WO2005014248A1 - Procede et dispositif de traitement thermique haute temperature de matiere ligneuse - Google Patents

Procede et dispositif de traitement thermique haute temperature de matiere ligneuse Download PDF

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WO2005014248A1
WO2005014248A1 PCT/FR2004/001693 FR2004001693W WO2005014248A1 WO 2005014248 A1 WO2005014248 A1 WO 2005014248A1 FR 2004001693 W FR2004001693 W FR 2004001693W WO 2005014248 A1 WO2005014248 A1 WO 2005014248A1
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chamber
heating
transfer fluid
treatment
heat transfer
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PCT/FR2004/001693
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Daniel Besson
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Daniel Besson
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    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
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    • F26B23/02—Heating arrangements using combustion heating
    • F26B23/022—Heating arrangements using combustion heating incinerating volatiles in the dryer exhaust gases, the produced hot gases being wholly, partly or not recycled into the drying enclosure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
    • B27K5/00—Treating of wood not provided for in groups B27K1/00, B27K3/00
    • B27K5/0085—Thermal treatments, i.e. involving chemical modification of wood at temperatures well over 100°C
    • B27K5/009—Thermal treatments, i.e. involving chemical modification of wood at temperatures well over 100°C using a well-defined temperature schedule
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B21/00—Arrangements or duct systems, e.g. in combination with pallet boxes, for supplying and controlling air or gases for drying solid materials or objects
    • F26B21/02—Circulating air or gases in closed cycles, e.g. wholly within the drying enclosure
    • F26B21/04—Circulating air or gases in closed cycles, e.g. wholly within the drying enclosure partly outside the drying enclosure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B2210/00—Drying processes and machines for solid objects characterised by the specific requirements of the drying good
    • F26B2210/16—Wood, e.g. lumber, timber
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

Definitions

  • the present invention relates to a process for the high temperature thermal treatment of woody material during which the woody material is placed in a closed treatment chamber, a heat transfer fluid is heated in at least one heating chamber, this heated heat transfer fluid is transferred into the treatment enclosure by at least one inlet orifice, and this heat-transfer fluid is continuously circulated in the treatment enclosure between at least said inlet orifice and at least one outlet orifice. It also relates to a device for implementing this method.
  • Woody materials such as wood are widely used materials because they have multiple advantages both aesthetically and in terms of their mechanical, acoustic and insulating properties.
  • the woody materials must be treated in order to remove all the supports which generate germs and molds.
  • This treatment can be done by impregnation using chemicals which are toxic products harmful to the environment, or thermally by a process consisting in carrying out a chemical bridging between the macromolecular chains of the constituents of these woody materials. This chemical bridging is obtained thermally, under a controlled atmosphere and at a minimum temperature of 230 ° C.
  • This second solution is clearly preferable because chemical treatments can have harmful consequences on the environment and health.
  • the homogeneity and the reproducibility of the treatment are of course essential.
  • the publication US-A-4 339 883 describes a device and a method for drying wood chips.
  • This device comprises a gas heating chamber connected by a conduit to a drying chamber in which the wood chips are placed.
  • This drying chamber is connected, via a conduit, to a first heat exchanger which makes it possible to separate the resins from the gas emitted by the wood during drying. The resins are then burned using a burner.
  • the gas without resin from this first heat exchanger can be transported by a conduit to a second heat exchanger separating the water vapor from the gas without resin.
  • Gas without resin and / or without water vapor can, via the first and second exchangers, transfer its calories to fresh air coming from outside and injected into the heating chamber.
  • This device requiring two heat exchangers in order to separate the resins and the water vapor from the recovered gas, represents a heavy investment as well as a complex and also costly implementation.
  • the indirect exchange of calories between the gas from the drying chamber and the fresh air coming from outside does not guarantee optimum performance of the device.
  • the entry of air from the outside is in practice very difficult to regulate and generates significant risks of starting a fire, hence a high level of danger from this wood chip drying device.
  • this device is not suitable for the heat treatment of logs or wooden beams larger than shavings.
  • the publication US-B1-6 219 937 describes a ceramic furnace for firewood comprising a heating chamber connected to a treatment enclosure by means of conduits opening out through orifices distributed in the upper part over the width of the treatment enclosure.
