FR3132652A1

FR3132652A1 - Dispositif de déchargement d’un matériau en vrac et installation de torréfaction de biomasse munie d’un tel dispositif de déchargement

Info

Publication number: FR3132652A1
Application number: FR2201229A
Authority: FR
Inventors: Franck LAVARDE
Original assignee: Lmk Energy
Current assignee: Lmk Energy
Priority date: 2022-02-11
Filing date: 2022-02-11
Publication date: 2023-08-18
Also published as: WO2023152249A1

Abstract

Dispositif de déchargement d ’un matériau en vrac et installation de torréfaction de biomasse munie d’un tel dispositif de déchargement Le dispositif de déchargement est configuré pour retenir le matériau en vrac tout en contrôlant son écoulement à travers le dispositif de déchargement. Le dispositif de déchargement comprend une pluralité de rotors (4) allongés axialement, les rotors (4) étant parallèles et disposés côte-à-côte de manière à retenir le matériau en vrac poser sur les rotors (4) tout en permettant l’écoulement gravitaire d’au moins une partie du matériau en vrac entre les rotors (4). Chaque rotor (4) possède des dents (10) réparties sur la longueur et sur la circonférence du rotor (4), et un ensemble d’entraînement pour l’entraînement en rotation des rotors. Figure pour l'abrégé : Figure 1

Description

Dispositif de déchargement d’un matériau en vrac et installation de torréfaction de biomasse munie d’un tel dispositif de déchargement

La présente invention concerne le domaine du déchargement de matériau en vrac, en particulier à la base d’une colonne de torréfaction de biomasse.

Il est possible de torréfier de la biomasse lignocellulosique pour la sécher et en extraire une partie des composés organiques volatiles tout en conservant les composés les plus énergétiques, de manière à fabriquer un combustible.

La biomasse est par exemple fournie sous la forme de copeaux, de plaquette et/ou de bâtonnets, et torréfiée par un écoulement gravitaire de la biomasse, du haut vers le bas, dans une colonne de torréfaction dans laquelle des gaz chauds circulent à contre-courant de la biomasse, i.e. du bas vers le haut.

Les caractéristiques de la biomasse torréfiée dépendent notamment du temps d’exposition aux gaz chauds dans la colonne de torréfaction. Il est donc souhaitable de disposer d’un dispositif de déchargement permettant d’assurer un écoulement contrôlé de la biomasse en bas de la colonne de torréfaction.

Un des buts de l’invention est de proposer un dispositif de déchargement de matériau en vrac qui soit fiable et économique et qui permette d’assurer un écoulement contrôlé du matériau.

A cet effet, l’invention propose un dispositif de déchargement d’un matériau en vrac configuré pour retenir le matériau en vrac tout en contrôlant son écoulement à travers le dispositif de déchargement, le dispositif de déchargement comprenant une pluralité de rotors allongés axialement, les rotors étant parallèles et disposés côte-à-côte de manière à retenir le matériau en vrac poser sur les rotors tout en permettant l’écoulement gravitaire d’au moins une partie du matériau en vrac entre les rotors, dans lequel chaque rotor possède des dents réparties sur la longueur et sur la circonférence du rotor, et un ensemble d’entraînement pour l’entraînement en rotation des rotors.

Selon des modes de réalisation particuliers, le dispositif de déchargement comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :

- l’ensemble d’entraînement est configuré pour permettre l’entraînement en rotation de chaque rotor indépendamment de la rotation de chaque autre rotor ;

- l’ensemble d’entraînement comprend un moteur d’entraînement respectif associé à chaque rotor ;

- les rotors sont associés par groupe de deux rotors ;

- l’ensemble d’entraînement comprend un mode de fonctionnement avec l’entraînement en rotation des deux rotors de chaque groupe de rotors en sens opposés et/ou à la même vitesse de rotation ;

- chaque dent présente une symétrie par rapport à un plan radial passant par l’axe central du rotor portant cette dent ;

- chaque rotor possède plusieurs rangées de dents, les dents de chaque rangée de dents étant situées dans un même plan transversal et espacées circonférentiellement ;

- les rangées de dents de chaque rotor sont espacées les unes des autres le long de ce rotor ;

- chaque rangée de dent de chaque rotor est située en regard d’un intervalle entre deux rangées de dents adjacentes de chaque autre rotor adjacent audit rotor ;

