WO1979000610A1 - Procede non polluant de carbonisation du bois - Google Patents

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    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
    • C10B53/02—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of cellulose-containing material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel

Definitions

  • This memo describes a non-polluting process for carbonizing wood, essentially comprising a production furnace arranged so as to recover the recoverable content of waste products by coal itself. It concerns the necessary equipment, the method of use and the new charcoal thus obtained.
  • the pyroligneous vapors which are released during carbonization consist of water vapor, non-condensable gases and various organic bodies such as methanol, acetic acid and homologs, tars.
  • the incondensable gases are rich in carbon monoxide therefore toxic, and, on the other hand, the tars make these vapors suffocating and polluting.
  • the present invention essentially consists in having a continuous carbonization furnace with an additional hearth, so that the pyroligneous vapors are completely burnt, even when treating very humid woods without pre-drying, so as to thus eliminate any atmospheric pollution.
  • the fumes from the annex hearth are used to bring the air used in this hearth to high temperature for the complete final combustion of the pyroligneus vapors from the oven and for heating the latter by partial combustion of these vapors on the coal.
  • the carbonization furnace is a vertical cylindrical device with metal walls, comprising: 1 ° - At the head, a loading chimney H, of reduced section, where the level of wood is periodically checked with the ball B. The wood is loaded periodically in this chimney by any elevating device A, so as to maintain this chimney H constantly furnished with wood. 2 ° - Below, a tank C, of much wider section where the wood is gradually dried, then charred under the effect of very hot gases coming from the lower part of this tank. The pyroligneous vapors are evacuated from this tank by the pipe 10. The entire area is preferably of steel wall stainless and externally insulated.
  • the tank is made of ordinary steel and its section is reduced by an interior lining in insulating refractory materials. It is in this zone that the charcoal is cooked, it being understood that this term corresponds to the reduction of the volatile matter content of the charcoal.
  • a sufficient flow of pyroligneous vapors is adjusted by valve 1 so that the carbonization zone C remains hot enough (350 ° C in T 5 and 200 to 250 ° C in T 6 ) without exceeding 150 ° C in T 7 .
  • the quantity of heating air is adjusted to obtain the desired cooking temperature of the coal (450 to 600 ° C.) observed in T4.
  • the gaseous products are evacuated from the chamber D situated substantially at the level of the chamber F, at a temperature close to that of the cooking of the coal. They exit through the pipe 15 with adjustment by the valve 3 to go to the annex hearth M.
  • the passage of all the pyroligneous vapors through the hot coal causes the cracking of the tars and, therefore, the gaseous products leaving the oven are no longer coking.
  • the high-temperature cracked pyroligneous vapors are sent through the pipe 15 into the annex hearth M.
  • This is a capacity with an ordinary steel casing internally filled with insulating cool materials.
  • This hearth communicates directly with the heat exchanger E where there circulates against the current the air necessary for the combustion of all of the pyroligneous vapors, both in the oven (at F) and in the adjoining hearth.
  • This appliance is made so as to bring the combustion air to a temperature of 400 to 500 ° C, or slightly higher if the wood is very humid.
  • This air is blown by the fan V 3 and admitted to the heat exchanger by the pipe 16.
  • the hot air leaving E is distributed by pipes 13 and 14 with regulation by valves 2 and 4 between the heating of the oven and the complete final combustion, in the hearth M, of the pyroligneous vapors. Under these conditions, the temperature of the hearth M is high enough for combustion to be complete there and the partially cooled burnt gases are evacuated, after passage through E through the pipe 17 into the atmosphere.
  • valve 3 This is how the gas outlet will be regulated by valve 3 so that there is always a certain proportion of air sucked in by V 1 with the pyroligneous vapors. This proportion of air will however be checked by the free O 2 analyzer F so that there is no risk of explosion.
  • This control device can advantageously be a register and regulator by acting on valve 3.
  • the assembly described above makes it possible to carbonize without pollution of wood having up to 45% humidity without prior artificial drying, the productivity of an oven being all the greater the less humid the wood is and in pieces of smaller size.
  • these chambers F and D can be produced by simple internal partitions laughs in the oven according to figure 2.
  • FIG. 4 shows D a little above F; these chambers need only be close enough for the temperature in D to be very little lower than that which prevails in F.

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Abstract

Procede non polluant de carbonisation en continu de bois humide dans un four vertical prevoyant la reinjection dans une zone centrale du four des vapeurs pyroligneuses produites, conjointement avec de l'air chaud et, apres craquage desdites vapeurs sur le charbon en formation, l'evacuation des produits gazeux obtenus apres combustion dans un foyer annexe. Charbon de bois obtenu par ce procede.

