Brevet FR2525231A1 — publié le 19831021

L'invention a pour objet un procédé de préparation d'un combustible d'emploi commode et souple de nature lignocellulosique, ainsi que le combustible obtenu par ce procédé. On connait de nombreux produits de nature lignocellulosique que l'on utilise comme combustible sous forme de morceaux plus ou moins gros, comme le bois, ou sous forme d'agglomérés comme des déchets divers qui ont été compactés ou comprimés pour constituer des granulés ou des briquettes. Ces deux modes d'utilisation des produits lignocellulosiques comportent des inconvénients qui leur sont propres et qui n'ont pas été surmontés. Le bois s'utilise en morceaux relativement gros dont la manutention automatique est difficile et coûteuse; on peut le réduire en fragments beaucoup plus aisément manipulables par des moyens automatiques mais son déchiquetage en fragments réguliers de dimensions réduites consomme une énergie importante. Le compactage ou l'agglomération des déchets ne s'applique qu'à des produits ayant des dimensions faibles; on ne peut donc traiter, économiquement, que des produits qui sont déjà à un état naturellement fin (sciure, poussière, etc...) ou qui sont susceptibles d'être fragmentés facilement (écorces notamment). L'invention a pour but principal d'apporter un procédé grâce auquel on peut obtenir sous forme de granulés à dimensions déterminées, constantes, des produits de nature lignocellulosique utilisables aisément comme combustible à l'aide de moyens automatiques, sans que l'on soit contraint de partir nécessairement de produits faciles à fragmenter ou se trouvant déjà à l'état finement divisé. Autrement dit, l'invention a pour but d'arriver à préparer un combustible de nature lignocellulosique s'utilisant sous forme de granulés homogènes en dimensions, de coût peu élevé, à partir de produits initialement volumineux comme le bois par exemple. Selon l'invention, à partir d'une matière lignocellulosique sous forme volumineuse, on soumet cette matière à une opération de torréfaction, on broie le produit torréfié obtenu jusqu'à la finesse désirée, on l'agglomère ensuite selon l'un des divers moyens connus sous le nom de pastillage, granulation, briquettage, etc.... De préférence, mais pas nécessairement, on utilise un liant que l'on ajoute à la poudre avant sa compression dans un appareil d'agglomération. La torréfaction du bois se fait à une température de 2000C à 2800C, dans une atmosphère neutre; l'opération peut durer de 30 mn à 5 heures en fonction de la grosseur -des morceaux. I1 est préférable par conséquent de partir de bois disponible sous forme de déchets irréguliers ou de bois de grosseur limitée, grossièrement cassé, ce qui est un débouché intéressant pour les bois de taillis. On trouvera dans le brevet français nO 81 16463 une description détaillée du procédé de torréfaction. Ce procédé procure un produit torréfié, de grande friabilité, qui peut être broyé en poudre par tous les moyens économiques connus. Le broyage est poussé jusqu'à l'obtention d'une poudre dont les grains ont la grosseur qui convient à l'opération d'agglomération qui est à exécuter ensuite. Comme la granulométrie n'est pas nécessairement la même, selon l'appareil d'agglomération que l'on envisage d'utiliser, on comprendra que l'on ne peut pas donner des indications précises. En général, on ne rencontre aucune difficulté à broyer le produit torréfié à la finesse qui convient à tous les moyens et à toutes les méthodes d'agglomération. Quand on emploie un liant, il est préférable de choisir une substance qui joue en même temps le rôle de lubrifiant, comme une huile minérale, en proportion de 1 à 5%, de préférence de 2 à 3%, d'huile en volume par rapport au volume de poudre. Le combustible aggloméré obtenu est, en fait, un combustible nouveau, inconnu jusqu'à présent, qui possède les propriétés suivantes - densité élevée (environ de 0,6 à 0,7) favorable au transport et au stockage, - pouvoir calorifique élevé (5000 à 6000 kcal/kg) (20.900 à 25.080 kJ), - grande homogénéité - dimensions régulières, - absence de reprise d'humidité - absence de produits acétiques d'où moindre corrosion des appareils de combustion. On donnera maintenant, sans intention limitative, deux exemples de mise en oeuvre du procédé de l'invention. Exemple 1 Des plaquettes de bois de type plaquettes forestières ou papetières, de dimensions moyennes de 40 x20 x4 mm, ont été traitées par torréfaction conformément au brevet français n 81 16463. Elles sont ainsi devenues friables de sorte qu'un broyeur à marteaux a permis de les réduire facilement en poudre à une grosseur de grains de 80 à 160 microns, opération qui était évidemment impossible à pratiquer sur les plaquettes fraiches. A la poudre de bois torréfié a été mélangée à titre de liant-lubrifiant une huile minérale dans une proportion comprise entre 2 et 3% d'huile, en volume, par rapport au volume de poudre. L'addition de ce liant a eu pour effet essentiel de faciliter l'agglomération du produit et de lubrifier les organes mécaniques de granulation en en limitant l'usure. L'agglomération a eu lieu à l'aide d'un granulateur à tambour perforé délivrant des pastilles cylindriques d'environ 10 mm de diamètre et de 5 à 15 mm de hauteur, à une température de marche de l'ordre de 1500C. Les granulés ainsi obtenus avaient les caractéristiques suivantes - couleur ......... brun foncé - densité apparente .. 