WO2000053985A1 - Dispositif pour le traitement thermique a haute temperature d'une matiere ligneuse - Google Patents

Dispositif pour le traitement thermique a haute temperature d'une matiere ligneuse Download PDF

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WO2000053985A1
WO2000053985A1 PCT/FR2000/000492 FR0000492W WO0053985A1 WO 2000053985 A1 WO2000053985 A1 WO 2000053985A1 FR 0000492 W FR0000492 W FR 0000492W WO 0053985 A1 WO0053985 A1 WO 0053985A1
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enclosure
load
treatment
treated
heat transfer
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PCT/FR2000/000492
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Jean Laurencot
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Jean Laurencot
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B21/00—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
    • F26B21/06—Controlling, e.g. regulating, parameters of gas supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B21/00—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
    • F26B21/02—Circulating air or gases in closed cycles, e.g. wholly within the drying enclosure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B23/00—Heating arrangements
    • F26B23/02—Heating arrangements using combustion heating

Definitions

  • the present invention relates to a device for the heat treatment at high temperature of a load of woody material composed of stacked elements, and in particular of a load of wood, said device being provided with a treatment enclosure comprising:
  • Wood is a widely used material because it has multiple advantages both aesthetically and in terms of its mechanical, acoustic and insulating properties.
  • the wood in order for it to retain all of its characteristics and dimensional stability in the presence of moisture or immersed in water, the wood must be treated in order to remove all the supports that generate germs and mold.
  • This treatment can be done by impregnation using chemicals which are toxic products harmful to the environment, or thermally by the process which consists in carrying out a chemical bridging between the macromolecular chains of the wood constituents by thermal means in atmosphere controlled and at a minimum temperature of 230 °.
  • the second solution is clearly preferable because chemical treatments can have harmful consequences on the environment and health.
  • the homogeneity and the reproducibility of the treatment are of course essential.
  • the high temperature heat treatment of wood requires the use of devices which allow the wood to be brought to high temperature without igniting it. This can only be done by reducing the oxygen content of the volume of air contained in the treatment enclosure.
  • Such devices are described in French patents published under Nos 2591 611 and 2 609 927 which provide ovens provided with one or more burners which, by heating the volume of air contained in the heating enclosure, reduce the oxygen content of this volume of air.
  • the object of the present invention is to remedy these drawbacks encountered in the operation of the devices currently proposed by providing a device using the combustion of at least one burner to heat the volume of air in the treatment enclosure and to reduce the content thereof. in oxygen, and comprising improved means for conditioning and managing the treatment enclosure and the load of woody material to be treated.
  • the device according to the invention as defined in the preamble and characterized in that it comprises means for regulating the temperature and the humidity of the treatment enclosure arranged to humidify said enclosure during its rise in temperature, stabilize its temperature during the treatment of the load of woody material and allow its cooling in successive stages after the treatment.
  • the device comprises means for concentrating the heat transfer fluid.
  • it also comprises means for adjusting the pressure prevailing in the enclosure, said means being arranged to maintain an overpressure in said enclosure.
  • the means for conditioning the load of woody material to be treated comprise, between the stacked elements, spacing members whose dimensions are defined as a function of the dimensions of the woody material to be treated.
  • the treatment enclosure of the device • comprises, in its upper part, a heating chamber arranged to heat the heat-transfer fluid after each passage through the charge of woody material to be treated and communicating, through an opening provided in the bottom of said chamber, with the lower part of the enclosure forming a treatment zone.
  • the device advantageously includes means for modifying the height of the treatment zone as a function of the variation in the height of the load of woody material to be treated.
  • the means for concentrating the heat transfer fluid are arranged to cooperate with the means for heating the said fluid to obtain better homogenization of the temperature and a neutral atmosphere by destruction of the oxygen in the enclosure, and are arranged in the heating chamber of the coolant.
  • the means for heating the heat transfer fluid comprise at least one gas burner and the heat transfer fluid defining a neutral atmosphere is formed by a mixture of air stripped of its oxygen and the combustion gases from the burner.
  • the enclosure comprises means arranged to ensure a seal around the load of woody material to be treated.
  • the device may include electronic means for programmable management of temperature variations in the enclosure.
  • the temperature regulation means comprise at least one water spraying ramp arranged at the outlet from the heating chamber of the heat transfer fluid.
  • the heat transfer fluid concentration • means may comprise at least one concentration cone associated with at least one distribution deflector designed to homogenise the concentrated flow of hot gas, the axis of said cone merging with the axis of the flame generated by the burner.
  • the means for adjusting an overpressure in the enclosure preferably include a calibrated valve disposed on a circuit for discharging the additional gas supplied by the combustion of the at least one burner.
  • the means for modifying the height of the treatment zone as a function of the variation in the height of the load of woody material to be treated and ensuring a seal around said load can include a height-adjustable screen disposed vertically between the load of material woody to be treated and the bottom of the heating chamber.
  • the tightness of said load is also ensured by longitudinal angles provided on the support of the load, said angles being arranged to cooperate with the edge of recovery tanks arranged at the bottom of the enclosure.
