FR2896033A1 - Systeme et procede de sechage de bois. - Google Patents

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Abstract

Système de séchage d'une charge de bois comprenant :- des moyens de génération thermique fournissant la chaleur utile au séchage de la charge de bois,- des moyens d'échange thermique permettant le transfert de la chaleur produite par les moyens de génération thermique, à un flux gazeux caloporteur de traitement de la charge de bois,- des moyens de combustion produisant le gaz CO2 caloporteur pour le traitement de la charge de bois- une unité de traitement de la charge de bois comprenant un volume central, dit volume technique ou de traitement, qui est la partie dédiée au séchage du bois, et des sas d'entrée et de sortie des charges de bois, situés aux extrémités amont et aval dudit volume central, et- des moyens thermiques de déshydratation ou de condensation de la vapeur d'eau extraite du bois au cours du cycle de séchage.Le système développé ici est économe en énergie et respectueux de l'environnement. Il permet de sécher une charge de bois selon un procédé bio thermique. Le bois à sécher peut être de tout type et notamment du bois d'oeuvre.

Description

-1- << Système et procédé de séchage de bois La présente invention
concerne un système de séchage d'une charge de bois, notamment du bois d'oeuvre. Elle concerne également un procédé de séchage de bois mis en oeuvre dans le système selon l'invention.
Le séchage du bois d'oeuvre est une étape obligatoire pour transformer la matière première issue des usines de sciage en produits commercialisable. Une directive européenne (qui entre en vigueur le 25 juin 2005) impose le séchage du bois d'oeuvre avant son transport, avec pour objectif d'éviter le transport inutile, coûteux et polluant, des masses d'eau contenues dans la matière première. Le séchage du bois d'oeuvre est défini par des règles opératoires qui répondent à des nécessités de bonne tenue du produit à l'issue du traitement : un séchage trop rapide ou en température trop élevée provoque des lésions (fentes, déformations...) au bois d'oeuvre, le rendant impropre à l'usage prévu. Le volume des séchoirs dédiés à cet usage va de 20 à plusieurs centaines de mètres cube. Le séchage du bois est effectué par l'action combiné d'une ventilation intense et de la chaleur (brassage d'air chaud) Chaque séchoir est donc équipé de son système thermique et d'un ou plusieurs ventilateurs. Plusieurs méthodes permettent le séchage du bois : - le séchage naturel (à l'air libre) le bois d'oeuvre est stocké sur une aire (couverte ou non) pendant plusieurs mois, voire des années. Lorsque le degré d'humidité voulu est atteint le bois est mis en ceuvre. - Le séchage artificiel qui comprend deux méthodologies : - le séchage à la pression atmosphérique ou légèrement surpressée, - le séchage sous vide.
-2- Dans le séchage à la pression atmosphérique ou légèrement surpressé, la surpression est obtenue par le brassage d'un important volume d'air chauffé par un système générateur thermique (résistances électriques, pompes à chaleur, chaudière à bois ou à d'autres combustibles solides, chaudières et brûleurs à gaz ou à d'autre combustible liquide fossile...) Le brassage du volume d'air chaud au travers de la charge de bois à traiter permet l'évaporation de l'eau contenue dans le bois. L'air saturé de cette vapeur d'eau est rejeté à l'atmosphère, en cycles continuellement renouvelés.
L'air neuf de remplacement provient de l'atmosphère ambiante et contient une part d'humidité plus ou moins importante qui nuit au rendement du procédé, l'air chargé en humidité étant plus rapidement à saturation de vapeur. Il faut donc augmenter le volume d'air de traitement, la dessiccation de l'air améliorant ce rendement, mais ce procédé est coûteux. La quantité de chaleur, qui est utilisée pour le séchage, est proportionnelle à la quantité d'eau à évaporer (chaleur latente de vaporisation) quel que soit le système de séchage.. Lorsque l'eau, qui est extraite du bois, est condensée après traitement (certains systèmes le réalisent), la chaleur latente est rarement exploitée, car difficilement valorisable par la plupart des systèmes sauf, peut être par les pompes à chaleur. Dans le séchage sous vide, les systèmes ont une capacité de traitement réduite, car le tirage au vide de volumes importants est délicat et très onéreux. En abaissant la pression environnementale de la charge de bois à déshumidifier, on abaisse la température d'évaporation. L'aspiration continu évite les contre- pressions internes dans le bois, liées à l'évaporation de l'eau, ce qui permet un meilleur transfert des rétentions d'eau internes vers l'extérieur du bois pour y être évaporées, et ainsi un séchage plus rapide. Les; basses pressions créées dans ces systèmes (tirage au vide) augmentent le volume de la vapeur extraite, proportionnellement au degré de pression négative, qu'il faut compenser par la capacité d'extraction. La -3 chaleur latente, fournie pour l'évaporation de l'eau, est difficilement recyclable. Ces systèmes sont de très importants consommateurs d'énergie thermique et électrique, ce qui rend problématique leur viabilité. Pour être rentabilisés, ces systèmes doivent être intégrés dans des programmes à forte valeur ajoutée, Ou bien être assistés financièrement. Ces raisons cumulées font que le séchage du bois d'oeuvre est difficile à appliquer par des professions dont les conditions économiques sont déjà très ajustées.
Un objectif de l'invention est de palier aux inconvénients précités. Un autre objectif de l'invention est de proposer un système de séchage de bois plus économique et plus respectueux de l'environnement. L'invention propose ainsi un système de séchage d'une charge de bois comprenant : -des moyens de génération thermique fournissant la chaleur utile au séchage de la charge de bois, - des moyens d'échange thermique permettant le transfert de la chaleur produite par les moyens de génération thermique, à un flux gazeux caloporteur de traitement de la charge de bois, - une unité de traitement de la charge de bois comprenant un volume central, dit volume technique ou de traitement, qui est la partie dédiée au séchage du bois, et des sas d'entrée et de sortie des charges de bois, situés aux extrémités amont et aval dudit volume central, et - des moyens thermiques de déshydratation ou de condensation de la vapeur d'eau extraite du bois au cours du cycle de séchage. Le système de séchage selon l'invention est économe en énergie et respectueux de l'environnement. D'une part, la chaleur latente de -4- vaporisation est récupérée au meilleur moment du cycle caloporteur pour être réemployée dans le cycle de séchage. La configuration interne des zones techniques est réalisée en fonction des dimensions des charges de bois couramment usitées. Ces zones techniques sont donc ajustées aux dimensions de la charge de bois afin de ne mettre en action que les volumes gazeux utiles au traitement de la dite charge. D'autre part, le gaz caloporteur de traitement est du dioxyde de carbone CO2. Ce gaz est produit par la combustion de biomasse végétale sous 02 industriel, dans le générateur thermique associé au système de séchage.
Dans une version avantageuse, le système selon l'invention peut comprendre des moyens de génération du flux gazeux caloporteur. Ce flux gazeux peut par exemple comprendre du CO2. De plus, le système peut avantageusement comprendre des moyens de recyclage en continu du flux gazeux de traitement de la charge de bois.
De cette manière tout ou partie du flux gazeux peut être réutilisé dans le système, par exernple, dans un cycle de séchage d'une charge de bois. Le flux gazeux recyclé peut aussi être utilisé dans tout autre système pour réaliser des opérations indépendantes du séchage d'une charge de bois. Enfin, il peut aussi être stocké.
L'unité de traitement est par exemple un parallélépipède composé de trois volumes de base : le volume central, le sas d'entrée et le sas de sortie. Le volume central dit volume technique ou de traitement, est la partie dédiée au séchage du bois. Selon une particularité de l'invention le volume central de l'unité de traitement peut être divisé en travées de séchage sensiblement identiques, qui forment des tunnels dans lesquels la charge de bois à traiter suit un cycle continu. De plus chaque travée/tunnel de traitement est autonome et peut être programmé individuellement. Par exemple chaque travée/tunnel de traitement peut être divisée en zones de séchage sensiblement identiques, -5- dans lesquels la charge de bois à traiter subit une fraction du cycle programmé pour la travée/tunnel de traitement. La charge de bois à sécher peut en particulier être transportée dans les tunnels sur des moyens de chariot. Ces moyens de chariot peuvent par exemple être pourvus de sondes de température et d'humidité qui permettent un contrôle continu de la charge de bois au cours du cycle de séchage. De manière similaire, chaque travée peut être équipée de capteurs de position des chariots portant les charges de bois à traiter. Ce qui permet un meilleur contrôle de l'état de la charge de bois à sécher.
