Brevet FR2593429A1 — publié le 19870731

La carbonisation stobtient en exposant le bois à la chaleur sans apport dair à l'intérieur de fours spéciaux. Durant le processus environ 2/3 du poids initial du bois s'évaporent et sortent par la cheminée, le dernier 1/3 reste dans le four sous forme de charbon et de goudron. On peut classer les procédés de carbonisation en fonction de leur productivité et nous distinguerons - les fours industriels dtune capacité de plusieurs dizai- nes de m3/jour; les procédés sont souvent continus; - les fours artisanaux dtune capacité de quelques m3 de charbon de bois par jour, toujours à fonctionnement discontinu. Le bois, en se transformant en charbon, passe par deux phases successives, très différentes entre elles : pendant la première phase le processus est fortement endothermique et le bois dégage de la vapeur d'eau et des gaz incombustibles; pendant la deuxième phase en revanche, le processus devient graduellement exothermique et le bois produit du goudron et des gaz combustibles. En pratique, on dispose de combustible autonome quand déjà il n'y a plus de demande de chaleur. Les gros fours industriels sont généralement à cycle continu, avec un bon rendement en charbon. Economiquement, ils sont désavantageux par le fait que le bois doit outre transporté de loin et d'autant plus loin que les installations sont grandes. Si dans le bilan énergétique on incluait le gasoil utilisé pour le transport, le rendement thermique deviendrait discutable.Les petits fours artisanaux sont à cycle discontinu et du fait qu'ils sont transportables, ils sont installés près des bois de coupe. Malheureusement à cause de leur simplicité de fonctionnement, ils perdent plus de 50 eh de l'énergie thermique du bois traité. Le meilleur rendement des installations à fonctionnement continu par rapport au discontinu, swex- plique du fait que les gaz combustibles qui sont dégagés par le bois dans la phase exothermique, sont utilisés pour produire de la chaleur nécessaire au bois dans la phase endothermique. Dans les installations à cycle discontinu, ceci n'est pas possible et du bois, qui autrement pourrait devenir du charbon, est consumé. L'invention vise à améliorer le rendement des installations à fonctionnement discontinu et à la rendre comparable à celui des installations industrielles. Elle prévoit à cet effet, de faire circuler dans le foyer du four les gaz combustibles dégagés par le bois dans la phase exothermique et on introduit dans le foyer, pour servir de combustible, le goudron recueilli pendant la phase exothermique de traitement prdoédent. L'invention a également pour objet un four pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus et qui est caractérisé par le fait qu'il comporte, dans une enveloppe étanche aux gaz, un foyer, au moins un conteneur de bois, des moyens de ventilation à la sortie du foyer, agencés pour faire circuler les gaz dégagés par le bois dans le foyer, et les gaz sortant du bois, des moyens de collecte du goudron, formés par la carbonisation du bois et des moyens de rdintroduc- tion de ce goudron dans le foyer. A titre nullement limitatif, on a représenté au dessin annexé, un exemple de mise en oeuvre de l'invention, des- sin sur lequel la fig. 1 est un schéma de principe d'un four selon lin- vention, la fig. 2 est une vue en coupe longitudinale d'un exemple de réalisation de four selon l'invention, et la fig. 3 est une vue en coupe transversale du four de la fig. 2. Dans l'exemple représenté aux fig. 2 et 3, le foyer (1) est disposé au milieu d'un groupe de quatre conteneurs (2, 3, 4, 5) contenant le bois à traiter. L'ensemble du foyer et des conteneurs est posé sur un réservoir (6) destiné à recevoir le goudron, et qui repose sur le sol. Cet ensemble est recouvert dtun couvercle en forme de cloche (7) qui, a son tour, repose sur-le sol. L'étanchéité à l'air est assurée par du sable fin entassé par terre le long de la base du couvercle. A cause de la grande production de vapeur, l'intérieur du four est pressurisé, donc l'éventuel risque indésirable d'entrée d'air est inexistant. A la partie supérieure du foyer (1) est monté un ventilateur(8) de recirculation. Llespace situé sous les conteneurs est raccordé à une cheminée (9). L'air de combustion est amené au foyer (1) par un conduit (10). Cet air de combustion peut titre insufflé grtce au ventilateur et la régulation de la combustion peut être effectuée par un clapet (18) placé sur la conduite d'air ou un clapet (19) placé sur la conduite de la cheminée. Le four comporte également un tube d'écoulement du goudron (11), une conduite d'eau de refroidissement (12) qui est vaporisée