Description

PROCEDE NON POLLUANT DE FABRICATION DE CHARBON DE BOIS
Le présent mémoire décrit un procédé non polluant de carbonisation du bois comportant essentiellement un four de production agencé de manière à récupérer par le charbon lui-même le contenu valorisable des produits résiduaires. Il concerne l'appareillage nécessaire, le mode d'utilisation ainsi que le charbon de bois nouveau ainsi obtenu.
Dans beaucoup de techniques connues, il n'a pas paru avantageux de récupérer les produits volatils de la carbonisation du bois pour en tirer des produits chimiques; aussi se contente-t-on alors de recueillir le charbon de bois.
Les vapeurs pyroligneuses qui se dégagent au cours de la carbonisation sont constituées par de la vapeur d'eau, des gaz incondensables et différents corps organiques tels q.ue méthanol, acide acétique et homologues, goudrons.
Les gaz incondensables sont riches en oxyde de carbone donc toxiques, et, d'autre part, les goudrons rendent ces vapeurs suffocantes et polluantes.
Ces vapeurs pyroligneuses ont une valeur calorifique globale non négligeable et le meilleur moyen de les valoriser consiste à les brûler. Ceci n'es/t toutefois possible que si l'humidité du bois traité ne dépasse pas une limite voisine de 25 %.
Or ceci n'est qu'exceptionnellement le cas pour des bois séchés naturellement : il faut donc, habituellement, pour la carbonisation continue, traiter les bois préalablement dans des séchoirs artificiels. Ces séchoirs sont encombrants, coûteux et peuvent présenter des risques d'incendie. De plus, leur usage nécessite une manutention supplémentaire. lorsque les bois carbonisés sont très humides, les vapeurs pyroligneuses sont trop riches en vapeur d'eau et elles ne sont plus combustibles dans des foyers ordinaires. On peut cependant en brûler une partie par combustion catalytique avec de l'air sur le charbon pour chauffer les appareils de carbonisation. C'est en partie ce qui se passe dans les meules de carbonisation discontinue et cette possibilité a été utilisée dans certains fours de carbonisation continue (fours ERIM et fours CISR). De toute manière, cette combustion ne peut être que partielle et le reste des vapeurs pyroligneuses, encore appauvries par dilution avec l'azote de l'air utilisé, sont incombustibles et elles doivent être dégagées à l'atmosphère, ce qui est gênant pour l'environnement. La présente invention consiste essentiellement à disposer un four continu de carbonisation avec un foyer annexe, de telle sorte que les vapeurs pyroligneuses soient entièrement brûlées, même en traitant des bois très humides sans préséchage, de manière à supprimer ainsi toute pollution atmosphérique.
Dans ce but, les fumées du foyer annexe sont utilisées pour porter à haute température l'air utilisé dans ce foyer pour la combustion finale complète des vapeurs pyroligneus issues du four et pour chauffer celui-ci par combustion partielle de ces vapeurs sur le charbon.
Nous décrivons ci-dessous cet ensemble, en nous référant au schéma joint :
Le four de carbonisation est un appareil cylindrique vertical à parois métalliques, comportant : 1 °- En tête, une cheminée de chargement H, de section réduite, où on contrôle périodiquement le niveau de bois avec le boulet B. Le bois est chargé périodiquement dans cette cheminée par un appareil élévateur quelconque A, de manière à maintenir cette cheminée H constamment garnie de bois. 2°- Au-dessous, une cuve C, de section beaucoup plus large où le bois est progressivement séché, puis carbonisé sous l'effet de gaz très chauds venant de la partie basse de cette cuve. Les vapeurs pyroligneuses sont évacuées de cet cuve par le tuyau 10. Toute cette zone est à paroi de préférence en acier inoxydable et calorifugée extérieurement.
3°- Plus bas, la cuve est constituée en acier ordinaire et sa section est réduite par un garnissage intérieur en matériaux réfractaires isolants. C'est dans cette zone qu'a lieu la cuisson du charbon, étant entendu que ce terme correspond à la réduction de la teneur en matières volatiles du charbon.
A ce niveau, se trouvent deux chambres F et D, ménagées dans la masse de charbon, l'une P recevant par le tuyau 11 les vapeurs pyroligneuses issues de la cuve C par le tuyau 10 et refoulées par le ventilateur V1 avec réglage par la vanne 1. On y injecte en même temps, par le tuyau 13, avec réglage par la vanne 2, de l'air très chaud (400 à 500° C) provenant de l' échangeur E. Les vapeurs pyroligneuses brûlent ainsi catalytique- ment à basse température sur le charbon en bas de la tubulure P sans consommation de charbon.
On règle, par la vanne 1, un flux suffisant de vapeurs pyroligneuses pour que la zone C de carbonisation reste assez chaude (350° C en T5 et 200 à 250° C en T6 ) sans trop dépasser 150° C en T7.
