Brevet FR2685247A1 — publié le 19930625

DISPOSITIF ET PROCEDE DE TORREFACTION DE PIECES DE BOIS DE GRANDES DIMENSIONS La présente invention concerne un dispositif de torréfaction de pièces de bois de grandes dimensions, son procédé de fonctionnement et l'utilisation particulière de ces pièces ainsi torréfiées. On connait le bois torréfié depuis de nombreuses années (depuis environ 1928). Ce bois torréfié était à l'origine utilisé comme source d'énergie dans les gazogènes. Le pétrole étant une source d'énergie offrant plus d'intérêts, la torréfaction du bois cessa après la seconde guerre mondiale. Vers la fin des années 1970 de nouvelles préoccupations sur les sources d'énergie apparurent et de nouvelles recherches sur les moyens de torréfaction du bois furent engagées. On connais donc depuis longtemps les propriétés physiques de ce matériau obtenu par séchage puis élévation de température: il est solide, peu hygroscopique, dense, d'une manipulation aisée et propre, il donne un rendement énergétique théorique maximal par rapport au bois initial; et donne un gaz dont le pouvoir calorifique est maximal. Les récents développements ont portés sur les procédés et dispositifs de torréfaction, l'objectif étant toujours d'obtenir un matériau combustible. Le bois est toujours découpé en éléments de petites dimensions, allant de la poudre (pour la réalisation de boulets) jusqu la plaquette d'une dizaine de centimètres de long (pour la réalisation de bois de barbecue). Ces petites dimensions permettent de manipuler le bois comme un fluide pulvérulent et il est alors rapidement et bien séché. On connaît par exemple, par le brevet EP 89.403.420.6 un four de torréfaction à production continue de bois torréfié pour barbecue. Le bois en plaquettes est brassé continuellement dans deux chambres qui se succèdent. La présente invention porte sur une utilisation totalement nouvelle du bois torréfié: utilisation comme poteau, mât, ou piquet de vigne. Les piquets de vigne doivent être imputrescibles;. ils sont traités à cet effet, ce qui accroit leur coût et ce qui n'empêche pas leur pourrissement. On résout ce problème par la torréfaction. Cependant les essais réalisés montrent qu'il est difficile de torréfier les pièces de bois de grandes dimensions car les fours connus ne sont pas adaptés et ne se prêtent pas à de telles adaptations car ils sont conçus pour brasser la matière pulvérulente ou de petites dimensions. En outre les dispositifs connus doivent être améliorés car ils présentent fréquemment le grave défaut d'autoriser les entrées d'air intempestives. De telles entrées sont dangereuses car, lorsque le bois est porté aux températures de plus de 250 C il entre spontanément en combustion en présence d'air. Il est donc impératif que les enceintes de torréfaction soient absolument étanches, ce qui est difficile à obtenir de manière fiable et durable. t invention a pour objectif de résoudre ces inconvénients et pour objet le dispositif et son procédé de torréfaction de pièces de bois de grandes dimensions permettant la réalisation de tels poteaux, mâts et piquets ou similaires. Le dispositif objet de l'invention comporte au moins une cuve de forme générale allongée parallélépipèdique ou cylindrique, reliée d'une part à une conduite d'entrée d'air dans la cuve et à l'opposé une conduite de sortie d'air de la cuve, un ventilateur de circulation d'air forcée, une entrée d'air réglable et obturable et une sortie, et un brûleur de chauffage de l'air de séchage et de torréfaction, caractérisé en ce que la cuve est ouverte sur le haut et est recouverte d'une simple cloche, la fermeture et l'étanchéité étant réalisée par un joint d'eau périphérique. Le dispositif est encore remarquable par les caractéristiques suivantes: - la cloche est mobile librement verticalement par rapport à l'ouverture supérieure de la cuve de manière à pouvoir se soulever en cas de surpression dans la cuve jusqu'd sortir du joint d'eau et à laisser s'évacuer l'excès de gaz et redescendre en position basse. - il comporte une pluralité de cuves parallèles reliées aux mêmes conduites d'entrée et sortie d'air chacune possédant sa cloche de fermeture; - les cloches sont reliées entre elles et sont toutes mobiles verticalement; - chaque cuve comporte un panier amovible dans lequel les pièces de bois sont introduites; - les cuves sont juxtaposées dans un plan horizontal en position verticale ou horizontale. Le procédé de torréfaction selon l'invention est caractérisé en ce que - dans un premier temps on remplit préalablement, et à l'écart, le ou les paniers de pièces de bois, . on introduit les paniers, chacun dans une cuve, . on ferme