  • the device also includes means arranged to introduce neutral gas into the treatment enclosure during the cooling phase of said enclosure.
  • FIG. 1 represents a front view of the device according to the invention
  • FIG. 2 represents a side view of the device of FIG. 1,
  • FIG. 3 represents a view in vertical section along the line A-A of FIG. 2, and
  • FIG. 4 represents a view in horizontal section along the line BB of FIG. 2.
  • the device 10 intended for the heat treatment at high temperature of a load of woody material 11 such as wood by continuous circulation of a heat transfer fluid brought to a temperature above 230 ° comprises an enclosure 12 of treatment.
  • This enclosure is in the general form of a rectangular parallelepiped and has four vertical walls 13, 14, 15 and 16 and a ceiling 17. These walls and the ceiling consist of two metal plates between which is placed a thermally material insulating.
  • the interior walls of the enclosure are preferably made of a sheet of stainless steel.
  • the front wall 16 of the enclosure 12 is provided with a door 18 allowing the loading of the woody material to be treated 11.
  • the enclosure 12 is provided in its upper part, at a distance of between 0.20 and 1.50 meters from the ceiling 17, with a partition 19 whose width is less than that of said ceiling and which defines, between it and said ceiling, a chamber called the heating chamber 20, opening into the enclosure through the opening 21 formed by the difference in width between the partition 19 and the ceiling 17, and a zone called the treatment zone 22 in which the woody material to be treated is introduced.
  • the heating chamber 20 is provided on its longitudinal wall 14 with heating means such as one or more burners 23, preferably of gas and with adjustable power, making it possible to heat the heat transfer fluid at its concentration point and to reduce the content thereof. oxygen.
  • the flame 24 of each burner 23 extends horizontally between the ceiling 17 and the partition 19 and is surrounded by a means for concentrating the fluid in the form of plates 25 arranged to delimit a cone 26 whose axis coincides with that of the flame 24 generated by the burner 23.
  • This cone 26 is associated with a distribution deflector 27 which makes it possible to homogenize the concentrated flow of gas emitted by the hot burner before it enters the treatment zone 22 by the opening 21 of chamber 20.
  • Fluid circulation means in the form of fans 28 are also housed in the heating chamber 20 and are arranged vertically on each side of the burners 23 between the ceiling 17 and the partition 19 into which they open. These fans 28 cooperate with the opening 21 to circulate the heat transfer fluid between the upper volume of the heating chamber 20 and the lower volume delimiting the treatment zone 22.
  • the underside of the partition 19, which forms the top of the treatment zone 22, comprises means for regulating the temperature and the humidity of the treatment enclosure 12.
  • These means are in the form of a horizontal spray bar 30 at high water pressure, fixed at the outlet of the heating chamber 20 under the edge of the partition 19 defining the opening 21.
  • This water spray bar 30 is provided with a sufficient number nozzles for spraying a mist at high flow rate and is supplied with cold water, or possibly refrigerated water, by means known per se which are not shown. It is intended to humidify the treatment zone 22 during the temperature rise of the enclosure 12, to stabilize its temperature during the treatment of the load of woody material 11, and to allow its cooling in successive stages after the treatment.
  • the load of woody material to be treated 11 which, in the present case, consists of planks of wood stacked one on the other to form substantially a parallelepipedal structure placed on a movable support 31, is placed in the enclosure 12 by the loading door 18.
  • the boards are placed so that their length is in the longitudinal direction of the enclosure, and they are separated from each other by spacers in the form of spacers 32 placed in their transverse direction.
  • the thickness of these spacers is defined as a function of the thickness of the woods to be treated, the dimensions of the load and the physical parameters of circulation of the fluid in the enclosure and in said load.
  • the support 31, on which the wood to be treated is stacked, is movable by means of wheels 33 moving on two longitudinal rails 34 disposed at the bottom of the enclosure.
  • This support is further provided with two longitudinal angles 35 in the shape of an inverted L which each cooperate with the vertical edge of two trays 36 arranged at the bottom of the enclosure, on either side of the load to be treated.
  • These tanks are intended for the recovery of condensation flows and runoff occurring during the treatment.
  • This connection between the mobile support 31 and the recovery tanks 36 makes it possible to close the existing passage under the support and ensures sealing between the bottom of the walls of the enclosure and the load of material to be treated.
  • the charge of woody material to be treated 11 defines a first volume, called overpressure chamber 40, located between said charge and the wall 13 of the enclosure defining the opening 21, and a second volume, called recovery chamber 41, located between the load and the opposite wall 14 of the enclosure 12.
  • the means for concentrating the fluid and the arrangement of the opening 21 cause said fluid to flow in the transverse direction of the treatment zone 22, that is to say from the overpressure chamber 40 to the recovery chamber 41 in passing through the charge 11 of the woody material to be treated.
  • the fans 28 then suck up the heat transfer fluid at the level of the partition 19 in the recovery chamber 41 and draw it from the heating chamber 20 downstream of the burners 23.