Par la vanne 2, on règle la quantité d'air de chauffage pour obtenir la température de cuisson voulue du charbon (450 à 600° C) observée en T4. Les produits gazeux sont évacués de la chambre D située sensiblement au niveau de la chambre F, à une température voisine de celle de la cuisson du charbon. Ils en sortent par le tuyau 15 avec réglage par la vanne 3 pour aller au foyer annexe M. Le passage de la totalité des vapeurs pyroligneuses à travers le charbon chaud provoque le cracking des goudrons et, de ce fait, les produits gazeux sortant du four ne sont plus cokéfiants. 4°- Au-dessous de la zone de cuisson du charbon se trouve une capacité à parois en acier ordinaire R où le charbon est refroidi par un recyclage de gaz prélevé par le tuyau 18, lui-même refroidi avec de l'eau dans la colonne L et refoulé froid par le tuyau 19 à la base de la zone de refroidissement au moyen du ventilateur V2 et avec le réglage par la vanne 5.
5 °- Enfin, à la base du four, on dispose un sas S pour l'évacuation du charbon ; ce sas, compris entre la vanne O et le clapet K, est alimenté périodiquement par une capacité I comprise entre la vanne O et des griffes de retenue N.Ce dispositif n'a rien de particulier; il est généralement adopt pour l'évacuation du charbon dans les fours continus.
Ainsi que cela a été indiqué plus haut, les vapeurs pyroligneuses craquées et à haute température sont envoyées par le tuyau 15 dans le foyer annexe M. Celui-ci est une capacité à enveloppe en acier ordinaire garnie intérieurement de matériaux réfraîstaires isolants. Ce foyer communique directement avec l' échangeur de chaleur E où y circule à contre-courant l'air nécessaire à la combustion de la totalité des vapeurs pyroligneuses, tant dans le four (en F) que dans le foyer annexe.
Cet appareil est réalisé de manière à porter l'air de combustion à une température de 400 à 500° C, ou légèremen supérieure si le bois est très humide.
Cet air est soufflé par le ventilateur V3 et admis à l'échangeur de chaleur par le tuyau 16.
L'air chaud sortant de E est réparti par les tuyaux 13 et 14 avec réglage par les vannes 2 et 4 entre le chauffage du four et la combustion finale complète, dans le foyer M, des vapeurs pyroligneuses. Dans ces conditions, la température du foyer M est assez élevée pour que la combustion y soit complète et les gaz brûlés partiellement refroidis sont évacués, après passage dans E par le tuyau 17 dans l'atmosphère.
Ces gaz encore très chauds peuvent être utilisés pour certains chauffages s'il y a lieu. Ils ne sont pas polluants car, outre la vapeur d'eau et l'azote, ils ne contiennent que du gaz carbonique, l' air admis au foyer par le tuyau 14 étant en quantité suffisante pour que la combustion soit complète. La régulation de cette combustion peut être assurée automatiquement par appareil doseur d'oxygène libre dans les fumées agissant sur la vanne 4.
Revenant sur les réglages du flux de vapeurs pyroligneuses par la vanne 1 pour la circulation par V1 et sur la sortie des gaz craqués par la vanne 3, on remarque qu'il est possible de laisser passer par 3 un peu plus de gaz qu' on en renvoie par 1 au four, ce qui permet, compte tenu de la production des vapeurs pyroligneuses du bois, de provoquer une entrée d'air en tête de four.
C'est ainsi qu'on réglera, par la vanne 3, la sortie des gaz pour qu'il y ait toujours une certaine proportion d'air aspiré par V1 avec les vapeurs pyroligneuses. Cette proportion d'air sera toutefois contrôlée par l'analyseur de O2 libre F pour qu'il n'y ait pas de risque d'explosion. Cet appareil de contrôle pourra, avantageusement, être enregistreur et régulateur en agissant sur la vanne 3.
Ainsi il n' y a pas de dégagement de fumée en tête de four puisqu'on le maintient en légère dépression par rapport à l'atmosphère.
L'ensemble décrit ci-dessus permet de carboniser sans pollution des bois ayant jusqu'à 45 % d'humidité sans séchage artificiel préalable, la productivité d ' un four étant d ' autant plus grande que le bois est moins humide et en morceaux de grosseur plus réduite.
Il convient de remarquer que le principe du procédé de carbonisation du bois, selon la présente invention, est indépendant du mode de réalisation des chambres F et D qui sont prévues, selon la figure 1, sous forme de grosses tubulures latérales diamétralement opposées.
En utilisant des aciers réfractaires, ces chambres F et D peuvent être réalisées par de simples cloisons inté rieures dans le four selon la figure 2.
Elles peuvent aussi être réalisées avec des couronnes intérieures tronconiques selon la figure 3.
Enfin, il importe peu que la sortie des vapeurs pyrol gneuses craquées soit faite au-dessous ou au-dessus de la chambre F. La figure 4 montre D un peu au-dessus de F ; il suffit que ces chambres soient assez voisines pour que la température en D soit très peu inférieure à celle qui règne en F.

Claims

REVENDICATIONS
- Procédé non polluant de carbonisation du bois comportant un four continu alimenté en bois humide, constitué d'au moins une zone centrale de pyrolyse dans laquelle les gaz résiduaires habituellement gênants sont craqués sur le charbon en formation et brûlés dans un foyer annexe qui réchauffe son air de combustion et l'air nécessaire au chauffage du four. - Pour de carbonisation selon le procédé décrit en 1, comportant dans sa zone centrale deux chambres permettant l'admission et l'évacuation du mélange gazeux avant et après pyrolyse sur le produit réactionnel. - Charbon de bois obtenu selon le procédé et le four décrits en 1 et 2.
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