Selon une particularité avantageuse, les parois latérales des travées/tunnels du volume central peuvent être composées d'une double cloison métallique qui configure un espace technique dans lequel le flux gazeux de traitement de la charge de bois est canalisé. De plus, la cloison interne des parois latérales du volume de traitement peut comporter des ouies verticales sur toute sa hauteur. Ces ouies, qui se trouvent sur la face interne des parois latérales du volume de traitement, permettent en particulier la diffusion du flux gazeux de traitement sur ladite charge de bois ou l'extraction de l'ensemble gazeux après traitement. Dans une version particulière du système selon l'invention, la cloison externe des parois latérales du volume de traitement est pleine. Cette cloison externe des parois latérales du volume de traitement peut être agencée pour réaliser soit la fermeture du volume de traitement sur l'extérieur, ladite cloison externe étant isolée par une protection thermique, soit la séparation cle deux travées/tunnels parallèles et séparation des deux espaces techniques correspondants dans lesquels les gaz de traitement sont véhiculés. De façon avantageuse, l'espace technique des parois dans lequel le flux gazeux de traitement est véhiculé peut être séparé dans le sens de la longueur de la travée/tunnel par des cloisons verticales internes qui délimitent les zones de traitement dites zone/étape ou zone/technique. -6- Selon une particularité de l'invention, le plafond des travées/tunnels peut aussi être composé de deux tôles superposées formant un espace technique qui peut être séparé par des cloisons verticales, pour délimiter les zones de traitement. De plus, l'espace technique plafonnier peut être doublé par un toit isolé thermiquement. Avantageusement, chaque travée/tunnel peut comporter un système de distribution du flux gazeux de traitement de la charge de bois et d'extraction de l'ensemble gazeux après traitement. Un tel système peut être disposé dans l'espace technique se trouvant dans le plafond des travées. Dans une version avantageuse ce système peut comprendre : un caisson d'inversion de flux, - une gaine raccordant l'espace technique de la paroi de gauche au caisson d'inversion de flux, une gaine raccordant l'espace technique de la paroi de droite au caisson d'inversion de flux, -une gaine raccordant le caisson d'inversion de flux à la conduite d'alimentation en flux gazeux de traitement, et - Une gaine raccordant le caisson d'inversion de flux à la conduite d'extraction du gaz utilisé.
Le caisson d'inversion de flux permet d'alterner le sens du flux du gaz caloporteur, et du gaz extrait, de la cloison de droite vers la cloison de gauche et vice versa, alternativement selon la programmation Les sas d'entrée et de sortie des charges de bois sont deux volumes qui peuvent être identiques. Ils sont situés aux extrémités amont et aval du volume central. Avantageusement, les sas d'entrée et de sortie comprennent des moyens permettant la translation latérale des chariots. -7- Le sas d'entrée est un volume dans lequel sont introduites les charges de bois prêtes à être séchées. Ces charges peuvent être stockées dans ce sas en attendant leur introduction dans le volume de traitement. Cette introduction peut être gérée par le programme de conduite du système de séchage. Le sas de sortie est un volume dans lequel sont introduites les charges de bois séchées. Ces charges peuvent être stockées dans ce sas en attendant leur exploitation qui peut être une transformation du bois sur le site de séchage, un enlèvement pour être transportées sur un site de transformation distant, ou une mise en stock dans un dépôt. Les moyens de génération thermique, principalement, fournissent la chaleur utile au procédé. Ils peuvent comprendre des moyens de combustion de combustible solide. Ces moyens peuvent comprendre un générateur thermique.
Dans une version avantageuse, le combustible solide est de la biomasse végétale non polluée. De plus, la combustion du combustible solide peut être réalisée sous 02 pour produire le CO2 utilisé par le système dans le séchage d'une charge de bois.
Dans une version avantageuse de l'invention, le combustible solide sera de préférence une forme densifiée de la biomasse végétale, et plus particulièrement de la [Bio-D] pour son meilleur rendement énergétique et son rapport en CO2 produit. Le combustible solide peut être aussi de la biomasse végétale torréfiée. Dans ce cas, la torréfaction concerne des chutes ou des coupes de bois à des dimensions qui doivent répondre aux caractéristiques propres à produire la chaleur et le CO2 avec un rendement optimal. Toutes les autres sources, sortes et présentations de biomasse végétale, peuvent: participer à la production de l'énergie/CO2 utile au procédé. Le conditionnement des matières utilisées peut simplement être adapté à l'alimentation et à la configuration du générateur thermique qui est installé. -8- Dans une version particulière de l'invention, les moyens d'échanges thermiques peuvent comprendre un échangeur thermique. Le transfert de la chaleur produite par le générateur thermique, par le gaz caloporteur utilisé pour le traitement du bois, est réalisé dans un échangeur thermique.
Les moyens thermiques de déshydratation ou de condensation peuvent comprendre un échangeur thermique de déshydratation ou condenseur de la vapeur d'eau extraite du bois au cours du cycle de séchage. Avantageusement, les moyens thermiques de déshydratation ou de 10 condensation peuvent être installés sur une gaine raccordant un caisson d'inversion de flux à une conduite d'extraction du gaz utilisé. Les moyens thermiques de déshydratation ou de condensation peuvent comprendre des diffuseurs à CO2 liquide, permettant de diffuser du CO2 liquide dans le flux gazeux. Cette diffusion de CO2 liquide peut servir à 15 condenser de la vapeur d'eau se trouvant dans le flux gazeux. Le système de séchage selon l'invention peut en outre comprendre un ventilateur/extracteur pour collecter le flux gazeux après traitement. Ce ventilateur/extracteur peut en particulier être installé dans le flux gazeux basse température après traitement en aval de l'étape de 20 condensation/refroidissement dudit flux. Dans une version particulière de l'invention, le système peut aussi comprendre des moyens pour mélanger le flux gazeux, à la sortie des moyens de condensation ou de déshydratation, au flux gazeux de traitement. 25 Il peut aussi comprendre des moyens pour distribuer de la vapeur d'eau basse pression en provenance du générateur thermique de façon à réguler la contrainte du séchage sur la charge de bois à sécher. Le système selon l'invention peut comprendre des moyens pour condenser une partie du CO2 produit. De cette manière, le surplus de CO2 -9 est récupéré et stocké. Ce surplus de CO2 peut ensuite être utilisé dans un système de sécurité ou peut être vendu. Dans une version avantageuse de l'invention, le système selon l'invention peut comprendre des moyens d'injection d'eau qui sont disposés dans chaque travée. Ces moyens d'injection peuvent servir, par injection de vapeur d'eau dans les travées, de circuit de sécurité ou de moyens d'action sur un cycle de séchage d'une charge de bois. Enfin, le système de séchage selon l'invention peut de manière avantageuse comprendre des moyens de communication entre les différents composants dudit système. Ces moyens de communication peuvent être de type filaire ou sans fil . Selon un autre aspect de l'invention il est présenté un procédé bio thermique pour sécher une charge de bois, mis en oeuvre dans le système selon l'invention, comprenant: - une génération de chaleur à partir de moyens de génération thermique, - un échange thermique permettant le transfert de la chaleur produite par les moyens de génération thermique, à un flux gazeux caloporteur de traitement de la charge de bois, et - une étape de séchage du bois comprenant : - une étape où ladite charge de bois est introduite dans un volume de traitement du bois, - une séquence de séchage de ladite charge de bois dans ledit volume de traitement, - une étape où ladite charge de bois séchée est sortie du volume de traitement. - 10 - Dans une version avantageuse de l'invention, le procédé comprend une récupération ou recyclage du flux gazeux de traitement après traitement de la charge de bois. Ce recyclage peut consister notamment en la réutilisation du flux gazeux dans une étape du procédé.
La génération de chaleur est réalisée, en particulier, par récupération de la chaleur d'un gaz obtenu par combustion à la sortie des moyens de génération thermique. Avantageusement, le gaz caloporteur est un gaz neutre, par exemple du CO2. Dans une version particulière de l'invention, la chaleur peut être obtenue par combustion de biomasse, végétale par exemple. Cette combustion peut être réalisée sous 02. Une telle combustion produit une grande quantité de CO2. Ce gaz est capté à la sortie du générateur thermique, après que sa chaleur de combustion ait été transférée au gaz caloporteur dans l'échangeur thermique du même générateur.
La compatibilité du CO2 avec la phytobiologie du bois tient à la chimie du bois qui est composé (en moyenne) de 50 % de Carbone et de 40 % d'Oxygène. De plus, le solvant du CO2 est l'eau, donc l'humidité interne du bois a tendance à absorber, voire aspirer le CO2, optimisant ainsi le transfert et la répartition de la chaleur dont il est le véhicule.