  • the treatment zone 22 is provided with a screen 42 of variable height disposed vertically between the top of the load 11 of woody material to be treated and the partition 19 forming the bottom of the heating chamber 20 and, therefore, the ceiling of this treatment area.
  • This screen allows the elimination of a preferential circulation of the heat transfer fluid and the maintenance of a constant pressure in the treatment zone 22.
  • Ports 44 formed in the lower part of the wall 14 of the recovery chamber 41 of the enclosure and regularly distributed on this wall, allow the evacuation of the additional gas produced by the supply of combustion gases from the burners and the increase in volume of the heat transfer fluid when the temperature rises.
  • These orifices 44 open into a horizontal collector 45 located outside the enclosure 12, this collector itself being connected to a series of vertical tubes 46 forming a condenser and opening into a chimney 47 by means of a evacuation circuit 48 provided with a sealed valve 49.
  • This valve which is calibrated, constitutes the means for adjusting the pressure prevailing in the treatment enclosure 12.
  • the treatment zone 22 is further provided with several horizontal spraying ramps 50 fixed on each longitudinal wall 13, 14 of the enclosure. These high-flow ramps are intended to be put into operation in the event of accidental ignition of the load 11 and are connected to appropriate flows 51. Furthermore, discharge orifices 52 formed at the bottom of the enclosure 12 allow the disposal of liquids recovered in recovery tanks 36.
  • the enclosure 12 is made watertight by the installation of seals at the level of the door 18 and siphons at the level of the discharge ports 52.
  • the temperature and humidity prevailing in the enclosure during the treatment are managed by temperature and rate sensors hygrometry (not shown) known per se and arranged on each of the longitudinal internal walls 13, 14 of the enclosure.
  • Another probe also housed in the enclosure allows permanent monitoring of the oxygen content of the heat transfer fluid.
  • a supply of neutral gas is made by an inlet (not shown) formed in one of the walls of the treatment enclosure 12.
  • Programmable electronic means make it possible to manage the temperature variation levels and the humidity level in the treatment enclosure.
  • the operating principle of the device of the invention is based on a continuous circulation of the heat transfer gas formed by the air stripped of its oxygen and mixed with the combustion gases to provide a neutral atmosphere. After having been heated in successive stages to a minimum temperature of 230 °, these stages being defined on the basis of the parameters of the woody material to be treated, the heat transfer gas circulates continuously, throughout the treatment cycle, from the point where it is heated by the burners towards the load of woody material to be treated which it crosses at a balanced rate and speed at any point of its circuit by bringing it homogeneously the calories necessary for the heat treatment.
  • This circulation drawn by the fans is conditioned by the cones which concentrate the volume at a heating point and by the deflectors which homogenize the fluid before its introduction at low speed into the overpressure chamber, while a pressure of the order of 4 mmCE in the enclosure is regulated by the calibrated valve placed in the chimney.
  • the fluid After passing through the charge to be treated, passage during which there is a heat exchange between the fluid and said charge, the fluid arrives in the recovery chamber at a pressure and a temperature different from those of the overpressure chamber. So he is taken up by the fans and heated and reconditioned in the heating chamber before a new passage through the load.
  • the treatment cycle requires several passages of the fluid through the charge.
  • the temperature is lowered in successive stages using a high-pressure cold water spray in the circuit of the heat transfer gas in the overpressure chamber by means of the spray boom.
  • the pressure of the order of 4 mmCE is maintained in the treatment zone by the arrival of neutral gas which compensates for the reduction in the volume of heat-transfer fluid during this cooling phase.
  • This spraying is also requested in order to avoid thermal shocks on the load of woody material to be treated during an abnormal rise in temperature in the enclosure.
  • the enclosure can be equipped with a second door intended for discharging the woody material after its treatment and the movement of the load support can be automated. It is also possible to modify the positioning of the burners and fans.
  • the device can also be provided with an element intended to treat air in order to lower the oxygen content.
  • means may be provided in the device for modifying the height of the treatment zone as a function of the variation in the height of the load of woody material to be treated, composed of a pressure plate with a surface at less equal to the horizontal surface of said load.
  • Said pressure plate is placed at the ceiling of the treatment zone and remains integral with the latter by suspension and maneuvering means such as at least one jack, not shown, making it possible to raise said pressure plate, to lower it onto the load of woody material to be treated after introduction thereof into the treatment enclosure and to apply to said load a constant pressure throughout the duration of the treatment in order to avoid deformations.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif pour le traitement thermique à haute température d'une matière ligneuse telle que du bois destiné à préserver les caractéristiques et la stabilité dimensionnelle de ce bois en présence d'humidité. Le dispositif comporte une enceinte étanche comportant une cloison (19) définissant une chambre de chauffage (20) et une ouverture (21) débouchant dans une zone de traitement (22) dans laquelle une charge (11) d'éléments de bois empilés est introduite. La chambre (20) renferme des brûleurs (23) pour le chauffage d'un fluide caloporteur. Un cône (26) associé à un déflecteur permet d'homogénéiser le flux de gaz émis par chaque brûleur avant son entrée dans la zone de traitement (22). Des ventilateurs (28) coopèrent avec l'ouverture (21) pour faire circuler le fluide à travers la charge (11). Une rampe de pulvérisation d'eau (30) assure l'humidification de la zone de traitement (22) durant la montée en température de l'enceinte, la stabilisation de cette température pendant le traitement et la refroidissement de l'enceinte après le traitement. Un écran réglable (42) maintient une pression constante dans la zone de traitement (22). Des orifices (44) coopèrent avec un circuit d'évacuation pourvu d'un clapet étanche taré (49) constituant les moyens de réglage de la pression dans l'enceinte.