- chaque rangée de dents comprend un nombre N de dents égal ou supérieur à 5 et/ou égal ou inférieur à 10 ;

- les rotors sont écartés de manière que les dents de chaque rotor ne s’engagent pas entre les dents de chaque rotor adjacent ;

- chaque rotor présente un diamètre externe pris comme le diamètre du cylindre imaginaire passant par les sommets des dents du rotor, les diamètres externes des rotors sont égaux, et l’écartement transversal entre les axes centraux des rotors de chaque paire de rotors adjacents est strictement supérieure au diamètre externe des rotors ;

- chaque rotor comprend un arbre et une pluralité de bagues dentées, chaque bague dentée étant enfilée sur l’arbre, chaque bague dentée portant plusieurs des dents du rotor ;

- chaque dent s’élargit depuis une base de la dent vers un sommet de la dent ;

- chaque dent présente deux bords latéraux s’étendant entre une base et un sommet de la dent, et possède deux becs, chaque bec étant délimité entre un bord latéral respectif et le sommet de la dent.

L’invention concerne aussi une installation de torréfaction de biomasse comprenant une colonne de torréfaction de biomasse prévue pour recevoir de la biomasse en vrac, un dispositif de déchargement tel que défini ci-dessus, disposé à une extrémité inférieure de la colonne pour retenir la biomasse tout en permettant son déchargement de manière contrôlée, et un circuit de gaz pour l’injection de gaz chaud en bas de la colonne et la récupération des gaz en haut de la colonne après passage à travers la biomasse retenue dans la colonne par le dispositif de déchargement.

L’invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels :

- la est une vue en perspective d’un dispositif de déchargement ;

- la est une vue de dessus du dispositif de déchargement ;

- la est une vue en coupe du dispositif de déchargement, selon la ligne de coupe III-III sur la ;

- la est une vue en coupe du dispositif de déchargement, selon la ligne de coupe IV-IV sur la ; et

- la est une vue schématique d’une installation de torréfaction de biomasse intégrant un dispositif de déchargement disposé en bas d’une colonne de torréfaction.

Comme illustré sur les Figures 1 à 4, le dispositif de déchargement 2 est configuré pour supporter et retenir un matériau en vrac reposant sur le dispositif de déchargement 2, tout en autorisant un écoulement contrôlé du matériau en vrac à travers le dispositif de déchargement 2.

Le dispositif de déchargement 2 comprend une pluralité de rotors 4 allongés, les rotors 4 étant parallèles et disposés côte-à-côte de manière à définir une surface de support 6 pour le matériau en vrac, tout en définissant entre eux des interstices 8 (Figures 2 et 3) pour permettre l’écoulement gravitaire d’au moins une partie du matériau en vrac via les interstices 8 délimité entre les rotors 4.

Chaque rotor 4 s’étend suivant un axe central A respectif. Les axes centraux A sont parallèles entre eux, et, de préférence, coplanaires.

Chaque rotor 4 est monté rotatif autour de son axe central A. La rotation des rotors 4 permet d’autoriser le passage du matériau en vrac entre les rotors.

Les rotors 4 sont similaires.

Chaque rotor 4 possède des dents 10 réparties sur la longueur et sur la circonférence du rotor 4.

De préférence, comme mieux visible sur les Figures 2 et 3, chaque rotor 4 possède plusieurs rangées de dents 12, les dents 10 de chaque rangée de dents 12 étant situées dans un même plan transversal perpendiculaire à l’axe central A de ce rotor 4, et espacées circonférentiellement. Les dents 10 de chaque rangée de dents 12 définissent entre elles des espaces intermédiaires 14 ( ).

De préférence, les dents 10 de chaque rangée de dents 12 sont réparties circonférentiellement uniformément. Chaque dent 10 est espacée de la suivante autour de l’axe central A d’un pas angulaire α. Le pas angulaire α est constant pour chaque rangée de dent 12. De préférence, le pas angulaire α est le même pour chaque rangée de dents 12 et le même pour tous les rotors 4.

De préférence, les rangées de dents 12 de chaque rotor 4 sont espacées axialement les unes des autres le long de l’axe central A de ce rotor 4.

Les rangées de dent 12 de chaque rotor 4 sont de préférence réparties axialement uniformément. Chaque rangée de dents 12 est espacée de la suivante d’un pas axial P ( ). Le pas axial P est constant le long de chaque rotor 4, et de préférence le même pour tous les rotors 4.