Le procédé selon l'invention comprend dans une version particulière une récupération de la chaleur du gaz généré par combustion réutilisable ultérieurement dans la vaporisation du 02 liquide. Par exemple, Le CO2 est à basse température à son point de captage. L'abaissement de température peut être accentué dans un échangeur secondaire où la chaleur résiduelle peut servir à l'évaporation de l'oxygène liquide qui peut être utilisée pour la combustion de la biomasse. De plus, le procédé selon l'invention peut comprendre en outre un traitement du flux gazeux de séchage pour filtrer le carbone imbrûlé avant sa captation. En effet, si nécessaire, le CO2 à basse température peut être filtré pour piéger les particules de carbone imbrûlé qui pourraient subsister dans le gaz. - 11 - Le CO2 peut ensuite être transféré dans l'échangeur thermique du générateur où il acquière les capacité thermique et température utiles pour l'évaporation de l'eau contenue dans le bois à sécher. Le CO2 chaud est ensuite transféré vers les systèmes de distribution qui gèrent l'introduction du gaz caloporteur dans le volume technique de traitement du bois. Après son passage dans la zone technique de traitement du bois, le volume de CO2 est augmenté du volume de l'eau extraite du bois et évaporée. Ce mélange gazeux est avantageusement aspiré par un système de ventilation électrique, qui transfère le mélange vers une unité de condensation de la vapeur d'eau. L'eau condensée est récupérée, par gravité, en phase liquide, et peut être réintroduite, sans autre forme de procès, dans le milieu naturel car elle ne contient aucun agent polluant, puisqu'elle a été distillée. Avantageusement, le flux gazeux de traitement de la charge de bois est complété par le gaz obtenu à la sortie des moyens de génération thermique. En effet, au cours de son transit dans l'unité de condensation, le mélange gazeux est débarrassé de l'essentiel de l'eau extraite du bois. La température du CO2 est du même coup considérablement abaissée (moins de 10 C) il retrouve alors toutes ses qualités de gaz caloporteur pour un nouveau cycle de séchage du bois. Ainsi, le flux gazeux de traitement de la charge de bois est: avantageusement en circuit fermé où il est recyclé en continu. De façon avantageuse, le recyclage du flux gazeux de traitement peut comprendre une phase de déshydratation et/ou de condensation. Une condensation de la vapeur d'eau peut être obtenue par une injection de CO2 liquide qui est pulvérisé dans le volume gazeux extrait de la zone de traitement. La chaleur latente, issue de la condensation de la vapeur d'eau, permet l'évaporation du CO2 dans ce même échangeur/condenseur. Cette capacité thermique est, du même coup, récupérée par le CO2, qui reste gazeux aux températures/pressions de condensation de la vapeur d'eau. - 12 - Dans une version particulière, une partie du gaz généré par combustion est compressée et stocké. Ce stock de gaz peut être utilisé pour la sécurité du système. Le gaz, CO2, sous un volume caloporteur auquel s'ajoute le volume qui a été utilisé pour la condensation de la vapeur d'eau, peut alors être recyclé par le système thermique de l'unité pour être réutilisé dans le cycle de traitement du bois. Le procédé selon l'invention décrit ainsi une boucle permanente de valorisation du CO2 et de la chaleur d'exploitation. Dans ces cycles, la seule énergie thermique consommée est en général la chaleur sensible qui permet l'élévation de la température de la charge de bois à traiter. Avantageusement la zone technique du volume de traitement est en dépression constante. Ainsi cette pression négative permet de favoriser les transferts de l'humidité interne du bois vers la surface. L'absence de pression en surface du bois fait que toute évaporation interne de l'humidité est transférée à l'extérieur, d'une part, sans avoir à subir les contre-pressions surfaciques qui engendrent des pertes de charges contraignantes, qui ralentissent l'évacuation de la vapeur d'eau et créent des surchauffes localisées dommageables pour le bois, et d'autre part sans soumettre le bois à une quelconque surpression localisée ou pression interne, globale dommageable. L'évaporation interne lente et continue régule les transferts thermiques vers le bois et est en mesure d'absorber et de diluer tous les excès de chaleur qui risqueraient de soumettre le bois à des contraintes thermiques dommageables.
La dépression est le garant de la fluidité de l'écoulement du gaz caloporteur dans le volume de traitement, elle annihile tout risque de concentration de vapeur d'eau dans l'enceinte qui pourrait se condenser sur les parois. - 13 - D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'un mode de réalisation nullement limitatif, et des dessins annexés sur lesquels : la figure 1 représente un schéma de principe d'un séchoir sous CO2 ; - la figure 2 présente un schéma d'un exemple d'unité de traitement cle séchage de bois selon l'invention ; - la figure 3 présente une coupe d'un exemple de travée de séchage; - la figure 4 présente une coupe d'un exemple d'une unité de séchage à quatre travées; - la figure 5 représente un exemple de deux travées de séchage vues une fermée, une ouverte vues d'un sas d'entrée. Un chariot avec sa charge est dans le sas, positionné sur le mécanisme de translation latérale et prêt à être introduit dans la travée/tunnel ouverte. Le dernier chariot de la file présente dans la travée/tunnel est visible par différence de couleur ; - la figure 6 présente un exemple d'introduction d'un chariot dans une travée/tunnel ; et - les figures 7a et 7b représente un exemple de système de distribution d'un gaz caloporteur dans une travée/tunnel, avec une vue de dessus, une vue de côté et une vue en coupe. On va maintenant décrire, en référence à la figure 2, un exemple de réalisation d'un système de séchage selon l'invention, en même temps que le procédé mis en oeuvre dans ce système. Ce système comprend une unité de traitement 20 dont le volume central 21 est divisé en travées de séchage 22 identiques, qui forment des tunnels dans lesquels le bois à traiter 23 suit un cycle continu. Ce cycle est "séquencé" en étapes qui constituent les "zones techniques" de séchage, au cours desquelles le bois 23 subit une des - 14 - phases du séchage programmé. Ce procédé permet de réaliser une programmation spécifique par travée 22, et pour chaque étape/zone technique de cette travée 22. Ainsi chaque travée/tunnel 22 de traitement est divisée en zones de séchage sensiblement identiques, dans lesquels la charge de bois 23 à traiter subit une fraction du cycle programmé pour la travée/tunnel 22 de traitement. Le système de connectique et le programme de conduite informatisé permettent cette souplesse. On peut ainsi réagir sur les différentes programmations, en cours de traitement, pour affiner et optimiser le séchage de la dite étape/zone technique avant de passer à la suivante. Si le volume central de traitement 21 peut n'être constitué que d'une seule travée/tunnel 22, il peut aussi en contenir autant que l'intérêt de l'usager final le nécessite ou le permet (et la faisabilité sur le site d'implantation) Les travées 22 sont disposées parallèlement, les unes aux autres. Chaque travée 22 constitue un tunnel de section et de longueur identiques (la longueur est définie par l'usager exploitant). Les dimensions de ces travées/tunnels 22 peuvent être déterminées par celles des transports routier du bois : par exemple 2,20 m de large, 12/13 m de long et 2,20 m de haut.
Les dimensions intérieures de chaque travée 22 du séchoir sont donc établies en fonction de ces paramètres : largeur, hauteur et longueur, plus les réserves de sécurité et de fonctionnement de part et d'autre. Pour que le traitement du bois 23 soit homogène, la section interne des travées/tunnels 22 a été définie à une largeur, par exemple de 1,45 m et une hauteur de 2,25 m, la longueur étant déterminée par l'intérêt de l'usager final. Une longueur de module a été définie pour réaliser des standards de charge adaptés à l'usage. Soit un chariot mobile 30 tel que représenté sur la figure 3, porteur de la charge de bois 23 à traiter : -ajusté à la largeur de la travée/tunnel 22 : 1,45 m dans cet exemple, 15 - de longueur correspondant aux standards des bois d'oeuvre : 6,50 mètres de long. Les plus courantes, des grandes longueurs standard du bois d'oeuvre, sont entre 6 mètres et 6,40 mètres (la longueur des charges sur les camions transporteurs est de 12/13 mètres). Cette organisation du système permet de dimensionner la longueur des travées/tunnels 22 de traitement de un module de charge à traiter à autant de multiple dudit module/charge que nécessite l'intérêt de l'usager final. Le fond (plancher) des travées/tunnels 22 est ainsi constitué par les chariots 30 portant les charges de bois à traiter 23. Ainsi, chaque chariot 30 correspond à une zone de séchage. Chaque travée/tunnel 22 de traitement est autonome. Ces travées/tunnels font partie du volume global de traitement 21 mais peuvent être programmées individuellement, en fonction des caractéristiques du bois à sécher et des paramètres finaux désirés. Cela permet une automatisation intégrale de l'ensemble du volume central de traitement 21, sans possibilité d'interaction d'une travée/tunnel 22 sur l'autre. Ces caractéristiques permettent l'optimisation complète de la conduite du procédé, pour une consommation d'énergie la plus proche du besoin réel (pour l'évaporation de la quantité d'eau programmée). Cette configuration permet de traiter simultanément différentes essences ou différentes épaisseurs par travée/tunnel 22 et de programmer des températures et des temps de séchage différents pour chaque travée 22.
Le volume central 21 dédié au séchage est dans, cet exemple, en permanence sous (:02. Ce gaz est totalement neutre pour la phytobiologie chimique/physique du bois, et il neutralise tous les risques liés à la sécurité de la charge à traiter car il est la phase ultime de la combustion du Carbone, donc parfaitement ininflammable. Pour la sécurité des personnes, le volume central 21 doit être totalement automatisé pourinterdire toute - 16 - possibilité de pénétration, du personnel exploitant, dans le volume central 21 lorsqu'il est sous CO2. Sur la figure 4, les parois latérales 41 sont composées d'une double cloison métallique qui configure un espace technique 42 dans lequel le gaz de traitement est: véhiculé. Le sens de circulation du gaz caloporteur, pour le séchage du bois, est régulièrement alterné pour une parfaite homogénéité du traitement. De ce fait, chaque paroi 46d et 46g est tantôt celle par laquelle le gaz caloporteur est introduit et tantôt celle par laquelle ledit gaz caloporteur et la vapeur d'eau sont extrait.
La face interne desdites parois 46d et 46g, en relation avec le volume de traitement (cloison du coté de la charge de bois), comporte des ouvertures verticales (ouies) visibles sur la figure 7b. Ces ouies permettent la diffusion du CO2 caloporteur sur la charge de bois 23 ou l'extraction de l'ensemble gazeux après traitement (CO2 + vapeur d'eau) vers le recyclage.