la cuve en posant un couvercle sur la cuve, en ayant soin de veiller que tout le bord de la cloche plonge dans l'eau, - dans un deuxième temps on sèche le bois avec un apport d'air extérieur, en augmentatif progressivement la température jusqu'au moins 2650C environ, - dans un troisième temps, lorsque le degré hygrométrique des gaz de sortie atteint un seuil prédéterminé, on ferme l'arrivée d'air extérieur, et on poursuit la montée en température, les gaz de la conduite de sortie étant en partie recirculés dans la conduite d'entrée, en partie évacués, l'alimentation du brûleur en air de combustion étant au début de cette phase inférieure au seuil de stoechiométrie puis augmentée progressivement jusqu'à atteindre ce seuil de manière à épuiser l'oxygène présent dans le dispositif; - dans un quatrième temps, lorsque la torréfaction est achevée, le produit est refroidi par pulvérisation d'eau, avant l'ouverture des cuves. t invention sera mieux comprise à l'aide d'un exemple particulier de réalisation décrit ci-après, à titre non limitatif, en référence au dessin annexé sur lequel: - la figure 1 est une vue schématique de profil du dispositif selon l'invention, - la figure 2 est une vue schématique de dessus du dispositif de la figure 1. Comme le montre le dessin l'installation est disposée dans une fosse 1 creusée dans le sol 2. Elle comporte en parallèle plusieurs (au moins deux) dispositifs de torréfaction. Chaque dispositif comporte deux séries parallèles de trois cuves 3 verticales. Chaque cuve, de section horizontale carrée, plonge dans la fosse jusqu'à peu près mi-hauteur. Le fond de la cuve est en forme d'entonnoir 4 pour recevoir et guider les ruissellements de condensats. Au fond de cet entonnoir la cuve est reliée à une conduite 5 inférieure de circulation de gaz. On prévoit en outre un volet de réglage de débit 6 à chaque sortie de cuve. Les cuves 3 sont ouvertes sur le dessus 7, de manière à pouvoir facilement introduire et extraire la charge de pièces de bois. Chaque cuve est fermée par une cloche 8 qui vient la coiffer. L'étanchéité, selon l'invention est réalisée par un joint d'eau: à cet effet une rigole 9 remplie d'eau ou d'un autre liquide est prévue à la périphérie supérieure de chaque cuve. Les cloches sont reliées supérieurement à une conduite 10 de circulation de gaz. Dans l'exemple la conduite inférieure est une conduite d'entrée d'air, la conduite supérieure une conduite de sortie de gaz (chargés de vapeur), mais le sens de circulation pourrait être inversé. Chaque cuve est destinée à recevoir un panier 11 vertical dans lequel sont disposées les poutres ou pièces de bois 12 longitudinales équivalentes. Dans une variante non représentée, les cuves sont allongées horizontalement: les poutres sont chargées de la même manière dans des paniers qui sont disposés horizontalement. La conduite supérieure 10 est montée flottante dans une gaine de sortie 13 de manière à pouvoir coulisser verticalement dans la gaine lorsque l'on soulève les cloches pour l'ouverture des cuves. L'étanchéité entre la conduite supérieure et la gaine est encore assurée par un joint d'eau 14. La gaine de sortie débouche sur une ouverture d'évacuation 15. En outre la conduite supérieure 10 et les cloches sont montées respectivement sur la gaine et sur la cuve sans y etre fixées de manière à pouvoir se déplacer librement verticalement en cas de surpression à l'intérieur de la cuve. Cette disposition permet aux cloches de fonctionner comme des soupapes et d'éviter les risques d'explosion accidentelles: les cloches, en se soulevant sortent du joint d'eau et laissent les gaz s'échapper, puis elles retombent et reprennent leur position initiale dans le joint. Le dispositif comporte également un ventilateur 16 dont l'entrée d'alimentation est reliée d'une part à une conduite d'arrivée 17 d'air extérieur, d'autre part à la gaine de sortie 13 des cuves, pour la recirculation des gaz pendant la phase de torréfaction. Pendant la phase de séchage l'air est évacué en totalité; pendant la phase de torréfaction une partie seulement de l'air est évacué le restant étant recirculé. La conduite inférieure 5 est montée sur la sortie 18 du ventilateur dans laquelle on dispose un brûleur 19, de type connu en soi. En outre on prévoit de monter dans les cuves des buses, non représentées, de pulvérisation d'eau de refroidissement afin d'accélérer le temps de refroidissement en fin de traitement. Le dispositif est utilisé selon le procédé suivant: Dans une première étape: on remplit préalablement et à l'écart, les paniers 11 de pièces de bois 12, . on introduit les paniers, chacun dans une cuve, . on ferme la