Description

DISPOSITIF POUR LE TRAITEMENT THERMIQUE A HAUTE TEMPERATURE D'UNE MATIERE LIGNEUSE
La présente invention concerne un dispositif pour le traitement thermique à haute température d'une charge de matière ligneuse composée d'éléments empilés, et notamment d'une charge de bois, ledit dispositif étant pourvu d'une enceinte de traitement comportant :
- des moyens de conditionnement d'une charge de matière ligneuse à traiter,
- des moyens de chauffage d'un fluide caloporteur circulant dans ladite enceinte,
- des moyens de circulation en continu dudit fluide caloporteur, et
- des moyens de contrôle de la température et de l'hygrométrie de l'enceinte.
Le bois est un matériau très utilisé car il présente de multiples avantages aussi bien sur le plan esthétique qu'au niveau de ses propriétés mécaniques, acoustiques et isolantes. Cependant pour qu'il conserve toutes ses caractéristiques et sa stabilité dimensionnelle en présence d'humidité ou immergé dans l'eau, le bois doit être traité afin d'éliminer tous les supports qui génèrent les germes et les moisissures. Ce traitement peut se faire par imprégnation à l'aide de produits chimiques qui sont des produits toxiques nuisant à l'environnement, ou thermiquement par le procédé qui consiste à réaliser un pontage chimique entre les chaînes macromoléculaires des constituants du bois par voie thermique en atmosphère contrôlée et à une température minimum de 230°. La deuxième solution est nettement préférable car les traitements chimiques peuvent avoir des conséquences néfastes sur l'environnement et la santé. Cependant, pour assurer la fiabilité des résultats obtenus par le traitement thermique, l'homogénéité et la reproductibilité du traitement sont bien entendu indispensables.
Pour obtenir ces résultats en application industrielle, principalement au niveau de l'homogénéité du traitement des produits, il est important et indispensable de disposer de moyens appropriés permettant d'obtenir cette homogénéité dans l'ensemble du volume d'un produit et dans l'ensemble du volume de produits d'une charge soumise au traitement.
Il existe des procédés et des équipements agencés pour ce type de traitement à haute température du bois. L'un de ces procédés décrit par le brevet français publié sous le No 2 604 942 est un procédé qui nécessite un équipement coûteux en raison de la création de l'ambiance neutre indispensable, c'est-à-dire le remplissage du volume de l'enceinte de traitement à l'aide d'un gaz neutre tel que l'azote, et un équipement de chauffage utilisant un échangeur extérieur.
Le traitement thermique à haute température du bois requiert l'utilisation de dispositifs qui permettent de porter le bois à haute température sans que celui-ci s'enflamme. Ceci ne peut se faire qu'en réduisant la teneur en oxygène du volume d'air contenu dans l'enceinte de traitement. De tels dispositifs sont décrits dans les brevets français publiés sous les Nos 2591 611 et 2 609 927 qui proposent des fours pourvus d'un ou de plusieurs brûleurs qui, en chauffant le volume d'air contenu dans l'enceinte de chauffage, réduisent la teneur en oxygène de ce volume d'air.
Ces dispositifs connus ont permis d'obtenir avec succès en laboratoire les résultats attendus quant à l'homogénéité et la qualité du traitement dans des pièces de bois de petites dimensions conditionnées en charges de très faible volume. Cependant, lors du passage à la phase de traitement industriel, ils ne permettent pas d'obtenir une reproductibilité acceptable et de bons résultats quant à la qualité du traitement, principalement au niveau de l'homogénéité dudit traitement, non seulement à l'intérieur d'une charge de pièces de bois soumise à ce traitement, mais également dans une seule et même pièce de bois. On a constaté des différences de qualité entre les mêmes produits constituant une même charge, mais également sur la longueur ou le volume total d'un seul et même produit inclus dans une charge. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients rencontrés dans le fonctionnement des dispositifs actuellement proposés en offrant un dispositif utilisant la combustion d'au moins un brûleur pour chauffer le volume d'air de l'enceinte de traitement et en réduire la teneur en oxygène, et comportant des moyens améliorés de conditionnement et de gestion de l'enceinte de traitement et de la charge de matière ligneuse à traiter.
Ce but est atteint par le dispositif selon l'invention tel que défini en préambule et caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de régulation de la température et de l'humidité de l'enceinte de traitement agencés pour humidifier ladite enceinte pendant sa montée en température, stabiliser sa température pendant le traitement de la charge de matière ligneuse et permettre son refroidissement par paliers successifs après le traitement.
