Brevet FR2604181A1 — publié le 19880325

DISPOSITIF POUR LA FABRICATION DE CHARBON DE BOIS EN PANIER CCt1R. La présente invention a pour objet un dispositif de Fabrication de charbon de bois en panier-conteneur, fabrication pour laquelle on utilise la technique connue de la combustion partielle d'une partie de la charge afin de générer in-situ la Chaleur nécessaire à la distillation destructive du bois encore appelée carbonisation. D'autres dispositifs de carbonisation du bois en panierconteneur ont déjà été décrits et mis en exploitation. Il s'agit généralement de dispositifs fonctionnant en tirage naturel ou forcé, dispositifs dans lesquels la zone de combustion partielle est provoquée et entretenue en partie inférieure d'une enceinte de pyrolyse, cette partie inférieure étant appelée sole ou foyer selon qu'elle est plane ou en creux, sole ou foyer généralement utilisés comme appui pour recevoir la structure support d'un panier-conteneur. Dans la zone de combustion partielle, les températures peuvent atteindre 16000C et au delà, et il est bien connu que le carbone se combine avec le fer au delà de 5000C et que 1 'acier ordinaire commence à fluer au delà de 4500Ç. L'homme de l'art comprendra immédiatement que de telles conditions de fonctionnement exigent que les éléments constitutifs du panier-conteneur en contact avec ou à proximité immédiate de la zone de combustion soient construits en matériaux réfractaires dont le coût est très élevé, ce qui pénalise la rentabilité des dispositifs utilisant de tels matériaux. Selon l'art antérieur, il est également connu que les dispositifs dits "à foyer" nécessitent que ces foyers soient vidangés de leurs cendres et chargés en combustible avant chaque nouvelle opération de carbonisation, ce qui immobilise l'enceinte de pyrolyse pendant la durée de ces opérations et nécessite l'emploi d'une main d'oeuvre de manutention qui ne serait pas nécessaire si ces opérations n'existaient pas, d'où une incidence négative sur la rentabilité des exploitations utilisant ces dispositifs. Selon la présente invention, on a mis au point un nouveau dispositif pour la fabrication du charbon de bois en panierconteneur particulièrement intéressant en ce qu'il supprime l'utilisation des matériaux réfractaires dans la construction des paniers Conteneurs et en ce qu'il supprime les sujétions de vidange et chargement d'un foyer. Le nouveau dispositif objet de la présente invention est caractérisé en ce qu'il consiste à provoquer et conduire la zone de combustion partielle in-situ par le dessus de la charge, charge contenue dans un panier-conteneur en acier ordinaire, En ce qu'il consiste à maintenir une certaine quantité de la charge entre la zone de combustion partielle et les constituants métalliques du panier-conteneur de façon que ces constituants métalliques ne subissent pas de températures supérieures à 4030CI Et en ce qu'il consiste à collecter les fumées et gaz issus de l'opération de carbonisation dans un collecteur situé sous la structure support du panier-conteneur. Avantageusement la zone de combustion sera alimentée en air provenant d'un ventilateur capable d'une pression dynamique d'au moins 200 Pa, Avantageusement cet air sera injecté par plusieurs tubulures positionnées dans l'axe médian de la charge, Avantageusement le diamètre projeté de chacun des jets d'air ne sera pas supérieur au 1/4 de la largeur du panier-conteneur, diamètre projeté calculé à 1 M sous le niveau supérieur de la charge, Avantageusement la hauteur de la charge ne sera pas inférieure à 1,80 M, Avantageusemént un passage d'allumage manuel sera placé à coté de chaque tubulure d'injection d'air, Avantageusement chaque tubulure d'injection d'air sera complétée par une vanne de règlage et obturation, Avantageusement un système de contrôle de température par thermocouple sera installé de façon à mesurer les températures à proximité des constituants métalliques du panier-conteneur, Avantageusement le système de contrôle des températures par thernocouple pourra infcrmer un système programmé qui agira sur une motorisation des vannes de façon a obtenir une automatisation de conduite, Avantageusement le collecteur