La cloison externe 44a, 44b de la paroi est pleine (face extérieure de l'espace technique dans lequel le gaz de traitement (CO2 ou CO2 + vapeur d'eau est véhiculé). Cette cloison externe des parois latérales du volume de traitement est agencée pour réaliser soit la fermeture du volume de traitement sur l'extérieur, auquel cas cette cloison externe 44a est isolée par une protection thermique, soit la séparation 44b de deux travées/tunnels 22 parallèles et séparation des deux espaces techniques 42 correspondants dans lesquels les gaz de traitement sont véhiculés. L'espace technique des parois 42, dans lequel le gaz de traitement (CO2 caloporteur ou CO2 + vapeur d'eau) est véhiculé, est séparé dans le sens de la longueur de la travée/tunnel 22 par des cloisons verticales 28 internes qui délirnitent les zones de traitement (dites zone/étape ou zone/technique). Tel que présenté par les figures 7a et 7b, le plafond des travées/tunnels 22 est aussi composé de deux tôles superposées, formant l'espace technique 72 dans lequel est disposé le système de distribution du CO2 caloporteur et d'extraction de l'ensemble gazeux après traitement. Cet - 17 - espace est séparé comme les cloisons verticales, pour délimiter les zones de traitement. Chaque zone technique de traitement correspond donc à un module/charge de bois d'oeuvre à sécher et comporte un système de 5 distribution/ext:raction qui comprend : un caisson d'inversion 73 de flux : il permet d'alterner le flux de traitement de la paroi de droite 46d à la paroi de gauche 46g, pour homogénéiser le séchage de la charge de bois 23. Le caisson d'inversion de flux 73 permet d'alterner le sens du flux 10 du gaz caloporteur, et du gaz extrait, de la cloison de droite 46d vers la cloison de gauche 46g et vice versa, alternativement selon la programmation, une gaine 74 raccordant l'espace technique 47g de la paroi de gauche 46g au caisson d'inversion de flux, 15 - une gaine 75 raccordant l'espace technique 47d de la paroi de droite 46d au caisson d'inversion de flux, une daine 76 raccordant le caisson d'inversion de flux à la conduite d'alimentation 761 en CO2 caloporteur, chaud et déshydraté, 20 une gaine 77 raccordant le caisson d'inversion de flux à la conduite d'extraction 771 du gaz utilisé (CO2, plus la vapeur d'eau extraite du bois) Sur cette gaine est installé l'échangeur thermique de déshydratation/condensation 11, qui va permettre de condenser la vapeur d'eau extraite du bois, et le 25 ventilateur d'extraction 12, tel que représentés sur la figure 1. Sur la figure 1, l'échangeur thermique de déshydratation/ condensation 11 est un espace de la conduite d'extraction 13 dans lequel le gaz extrait de la zone de traitement 14 (CO2, plus la vapeur d'eau extraite du bois) traverse un brouillard de CO2 liquide. Ce CO2 liquide est produit, 30 dans une phase déterminée du cycle "recyclage CO2 du système général" où - 18 -le gaz est à basse température et épuré. Une part de ce CO2 est comprimé à sa pression de condensation (environ 25 bars / et -55 C) et stocké liquide dans un réservoir tampon 15, en attente de son utilisation. Une canalisation 18 de CO2 liquide sous pression est disposée dans l'espace technique du plafond, elle raccorde les zones de traitement au réservoir tampon et sert de nourrice au dispositif de sécurité. Le CO2 liquide qui est injecté dans l'échangeur/condenseur 11 est donc sous pression. Il est pulvérisé dans cette partie de la gaine par des diffuseurs 78 pour réaliser un brouillard homogène. La quantité de CO2 liquide injectée est proportionnelle à l'échange thermique utile à la condensation de la vapeur d'eau extraite du bois 23. En traversant ce brouillard, l'ensemble gazeux (CO2 et vapeur d'eau extraite du bois) extrait de la zone de traitement 14 évapore instantanément le CO2 liquide, et provoque simultanément : - Le refroidissement de ce même ensemble gazeux. Le degré de cet abaissement de température est fonction de l'ensemble du cycle "recyclage CO2 du système général". Il est de préférence programmé aux alentours de 10 C, - la condensation de la vapeur d'eau extraite du bois 23, qui est récupérée par gravité dans un collecteur, - l'assèchement du CO2 caloporteur de traitement, qui est recyclé et prêt pour un nouveau cycle. Le CO2 extrait de la zone de traitement 14 (asséché) et le CO2 du brouillard de condensation/refroidissement (injecté liquide et évaporé) sont combinés et extraits vers le collecteur de "recyclage CO2 du système général" par un ventilateur électrique 12. Cet extracteur créé une dépression dans la zone/technique concernée, elle favorise le transfert des gaz de traitement et l'évaporation de l'eau contenue dans le bois. Ce ventilateur/extracteur 12 est installé dans le flux de CO2 basse température, (et déshydraté). (en aval du brouillard de condensation/refroidissement). Le - 19 - gaz assure et contrôle le refroidissement du moteur électrique en captant l'énergie thermique qu'il dégage, qui est ainsi recyclée. Le collecteur de "recyclage CO2 du système général" ne véhicule que du CO2 basse température, asséché et donc prêt à l'emploi. Une dérivation "by-pass"" 16, à volet commandé électriquement par la programmation du système, permet de mélanger si nécessaire ce CO2 basse température au CO2 chaud, provenant de l'échangeur 17 du générateur thermique pour être introduit dans la zone/technique du volume de traitement pour en réguler la température.
La configuration ainsi réalisée créée les espaces techniques 47d, 47g dans lesquels sont disposées toutes les conduites utiles au procédé. L'eau condensée est collectée et surpressée dans une réserve pour être utilisée dans le processus de séchage. Selon les essences et les caractéristiques du bois, on peut être amené à pulvériser de l'eau dans la zone technique de séchage 14, pour réguler la procédure de séchage. L'excédent d'eau est utilisé en fonction des conditions environnementales. Mélangée à l'eau du réseau elle assure un équilibrage du "PH", elle peut aussi être réintroduite dans l'écosystème sans autre forme de procès. Des systèmes d'injection d'eau sont disposés dans chaque zone 14 pour réguler la contrainte du séchage sur le bois (eau provenant de la réserve surpressée). Ce circuit sert aussi de moyen de sécurité pour le volume de traitement 21. De même façon, une canalisation en provenance du générateur thermique peut distribuer de la vapeur d'eau basse pression, qui peut être utilisée en substitution de l'eau "liquide" pour réguler la contrainte du séchage sur le bois. L'espace technique plafonnier est doublé par un toit isolé thermiquement pour éviter les déperditions. Les jonctions des isolations horizontales et verticales sont soignées pour éviter les ponts thermiques. - 20 - L'unité de séchage 20 est posée sur une forme en maçonnerie, tel que représenté sur la figure 5, qui peut être n'importe laquelle pourvue qu'elle réponde aux normes locales d'implantation de ce type d'activité. Ce sera de préférence un vide sanitaire propre (et dont l'étanchéité sera proportionné à la réglementation citée plus haut). Les murets 51 en élévation, de ce vide de propreté, seront les bases en maçonnerie de chacune des cloisons verticales 41 de l'unité de séchage 20, la hauteur de ces murets 51 définissant l'espace dévolu à la maintenance des systèmes de traction des chariots 30, dans les sas 24 et 25 et le volume central de traitement 21. Ce soubassement peut être réalisé par tout autre système ou moyen, dès lors qu'il réserve l'espace utile sous l'unité de séchage 20, dans le respect des normes et de la technique (il devra être étanche à l'air pour ne pas perturber le cycle de traitement). Les chariots 30 porteurs des charges de bois 23 sont mobiles dans leur travée/tunnel 22. Un système 32 de roulage latéral s'insère dans les logements 31 (rails de guidage) prévus à cet effet au bas des cloisons latérales 46g et 46d qui forment le tunnel de séchage 22. Les dimensions de ce chariot 30 sont donc : la largeur correspondant aux travées 22 et la longueur correspondant à la charge de bois à traiter 23, soit par exemple, largeur 1,45 m sur 6,50 m de longueur. Le plateau :33 du chariot 30 est composé d'une structure porteuse, ossature métallique dont la face supérieure est constituée par une tôle pleine qui forme la base sur laquelle est posée la charge de bois 23 à traiter. Des traverses métalliques (entretoises) sont fixées sur ce fond pour maintenir l'écartement utile au passage des gaz entre cette tôle de fond et la charge de bois 23. Une tôle pleine ferme le dessous du chariot 30, l'espace ainsi formé est de l'épaisseur de la structure porteuse. Cet espace est comblé de matière isolante pour éviter les déperditions thermiques vers le soubassement. La face supérieure du chariot "plateau" 33 est façonnée pour que des pentes convergent vers le centre du plateau. Des orifices communiquent avec un réservoir situé dans l'épaisseur du chariot 30. Ce système à pour objet de collecter les éventuels condensas provenant de la - 21 - charge de bois 23. Cette réserve est systématiquement vidée à la fin de chaque cycle de séchage. Chaque chariot 30 est équipé de sondes de température et d'humidité qui permettent le contrôle continu de la charge de bois 23 au cours du cycle de séchage. Ces sondes sont raccordées à des boîtiers situés dans l'épaisseur du chariot 30, espace dans lequel sont aussi logés la filerie et les boîtiers de connectique qui