Selon une forme de réalisation préférée, le dispositif comporte des moyens de concentration du fluide caloporteur.
De façon avantageuse, il comporte également des moyens de réglage de la pression régnant dans l'enceinte, lesdits moyens étant agencés pour maintenir une surpression dans ladite enceinte.
De préférence, les moyens de conditionnement de la charge de matière ligneuse à traiter comportent, entre les éléments empilés, des organes d'écartement dont les dimensions sont définies en fonction des dimensions de la matière ligneuse à traiter.
Dans la forme de réalisation préférée, l'enceinte de traitement du dispositif • comporte dans sa partie supérieure, une chambre de chauffage agencée pour chauffer le fluide caloporteur après chaque passage à travers la charge de matière ligneuse à traiter et communiquant, par une ouverture ménagée dans le fond de ladite chambre, avec la partie inférieure de l'enceinte formant une zone de traitement. Le dispositif comporte avantageusement des moyens pour modifier la hauteur de la zone de traitement en fonction de la variation de la hauteur de la charge de matière ligneuse à traiter.
Les moyens de concentration du fluide caloporteur sont agencés pour coopérer avec les moyens de chauffage dudit fluide pour obtenir une meilleure homogénéisation de la température et une ambiance neutre par destruction de l'oxygène dans l'enceinte, et sont disposés dans la chambre de chauffage du fluide caloporteur.
De préférence, les moyens de chauffage du fluide caloporteur comprennent au moins un brûleur à gaz et le fluide caloporteur définissant une atmosphère neutre est formé par un mélange d'air débarrassé de son oxygène et des gaz de combustion du brûleur.
De façon avantageuse, l'enceinte comporte des moyens agencés pour assurer une étanchéité autour de la charge de matière ligneuse à traiter.
Dans la forme de réalisation préférée, le dispositif peut comporter des moyens électroniques de gestion programmables des variations de température dans l'enceinte.
Les moyens de régulation de température comprennent au moins une rampe de pulvérisation d'eau disposée à la sortie de la chambre de chauffage du fluide caloporteur.
Les moyens de concentration du fluide caloporteur peuvent comporter au • moins un cône de concentration associé à au moins un déflecteur de répartition agencé pour homogénéiser le flux concentré de gaz chaud, l'axe dudit cône étant confondu avec l'axe de la flamme générée par le brûleur. Les moyens de réglage d'une surpression dans l'enceinte comportent de préférence un clapet taré disposé sur un circuit d'évacuation du supplément de gaz apporté par la combustion du au moins un brûleur.
Les moyens pour modifier la hauteur de la zone de traitement en fonction de la variation de la hauteur de la charge de matière ligneuse à traiter et assurer une étanchéité autour de ladite charge peuvent comporter un écran à hauteur variable disposé verticalement entre la charge de la matière ligneuse à traiter et le fond de la chambre de chauffage. L'étanchéité de ladite charge est en outre assurée par des cornières longitudinales ménagées sur le support de la charge, lesdites cornières étant agencées pour coopérer avec le bord de bacs de récupération disposés au fond de l'enceinte.
Le dispositif comporte également des moyens agencés pour introduire du gaz neutre dans l'enceinte de traitement pendant la phase de refroidissement de ladite enceinte.
La présente invention sera mieux comprise en référence à la description d'une forme de réalisation préférée donnée à titre d'exemple, et des dessins annexés dans lesquels :
La figure 1 représente une vue de face du dispositif selon l'invention,
La figure 2 représente une vue latérale du dispositif de la figure 1 ,
La figure 3 représente une vue en coupe verticale selon la ligne A-A de la figure 2, et
La figure 4 représente une vue en coupe horizontale selon la ligne B-B de la figure 2. En référence aux figures, le dispositif 10 destiné au traitement thermique à haute température d'une charge de matière ligneuse 11 telle que du bois par circulation en continu d'un fluide caloporteur porté à une température supérieure à 230°, comporte une enceinte 12 de traitement. Cette enceinte se présente sous la forme générale d'un parallélépipède à base rectangulaire et comporte quatre parois verticales 13, 14, 15 et 16 et un plafond 17. Ces parois et le plafond sont constitués de deux plaques métalliques entre lesquelles est placé un matériau thermiquement isolant. Afin d'éviter la corrosion, les parois intérieures de l'enceinte sont de préférence réalisées en une tôle d'acier inoxydable. La paroi frontale 16 de l'enceinte 12 est pourvue d'une porte 18 permettant le chargement de la matière ligneuse à traiter 11.
L'enceinte 12 est pourvue dans sa partie supérieure, à une distance comprise entre 0,20 et 1 ,50 mètres du plafond 17, d'une cloison 19 dont la largeur est inférieure à celle dudit plafond et qui définit, entre elle et ledit plafond, une chambre dite chambre de chauffage 20, débouchant dans l'enceinte par l'ouverture 21 formée par la différence de largeur entre la cloison 19 et le plafond 17, et une zone dite zone de traitement 22 dans laquelle la matière ligneuse à traiter est introduite.