dans le four à la fin du processus, un puits d'inspection avec pompes à goudron (13), un tube renvoi du goudron de combustion (14), des gicleurs de goudron (15), et une conduite de gaz C02 (17) pour purger les mélanges éventuels de gaz combustibles et d'air dans l'interstice sous le réservoir du goudron. Le fonctionnement de ce four est illustré par le schéma de la fig. 1. Sur ce schéma, sont représentés, dans l'enveloppe étanche (7) du four, le foyer (1) muni, à son orifice supérieur, du ventilateur (8) et, à sa partie basse, d'une grille (îoî), et un conteneur à bois (4), muni d'une grille (104). Au fond (6) de l'enveloppe (7) est recueilli par l'écoule- ment (11), le goudron formé par la carbonisation du bois. La chaleur est transférée du foyer au bois directement par les gaz chauds poussés par le ventilateur (8). Le-foyer est déparré avec du bois ou un autre combustible solide (anthracite, etc...) disposé sur la grille (101). Quand la température du combustible est devenue suffisamment haute, du goudron y est pulvérisé par (102). Il subit un processus de cracking produisant des gaz combustibles qui se mélangent à ceux déjà brillés qui proviennent de la partie inférieure (103) du foyer (1). Le mélange de ces gaz (105) finit par arriver sous la grille (101), ou il s'allume grâce à la présence de l'air (106). L'éventuel excès d'air s'épaise en traversant le lit de combustible solide supérieur, qui sert de barrière à ltaire. Au volume des gaz qui sortent (105) du foyer s'ajoute celui des distillats (106) duquel est enlevé le volume du gaz qui sort par la cheminée (9). Le gaz résiduel qui reste à l'intérieur du four passe à travers la grille (101) du foyer ou à travers le bypass (109) de façon à abaisser la température de gaz à la sortie(105) sans refroidir la zone dans laquelle se produit le cracking du goudron. Après un certain temps le bois le plus fin entre en phase exothermique produisant des gaz combustibles et du goudron pendant que le bois le plus gros est encore en phase endothermique.A ce point, le débit du goudron peut être réduit ou arrêté puisque la combustion autonome peut continuer grace aux gaz combustibles distillés par le bois. Le nouveau goudron recueilli par 11 au fond (6) du four, est envoyé dans un réservoir d'accumulation et conservé pour le cycle suivant de production. Au stade actuel de la technique le temps de charge et de décharge des fours à cycle discontinu est très long. Le four proposé réduit les temps morts parce qu'il est équipé de containers métalliques préchargeables avec du bois, adaptés pour titre laissés dans le four pendant le processus de carbonisation; quand ils sont retirés à la fin du processus de carbonisation, ils contiennent le charbon produit. Le déplacement des parties mobiles est effectué par une grue à pont dont les rails avancent parallèlement le long des côtes les plus longs du four. Les opérations de charge et de décharge peuvent être commandées par un ordinateur, en plaçant le long des rails une série d'interrupteurs dans les points dtarrêt de la grue. Le four selon l'invention présente de nombreux avantages, réduisant les cottes de production. I1 est semi-mobile : il peut entre monté près de la forêt où le cotit du bois est plus bas, comme pour les fours artisanaux. La production de chaleur est effectuée par le goudron et les gaz recirculés, par conséquent le rendement est aussi élevé que celui des fours industriels. Les opérations de charge et de décharge peuvent entre mécanisées ce qui rend la productivité par ouvrier assimilable à celle des fours industriels. Le processus de carbonisation est conduit sans déplacement du charbon ce qui évite la fragmentation du charbon qui réduit généralement le rendement dans les fours à système continu. En outre, l'amortissement est faible, inférieur à celui des installations continues. Revendications 1. Procédé de carbonisation du bois, caractérisé par le fait qu'on fait recirculer dans le foyer du four, les gaz combustibles dégagés par le bois dans la phase exothermique de sa transformation en charbon, et on introduit dans le foyer, pour servir de combustible, le goudron recueilli pendant la phase exothermique de traitement précédent. 2. Four pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qutil comporte, dans une enveloppe (7) étanche aux gaz, un foyer (1), au moins un conteneur de bois (4), des moyens de ventilation (8) à la sortie du foyer, agencés pour faire circuler les gaz dégagés par le bois dans le foyer, et les gaz sortant du bois, des moyens (6, 11) de collecte du goudron formés par la carbonisation du bois et des moyens de réintroduction de ce goudron dans le foyer.