De préférence, chaque rangée de dents comprend un nombre N de dents égal ou supérieur à 5 et/ou égal ou inférieur à 10. Les rangées de dents 12 des rotors 4 présentent de préférence le même nombre N de dents.

Dans un exemple de réalisation particulier avantageux, et comme visible sur la , chaque rangée de dent 12 possède 5 dents circonférentiellement uniformément réparties.

De préférence, en parcourant chaque rotor 4 axialement, les dents 10 de chaque rangée de dents 12 sont décalées angulairement par rapport aux dents 10 de la rangée de dents 12 suivante. Chaque dent 10 de la rangée de dents 12 se situe axialement en regard d’un espace intermédiaire 14 entre deux dents 10 de la rangée de dents 12 suivante.

Sur la , sur chaque rotor 4, une rangée de dents 12 et la suivante sont visibles, les dent 10 de la rangée de dents 12 suivante apparaissant entre les dents 10 de la rangée de dents 12 précédentes.

De préférence, les dents 10 de chaque rangée de dents 12 étant réparties circonférentiellement uniformément avec un même nombre de dents 10 et/ou un même pas angulaire α pour toutes les rangées de dents 12, les dents 10 de chaque rangée de dents 12 sont décalées angulairement par rapport aux dents de la rangée de dents 12 suivante d’un angle de décalage β égal à la moitié du pas angulaire α (i.e. β = α /2).

Chaque rotor 4 présente des intervalles 16 définis entre les rangées de dent 12 du rotor 16. Chaque intervalle 16 est défini entre deux rangées de dent 12 adjacentes du rotor 16.

Avantageusement, chaque rangée de dents 12 située entre deux intervalles 16 présente la même longueur axiale que chaque intervalle 16 située entre deux rangées de dents 12.

Dans un exemple de réalisation, les rotors 4 sont configurés de telle manière que chaque intervalle 16 de chaque rotor 4 est située en regard d’une rangée de dents 12 de chaque rotor 4 adjacent.

De préférence, les rotors 4 sont écartés transversalement les uns des autres de telle manière que les dents 10 de chaque rotor 4 ne s’engagent pas entre les dents 10 de chaque rotor 4 adjacent.

Chaque dent 10 possède une base 18 et un sommet 20.

La distance du sommet de chaque dent 10 d’un rotor 4 à l’axe central A de ce rotor 4 est par exemple la même pour toutes les dents 10 du rotor 4 et la même d’un rotor 4 à l’autre.

Le diamètre externedde chaque rotor 4 est pris comme le diamètre d’un cylindre imaginaire passant par les sommets 20 des dents 10 du rotor 4.

De préférence, chaque rotor 4 présente un diamètre externed, les diamètres externesddes rotors 4 sont égaux, et l’écartement transversal E entre les axes centraux A des rotors 4 adjacents est strictement supérieur au diamètre externe des rotors 4.

La distance du sommet de chaque dent 10 d’un rotor 4 à l’axe central A de ce rotor 4 est strictement inférieure à la moitié de l’écartement transversal E entre l’axe central A de ce rotor 4 et l’axe central A de chaque rotor 4 adjacent.

Comme visible sur les Figures 3 et 4, chaque rotor 4 comprend par exemple un arbre 22 s’étendant suivant l’axe central A et une pluralité de bagues dentées 24 enfilées sur l’arbre 22, chaque bague dentée 24 portant plusieurs dents 10.

Chaque bague dentée 24 définie par exemple une rangée de dents 12. Dans l’exemple illustré, chaque rangée de dents 12 est formée de deux bagues dentées 24 plaquées l’une contre l’autre.

Dans une variante, chaque rangée de dents 12 est définie par une seule bague dentée 24.

Dans un exemple réalisation, chaque rotor 4 comprend des bagues d’espacement 26, chaque bague d’espacement 26 étant interposée entre deux rangées de dents 12 qui se suivent axialement le long du rotor 4 pour assurer un écartement axial entre ces deux rangées de dents 12. Chaque bague d’espacement 26 permet de définir tout ou partie d’un intervalle 16 axial entre deux rangées de dents 12.

Dans l’exemple de réalisation illustré, les bagues d’espacement 26 sont associées par paire, les deux bagues d’espacement 26 de chaque paire étant plaquées l’une contre l’autre et interposées axialement entre deux rangées de dents 12 adjacentes pour délimiter un intervalle 16.