La chambre de chauffage 20 est pourvue sur sa paroi longitudinale 14 de moyens de chauffage tels que un ou des brûleurs 23 de préférence à gaz et à puissance modulable permettant de chauffer le fluide caloporteur en son point de concentration et d'en réduire la teneur en oxygène. La flamme 24 de chaque brûleur 23 s'étend horizontalement entre le plafond 17 et la cloison 19 et est entourée d'un moyen de concentration du fluide se présentant sous la forme de plaques 25 disposées pour délimiter un cône 26 dont l'axe est confondu avec celui de la flamme 24 générée par le brûleur 23. Ce cône 26 est associé à un déflecteur de répartition 27 qui permet d'homogénéiser le flux concentré de gaz émis par le brûleur chaud avant son entrée dans la zone de traitement 22 par l'ouverture 21 de la chambre 20. Des moyens de circulation du fluide sous la forme de ventilateurs 28 sont également logés dans la chambre de chauffage 20 et sont disposés verticalement de chaque côté des brûleurs 23 entre le plafond 17 et la cloison 19 dans laquelle ils débouchent. Ces ventilateurs 28 coopèrent avec l'ouverture 21 pour faire circuler le fluide caloporteur entre le volume supérieur de la chambre de chauffage 20 et le volume inférieur délimitant la zone de traitement 22.
La face inférieure de la cloison 19, qui forme le haut de la zone de traitement 22, comporte des moyens de régulation de la température et de l'humidité de l'enceinte de traitement 12. Ces moyens se présentent sous la forme d'une rampe horizontale de pulvérisation 30 à haute pression d'eau, fixée à la sortie de la chambre de chauffage 20 sous le bord de la cloison 19 définissant l'ouverture 21. Cette rampe de pulvérisation d'eau 30 est pourvue d'un nombre suffisant de buses permettant de pulvériser un brouillard à fort débit et est alimentée en eau froide, ou éventuellement réfrigérée, par des moyens connus en soi qui ne sont pas représentés. Elle est destinée à humidifier la zone de traitement 22 pendant la montée en température de l'enceinte 12, à stabiliser sa température pendant le traitement de la charge de matière ligneuse 11 , et à permettre son refroidissement par paliers successifs après le traitement.
La charge de matière ligneuse à traiter 11 qui, dans le présent cas, se compose de planches de bois empilées les une sur les autres pour former sensiblement une structure parallelepipédique placée sur un support mobile 31 , est mise en place dans l'enceinte 12 par la porte de chargement 18. Les planches sont placées de façon que leur longueur se trouve dans le sens longitudinal de l'enceinte, et elles sont écartées les unes des autres par des organes d'écartement sous la forme d'entretoises 32 placées dans leur sens transversal. L'épaisseur de ces entretoises est définie en fonction de l'épaisseur des bois à traiter, des dimensions de la charge et des paramètres physiques de circulation du fluide dans l'enceinte et dans ladite charge. Le support 31 , sur lequel le bois à traiter est empilé, est mobile par l'intermédiaire de roues 33 se déplaçant sur deux rails longitudinaux 34 disposés au fond de l'enceinte. Ce support est en outre pourvu de deux cornières longitudinales 35 en forme de L inversé qui coopèrent chacune avec le bord vertical de deux bacs 36 disposés au fond de l'enceinte, de part et d'autre de la charge à traiter. Ces bacs sont destinés à la récupération des écoulements et des ruissellements de condensation se produisant au cours du traitement. Cette liaison entre le support mobile 31 et les bacs de récupération 36 permet de fermer le passage existant sous le support et assure l'étanchéité entre le bas des parois de l'enceinte et la charge de matière à traiter.
Lorsqu'elle a été introduite dans l'enceinte, la charge de matière ligneuse à traiter 11 délimite un premier volume, dit chambre de surpression 40, situé entre ladite charge et la paroi 13 de l'enceinte définissant l'ouverture 21 , et un second volume, dit chambre de reprise 41 , situé entre la charge et la paroi opposée 14 de l'enceinte 12.
Les moyens de concentration du fluide et la disposition de l'ouverture 21 entraînent une circulation dudit fluide dans le sens transversal de la zone de traitement 22, c'est-à-dire de la chambre de surpression 40 à la chambre de reprise 41 en passant à travers la charge 11 de la matière ligneuse à traiter. Les ventilateurs 28 aspirent ensuite le fluide caloporteur au niveau de la cloison 19 dans la chambre de reprise 41 et le puisent dans la chambre de chauffage 20 en aval des brûleurs 23.
L'étanchéité autour de la charge est également obtenue en modifiant la hauteur de la zone de traitement 22 en fonction de la variation de la hauteur de la charge de matière ligneuse à traiter. A cet effet, la zone de traitement 22 est pourvue d'un écran 42 à hauteur variable disposé verticalement entre le haut de la charge 11 de matière ligneuse à traiter et la cloison 19 formant le fond de la chambre de chauffage 20 et, par conséquent, le plafond de cette zone de traitement. Cet écran permet la suppression d'une circulation préférentielle du fluide caloporteur et le maintien d'une pression constante dans la zone de traitement 22.
