, comprising means for collecting and condensing the steam at the nozzle outlet and means for reinjecting the condensed vapor into the steam generator.

12. Device according to claim 11, comprising means (32) for recovering the condensation heat of the steam.

13. Device according to claim 12, comprising means for heating liquid water injected into the steam generator and / or drying means of the particles by means of the heat recovered by the condensation of the steam.

14. Device according to one of claims 1 to 13 in combination with claim 4, wherein the steam generator comprises means for converting, into mechanical energy and / or electrical energy, the energy of part of the steam produced.

15. Device according to claim 14, wherein the electrical energy and / or the mechanical energy produced (s) serves (serve) to drive the means for conveying the enclosure. 15

16. Device according to one of claims 1 to 15, wherein the receiving volume (28) comprises obstacles, for example in the form of knives, intended to be struck by the biomass elements and / or particles.

17. Device according to one of claims 1 to 16, wherein the nozzle (14, 14 ', 14 ") extends along a longitudinal axis intended to be oriented vertically.

18. Device according to one of claims 1 to 17, wherein the nozzle (14, 14 ', 14 ") is dimensioned so that for a pressure in the convergent portion of about 20 bar, the pressure at the outlet of the diverging portion (20) is a few bars, preferably less than or equal to 5 bars.

19. Device according to one of claims 1 to 18 in combination with claim 4, wherein the steam generator (10) comprises means 30 for combusting the biomass elements to produce steam. 10

20. A method for reducing the size of biomass elements using a device according to one of claims 1 to 19, comprising the steps - feeding the enclosure into biomass elements, - supplying the oven with steam of water, - impregnation of the elements with water vapor, - transfer of the biomass elements to the nozzle, - traversing of the nozzle by the biomass elements, - bursting of the particles of biomass into particles and ejection towards the volume of collection. 10

21. The method of claim 20, wherein the enclosure is at a pressure of about 20 bar and a temperature of about 211 ° C.

22. The method of claim 20 or 21, wherein the biomass elements have dimensions of between a few mm and 10 cm.

23. Method according to one of claims 20 to 22, comprising a step of collecting the steam at the outlet of the nozzle, condensing and reinjection of the condensed vapor in the steam generator. 20

24. The method of claim 23, comprising a step of recovering the heat produced by the condensation of steam and a step of using said heat for heating liquid water prior to its injection into the steam generator and / or a step of using said heat to dry the particles in the collection volume.