Dans une variante, une seule bague d’espacement 26 est interposé entre chaque rangées de dents 12 et la suivante.

Les bagues dentées 24 et les bagues d’espacement 26 sont ici distinctes, ce qui permet d’ajuster facilement l’épaisseur axiale des dents 10 en superposant des bagues dentées 24 et/ou l’écartement axial entre les rangées de dents 12, i.e. la longueur des intervalles 16, en superposant des bagues d’espacement 26.

En variante, il est possible de prévoir des bagues dentées 24 formées en une seule pièce de matière avec des bagues d’espacement 26 assurant l’écartement axial entre les bagues dentées 24 adjacentes pour former les intervalles 16.

Chaque bague dentée 24 est enfilée sur l’arbre 22 en étant liée en rotation à l’arbre 22. Ainsi, en fonctionnement, lorsque l’arbre 22 est entraîné en rotation, chaque bague dentée 24 tourne conjointement avec l’arbre 22.

Dans un exemple de réalisation, comme visible sur la , l’arbre 22 de chaque rotor 4 présente une section transversale non-circulaire, chaque bague 24 présentant un orifice central 30 non-circulaire coopérant avec l’arbre 22 pour la liaison en rotation de la bague 24 sur l’arbre 22. L’orifice central 30 est de préférence de forme complémentaire de celle de la section transversale de l’arbre 22.

Dans un exemple de réalisation, l’arbre 22 présente une section transversale présentant deux bords parallèles reliés par deux bords arqués, l’orifice centrale 30 de chaque bague 24 ayant une forme complémentaire. Ainsi, l’arbre 22 possède deux méplats 32 permettant d’assurer la liaison en rotation avec les bagues 24. Une telle section transversale permet de répartir l’effort de liaison en rotation sur une grande surface.

D’autres formes permettant une liaison en rotation sont envisageables. En variante, il est possible de prévoir une liaison en rotation par l’intermédiaire d’un élément de blocage en rotation tel qu’une clavette ou une vis de pression.

Dans un exemple de réalisation, comme visible sur la , chaque dent 10 s’élargit depuis sa base 18 vers son sommet 20. Chaque dent 10 est plus large à son sommet 20 qu’à sa base 18.

Chaque dent 10 présente deux bords latéraux 34 s’étendant entre la base 18 et le sommet 20 de la dent 10, et possède deux becs 36, chaque bec 36 étant formé à la jonction entre un bord latéral 34 respectif et le sommet 20 de la dent 10.

Chaque bec 36 présente la forme d’une pointe formée à la jonction entre le bord latéral 34 correspondant et le sommet 20.

De préférence, chaque dent 10 présente une symétrie par rapport à un plan contenant l’axe central du rotor 4 et passant au milieu de la dent 10.

En particulier, de préférence, les deux becs 36 de chaque dent 10 sont symétriques l’un de l’autre par rapport à un plan contenant l’axe central A du rotor 4 et passant au milieu de la dent 10.

Ceci permet au rotor 4 de pouvoir fonctionner de la même manière dans les deux sens de rotation autour de son axe central A.

De préférence, les dimensions des rotors 4 et les positions relatives de rotors 4, en particulier la hauteur de chaque dent 10 (prise entre sa base 18 et son sommet 20), l’écarte entre les dents 10 d’une même rangée de dents 12, la longueur axiale des intervalles 16 entre les rangées de dents 12, le diamètre externeddes rotors 4 et/ou l’écartement transversal E entre les rotors 4, sont telles que le matériau en vrac est retenu par les rotors 4 en l’absence de rotation des rotors 4, et passe entre les rotors 4 en cas de rotation des rotors 4, par exemple en s’insérant dans les espaces intermédiaire 14 entre les dents 10 d’une même rangée de dents 12 et/ou les intervalles 16 entre les rangées de dents 12 pour passer entre les rotors 4.

De préférence, chaque rotor 4 est prévu de telle manière qu’un élément du matériau en vrac puisse se loger dans un espace intermédiaire 14 d’une rangée de dents 12, en étant reçu entre la rangée de dents 12 précédente et la rangée de dents 12 suivante.

Dans un exemple de réalisation, pour le matériau en vrac se présente sous la forme de plaquettes présentant une largeur et une longueur comprise entre 10 mm et 100 mm.