Des orifices 44, ménagés dans la partie inférieure de la paroi 14 de la chambre de reprise 41 de l'enceinte et régulièrement repartis sur cette paroi, permettent l'évacuation du surcroît de gaz produit par l'apport des gaz de combustion des brûleurs et l'augmentation de volume du fluide caloporteur lors de l'élévation de la température. Ces orifices 44 débouchent dans un collecteur horizontal 45 situé à l'extérieur de l'enceinte 12, ce collecteur étant lui-même relié à une série de tubes verticaux 46 formant un condenseur et débouchant dans une cheminée 47 par l'intermédiaire d'un circuit d'évacuation 48 muni d'un clapet étanche 49. Ce clapet, qui est taré, constitue les moyens de réglage de la pression régnant dans l'enceinte de traitement 12.
La zone de traitement 22 est en outre pourvue de plusieurs rampes d'arrosage 50 horizontales fixées sur chaque paroi longitudinale 13, 14 de l'enceinte. Ces rampes à gros débit sont destinées à être mises en fonction en cas d'inflammation accidentelle de la charge 11 et sont reliées à des écoulements appropriés 51. Par ailleurs des orifices d'évacuation 52 ménagés au bas de l'enceinte 12 permettent l'écoulement des liquides récupérés dans les bacs de récupération 36.
Afin d'éviter toute pénétration d'oxygène à l'intérieur de l'enceinte pendant le traitement, l'enceinte 12 est rendue étanche par la mise en place de joints d'étanchéité au niveau de la porte 18 et de siphons au niveau des orifices d'évacuation 52.
La gestion de la température et du taux d'humidité régnant dans l'enceinte au cours du traitement est obtenue par des sondes de température et du taux d'hygrométrie (non représentées) connues en soi et disposées sur chacune des parois intérieures longitudinales 13, 14 de l'enceinte. Une autre sonde également logée dans l'enceinte permet un contrôle permanent de la teneur en oxygène du fluide caloporteur.
Pour compenser la réduction de volume du fluide caloporteur pendant la phase de refroidissement, un apport de gaz neutre se fait par une arrivée (non représentée) ménagée dans une des parois de l'enceinte de traitement 12.
Des moyens électroniques programmables non représentés permettent la gestion des paliers de variations de température et du taux d'hygrométrie dans l'enceinte de traitement.
Le principe de fonctionnement du dispositif de l'invention est basé sur une circulation en continu du gaz caloporteur formé par l'air débarrassé de son oxygène et mélangé aux gaz de combustion pour fournir une atmosphère neutre. Après avoir été chauffé par paliers successifs jusqu'à une température minimum de 230°, ces paliers étant définis à partir des paramètres de la matière ligneuse à traiter, le gaz caloporteur circule en continu, durant tout le cycle de traitement, du point où il est réchauffé par les brûleurs vers la charge de matière ligneuse à traiter qu'il traverse à des débit et vitesse équilibrés en tout point de son circuit en lui apportant de façon homogène les calories nécessaires au traitement thermique. Cette circulation puisée par les ventilateurs est conditionnée par les cônes qui concentrent le volume en un point de réchauffage et par les déflecteurs qui homogénéisent le fluide avant son introduction à faible vitesse dans la chambre de surpression, tandis qu'une pression de l'ordre 4 mmCE dans l'enceinte est réglée par le clapet taré placé dans la cheminée. Après son passage dans la charge à traiter, passage pendant lequel il y a échange calorifique entre le fluide et ladite charge, le fluide arrive dans la chambre de reprise à une pression et une température différentes de celles de la chambre de surpression. Il est alors repris par les ventilateurs et réchauffé et reconditionné dans la chambre de chauffage avant un nouveau passage à travers la charge. Le cycle de traitement nécessite plusieurs passages du fluide à travers la charge. Lorsque ce cycle est terminé, la descente de la température se fait par paliers successifs à l'aide d'une pulvérisation d'eau froide à haute pression dans le circuit du gaz caloporteur dans la chambre de surpression au moyen de la rampe de pulvérisation. La pression de l'ordre de 4mmCE est maintenue dans la zone de traitement par l'arrivée du gaz neutre qui compense la réduction du volume de fluide caloporteur pendant cette phase de refroidissement. Cette pulvérisation est également sollicitée afin d'éviter les chocs thermiques sur la charge de matière ligneuse à traiter lors d'une montée anormale de la température dans l'enceinte.
La présente invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite mais peut subir différentes modifications évidentes pour l'homme du métier. En particulier, l'enceinte peut être équipée d'une deuxième porte destinée au déchargement de la matière ligneuse après son traitement et le déplacement du support de la charge peut être automatisé. Il est aussi possible de modifier le positionnement des brûleurs et des ventilateurs. Le dispositif peut également être pourvu d'un élément destiné à traiter l'air pour en abaisser la teneur en oxygène.