permettent l'équipement de la charge de bois 23 en sondes de contrôle. Dans cet espace, peuvent être aussi disposés des mécanismes rétractables pour permettre au chariot 30 de s'amarrer aux moyens de traction et de déplacement translationnels. Des systèmes rétractables peuvent aussi être disposés aux extrémités des chariots 30 pour les solidariser dans la file. Ce peut être des électro-aimants ou tout autre système connu et automatisable. Le système de roulage 32 est situé à l'extérieur du chariot 30, de part et d'autre sur les flans latéraux, pour s'insérer dans les rails de guidage 31 au bas des cloisons latérales/verticales 46g et 46d qui forment la travée/tunnel 22. Cette configuration fait que les chariots 30 sont parfaitement ajustés à la largeur des travées/tunnels 22. Ce système de roulage 32 peut être rétractable pour éviter les proéminences lorsque le chariot 30 n'est pas dans les guides de roulage. Le système de roulage peut être indifféremment des ensembles de roulements installés sur le chariots 30 ou dans les rails/guides des parois verticales 46g et 46d. Aucun système de mécanisation n'est utile dans l'espace "volume de traitement" 21. La file de chariots 30 est poussée par les moyens d'introduction de la charge nouvelle à traiter. La file peut aussi être tractée par le chariot 30 qui sort dudit volume de traitement 21. Un déflecteur 55 peut être avantageusement disposé sur la cloison verticale, au-dessus du rail/guide 31, pour réaliser une étanchéité entre le plateau du chariot et la paroi verticale pour permettre les écoulements éventuels de liquide vers la réserve du chariot 30. Ce système déflecteur 55 peut être rétractable pour éviter les proéminences lorsque le chariot 30 n'est pas dans les guides de roulage 31, il peut être une tôle souple fixée - 22 - sur la paroi verticale qui assure une étanchéité par gravité sur le plateau 33 du chariot 30. Cette étanchéité sera le garant contre toute pénétration d'air par le soubassement. Les chariots 30 sont les uns derrière les autres dans la travée/tunnel 22, le chariot 30 provenant du sas d'entrée/alimentation remplace celui (chariot de tête) qui sort par le sas de sortie 25 (lorsque l'objectif du séchage est atteint). Entre le sas d'entrée 24 et celui de sortie 25, les chariots 30 vont se déplacer, étape par étape, d'une longueur de chariot (6,50 m) Un capteur détecte la position du chariot de tête, la file est bloquée lorsqu'il est en position de stationnement contre la porte de sortie 535. C'est l'évacuation du chariot de tête qui permet à la file de progresser d'une longueur de chariot. Ces étapes positionnent les charges 23 dans chaque zone de traitement, la durée de station est programmée en fonction des paramètres et des objectifs. Par exemple la charge de bois 23 qui entre à 50% d'humidité relative "HR" par kg de matière d'origine doit sortir à 12 HR : dans notre exemple schématisé sur la figure 2, la travée 22 contient 6 chariots, chaque station correspondra à un objectif d'évaporation de 1/6ème de l'humidité à extraire.
Dans la travée 22, les zones techniques de traitement se succèdent sans séparation. Une étude thermodynamique et aéraulique a démontré que l'interaction, d'une zone sur celle qui précède et celle qui suit, est de quelques centimètres, sans incidence sur la programmation et sur le résultat final. Chaque zone est gérée par la programmation générale du cycle, elles sont toutefois autonomes et peuvent être réglées séparément (si une des consignes de programmation n'est pas atteinte ou est dépassée, le personnel peut intervenir et optimiser les réglages, de même que le programme informatique peut interagir) Chaque boite de connectique, installée sur les chariots 30, reçoit un connecteur escamotable (dans la paroi, à chaque étape "zone technique de traitement") qui raccorde le chariot 30 au programme informatique. Le système de raccordement et de 23 - positionnement de chaque chariot 30 peut aussi être à infrarouge ou à ondes radio, ce choix étant défini par l'usager final. Une connectique de chaque zone 22 raccorde les chariots 30 à la "zone technique de traitement" correspondant à leur position respective.
Les sondes transmettent les données de la charge de bois 23 au programme informatique qui gère ladite zone. Le cycle se poursuit jusqu'à l'accomplissement: de l'objectif. Chaque zone est paramétrée en température et en volume de CO2 de traitement pour évacuer la quantité de l'eau contenue dans le bois 23 (programmée zone par zone, dans l'exemple 6,4 % du total). Les calculs thermiques de base déterminent ces consignes au programme préétabli. Si au cours du temps de stationnement imparti, le programme détecte une anomalie (ou que l'objectif ne sera pas atteint) la gestion de zone peut intervenir pour modifier la température et le volume du CO2 introduit (la donnée temps de stationnement doit être la plus régulière possible pour la bonne gestion du traitement, elle est néanmoins modifiable en cours de cycle). La gestion de zone augmente ces paramètres s'il y a insuffisance, ou les réduits si le séchage est trop rapide, ou admet de l'injection d'eau, ou de vapeur d'eau pour réguler le séchage, ou arrête l'injection de CO2 si l'objectif de zone est atteint avant le temps imparti. Lorsque le cycle de la station de tête est fini (dernière "zone technique de traitement") la charge 23 du chariot 30 de tête a atteint le degré d'humidité requis. Le chariot 30 de tête peut alors être transféré dans le sas de sortie 25.
Le sas de sortie 25 est configuré de façon à ce que la dimension qui est dans le prolongement des travées/tunnels 22 (largeur du sas) permette le déplacement latéral d'un chariot 30. Soit par exemple 6,50m, plus les besoins de dégagement pour l'ouverture des portes 53 des travées/tunnel 22 (si les portes 53s du volume de traitement 21 se dégagent de leur épaisseur dans le sas et coulissent à droite ou à gauche pour libérer l'accès - 24 - à la travée 22 concernée) et les réserves d'usage pour le bon fonctionnement. Les portes 53E et 53s occultant les travées/tunnels 22 peuvent être aussi bien des volets roulants que des portes pleines actionnées par tout système d'ouverture, seul l'intérêt thermique et la rationalité du fonctionnement déterminant le choix. Chaque sas 24, 25 a comme longueur la largeur du volume de traitement 21 (qui est relative au nombre de travée/tunnel 22, dans l'exemple décrit sur la figure 2 il y en a quatre). Le sas 25 (de sortie) s'ouvre sur l'extérieur par une porte 26 coulissante, parallèle au sens des chariots 22 dans le sas 25 (dans le sens de la longueur de l'unité de séchage 20) pour permettre l'extraction des chariots 30 porteur des bois séchés. L'extraction du chariot 30 peut s'effectuer aussi dans le sens de progression des travées 22 (dans le sens de la longueur de l'unité de séchage 20) si la configuration et l'agencement de la zone de travail le nécessite. Dans ce cas, la ou les portes coulissent perpendiculairement au sens de progression des chariots 30. L'une ou l'autre de ces fonctions est définie par l'usager final au moment de la conception de l'unité, les deux fonctions pouvant être appliquées sur une même unité 20. Les portes 26 donnant sur l'extérieur doivent être isolées pour limiter les déperditions thermiques, cela implique qu'elles soient d'une seule pièce. Si le volume de traitement/séchage est bien isolé, ces portes donnant sur l'extérieur peuvent être tous les autres types d'ouvrant connus. Le sas 25 comporte un mécanisme 50 à rouleaux 52, ou tout autre moyen connu, qui permet la translation latérale des chariots 30: de 25 l'emplacement correspondant à sa sortie d'une travée/tunnel 22, jusqu'à la porte extérieure 26 par laquelle il sera extrait. Le chariot 30 peut être tracté ou poussé par tout système connu. Lorsqu'une travée/tunnel 22 s'ouvre pour l'extraction d'une charge 23 séchée, les portes 26 ouvrant le sas 25 de sortie sur l'extérieur sont 30 fermées (la sécurité du système contrôle cette fonction) et le sas 25 est sous CO2. Un capteur contrôle ce remplissage en analysant le gaz de - 25 - décompression : l'introduction du CO2 dans le sas 25 chasse l'air qui entre lors de la sortie définitive d'un chariot 30. Pour que le CO2 qui est contenu dans le sas 25,ou celui qui s'échappe de la travée/tunnel 22 à l'ouverture de la porte de communication, ne se disperse pas à l'extérieur, la (les) porte(s) 26 de communication du sas 25 avec l'extérieur est (sont) maintenue(s) fermée(s) en permanence. Elles ne sont ouvertes que pour sortir un (ou plusieurs) chariot 30 prêt à être exploité, cette fonction n'est possible que lorsque les portes 53 occultant les extrémités des travées/tunnels 22 sont contrôlées fermées.
Les chariots 30 qui sont introduits dans le sas 25 de sortie (en provenance du volume de traitement 21) après avoir accompli le cycle de séchage programmé, sont conservés dans le sas jusqu'à ce que la température du bois soit abaissée. Pour cela, une circulation continue de CO2 froid est établie dans le sas 25. Ce CO2 provient du collecteur dit de "recyclage CO2 du système général". Après avoir circulé dans le sas 25 de sortie et servi au refroidissement du bois, il s'est chargé de la chaleur sensible du bois. Cette capacité thermique est ainsi recyclée et participe à l'économie du procédé. Le CO2 est continuellement extrait du sas 25 pour être réintroduit dans le système de gestion du CO2 caloporteur de l'unité 20.