Dans un tel cas, le diamètre externeddes rotors 4 est par exemple compris entre 350 mm et 400 mm et/ou l’écartement transversal E entre les rotors 4 est par exemple compris entre 380 mm et 420 mm.

Par ailleurs, de préférence, les espaces intermédiaire 14 présente une largeur comprise entre 130 mm et 150 mm, les dents 10 présentent une hauteur (prise entre la base 18 et le sommet 20) comprise entre 37 mm et 42 mm et/ou les intervalles 16 présentent une longueur axiale comprise entre 44 mm et 48 mm.

Le dispositif de déchargement 2 comprend un ensemble d’entraînement 40 pour l’entraînement en rotation de chaque rotor 4 autour de son axe central A respectif.

Comme indiqué plus haut, en l’absence de rotation des rotors 4, le matériau en vrac tend à se bloquer et à être retenu par les rotors 4. La rotation des rotors 40 permet l’écoulement contrôlé du matériau en vrac par écoulement gravitaire entre les rotors 4. Le matériau en vrac passe entre les rotors 4, dans les espaces intermédiaires 14 et/ou dans les intervalles 16.

L’ensemble d’entraînement 40 comprend un ou plusieurs moteur(s) 42 pour l’entrainement en rotation des rotors 4. Chaque moteur 42 est par exemple un moteur électrique.

L’ensemble d’entraînement 40 comprend une unité électronique de commande 44 configurée pour commander les moteurs 42.

Avantageusement, l’ensemble d’entraînement 40 est configuré pour permettre l’entraînement en rotation de chaque rotor 4 dans un sens de rotation ou, de préférence, dans chaque sens de rotation autour de l’axe central A, en particulier suivant un mouvement de rotation continu dans le ou chaque sens de rotation (par opposition à un mouvement de rotation alternatif alternant une rotation dans un sens de rotation avec une rotation dans l’autre sens de rotation).

Avantageusement, l’ensemble d’entraînement 40 est configuré pour permettre l’entraînement en rotation de chaque rotor 4 indépendamment de chaque autre rotor 4.

Ceci peut permettre de débloquer le matériau en vrac dans certaines conditions dans lesquelles le matériau en vrac forme une voute et ne s’écoule plus.

Dans un exemple de réalisation, l’ensemble d’entraînement 40 comprend un moteur 42 respectif associé à chaque rotor 4.

Ceci permet l’entraînement en rotation de chaque rotor 4 indépendamment de chaque autre rotor 4 et dans les deux sens de rotation autour de l’axe central A du rotor 4.

Avantageusement, au moins dans un mode de fonctionnement, les rotors 4 sont associés par groupes 46 de deux rotors 4 adjacents, l’ensemble d’entraînement 40 étant configuré pour l’entraînement en rotation des deux rotors 2 de chaque groupe 46 en sens opposés et/ou à la même vitesse de rotation.

Avantageusement, l’unité électronique de commande 44 comprend un variateur 48 associé à chaque groupe 46, le variateur 48 étant commun aux moteurs 42 des deux rotors 4 de ce groupe 46.

Chaque variateur 48 commande le courant électrique d’alimentation des deux moteurs 42 et ainsi la rotation simultanée et à la même vitesse de rotation des deux rotors 4 du groupe 46 associé.

Chaque rotor 4 possède une première extrémité axiale 4A et une deuxième extrémité axiale 4B. Le moteur 42 associé à chaque rotor 4 est disposé à la première extrémité axiale 4A de ce rotor 4 et couplé à la première extrémité 4A de ce rotor 4.

Le rotors 4 comprennent des premiers rotors 4 et deuxièmes rotors 4 disposés tête-bêche par rapport au premiers rotors 4.

Ceci facilite l’intégration du dispositif de chargement 2 dans une installation et sa maintenance, en répartissant les moteurs 2 sur deux côtés opposés du dispositif d’extraction 2.

De préférence, lorsque les rotors 4 sont associé par groupes 46 de deux, les deux rotors 4 de chaque groupe 46 ont leur premières extrémités 4A situées du même côté.

Dans un exemple de réalisation, les groupes 46 de rotors 4 sont disposés avec une configuration alterné, le(s) groupe(s) 46 de premiers rotors 4 alternant avec le(s) groupe(s) de deuxièmes rotors 4.