  • the gases are recovered by conduits and reinjected into the heating chamber without being treated. Resins and water vapor are therefore reinjected into the heating chamber, which poses a significant risk of explosion.
  • the high temperature heat treatment of woody material requires the use of devices allowing the woody material to be brought to high temperature without igniting it. This can only be done by reducing the oxygen content of the volume of air contained in the treatment enclosure.
  • Such devices are described in French patents FR-2,591,611 and FR-2,609,927 which offer ovens provided with one or more burners which, by heating the volume of air contained in the heating enclosure, reduce the oxygen content of this volume of air.
  • French patent FR-2 790 698 proposes a high temperature treatment device comprising a treatment chamber provided with burners to heat the air volume of the treatment chamber and to reduce the oxygen content thereof.
  • This device also includes means for regulating the temperature and the humidity in the treatment chamber to humidify the treatment chamber during its rise in temperature, stabilize its temperature during the treatment of the load of woody material and allow its cooling in successive stages after treatment.
  • this device is nevertheless very risky because the direct heating in the treatment enclosure causes the rise in temperature of the gases originating from the heating of the woody material. These gases can then reach stoichiometric conditions generating significant risks of explosion. These risks are accentuated by the presence of the burners directly in the treatment enclosure and therefore in direct contact with the gases from the heating of the woody material. In addition, the gases being evacuated without specific precautions to the outside of the treatment enclosure, this device has a negative impact on the environment. Finally, direct heating in the treatment enclosure does not quickly allow good temperature uniformity to be obtained throughout this treatment enclosure.
  • publication WO-00/53985 describes a high-temperature treatment device for woody material comprising a treatment enclosure provided with heating means and with means for regulating the temperature and humidity in the treatment enclosure.
  • the heating means being disposed directly in the treatment enclosure, this device does not allow safe operation. Indeed, there is a significant risk that the gases from the heating of the woody material reach stoichiometric conditions and explode. In addition, this treatment does not prevent pollution of the environment, the gases being evacuated without specific precautions to the outside of the treatment enclosure. The existing devices and methods are therefore not satisfactory.
  • the object of the present invention is to remedy the drawbacks encountered in the operation of the devices currently proposed by offering a method and a device for high temperature treatment of woody material, reliable, efficient, simple, ecological, inexpensive, limiting the risks of explosion. , having an optimized yield and making it possible to obtain a homogeneous qualitative treatment of the woody material.
  • This object is achieved by the method according to the invention as defined in the preamble and characterized in that during the treatment of the woody material, a mixture of heat transfer fluid and gases from the heating the woody material, in that the said mixture is transferred into at least one separation chamber in which at least a first part of the said mixture is directed to an extraction chamber where the resins are at least partly extracted therefrom and where the remainder is discharged, in that for at least a given period during the treatment, the separation chamber is used to separate said mixture into said first part and into a second part which is recirculated to the treatment chamber according to a closed circuit, and the preceding steps are repeated for a determined period.
  • the heating and extraction chambers are arranged adjacent so that the heat transfer fluid circulating in the heating chamber causes the temperature rise of at least one zone of the extraction chamber. up to a temperature causing the combustion of at least part of the resins contained in said first part of the mixture circulating in the extraction chamber.
  • baffles are arranged in each of the heating and extraction chambers, disposed adjacent to concentrate the flows of the heat-transfer fluid and of said first part of the mixture of the mixture.
  • the heat transfer fluid is injected into the treatment enclosure by means of an injection chamber commuting with it through the inlet orifice and the direction of circulation of the heat transfer fluid is alternately changed in the treatment.
  • a separate heating chamber and extraction chamber are used which are distant from the treatment enclosure by a distance of distance between 1 meter and 10 meters and preferably greater than 1.5 meters.
  • the temperature of the heat transfer fluid contained in the treatment chamber is advantageously varied according to the following six successive phases: Phase No. 1 - heating: from ambient temperature to a first temperature approximately equal to 140 ° C. in a first period of time approximately 8 hours, - Phase n ° 2 - heating: from said first temperature to a second temperature approximately equal to 160 ° C in a second period of time of approximately 4 hours, Phase n ° 3 - heating: from said second temperature at a third temperature approximately equal to 180 ° C.