La chaleur est recyclée et le bois est refroidi, il ne subit pas de choc thermique à la sortie du sas 25. Les chariots 30 sont extraits du sas 25 de sortie au fur et à mesure des besoins du site industriel, où l'unité de séchage est installée, ou pour être chargés sur les camions de transport. Pour pouvoir extraire les chariots 30, les portes de sorties 53s des 25 travées/tunnels 22 doivent être fermées et le CO2 du sas 25 évacué (les conditions sont les mêmes que pour le sas 24 d'entrée/approvisionnement). Si la charge de bois 23 qui se trouve introduite dans le sas 25 de sortie est dédiée à un système de transformation automatisé, sans nécessité de présence humaine, le chariot 30 peut être sorti sans que le CO2 30 du sas 25 soit évacué. Par exemple, si une charge 23 est dédiée à un système de traitement thermique du bois à haute température, et si le - 26 - système de traitement à haute température est accolé (et communicant) au sas 25 de sortie, le chariot 30 peut être transféré dans l'enceinte de ce système sans attendre le refroidissement de la charge. Lorsque les systèmes de contrôle de ces paramètres l'autorisent, la 5 porte 53s de communication de la travée/tunnel 22 concernée avec le sas 25 de sortie peut s'ouvrir. Les connectiques de zone se désaccouplent dans chaque zone technique concernée, la file de chariots retrouve sa mobilité. Le chariot de tête peut être extrait de la travée/tunnel 22 et transféré dans le sas 25 de sortie : 10 - la porte de communication 53s, de la travée/tunnel 22 concernée avec le sas 25 de sortie, s'ouvre ; lorsque la porte 53s est ouverte, deux rails escamotables 64 se positionnent au niveau des guides de roulage 31 des parois de la travée/tunnel 22 concernée, de manière à assurer la translation du chariot 30 de tête dans le sas 25 de sortie, sans qu'il soit gêné par le système de translation latéral ; le chariot 30 de tête est extrait de la travée/tunnel 22 concernée par un système à chaîne, ou similaire, qui se positionne automatiquement dès que la porte 53s de communication est ouverte. Il s'escamote dès que la porte 53s se ferme. Si la mécanisation d'extraction du chariot 30 de tête ne prend pas en charge la file des chariots 30 de la travée/tunnel 22 , les autres restent à leur place. Si le choix est fait de mobiliser la file de chariots 30 par le mécanisme d'extraction du chariot 30 de tête, l'ensemble est tracté jusqu'à ce qu'un système détecte que le nouveau chariot 30 de tête est à sa destination (zone terminale) Le chariot 30 à extraire est alors déconnecté de la file et son extraction finalisée. Dès que le cycle d'extraction du chariot de tête est accompli, lorsque la 30 charge 23 (dite de tête) est dans le sas 25 de sortie : 15 20 25 - 27 les deux rails escamotables 64, sur lesquels était positionné le chariot 30 à la hauteur des rails/guides de roulage 31 de la paroi de la travée/tunnel concernée s'abaissent et s'escamotent. Le chariot 30 est alors positionné sur le mécanisme de déplacement latéral 50 du sas 25. Dans les sas d'entrée 24 et de sortie 25 les chariots 30 se déplacent latéralement ; - la porte de communication 53S, de la travée/tunnel 22 concernée avec le sas 25 de sortie, se referme ; - la porte de communication 53E, de la travée/tunnel 22 concernée avec le sas 24 d'entrée/approvisionnement, s'ouvre. Cette porte ne peut s'ouvrir que si la (les) porte(s) 27 de communication du sas 24 (d'entrée/approvisionnement) avec l'extérieur est fermée ; lorsque la porte 53E est ouverte, deux rails escamotables 64 se positionnent sous les mécanismes de roulage latéraux du chariot 30 correspondant, se trouvant dans le sas 24 d'entrée/approvisionnement ; - tel que montré sur les figures 5 puis 6, le chariot 30, portant la 20 nouvelle charge de bois à traiter 23E, est légèrement soulevé par les deux rails escamotables 64 qui se positionnent sous les mécanismes de roulage latéraux du chariot, pour être dégagé du mécanisme 50 de translation latérale du sas 24, et être positionné au niveau des guides de roulage 31 des parois de la 25 travée/tunnel 22 concernée). Une nouvelle charge de bois 23E présente dans le sas d'entrée 24 pour être introduite dans une travée 22 et une charge de bois 23 introduite précédemment sont visible sur la figure 5. La flèche 54 montre un sens de déplacement des charges de bois dans le sas d'entrée 24 et/ou 30 dans le sas de sortie 25 ; 10 15 - 28 - Le chariot 30, portant la nouvelle charge de bois à traiter, peut être introduit. Le chariot 30 est alors pris en charge par un système d'introduction connu (chaîne, vis sans fin, chariot tracté ou poussé...) qui se positionne automatiquement dès que la porte de communication 53E avec la travée/tunnel 22 est ouverte. Il s'escamote dès que la porte se ferme ; Le chariot 30, portant la nouvelle charge de bois à traiter, est introduit dans la travée/tunnel jusqu'à ce qu'il soit au contact du chariot de queue dans la file.
La file est alors roulée jusqu'à la porte de communication 53S avec le sas 25 de sortie (qui est fermée) poussée par le nouveau chariot et son système d'introduction. Lorsque le nouveau chariot de tête de la file est au contact de la porte de sortie 5:3s (de la travée/tunnel) un capteur détecte la position, la file est complétée. Si c'est le mécanisme d'extraction de la charge terminée qui tire la file, l'introduction de la nouvelle charge est détectée "finalisée" lorsque le nouveau chariot est au contact de la file et amarré à c'elle-ci. La file est complète et le processus suivant s'enclenche : - le système d'introduction se dégage et revient à sa position de départ, les rails de positionnement 64 du chariot 30, dans le sas 24 d'ent:rée/approvisionnement, se dégagent au repos, la porte d'entrée 53E de la travée/tunnel 22 se referme. Si les portes, entrée 53E et sortie 53S du volume de traitement, sont à ouverture latérale, elles sont isolées thermiquement. La porte se dégage de l'encadrement à obturer et coulisse devant la porte de la travée 22 voisine. Il ne peut y avoir qu'une porte ouverte à la fois sur un volume comportant deux ou trois travées 22 parallèles, sauf à réserver les dégagements et les 30 - 29 - structures porteuses en conséquence. Les portes d'entrée 53E et de sortie 53S du volume de traitement peuvent être de type "volets roulants" à condition que l'isolation thermique des sas 24 et: 25 et leurs ouvrants soient bien isolés.
La file est de nouveau complète et le cycle continue jusqu'à ce que le traitement de la charge de tête soit accompli. Pendant les opérations d'extraction de la charge 23 séchée et de celle qui prend la place, le système peut être configuré pour que le cycle de traitement, sur les autres chariots 30 de la travée 22 concernée, ne soit pas interrompu. Pour cela l'étanchéité à l'air du soubassement de l'unité de séchage 20 doit être parfaite, surtout si c'est la file de chariots 30 qui est le fond de la zone de traitement 21. Une étanchéité plus efficace peut être réalisée entre les chariots et les parois et entre les chariots eux-mêmes par tout procédé connu.