De la même manière, on pourra prévoir dans le dispositif des moyens pour modifier la hauteur de la zone de traitement en fonction de la variation de la hauteur de la charge de matière ligneuse à traiter, composés d'un plateau presseur d'une surface au moins égale à la surface horizontale de ladite charge. Ledit plateau presseur est placé au plafond de la zone de traitement et reste solidaire de cette dernière par des moyens de suspension et de manœuvre tel que au moins un vérin, non représenté, permettant de remonter ledit plateau presseur, de la descendre sur la charge de matière ligneuse à traiter après introduction de celle-ci dans l'enceinte du traitement et d'appliquer sur ladite charge une pression constante pendant toute la durée du traitement afin d'éviter les déformations.

Claims

Revendications
1. Dispositif pour le traitement thermique à haute température d'une charge de matière ligneuse composée d'éléments empilés, et notamment d'une charge de bois, ledit dispositif étant pourvu d'une enceinte de traitement (12) comportant :
- des moyens de conditionnement d'une charge (11) de matière ligneuse à traiter,
- des moyens de chauffage (23) d'un fluide caloporteur circulant dans ladite enceinte (12),
- des moyens de circulation en continu dudit fluide caloporteur,
- des moyens de contrôle de la température et de l'hygrométrie de l'enceinte, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de régulation de la température et de l'humidité de l'enceinte de traitement agencés pour humidifier ladite enceinte pendant sa montée en température, stabiliser sa température pendant le traitement de la charge de matière ligneuse et permettre son refroidissement par paliers successifs après le traitement.
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de concentration du fluide caloporteur.
3. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de réglage de la pression régnant dans l'enceinte de traitement (12), lesdits moyens étant agencés pour maintenir une surpression dans ladite enceinte.
4. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les moyens de conditionnement de la charge de matière ligneuse à traiter comportent, entre les éléments empilés, des organes d'écartement (32) dont les dimensions sont définies en fonction des dimensions de la charge (11) de la matière ligneuse à traiter.
5. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'enceinte (12) comporte, dans sa partie supérieure, une chambre de chauffage (20) agencée pour chauffer le fluide caloporteur après chaque passage à travers la charge (11) de matière ligneuse à traiter et communiquant, par une ouverture (21) ménagée dans le fond (19) de ladite chambre, avec la partie inférieure de l'enceinte formant une zone de traitement (22).
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour modifier la hauteur de la zone de traitement (22) en fonction de la variation de la hauteur de la charge (11) de matière ligneuse à traiter.
7. Dispositif selon les revendications 1 , 2 et 5, caractérisé en ce que les moyens de concentration du fluide caloporteur sont agencés pour coopérer avec les moyens de chauffage dudit fluide pour obtenir une meilleure homogénéisation de la température et une ambiance neutre par destruction de l'oxygène dans l'enceinte, et sont disposés dans la chambre de chauffage (20) du fluide caloporteur.
8. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les moyens de chauffage du fluide caloporteur comprennent au moins un brûleur à gaz
(23).
9. Dispositif selon les revendications 7 et 8, caractérisé en ce que le fluide caloporteur définissant une atmosphère neutre dans l'enceinte (12) est formé par un mélange d'air débarrassé de son oxygène et des gaz de combustion du brûleur (23).
10. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'enceinte (12) comporte des moyens agencés pour assurer une étanchéité autour de la charge (11) de matière ligneuse à traiter.
11. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comporte des moyens électroniques de gestion programmables des variations de température dans l'enceinte de traitement (12).
12. Dispositif selon les revendications 1 et 5, caractérisé en ce que les moyens de régulation de température comprennent au moins une rampe de pulvérisation d'eau (30) disposée à la sortie de la chambre de chauffage (20) du fluide caloporteur.
13. Dispositif selon les revendications 2 et 8, caractérisé en ce les moyens de concentration du fluide caloporteur comportent au moins un cône de concentration (26) associé à au moins un déflecteur de répartition (27) agencé pour homogénéiser le flux concentré de gaz chaud, l'axe dudit cône étant confondu avec l'axe de la flamme (24) générée par le brûleur.
14. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de réglage d'une surpression dans l'enceinte comportent un clapet taré (49) disposé sur un circuit d'évacuation (48) du supplément de gaz apporté par la combustion du au moins un brûleur (23).
15. Dispositif selon les revendications 6 et 10, caractérisé en ce que les moyens pour modifier la hauteur de la zone de traitement en fonction de la variation de la hauteur de la charge (11) de matière ligneuse à traiter et assurer une étanchéité autour de ladite charge comportent un écran (42) à hauteur variable disposé verticalement entre la charge (11) de matière ligneuse à traiter et le fond (19) de la chambre de chauffage (20).
16. Dispositif selon les revendications 10 et 15, caractérisé en ce que les moyens pour assurer une étanchéité autour de la charge (11) de matière ligneuse à traiter comprennent en outre des cornières longitudinales (35) ménagées sur le support (31) de ladite charge, lesdites cornières étant agencées pour coopérer avec le bord de bacs de récupération (36) disposés au fond de l'enceinte de traitement (12).
17. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comporte des moyens agencés pour introduire du gaz neutre dans l'enceinte de traitement (12) pendant la phase de refroidissement de ladite enceinte.
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