Dans l’exemple de réalisation illustré, le dispositif de déchargement 2 comprend six rotors 4 répartis en trois groupes 46 de deux rotors 4 adjacents, les rotors 4 du groupe 46 situé entre les deux autres groupes 46 étant disposés tête-bêche par rapport aux rotors 4 de deux autres groupes 46.

Le dispositif de déchargement 2 comprend par exemple un cadre de support 50 délimitant une ouverture 52 de passage pour le matériau en vrac. Les rotors 4 s’étendent entre travers de l’ouverture 52, pour s’opposer à l’écoulement libre du matériau en vrac à travers l’ouverture 52.

Les rotors 4 s’étendent par exemple entre deux bords opposés du cadre de support 50 entre lesquels l’ouverture 52 est délimitée.

Chaque rotor 4 est monté rotatif autour de son axe central A sur le cadre de support 50, par exemple par l’intermédiaire de paliers 54 disposés aux extrémités du rotor 4. Les paliers 54 sont de préférence des paliers à roulements.

Le cadre de support 50 présente par exemple une forme rectangulaire. Il est formé de quatre poutres parallèles deux à deux, incluant des premières poutres 56 opposées et des deuxième poutres 58 opposées, les rotors 4 s’étendant entre les des premières poutres 56. Chaque palier 54 est monté sur une des premières poutres 56.

Chaque moteur 42 est par exemple supporté par une console de support 60 disposée sur le cadre de support 50 en s’étendent en porte-à-faux vers l’extérieur du cadre de support 50.

Le dispositif de déchargement 2 comprend ici une console de support 60 respective associée à chaque groupe 46 de rotors 4 et supportant les moteurs 42 des deux rotors 4 de ce groupe 46.

Telle qu’illustrée sur la , une installation de torréfaction 70 est configurée pour la torréfaction de biomasse BM, en particulier de biomasse lignocellulosique, sous la forme d’un matériau en vrac.

La biomasse BM est par exemple formée de particules présentant la forme de plaquettes ayant une largeur et une longueur comprises entre 10 et 100 mm.

La biomasse est par exemple formée de bois, de coques de fruit à coque, de bagasse, de pailles (paille de riz, de blé, ...), écorces, ou encore de résidus d’utilisation du fruit de palmier à huile (appelés EFB acronyme de « Empty Fruit Branch » en anglais).

L’installation de torréfaction 70 comprend une colonne 72 de torréfaction pour l’écoulement gravitaire de la biomasse BM du haut de la colonne 72 vers le bas de la colonne 72, à contre-courant d’un flux de gaz chauds circulant du bas de la colonne 72 vers le haut dans la colonne 72.

La colonne 72 est tubulaire et s’étend verticalement selon un axe de colonne B sensiblement vertical. La colonne 72 présente de préférence une forme tronconique s’élargissant vers le bas.

L’installation de torréfaction 70 comprend un système d’alimentation 74 configuré pour introduire de la biomasse BM en haut de la colonne 72. Le système d’alimentation 74 est configuré pour empêcher la sortie de gaz chauds par le haut de la colonne 72.

L’installation de torréfaction 70 comprend un système d’extraction 76 configuré pour extraire la biomasse torréfiée BT en bas de la colonne 72.

Le système d’extraction 76 comprend un dispositif de déchargement 2 tel que décrit précédemment, disposé en bas de la colonne 72 pour contrôler l’écoulement gravitaire de la biomasse BM en bas de la colonne 72, et donc la progression de la biomasse BM dans la colonne 72 dans son ensemble.

Le dispositif de déchargement 2 est disposé de façon qu’il s’étend en travers de l’extrémité inférieure de la colonne 72.

Le système d’extraction 76 comprend par exemple un convoyeur 78 configuré pour entraîner la biomasse torréfiée BT déchargée à travers le dispositif de déchargement 2, par exemple vers une station de refroidissement et une station d’emballage.

Le convoyeur 78 est par exemple un convoyeur à vis sans fin. En variante, il peut s’agir d’un convoyeur à bande.

Le système d’extraction 76 comprend optionnellement une boîte de déchargement 80 disposée en bas de la colonne 72 et fermant l’extrémité inférieure de la colonne 72.

Le dispositif de déchargement 2 est alors disposé à l’intérieur de la boîte de déchargement 80, le convoyeur 78 étant le cas échéant disposé dans le fond de la boîte de déchargement.