des fumées et gaz sera construit en béton isolant et sera utilisé came support du panierconteneur, Avantageusement le collecteur des fumées et gaz sera muni d'ouvertures régulièrement réparties dans ses parois latérales et en sa partie supérieure, Avantageusement les ouvertures du collecteur des fumées et gaz seront régulièrement réparties sur une zone égale à la longueur du panier-conteneur sans qu'aucune des ouvertures ne déborde à l'avant ou à l'arrière dudit panier conteneur, Avantageusement la partie supérieure du collecteur des fumées et gaz pourra être constituée de plaques amovibles permettant d'accéder à l'intérieur dudit collecteur pour les opérations d'entre tien et maintenance. Avantageusement le fond du collecteur des fumées et gaz pourra être construit avec une pente d'environ 2 % afin de faciliter l'écoulement des condensats issus de la condensation d'une partie des fuméées et gaz dans ledit collecteur. Avantageusement la partie supérieure du collecteur pourra être complétée par des glissières ou galets afin de faciliter une introduction horizontale du panier-conteneur par glissement ou roulement. Avantageusement l'opération de carbonisation sera réalisée à l'intérieur d'une enceinte Etanche correctement protégée des dépertitions thermiques par un garnissage intérieur constitué d'un béton isolant dont les constituants seront parfaitement adaptés aux conditions d'utilisation. Avantageusement l'opération de carbonisation sera conduite en suivant la procédure ci-après La charge étant supposée allumée et la zone de combustion partielle étant supposée démarrée Phase 1 - Montée rapide en température jusqu'à ce que le système de contrôle de température indique 400 C. Pour cette montée rapide, les vannes des tubulures d'injec tion d'air sont ouvertes à 100 %. Phase 2 - Arrêt total de l'injection d'air par fermeture totale des vannes. On laisse descendre la température jusqu'à environ 3500C. Phase 3 - A 3500C, nouvelle injection d'air sur la zone de combustion, les vannes étant ouvertes à 100 %. Cette injection d'air étant maintenue jusqu a ce que la température soit à nouveau à 400 C. Arrivé à 400 C, fermeture des vannes. On laisse descendre la température à nouveau jusqu'à environ 3500C. Phase 4 - Répétitions de la phase 3 jusqu'à ce que la température se maintienne en palier, toutes vannes fermées, pendant 30 mi nutes au dessus de 380 C. Phase 5 - Réglage fin de l'ouverture des vannes d'injection d'air pour obtenir un maintient en palier de 3800C. Ce maintient en palier sera plus ou moins long en fonction de l'essence du bois à traiter, de son humidité à l'enfour nement, de la section des morceaux constituant la charge, de la qualité du charbon de bois que l'on désire obtenir. Par exemple, pour une charge de 16 stères de pin sylvestre en rondins non écorcés de diamètre 10 à 25 cm, coupés en longueur de 2 M, ayant une siccité d'environ 70 %, rangés manuellement dans le sens travers dcun panier-conteneur de 20 m' de volume théorique, on a maintenu la phase 5 pendant 5 h 15mn et on a obtenu un volume de charbon de bois d'environ 11m', charbon de bois de qualité A conforme à la norme Française NF B 55 101 la durée totale de l'opération de carbonisation depuis l'allumage jusqu'à la fermeture définitive des vannes à été de 13h30mn. Le dispositif selon l'invention sera mieux compris en référence à la figure 1 qui représente une section schématisée dudit dispositif, la figure 2 étant une coupe AA de la figure 1. On a représenté en (1) l'enceinte étanche correctement isolée à l'intérieur par un béton isolant (2), le panier-conteneur est représenté en (3) avec son supportage (4) sur les glissières. (5), Les tubulures d'injection d'air sont représentées en (6) avec la vanne de réglage et obturation (7) et le ventilateur (8), Les passages d'allumage manuel sont représentés en (9), avec le point d'allumage de la charge en (10), La zone de combustion partielle est représentée par les lignes fictives (11-1) à (11-7) avec la représentation du diamètre de projection du jet d'air en (12) à 1 M du niveau supérieur de la charge, L'entr'axe "A" entre les tubulures de projection d'air devant être égal ou supérieur à