Brevet FR2588356A1 — publié le 19870410

La présente invention concerne un dispositif simple et peu encombrant capable d'assurer la combution complète de bois torréfié en vue de la production d'une flamme continue chaude et propre. Deux types de foyers sont connus et généralement employés pour réaliser la combution du bois: - Ceux à grille froide dans lesquels l'air de combution traverse la grille de bas en haut, refroidissant ainsi grille et cendres. Dans ces appareils la combution n'est pas complète, des vapeurs pyroligneuses sont perdues et du goudron se dépose dans la cheminée. - Ceux à grille chaude dans lesquels la flamme est retournée vers le bas et doit traverser la grille qui est alors maintenue à tempèrature élevée. Dans ces appareils la grille est devenue pièce d'usure cependant les pyroligneux sont craqués avant de brûler, la combustion est complet. Est encore connu le moyen de transformer la totalité du bois en oxyde de carbone CO, refroidi, filtré et transportable jusqu'aulx appareils thermiques tels que moteurs à combution interne, fours etc.... Cette transformation s'exécute dans des appareils appelés "gazogènes", ils sont encombrants et conportent de nombreuses contraintes de fonctionnement. I1 est maintenant admis que la torrefaction exécutée à 250 - 270 OC à l'abri de l'air, appliquée au bois présenté sous forme de plaquettes ou encore de tronçons obtenus par trarchnge de "petits boisa pour effet de fixer sa teneur en eau à 3 do et d'en faire un produit aux caractéristiques stables. On sait d'autre part que la tsrréfaction n'enlève pas au bois les produits pyroligr.eux qui représentent environ 50 ss du potentiel energétique total. Le bois torréfié a un pouvoir calorifique de l'ordre de 5 2CO Kcal/Kg. I1 se prête aux manutentions mécanistes sans forner de poussière~. I1 se conserve bien même en local humide. I1 s'allume facilement. C'est entre 250 et 350 OC que peuvent être extraites les vapeurs pyroligneuses, vers 350 à 500 OC les goudrons, au delà subsiste le charbon de bois. On sait enfin que dans la technique des brbleurs à gaz dits à induction il est fait emploi de tuyères à ajutage axial (Venturi) ou annulaire, alimenté en fluide dit inducteur sous pression tandis qu'en amont de l'ajutage la dépression résultante met en mouvement le fluide dit induit Le fluide pilote et inducteur peut entre le gaz carburant ou l'air pouvant être préalablement chauffé. Dans le dispositif, objet de l'invention, on réalise la transformation du combustible initial que représente le bois torréfié en un mélange de vapeurs pyroligneuses et d'oxyde de carbone destiné à alimenter un brtleur capable de fournir une flamme continue susceptible d'être employée dans les appareils thermiques existants en substitution des brûleurs à huile ou à gaz. Le dispositif, cbjet de l'invention, qui comporte dune part, le foyer dont 1 'objet principal est de permettre l'extraction des vapeurs pyroligneuses, cette opération s'effectuant grâce aux calories provenant de la combution partielle du charbon de bois, résidu de la dite extraction, combution partielle qui fournit en outre une certaine quantité d'oxyde de carbone, et d'autre part le brûleur dont l'objet est d'assurer la combution complète du mélange combustible issu du foyer > ce dispositif est caracté risé en ce que les dits foyer et brhieur sont associéedans un mye ensemble de façon telle que la tempe rature des dites vapeurs ainsi que du conduit chargé du transfert ne puisse s'abaisser en dessous de la temps- rature de condensation de l'élément distillé le plus lourd. Le dispositif selon l'invention peut revêtir deux formes de réalisations : Dans la première le foyer et le brodeur sont accolés, et le divergent de la tuyère constitue lui - sdme la zone portée à haute température où se fixe le front de flamme: Dans la seconde le foyer et le brûleur sont séparés par une conduite, isolée thermiquement et comportant la tuyère, traversée par le mélange inflammable à