cuve en posant une cloche sur la cuve, le bord de la cloche plongeant dans l'eau contenue dans la rigole 9. Dans une deuxieme étape on sèche le bois avec un apport d'air extérieur, en augmentant progressivement la température jusqu'au moins 265oC, cette température maximale variant selon l'essence du bois comme cela est connu. Dans une troisième étape, lorsque le degré hygrométrique des gaz de sortie atteint un seuil prédéterminé, on ferme l'arrivée d'air extérieur 17, et on poursuit la montée en température, les gaz de la conduite de sortie 13 étant en partie recirculés dans la conduite d'entrée 5, en partie évacués, l'alimentation du brûleur 19 en air de combustion étant au début de cette phase inférieure au seuil de stoechiométrie puis augmentée progressivement jusqu'à atteindre ce seuil de manière à épuiser l'oxygène présent dans le dispositif. Dans une quatrième étape, lorsque la torréfaction est achevée, le produit est refroidi par pulvérisation d'eau, avant l'ouverture des cuves 3. Comme on le voit le dispositif permet de préparer à l'avance des charges de bois dans des paniers pendant la torréfaction d'un premier lot. L'avantage considérable de ce dispositif est la simplicité avec laquelle l'étanchéité contre les entrées d'air parasite est assurée ce qui en fait une installation sure et fiable dans le temps. En outre la circulation forcée avec recyclage partiel des gaz permet d'avoir constamment une pression dans les conduites supérieure à la pression atmosphérique pendant la phase de torréfaction, la valeur de la pression étant réglable à partir des caractéristiques du ventilateur. Comme on le voit également le fait d'introduire les poutres de bois dans un panier indépendant de la cuve permet une manutention aisée des charges et autorise une certaine déformation des poutres pendant le séchage, sans pour autant provoquer un coincement défavorable à la manutention. REVENDICATIONS 1- Dispositif de torréfaction de pièces de bois de grandes dimensions du type comportant au moins une cuve (3) de forme générale allongée parallélépipèdique ou cylindrique, reliée d'une part à une conduite d'entrée d'air (5) dans la cuve et à l'opposé une conduite de sortie d'air (10) de la cuve, un ventilateur (16) de circulation d'air forcée, une entrée d'air (17) réglable et obturable et une sortie (18), et un brûleur de chauffage de l'air de séchage et de torréfaction, caractérisé en ce que la cuve (3) est ouverte (7) sur le haut et est recouverte d'une simple cloche (8), la fermeture et l'étanchéité étant réalisée par un joint d'eau périphérique (9). 2- Dispositif de torréfaction selon la revendication 1 caractérisé en ce que la cloche (8) est mobile librement verticalement par rapport à l'ouverture (7) supérieure de la cuve (3) de manière à pouvoir se soulever en cas de surpression dans la cuve jusqu'à sortir du joint d'eau (9) et à laisser s'évacuer l'excès de gaz et redescendre en position basse. 3- Dispositif de torréfaction selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de cuves parallèles (3) reliées aux mêmes conduites d'entrée et sortie d'air (5,10) chacune possédant sa cloche de fermeture. 4- Dispositif de torréfaction selon la revendication 2 caractérisé en ce que chaque cuve comporte un panier (11) amovible dans lequel les pièces de bois (12) sont introduites. 5- Dispositif de torréfaction selon la revendication 2 caractérisé en ce que les cuves (3) sont juxtaposées dans un plan horizontal en position verticale ou horizontale. 6- Procédé d'utilisation du dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5 caractérisé en ce que: - dans un premier temps . on remplit le ou les paniers de pièces de bois, on introduit les paniers, chacun dans une cuve, on ferme la cuve en posant une cloche sur la cuve, en ayant soin de veiller que tout le bord de la cloche plonge dans l'eau, - dans un deuxième temps on sèche le bois avec un apport d'air extérieur, en augmentant progressivement la température jusqu'au moins 2650C environ. - dans un troisième temps, lorsque le degré hygrométrique des gaz de sortie atteint un seuil prédéterminé, on ferme l'arrivée d'air extérieur, et on poursuit la montée en température, les gaz de la conduite de sortie étant en partie recirculés dans la conduite d'entrée, en partie évacués, l'alimentation du brûleur en air de combustion étant au début de cette phase inférieure au seuil de stoechiométrie puis augmentée progressivement jusqu'à atteindre ce seuil de manière à épuiser l'oxygène présent dans le dispositif, - dans un quatrième temps, lorsque la torréfaction est achevée, le produit est refroidi par pulvérisation d'eau, avant l'ouverture des cuves.