deux fois le diamètre de projection (12). Le collecteur des fumées et gaz est représenté en (13) avec ses ouvertures (14) et ses plaques amovibles (15), Le collecteur communique avec la cheminée (16) par le conduit (17), L'obturation de l'enceinte de pyrolyse est effectuée en fin d'opération de carbonisation au moyen du clapet (18). le contrôle des températures conditionnant la conduite des opérations de carbonisation est obtenu au moyen du système de thermocouples (19). La mise au point de la réalisation et de la construction du dispositif, à partir des descriptions ci-avant, est à la portée de l'homme de l'art. REVENDICATIONS Dispositif pour la fabrication du charbon de bois en panier-conteneur caractérisé en ce qu'il consiste à provoquer et conduire une zone de combustion partielle in-situ (11-1) à (11-7) par le dessus d'une charge de bois contenue dans un panier-conteneur (3) construit en acier ordinaire, ladite zone de combustion partielle étant délimitée par un jet d'air en provenance de tubulures (6), ledit jet d'air ayant un diamètre projeté (12) inférieur ou égal au 1/4 de la largeur du panier-conteneur, diamètre (12) calculé à 1 M. sous le niveau supérieur de la charge, lesdites tubulures (6) étant positionnées selon un entr'axe "A" égal ou supérieur à deux fois le diamètre projeté (12), Et caractérisé en ce qu'il comporte sous le panier-conteneur (3) un collecteur des fumées et gaz (13), ledit collecteur étant muni d'ouvertures (14) régulièrement réparties sur une zone égale à la longueur du panier -conteneur (3) sans qu'aucune des ouvertures (14) ne déborde au delà de l'avant et de l'arrière du panier-conteneur (3). 2 . Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la projection d'air sur (11 - 1) à (11 - 7) permet de maintenir une certaine quantité de la charge entre la zone de combustion partielle (11 - 1) à (11 - 7) et les constituants métalliques du panier-conteneur (3) de façon que ces constituants métalliques ne subissent pas de températurqes supérieures à 4000C. 3 . Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un collecteur des fumées et gaz (13), ledit collecteur comportant en sa partie supérieure des glissières (5) destinées à recevoir par glissement la structure support (4) d'un panier-conteneur (3) introduit horizontalement dans l'enceinte (1),ledit collecteur étant en communication avec une cheminée (16) au moyen du conduit (17), le fond dudit collec,teur étant façonné avec une pente d'environ 2 % afin de faciliter l'écoulement des condensats vers le conduit (17). 4 . Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce qu'il comporte un système de contrôle des températures par thermocouples (19), système de contrôle conditionnant la projection d'air sur la zone de combustion partielle, lequel air est produit par un ventilateur (8) et régulé en fonction du système de contrôle (19) au moyen des vannes (7) 5 .Dispositif selon les revendications 1 à 4 caractérisé en qu'il comporte une enceinte étanche (1) correctement protégée des déperditions thermiques par un garnissage intérieur de béton isolant (2), un panier-conteneur (3) en acier ordinaire lequel panier-conteneur aura été introduit horizontalement dans l'enceinte (1) au moyen d'une structure support (4) glissant sur des glissières (5), lesquelles glissières (5) sont supportées par la partie supérieure d'un collecteur des fumées et gaz (13), Un collecteur des fumées et gaz (13) situé sous le panierconteneur (3), ledit collecteur muni d'ouverture (14) communiquant avec-une cheminée (16) par le conduit (17), Une ou plusieurs tubulures (6) d'injection d'air en partie supérieure de la charge afin de produire une zone de combustion partielle (11-1) à (11-7), Un ou plusieurs passage d'allumage manuel (9) afin de provoquer l'allumage de la charge en un point (10) Une ou plusieurs vannes (7) assurant la régulation de l'air produit par un ou plusieurs ventilateur (8), lesquelles vannes (7) peuvent être asservies au système de contrôle (19) Un ou plusieurs systèmes de contrôle des températures par thermocouples (19), La réalisation et la construction de chacun des éléments dudit dispositif étant à la portée de l'homme de l'art.