L’installation de torréfaction 70 comprend un circuit de gaz 82 configuré pour l’injection de gaz chauds en bas de la colonne 72 et la récupération des gaz en haut de la colonne 72 après passage des gaz à travers la biomasse retenue dans la colonne 72 par le dispositif de déchargement 2.

De préférence, les gaz chauds sont introduits en bas de la colonne 72 à travers le dispositif de déchargement 2. Le circuit de gaz 82 est par exemple configuré pour l’injection des gaz chauds dans la boîte de déchargement 80.

Le circuit de gaz 82 comprend un système de production 84 pour la production des gaz chaud. Le système de production 84 peut par exemple comprendre un brûleur et/ou un échangeur thermique.

Dans un exemple de réalisation, un brûleur est configuré pour générer les gaz chauds. En variante, la chaleur produite par le brûleur est utilisée dans un échangeur thermique pour chauffer des gaz destinés à être injecté en bas de la colonne 72.

Le circuit de gaz 82 comprend de préférence un système de récupération 86 configuré pour récupérer les gaz en haut de la colonne 72, et de préférence pour filtrer les gaz récupérés en haut de la colonne 72. Le filtrage est par exemple prévu pour éliminer des particules. Le filtrage est réalisé par exemple à l’aide d’un filtre à effet cyclone ou d’un filtre à manchons.

Optionnellement, le circuit de gaz 82 est configuré pour le recyclage d’au moins une partie des gaz récupéré en haut de la colonne 72, pour les réinjecter en bas la colonne.

Optionnellement, le circuit de gaz 82 est configuré pour un échange de chaleur entre les gaz récupérés en haut de la colonne 72 et des gaz frais alimentant la base de la colonne 72, par exemple à l’aide d’un échangeur de chaleur.

En régime permanent de fonctionnement de l’installation de torréfaction 70, de la biomasse BM est présente dans la colonne 72 et s’écoule de manière gravitaire depuis le haut de la colonne 72 vers le bas de la colonne 72.

Les gaz chauds sont injectés en bas de la colonne 72 et circulent du bas de la colonne 72 vers le haut de la colonne 72 en étant en contact avec la biomasse BM en cours de traitement, puis sont récupérés en haut de la colonne 72.

Les gaz sont introduits en bas de la colonne 44 à une première température T1 et ressortent en haut de la colonne 44 à une deuxième température T2 inférieure à la première température T1.

La première température T1 est comprise entre 220°C et 350°C, de préférence entre 260°C et 300°C. La deuxième température T2 est comprise par exemple entre 60°C et 80°C.

L’écoulement gravitaire de la biomasse BM (par conséquent le temps de séjour de la biomasse dans la colonne 72) est contrôlé à l’aide du dispositif de déchargement 2, en particulier par la mise en rotation des rotors 4.

Du fait des dimensions des particules de biomasse par rapport aux dimensions des rotors 4 et à leur écartement transversal E, en l’absence de rotation des rotors 4, la biomasse s’écoule peu ou pas à travers les rotors 4.

Une rotation des rotors 4, combinée à la forme des rotors munis de dents 10, à la position relative des dents 10 de chaque rotor 4, à la position relative des dents 10 des différents rotors 4 et à la forme des dents 10, permet un écoulement maîtrisé de la biomasse BM entre les rotors 4.

Les espaces intermédiaires 14 permettent aux particules de biomasse de se loger entre des dents 10 d’un même rotor 4. Les intervalles 16 axiaux permettent aux particules de biomasse de se loger entre des rangées de dents 12 d’un même rotor 4.

Les décalages angulaires des dents 10 d’un même rotor 4, en particulier entre rangées de dents 12 d’un même rotor 4, et les décalages axiaux entre les dents 10 de rotors 4 adjacents, en particulier entre des rangées de dents 12 de rotors 4 adjacents, permet aux particules de biomasse de passer entre les rotors 4 de manière contrôlée.

La forme des dents 10, en particulier leur forme s’élargissant de la base 18 vers le sommet 20, en particulier encore avec la formation de becs 28, permet de forcer l’entraînement et le passage de particules de biomasse qui pourraient se coincer.

Les rotors 4 associés par groupes 46 de deux en étant contrarotatifs (i.e. tournant en sens opposés), et tournant de préférence à la même vitesse, permet de favoriser le passage de particules de biomasse entre les deux rotors 4 de chaque groupe 46.