0,6 à 0,7 - humidité ......... traces - matière volatile ... 69 % - carbone fixe ...... 30 % - cendres ......... 1 % - P.C.I. ......... 5500 kcal par kg (soit 22.990 kJ). Exemple 2 Du bois fragmenté par hachage mécanique de rondins à la dimension moyenne de 100 x 50 x 10 mm a été soumis à un séchage, puis à une opération de torréfaction à sec par le procédé décrit dans le brevet français n 81 16463. Le traitement a été tel que le bois a été porté à une température moyenne de 2400C pendant 3 heures. Les morceaux sont alors devenus suffisamment friables pour alimenter un concasseur à mâchoires suivi d'un broyeur à percussion de type broyeur à barreaux. L'addition du même liant lubrifiant, dans la même proportion qu'à l'exemple 1, a été effectuée entre le broyeur à mâchoires et le broyeur à barreaux. On a réalisé ainsi un mélange de la poudre huilée prête à l'emploi pour l'opération suivante. Pour réaliser l'agglomération on a fait passer le mélange dans une extrudeuse à vis délivrant des cylindres de 4 cm qui ont été tronçonnés selon les besoins. Le produit combustible aggloméré fourni par le procédé de l'invention a une aptitude exceptionnelle à remplacer tous les combustibles classiques dans toutes les installations de combustion telles que les foyers habituels à bois ou à charbon et dans les installations de gazéification. Par rapport à l'emploi direct du bois, on obtient les avantages suivants - rendement accru de la combustion, du fait de la densité apparente plus élevée et du pouvoir calorifique plus important à volume égal ; - absence quasi-complète d'acide acétique dans les fumées permettant l'emploi de récupérateurs plus efficaces, la corrosion par condensation n'étant plus à craindre ; ; - manipulation mécanique sans problème du fait de l'homogénéité relative des granulés, d'où facilité dans la mécanisation et l'automatisation - absence de propriétés hygroscopiques et de reprise d'humidité. L'emploi du produit de l'invention en tant que matière première dans un gazogène classique à air s'accompagne des avantages suivants - facilité d'écoulement du produit - teneurs en gaz combustible plus régulières - PCI des gaz plus élevé en moyenne - grande facilité de mise en route du fait de la réactivité élevée du produit en raison de sa surface spécifique importante , - absence de produits corrosifs dans les gaz générés. Les avantages obtenus dans l'une et l'autre utilisation sont suffisamment appréciables et importants pour que la dépense due à la torréfaction et à l'agglomération se trouve largement compensée en comparaison de l'emploi du bois naturel. En outre, comme on l'a dit, le procédé de l'invention apporte un débouché à des bois qui n'ont pas d'usage régulier jusqu'à présent et qu'il n'est pas possible, pour des motifs économiques, de réduire en sciure afin de les utiliser. I1 est entendu que l'on s'est servi ici du mot granulé pour désigner le combustible obtenu sous des formes régulières à des dimensions déterminées et constantes sans que ceci implique une forme quelconque particulière ou corresponde à des dimensions imposées. En ce qui concerne la température de la torréfaction qui s'exécute en atmosphère neutre, on a mentionné plus haut celle qui est nécessaire et suffisante à procurer le résultat recherché aux meilleures conditions économiques. On ne sortirait pas du cadre de l'invention en torréfiant le produit lignocellulosique à une température plus élevée, on se placerait simplement dans des conditions moins favorables économiquement. Toute machine connue d'agglomération peut convenir du moment qu'elle est apte à produire les granulés ou les comprimés désirés. La machine utilisée à l'exemple 1 était une machine à granuler des aliments pour le bétail. REVENDICATIONS 1. Procédé de traitement de produits de nature lignocellulosique pour les transformer en combustible carac térisé en ce qu'on soumet ces produits à une opération de torréfaction, on broie en poudre le produit torréfié obtenu, on agglomère cette poudre sous pression en granulés de dimensions régulières. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'on ajoute à la poudre, avant agglomération, un liant en proportion de 1 à 5% en volume, de préférence 2 à 3%, par rapport au volume de poudre. 3. procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'on utilise de l'huile minérale comme liant. 4. Combustible à base de produit de nature lignocellulosique se présentant sous forme de granulés caractérisé en ce qu'il est constitué par ce produit préalablement torréfié et réduit en poudre avant d'avoir été aggloméré en granulés.