  • Phase n ° 4 - heating from said third temperature to a fourth temperature approximately equal to 220 ° C in a fourth period of time of approximately 1 hour
  • Phase n ° 5 - stabilization at said fourth temperature for a fifth period of time of approximately 3 hours
  • Phase No. 6 - cooling from said fourth temperature to said ambient temperature in a sixth period of time t6 of approximately 2 hours.
  • cold water and / or a neutral gas is advantageously injected into the treatment enclosure so as to compensate for the reduction in the volume of heat transfer fluid and maintain a predetermined pressure.
  • the device according to the invention as defined in the preamble and characterized in that it comprises at least one separation chamber communicating with the outlet orifice and arranged to recover the mixture of heat transfer fluid and gas from the heating of the woody material and direct at least a first part of said mixture to an extraction chamber arranged to extract at least partially the resins and evacuate the remainder, the separation chamber being arranged for, for at least one period given during treatment, reinject a second part of said mixture into the treatment enclosure according to a closed circuit.
  • the separation chamber comprises means for, during the given period, varying the proportions between said first and second parts of the mixture.
  • the heating and extraction chambers are adjacent and arranged so that the heat transfer fluid circulating in the heating chamber causes the temperature rise of at least one zone of the extraction chamber up to at a temperature causing the combustion of the resins contained in the first part of the mixture circulating in the extraction chamber.
  • the heating and extraction chambers preferably comprise substantially adjacent baffles arranged to respectively concentrate the flows of the heat transfer fluid and of said first part of the mixture.
  • the device advantageously comprises at least one injection chamber connecting the heating chamber and the inlet orifice of said treatment enclosure, this injection chamber being provided with means for orienting the heat transfer fluid arranged to change alternately the direction of circulation of the heat transfer fluid in the treatment enclosure.
  • the heating and extraction chambers are preferably separate and distant from the treatment enclosure by a distance of between 1 meter and 10 meters and preferably greater than 1.5 meters.
  • the separation chamber advantageously comprises closure means arranged between the outlet orifice and the inlet orifice, arranged to be movable between a closed position in which said second untreated reinjected part is substantially nonexistent and said first treated part is -maximal and, an open position in which the proportions between said first and second parts of the mixture are regulated.
  • the device comprises means for introducing a neutral gas into the treatment enclosure, means for adjusting the pressure prevailing in the treatment enclosure, these adjustment means being arranged to maintain the enclosure. of overpressure treatment at a determined value, and a remote control unit arranged to control at least one of the parameters chosen from the group comprising the humidity rate, the temperature, the pressure, the heating rate, the speed circulation of said heat transfer fluid.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of the device according to the invention illustrating the flows of the fluid coolant
  • Figure 2 shows an example of temperature curve to which the woody material is subjected during the method according to the invention
  • Figure 3 is a perspective view in section of an alternative embodiment of the device according to the invention illustrating the heat transfer fluid flows.
  • the device 1 for high temperature thermal treatment of woody material 100 comprises according to the invention: - a closed treatment chamber 2 in which the woody material 100 is placed, a heating 60 intended to heat a heat transfer fluid P such as air, injection chambers 31, 32 connecting the heating chamber 60 and the treatment chamber 2 by inlet orifices 2a provided in its part upper, means for continuously circulating the heat transfer fluid P inside the treatment enclosure 2 between the inlet orifices 2a and outlet orifices 2b, a separation chamber 55 communicating through the outlet orifices 2b with the treatment enclosure 2 for recovering the mixture PO of heat transfer fluid P and of gases originating from the heating of the woody material 100, an extraction chamber 52 communicating with the chamber separation 55 to extract at least some of the resins and water vapor contained in the PO mixture, and means for regulating (not shown) the temperature and the hygrometric degree of the heat transfer fluid P in the treatment enclosure 2.
  • a closed treatment chamber 2 in which the woody material 100 is placed
  • a heating 60 intended to heat a heat transfer fluid P
  • the treatment enclosure 2 is in the general form of a rectangular parallelepiped having four substantially vertical walls connected by a bottom and a ceiling.