Les rotors 4 formés chacun d’un arbre 22 et de bagues dentées 24 enfilées sur l’arbre 22 sont obtenu facilement, et permettent une maintenance aisée, autorisant par exemple le remplacement individuelle d’une bague dentée 24 qui serait endommagée ou usée.

Claims

Dispositif de déchargement d’un matériau en vrac configuré pour retenir le matériau en vrac tout en contrôlant son écoulement à travers le dispositif de déchargement, le dispositif de déchargement comprenant une pluralité de rotors (4) allongés axialement, les rotors (4) étant parallèles et disposés côte-à-côte de manière à retenir le matériau en vrac poser sur les rotors (4) tout en permettant l’écoulement gravitaire d’au moins une partie du matériau en vrac entre les rotors (4), dans lequel chaque rotor (4) possède des dents (10) réparties sur la longueur et sur la circonférence du rotor (4), et un ensemble d’entraînement pour l’entraînement en rotation des rotors.
Dispositif de déchargement selon la revendication 1, dans lequel l’ensemble d’entraînement est configuré pour permettre l’entraînement en rotation de chaque rotor (4) indépendamment de la rotation de chaque autre rotor (4).
Dispositif de déchargement selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel l’ensemble d’entraînement comprend un moteur (42) d’entraînement respectif associé à chaque rotor.
Dispositif de déchargement selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les rotors (4) sont associés par groupes de deux rotors (4).
Dispositif de déchargement selon la revendication 4, dans lequel l’ensemble d’entraînement comprend un mode de fonctionnement avec l’entraînement en rotation des deux rotors (4) de chaque groupe de rotors en sens opposés et/ou à la même vitesse de rotation.
Dispositif de déchargement de biomasse selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque dent (10) présente une symétrie par rapport à un plan radial passant par l’axe central du rotor (4) portant cette dent (10).
Dispositif de déchargement de biomasse selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque rotor (4) possède plusieurs rangées de dents (10), les dents (10) de chaque rangée de dents étant situées dans un même plan transversal et espacées circonférentiellement.
Dispositif de déchargement de biomasse selon la revendication 7, dans lequel les rangées de dents de chaque rotor (4) sont espacées les unes des autres le long de ce rotor (4).
Dispositif de déchargement selon la revendication 7 ou 8, dans lequel chaque rangée de dent de chaque rotor (4) est située en regard d’un intervalle entre deux rangées de dents adjacentes de chaque autre rotor (4) adjacent audit rotor (4).
Dispositif de déchargement selon l’une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel chaque rangée de dents comprend un nombre N de dents (10) égal ou supérieur à 5 et/ou égal ou inférieur à 10.
Dispositif de déchargement selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les rotors (4) sont écartés de manière que les dents (10) de chaque rotor (4) ne s’engagent pas entre les dents (10) de chaque rotor (4) adjacent.
Dispositif de déchargement selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque rotor (4) présente un diamètre externe pris comme le diamètre du cylindre imaginaire passant par les sommets des dents (10) du rotor (4), les diamètres externes des rotors (4) sont égaux, et l’écartement transversal entre les axes centraux des rotors (4) de chaque paire de rotors (4) adjacents est strictement supérieure au diamètre externe des rotors (4).
Dispositif de déchargement selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque rotor (4) comprend un arbre (22) et une pluralité de bagues dentées (24), chaque bague dentée (24) étant enfilée sur l’arbre (22), chaque bague dentée (24) portant plusieurs des dents (10) du rotor (4).
Dispositif de déchargement selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque dent (10) s’élargit depuis une base de la dent (10) vers un sommet de la dent (10).
Dispositif de déchargement selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque dent (10) présente deux bords latéraux s’étendant entre une base et un sommet de la dent (10), et possède deux becs (36), chaque bec étant délimité entre un bord latéral respectif et le sommet de la dent (10).
Installation de torréfaction de biomasse comprenant une colonne (72) de torréfaction de biomasse prévue pour recevoir de la biomasse en vrac, un dispositif de déchargement (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, disposé à une extrémité inférieure de la colonne (72) pour retenir la biomasse tout en permettant son déchargement de manière contrôlée, et un circuit de gaz (82) pour l’injection de gaz chaud en bas de la colonne (72) et la récupération des gaz en haut de la colonne (72) après passage à travers la biomasse retenue dans la colonne (72) par le dispositif de déchargement (2).