une vitesse supérieure à celle de la propagation de la flamme, cette dernière se fixant et se développant dans la chambre de coubution tronconique située à l'extrémité de la conduite. L'allumage du bruleur peut être électrique comme connu en soi. L'alimentation en bois torréfié du dispositif est réalisé mécaniquement et a pour objet de maintenir pleine une colonne tubulaire ouverte au sommet située au dessus du foyer de telle façon que la hauteur occupée dans celle- ci par le bois torréfié soit constante ainsi que la perte de charge d'un flux d'air la traversant de haut en bas. L'apport d'air pilote assurant la combution des vapeurs et gaz combustibles dans la tuyère, crée en amont une dépression permettant d'une part l'admission d'air de combution au niveau du foyer et d'autre part le balayage vers le bas et au travers de la colonne d'alimentation en bois torréfié, des vapeurs pyroligneuses. Le foyer constitué par les braises issues de la combution partielle du charbon de bois repose selon l'invention, sur une sole matérialisée par le lit de cendres lui-m8me. La situation stable du lit dans le dispositif est obtenu grâce à l'emploi d'un extracteur mécanique. La figure 1 représente le dispositif reposant sur une console (1) voisine de l'ouvreau d'une enceinte thermique à chauffer (2). A la base du dispositif est représentée en coupe schématique ; la vis (3) destinée à l'extraction mécanique des cendres, au dessus de laquelle se situe le lit de cendres (4) sur lequel repose la zone de braises (5) surmontée de la réserve pleine de bois torréfié (6) emplissant le tuyau amovible (7) Au niveau de la zone de braises la paroi du corps de l'appareil est percé de trous (8) par lesquels l'air de combution du charbon de bois est admis. La chambre intérieure du dispositif se développe ensuite vers la tuyère (9) on aperçoit à la base du conduit de liaison (10) incliné vers le haut le talus d'éboulement (15) formé par les braises en ignition. Â ltétranglement de la tuyère se situe l'ajutage annulaire (11) en communication avec la chambre (12) et le conduit d'amené d'ait (13) pilote et de combution des vapeurs et gaz dans le brdleur. Le divergent (14) de la tuyère est à forte ouverture car il constitue la chambre de combution elle - même où se stabilise le front de flamme dans le brûleur. Une dépression résultant du principe mtme de fonctionnement de la tuyère s'installe en amont du bruleur c'est à dire dans le foyer lui même. La mise en marche et le fonctionnement du dispositif peuvent être obtenus de la façon suivante ; Un lot de cendres est utilisé pour constituer la sole initiale. Sur celle - ci on dépose du charbon de bois jusqu' à hauteur du talus d éboulement (15). On établit la pression d'air pilote dans la chambre (12). L'écoulement de l'air dans l'ajutage (11) met le foyer en dépression. Le tuyau amovible (7) ayant été enlevé, à l'aide d'-une flamme on allume le charbon de bois placé sur le lit de cendres, puis ont remet en place le tuyau (7) qae l'on emplit de bois torréfié. Presque aussitôt le dispositif emet une intence fumée blanche sortant de la tuyère (14) il s'agit des vapeurs pyroligneuses que 1'on peut, dès lors, allumer. Un appareillage électrique non représenté peut être utilisé à cet effet. Du fait de la dépression établie dans le foyer, l'air pénètre par les trous (8) prévus à cet effet et entretien la combution du charbon de bois. La même dépression appelle un faible flux d'air circulant de haut en bas dans le tuyau (7) en traversant le bois torréfié. Ce flux d'air balaye les vapeurs pyroligneuses extraites à l'approche du foyer, les entraine vers le conduit d'amené u bruleur, elles s'y mélangent avec l'oxyde de carbone très chaud formé dans le foyer puis enfin avec l'air pilote préchauffé amené au bruleur pour former dans celui - ci le front de flamme qui se développera dans l'enceinte thermique (2). La figure 2 représente une variante du dispositif dans laquelle le divergent de la tuyère (17), de type Venturi, est beaucoup plus allongé. I1 en résulte l'établissement dans la conduite (18) d'une vitesse de déplacement du mèlange inflammable supérieufibà celle de propagation de la flamme qui s'établira alors dans un second divergent à ouverture plus large (19) situé à l'extrémité du conduit (via). Cette disposition permet d'alimenter un four à proximité duquel il est impossible de placer convenablement le dispositif de la fig 1. Le conduit (18) doit être convenablement isolé pour ne pas autoriser l'abaisement de la température des vapeurs pyroligneuses, pour la même raison l'air de combustion admis à l'injecteur axial (20) devra être suffisemment préchauffé. REVENDICATIONS 1) Dispositif de combustioncomplètede bois torréfié comportant d'une part, un foyer (5) pour l'extraction par distillation des vapeurs pyroligneuses du bois torréfié (6).et d'autre part un bruleur (9) de type à induction à air pilote assurant la combution complète du mèlange induit de vapeurspyroligneuses et d'oxyde de carbone issu du foyer (5),caracté- risé en ce que le dit foyer (5) et de dit brûleur (9) sont associés dans un même ensemble de façon telle que la tempèrature des dites vapeurs ainsi que du conduit chargé du transfert (10 ou 18), ne puisse s'abaisser en dessous de la tempèrature de condensation de ltélement distillé le plus lourd. 2) Dispositif selon la revendication l,caractérisé en ce que le foyer (5) et le brûleur (9) sont accolés, le divergent de la tuyère (14) constituant lui - même la zone portée à haute tempèrature où se fixe le front de flamme (16). 3) Dispositif selon la revendication lecnractèrisé en ce que le foyer (5) et le brûleur (9) sont reliés par l'intermédiaire d'une conduite (18), isolée thermiquement et comportant la tuyère (17), traversée par le mélange inflammable à une vitesse supèrieure à celle de propagation de la flamme, cette dernière (16) se fixant et se développant dans une chambre de combution tronconique (19) située à l'extrémité de la conduite (18). 4) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alimentation en bos torréfié (6), se fait au sommet ouvert d'une colonne (7) de hauteur constante située au dessus du foyer (5), de façon telle que la perte de charge d'un flux d'air, la traversant, soit stable 5) Dispositif selon les terendications X et 4 et l'une quelconque des revendications 2 et 7.caractérisé en ce que l'apport de ltair pilote (11 ou 20), assurant lacombustiondes vapeurs et gaz combustibles dans la tuyère (14 ou 19), engendre une dépression en amont permettant d'une partl'admission d'air de combustionau niveau du foyer (5) par les orifices (8) et d'autre partnle balayage vers le bas et au travers de la colonne d'alimentation (7)emplie de bois torréfié (6), des vapeurs pyroligneuses. 6) Dispositif selon la revendication 1, caractèrisé en ce que le foyer repose sur une sole (4) constituée par le lit de cendres lui même dont la situation stable dans le dispositif est maintenue grace à l'emploi d'un extracteur mécanique (3). 7) Procédé de fonctionnement du dispositif decombustioncomplète de bois torréfié selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qulil consiste à maintenir par extraction mécanisé de la cendre, le lit (4) constituant la sole du foyer en position stable dans le dispositif, à 8lamenter en air pilote l'ajutage (11) créant dépression en amont, et, pour la mise en fonctionnement à oter le tuyau amovible (7) à emplir le foyer (5) en charbon de bois que l'on allume à l'aide d'une flamme, puis à replacer le tuyau d'alimentation (7) qui est maintenu plein et à hauteur constante au dessus du foyer durant le fonctionnement du dispositif, et enfin à allumer le me lange inflammable s'écoulant par la tuyère (9), l'air de combustion assurant le fonctionnement du foyer admis par les orifices (8) et l'air, assurant le balayage des vapeurs pyroligneuses issues du bois torréfié (6) résult nt de la dite dépression établie en amont de 1'ajutage (11).