Une nouvelle charge 23 peut être introduite dans le sas 24 d'entrée/approvisionnement en remplacement de celle introduite dans le volume de traitement 21. Pour cela le CO2 contenu dans le sas 24 est évacué par une extraction électrique et réintroduit dans le cycle CO2 de l'unité de séchage 20. On peut alors ouvrir la porte extérieure 27 du sas d'entrée 24 pour approvisionner un nouveau chariot 30 dans ce sas 24, à la place du précédent. Le sas d'entrée/d'approvisionnement 24 est configuré de façon à ce que la dimension qui est dans le prolongement des travées/tunnel 22 permette le déplac:ement latéral d'un chariot 30. Soit par exemple 6,50m, plus les besoins de dégagement pour l'ouverture des portes des travées/tunnel 22 (les portes du volume de traitement sedégagent de leur épaisseur dans le sas 24 et coulissent à droite ou à gauche pour libérer l'accès à la travée 22 concernée) et les réserves d'usage pour le bon fonctionnement. Chaque sas 24 et 25 a comme longueur la largeur du volume de traitement 21 (qui est relative au nombre de travée/tunnel 22, dans l'exemple décrit ici il y en a quatre). - 30 - Le sas d'entrée/approvisionnement 24 s'ouvre sur l'extérieur par une porte coulissante 27, parallèle au sens des chariots 30 dans le sas 24 (dans le sens de la longueur de l'unité de séchage 20) pour permettre l'introduction des chariots 30 chargés des bois à sécher 23. L'introduction du nouveau chargement peut s'effectuer aussi dans le sens de progression des travées 22 (dans le sens de la longueur de l'unité de séchage 20) si la configuration et l'agencement de la zone de travail le nécessite, dans ce cas la ou les portes coulissent perpendiculairement au sens de progression des chariots. L'une ou l'autre de ces fonctions sont définies par l'usager final au moment de la conception de l'unité. Les deux fonctions peuvent être appliquées sur une même unité 20. Tel que représenté sur la figure 5, le sas 24 comporte un mécanisme 50 à rouleaux 52, ou tout autre moyen connu, qui permet la translation latérale des chariots 30 jusqu'à l'emplacement correspondant à son introduction dans une travée/tunnel 22 Le chariot 30 est tracté ou poussé par tout système connu. Le sas 24 peut contenir autant de chariots porteurs 30 de charges prêtes à être séchée que le volume de traitement 21 comporte de travées/tunnels 22. Dès l'introduction d'un chariot 30 dans le sas 24, les systèmes de roulage latéraux 32, qui lui permettent d'être engagé dans les rails/guides 31 des parois 46d, 46g des travées/tunnels 22, sont dégagés (s'ils sont rétractables). Lorsqu'une travée/tunnel 22 s'ouvre pour l'introduction d'une nouvelle charge 23E, les portes 27 ouvrant le sas 24 d'entrée sur l'extérieur sont fermées (la sécurité du système contrôle cette fonction) et le sas est sous CO>. Un capteur contrôle ce remplissage en analysant le gaz de décompression (l'introduction du CO2 dans le sas chasse l'air qui entre lors du chargement en chariot). Les sas 24 et 25 d'entrée et de sortie peuvent être identiques. Les chariots 30 extraits du sas 25 de sortie, une fois libérés de leur charge de bois 23 séché, peuvent être de nouveau chargés en bois à traiter, pour être introduits dans le sas 24 d'entrée/approvisionnement. - 31 - La translation du chariot 30 vide entre le sas 25 de sortie et le poste de chargement (de bois à sécher) peut être automatisée. La translation du chariot chargé entre le poste de chargement et le sas 24 d'entrée/approvisionnement, ainsi que son introduction dans le sas 5 24 peuvent être automatisées. Le générateur thermique 19 est conçu notamment pour : - produire la chaleur utile au bon fonctionnement de l'unité, -produire le CO2 utilisé par le procédé, et - régénérer et épurer le flux de CO2 de traitement. 10 Pour cela le générateur thermique 19 est un système à combustion de combustible solide sous 02, de préférence exempt d'élément polluant. Ce combustible solide est de la biomasse végétale non polluée, de préférence densifiée [Bio-D] , ou des morceaux de bois torréfiés, ou tout autre forme de biomasse végétale adaptée au procédé. 15 La configuration du foyer 191 du générateur thermique 19 est conçue pour permettre l'introduction de déchets de bois de petites dimensions (sciures et même fine de ponçage...) pour que la combustion de ces déchets soient absolue (aucune perte de matière combustible imbrûlée dans les gaz de combustion). 20 La combustion sous 02, de combustible végétal, exempt d'élément polluant, ne produit que du CO2. Le générateur est équipé d'un échangeur thermique 17 à l'issue duquel le CO2 est récupéré pour être utilisé dans le procédé de séchage et ses périphériques. La chaleur du gaz de combustion (CO2) est transférée au CO2 25 d'exploitation (caloporteur) dans l'échangeur. Le CO2 issu de la combustion est refroidi au maximum dans l'échangeur thermique 17 par les moyens d'exploitation : - 32 -transfert de la chaleur au gaz caloporteur du procédé de séchage et -refroidissement par transfert de la chaleur latente de gazéification à l'oxygène liquide, qui doit être en phase gazeuse pour la combustion de la biomasse dans le générateur. Une partie du CO2, issu de la combustion, une fois refroidi, est aspirée par un compresseur (moyen industriel connu) pour être portée à sa pression de condensation 15. La chaleur latente de condensation du CO2, et celle produite par le moteur électrique du compresseur, sont transférées au CO2 d'exploitation (caloporteur). L'ensemble de ces systèmes et moyens sont connus et maïtrisés par l'industrie. Le CO2 liquide est stocké dans une citerne tampon 15, avant son utilisation dans le système. La part de C:02r issue de la combustion, qui n'est pas liquéfiée est à basse température, est exploitée telle qu'elle par le procédé pour être le flux caloporteur pour tous les transferts thermiques des systèmes de fonction et du procédé de séchage du bois. La totalité du CO2 est récupérée à la sortie du générateur 19, aussi bien celui généré par la combustion que celui utilisé dans le procédé et recyclé par le générateur 19. Il n'y a pas de rejet gazeux à la sortie de ce système, donc pas de cheminée. Le CO2 liquide est utilisé notamment pour : - La déshydratation du flux caloporteur de traitement du bois, - La sécurité de l'unité de traitement 20 (sécurité incendie en neutralisant l'environnement et en produisant de la neige carbonique), - Pour tous les usages du procédé nécessitant un refroidissement rapide, - 33 - - Pour fournir de la pression mécanique à certain système du procédé, etc. Le CO2 caloporteur provient à l'origine de la combustion de la biomasse végétale sous 02. Il est utilisé en boucle dans le système dit "recyclage CO2 du système général" et il est régulièrement recyclé/régénéré et épuré dans le générateur thermique 19. La quantité de CO2 caloporteur est donc croissante et il faut en limiter le volume au strict besoin du procédé. Pour cela, l'excédent est liquéfié et stocké pour l'usage de l'unité. Comme cet usage est lui aussi limité, le CO2 liquide excédentaire peut être commercialisé et ou inerté selon des procédés connus. Le CO2 caloporteur est utilisé en circuit "semi fermé" durant lequel il passe par toutes les étapes : Le CO2 caloporteur acquière sa capacité thermique et sa température dans l'échangeur thermique 17 du générateur 19 sans aucun contact avec le gaz 15 de combustion de la biomasse végétale. Le CO2 caloporteur est transféré au volume technique de traitement 14, où il permet d'élever la température du bois à traiter et où il transfère sa capacité thermique à l'humidité à extraire. Il fournit ainsi à l'eau sa chaleur latente de vaporisation. 20 Le CO2 caloporteur et la vapeur d'eau sont ensuite extraits du volume de traitement pour être transférés à l'échangeur thermique de déshydratation 11 (condenseur) où l'eau sera séparée du CO2 caloporteur. L'échangeur thermique de déshydratation/condensation 11 est un système dans lequel l'ensemble gazeux extrait du volume de traitement (le 25 CO2 caloporteur et la vapeur d'eau) traverse un brouillard de CO2 liquide, sous pression, atomisée. (le CO2 liquide est à une température négative de "moins" - 55 C). Les rarnpes 78 de diffusion du CO2 liquide sont situées dans le flux chaud provenant clu volume de traitement, pour éviter les phénomènes 30 parasites de glaciation de l'eau. Le CO2 liquide est projeté et atomisé dans - 34 - le sens du flux gazeux à assécher. Au passage de cette pulvérisation, le CO2 caloporteur est refroidi et la vapeur d'eau condensée. La chaleur latente de condensation de la vapeur d'eau est transférée au CO2 liquide, qui puise là sa chaleur latente de vaporisation. L'enthalpie des deux phénomènes étant différente, la compensation se fait en dosant les volumes de l'un par rapport à l'autre. L'eau condensée est récupérée par gravité. Elle est pure de tout polluant, elle ne contient que quelques "pourcent" de CO2 solubilisé qui l'enrichissent avant sa réintroduction dans l'écosystème. Cette eau récupérée est utilisée en priorité dans l'unité industrielle de traitement. Le CO2 caloporteur est alors asséché, il est mélangé à celui qui a été introduit en phase liquide et vaporisé. La température des deux volumes de CO2 gazeux, à la sortie de l'échangeur thermique de déshydratation/condensation 11, est basse (température inférieure ou égale à 10 C) Ce CO2 est transféré au cycle dit "recyclage CO2 du système général" où il va être régénéré pour l'usage du procédé. Une partie de ce CO2 est extraite pour être comprimée/liquéfiée. Le volume gazeux résiduel va transiter par les périphériques à refroidir (les ventilateurs d'extraction, le compresseur et le sas de sortie...) pour capter leur chaleur. Ce CO2 caloporteur est ensuite transféré à l'échangeur thermique du générateur où il acquière sa capacité thermique de traitement, la boucle est bouclée et le cycle continue. Une partie de ce CO2 est prélevée du cycle pour être régénérée/épurée par le générateur thermique, dans le foyer à combustion de la biomasse végétale sous 02.
Le procédé de séchage selon l'invention ne se limite pas à l'exemple décrit ci-dessus et peut être appliqué dans d'autres domaines.

Claims (52)

REVENDICATIONS
1) Système de séchage d'une charge de bois (23) comprenant : - des moyens de génération thermique (191) fournissant de la chaleur utile au séchage de la charge de bois (23), - des moyens d'échange thermique (17) permettant le transfert de la chaleur produite par les moyens de génération thermique (191), à un flux gazeux caloporteur de traitement de la charge de bois (22), une unité de traitement/séchage (20) de la charge de bois (23), comprenant un volume central (21), dit volume technique ou de traitement, dédié au séchage du bois, et des sas d'entrée (24) et de sortie (25) cles charges de bois (23), situés aux extrémités amont et aval dudit volume central (21), et - des moyens thermiques de déshydratation et de condensation (11) de la vapeur d'eau extraite du bois au cours du cycle de séchage.
2) Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de génération du flux gazeux caloporteur.
3) Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de recyclage en continu du flux gazeux de traitement de la charge de bois (23).
4) Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le volume central (21) de l'unité de traitement (20) est divisé en travées (22) de séchage sensiblement identiques, qui forment des tunnels dans lesquels la charge de bois (23) à traiter suit un cycle continu.
5) Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque travée/tunnel (22) de traitement est autonome et peut être programmé individuellement.
6) Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque travée/tunnel (22) de traitement est divisée en zones de séchages sensiblement identiques, dans lesquels la charge de bois (23) à traiter subit une fraction du cycle programmé pour la travée/tunnel (22) de traitement.
7) Système selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la charge de bois (23) à sécher est transportée dans les tunnels (22) sur des moyens de chariot (30).
8) Système selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de chariot (30) sont pourvus de sondes de température et d'humidité qui permettent un contrôle continu de la charge de bois (23) au cours du cycle de séchage.
9) Système selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que les parois latérales (41) des travées/tunnels (22) du volume central (21) sont composées d'une double cloison métallique qui configure un espace technique (42) dans lequel le flux gazeux de traitement de la charge de bois (23) est canalisé.
10) Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que la cloison interne (46d, 46g) des parois latérales 41 du volume central (21) de traitement comporte des ouies verticales (71).
11) Système selon la revendication 10, caractérisé en ce que les ouies (71) qui se trouvent sur la face interne (46g, 46d) des parois latérales (41) du volume central (21) de traitement permettent la diffusion du flux gazeux de traitement sur la charge de bois (23) ou l'extraction de l'ensemble gazeux après traitement.
12) Système selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que la cloison externe (44a, 44b) des parois latérales (41) du volume central (21) de traitement est pleine.
13) Système selon la revendication 12, caractérisé en ce que la cloison externe (44a, 44b) des parois latérales (41) du volume central (21) de traitement est agencée pour réaliser : (i) soit la fermeture du volume de-37 - traitement sur l'extérieur, ladite cloison (44a) externe étant isolée par une protection thermique, (ii) soit la séparation de deux travées/tunnels (22) parallèles et la séparation des deux espaces techniques (42) correspondants dans lesquels les gaz de traitement sont véhiculés.
14) Système selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, caractérisé en ce que l'espace technique (42) des parois dans lequel le flux gazeux de traitement est véhiculé, est séparé dans le sens de la longueur de la travée/tunnel (2.2) par des cloisons verticales internes (28) qui délimitent des zones de traitement dites zone/étape ou zone/technique.
15) Système selon l'une quelconque des revendications 4 à 14, caractérisé en ce que le plafond d'au moins une travées/tunnels (22) comprend deux tôles superposées formant un espace technique (72) qui peut être séparé par des cloisons verticales, pour délimiter des zones de traitement.
16) Système selon l'une quelconque des revendications 4 à 15, caractérisé en ce que au moins une travée/tunnel (22) comporte des moyens de distribution du flux gazeux de traitement de la charge de bois (23) et des moyens d'extraction de l'ensemble gazeux après traitement.
17) Système selon la revendication 16, caractérisé en ce que les moyens de distribution du flux gazeux de traitement de la charge de bois (23) et les moyens d'extraction de l'ensemble gazeux après traitement sont disposés dans l'espace technique (72) se trouvant dans le plafond des travées (22).
18) Système selon l'une quelconque des revendications 16 ou 17, caractérisé en ce que les moyens de distribution/extraction comprennent : - un caisson (73) d'inversion de flux, - une gaine (74) raccordant l'espace technique (47g) de la paroi de gauche (46g) au caisson (73) d'inversion de flux, - une gaine (75) raccordant l'espace technique (47d) de la paroi de droite (46d) au caisson (73) d'inversion de flux,- 38 -une gaine (76) raccordant le caisson (73) d'inversion de flux à la conduite (761) d'alimentation en flux gazeux de traitement, et - Une gaine (77) raccordant le caisson d'inversion de flux à la conduite (771) d'extraction du flux gazeux utilisé.
19) Système selon la revendication 18, caractérisé en ce que le caisson (73) d'inversion de flux est agencé pour faire alterner le sens du flux du gaz caloporteur et du gaz extrait.
20) Système selon l'une quelconque des revendications 18 ou 19, caractérisé en ce que les moyens thermiques de déshydratation ou de condensation (11) sont installés sur la gaine (77) raccordant le caisson (73) d'inversion de flux à la conduite (771) d'extraction du gaz utilisé.
21) Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens thermiques de déshydratation ou de condensation (11) comprennent des diffuseurs (78) à CO2 liquide.
22) Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un ventilateur/extracteur (12) pour collecter le flux gazeux après traitement.
23) Système selon la revendication 22, caractérisé en ce que le ventilateur/extracteur (12) est installé dans le flux gazeux basse température après traitement en aval de l'étape de condensation/refroidissement dudit flux.
24) Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour mélanger le flux gazeux à la sortie des moyens de condensation ou de déshydratation (11) au flux gazeux de traitement.
25) Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour collecter et surpresser dans une réserve de l'eau condensée dans les moyens de condensation et de déshydratation (11).- 39 -
26) Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de génération thermique comprennent des moyens de combustion (191) de combustible solide.
27) Système selon la revendication 26, caractérisé en ce que le combustible 5 solide comprend de la biomasse végétale.
28) Système selon l'une quelconque des revendications 26 ou 27, caractérisé en ce que la combustion du combustible solide est réalisée sous 02.
29) Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, 10 caractérisé en ce que les moyens d'échanges thermique comprennent au moins un échangeur thermique (17).
30) Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour distribuer de la vapeur d'eau basse pression de façon à réguler la contrainte du séchage sur la charge de 15 bois (23) à sécher.
31) Système selon l'une quelconque des revendications 26 à 28, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour condenser une partie du flux gazeux produit.
32) Système selon l'une quelconque des revendications 4 à 31, caractérisé 20 en ce que des moyens d'injection d'eau sont disposés dans au moins une travée (22).
33) Système selon l'une quelconque des revendications 15 à 32, caractérisé en ce que l'espace technique plafonnier est doublé par un toit (48) isolé thermiquement. 25
34) Système selon l'une des revendications 7 à 33, caractérisé en ce que les travées (22) sont équipées de capteurs de positions des moyens de chariots (30).- 40 -
35) Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les sas d'entrée (24) et de sortie (25) comprennent des moyens (50) permettant une translation latérale des chariots (30).
36) Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce 5 qu'il comprend en outre des moyens de communication entre les différents composants dudit: système.
37) Procédé bio thermique pour sécher une charge de bois (23), mis en oeuvre dans le système selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant: 10 - une génération de chaleur à partir de moyens de génération thermique (191), - un échange thermique permettant le transfert de la chaleur produite par les moyens de génération thermique (191), à un flux gazeux de traitement de la charge de bois (23), et 15 -une étape de séchage de la charge de bois (23) comprenant : - une étape où ladite charge de bois (23) est introduite dans un volume de traitement (21), - une séquence de séchage de ladite charge de bois (23) dans ledit volume de traitement (21), et 20 - une étape où ladite charge de bois (23) séchée est sortie du volume de traitement (21).
38) Procédé selon la revendication 37, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une récupération ou un recyclage du flux gazeux de traitement après traitement de la charge de bois (23). 25
39) Procédé selon l'une quelconque des revendications 37 ou 38, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une génération du flux gazeux caloporteur de traitement de la charge de bois (23).- 41 -
40) Procédé selon l'une des revendications 37 à 39, caractérisé en ce que la génération de chaleur est effectuée par combustion de biomasse.
41) Procédé selon la revendication 40, caractérisé en ce que la biomasse utilisée pour la génération de chaleur est végétale.
42) Procédé selon l'une des revendications 40 ou 41, caractérisé en ce que la combustion de la biomasse est effectuée sous 02.
43) Procédé selon la revendication 42, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une récupération de la chaleur du gaz généré par combustion réutilisable ultérieurement dans la vaporisation du 02 liquide.
44) Procédé selon la revendication 39 à 43, caractérisé en ce qu'une partie du gaz généré par combustion est compressée et stockée.
45) Procédé selon la revendication 44, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une utilisation du gaz stocké par un dispositif destiné à sécuriser le séchage de la charge de bois (23).
46) Procédé selon la revendication 37 à 45, caractérisé en ce que le flux gazeux de traitement de la charge de bois (23) est complété par un gaz obtenu à la sortie des moyens de génération thermique (191).
47) Procédé selon l'une quelconque des revendications 37 à 46, caractérisé en ce que le flux gazeux de séchage est un flux gazeux neutre et 20 caloporteur.
48) Procédé selon la revendication 47, caractérisé en ce que le flux gazeux neutre caloporteur comprend du CO2.
49) Procédé selon l'une quelconque des revendications 38 à 48, caractérisé en ce que le flux gazeux de traitement de la charge de bois (23) est en 25 circuit fermé où il est recyclé en continu.
50) Procédé selon l'une quelconque des revendications 37 à 49, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un filtrage de carbone imbrûlé dans le flux gazeux de traitement.- 42
51) Procédé selon l'une des revendications 38 à 50, caractérisé en ce que le recyclage du flux gazeux de traitement comprend une phase de déshydratation et/ou de condensation.
52) Procédé selon l'une des revendications 38 à 50, caractérisé en ce que la 5 zone technique du volume de traitement est en dépression constante.
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