  • the walls, the bottom and the ceiling consist of a sandwich formed by two metal plates between which is placed a thermally insulating material.
  • the interior faces of the treatment enclosure 2 are preferably made of stainless steel sheets.
  • the front wall of the treatment enclosure 2 is provided with a door (not shown) allowing the loading and unloading of the woody material 100 into the treatment enclosure 2.
  • the treatment enclosure 2 comprises sealing means (not shown) ensuring its gas tightness and its thermal tightness. These are for example seals in particular provided on the periphery of the door and at the level of the inlet orifices 2a, the outlet orifices 2b and the connections.
  • the treatment chamber 2 can be provided with several spraying booms (not shown) intended to be put into operation in the event of accidental ignition of the woody material 100 or involuntary overheating. When the spray bars are used, discharge orifices 7, provided at the bottom of the treatment enclosure 2, allow the flow of the liquids recovered in recovery tanks (not shown). These recovery tanks are also intended to receive water from runoff due to condensation occurring during processing of woody material 100.
  • the heating chamber 60 is provided with a burner 61. It is understood that it can be equipped with several burners 61.
  • the burners 61 are preferably of gas and adjustable power to efficiently heat the coolant. P and reduce its oxygen content.
  • Each burner 61 is preferably placed at the bottom of the heating chamber 60 so that its flame extends vertically between the bottom and the ceiling of the heating chamber 60.
  • This heating chamber 60 can be provided with inlet valves and outlet (not shown) allowing, if necessary, to regulate the flow of heat transfer fluid P in the heating chamber 60 by authorizing for example the exit of part of this fluid P through a chimney 62 in the event of overpressure in the heating chamber 60.
  • This heating chamber 60 also includes an inlet 63 allowing the entry of ambient air.
  • the heating chamber 60 is separate from the treatment enclosure 2 and preferably distant by a distance of between 1 meter and 10 meters and preferably greater than 1.5 meters.
  • the flame of the burner 61 is not in direct contact with the gases from the heating of the woody material 100, these gases being previously extracted from the heat transfer fluid PO as described below.
  • the heating chamber 60 includes a fan 41 to allow the proper combustion of the burner flame 61.
  • the injection chambers 30, 31, two in number in this example, are arranged above the treatment enclosure 2. They are connected to the heating chamber 60 sucking the heat transfer fluid through a conduit 42 forming a Y whose each branch is connected to one of the injection chambers 30, 31.
  • Each injection chamber 30, 31 comprises a fan 43, 44 sucking and drawing the heat transfer fluid P from the heating chamber 60 towards the treatment enclosure 2.
  • Each injection chamber 31, 32 is provided with means for orienting the heat transfer fluid P such as for example a pivoting flap 33 making it possible to orient the flow in order to alternately change the direction of circulation of the heat transfer fluid P in the treatment enclosure. 2.
  • the outlet orifices 2b distributed in the upper part of the treatment enclosure 2 are connected to the separation chamber 55 by means of a manifold 45 extended by a conduit.
  • This separation chamber 55 recovers the mixture PO of heat transfer fluid P and of gases from the heating of the woody material 100.
  • the separation chamber 55 comprises for example a condenser (not shown) of conventional type intended to separate, during at least a given period of treatment, the mixture PO into a first part PI directed by an additional conduit 51 to an extraction chamber 52 and a second part P2 reinjected in a closed circuit by the conduit 40 into the heating chamber 60 then in the treatment room 2.
  • the extraction chamber 52 comprises at least one burner 53 intended to burn the resins and an evacuation chimney 54 intended for the evacuation of the water vapor and of the remaining part pi.
  • the separation 55 and extraction 52 chambers thus allow the device 1 not to pollute the environment.
  • the regulation means comprise for example programmable electronic management means and / or water spraying booms.
  • the water spray bar is for example arranged horizontally in the part upper of the treatment enclosure 2.
  • This water spraying boom is provided with a sufficient number of nozzles making it possible to spray a mist at high flow rate. It is supplied with cold water, or possibly refrigerated water, by known means, not shown. It is intended to humidify the heat transfer fluid P contained in the treatment enclosure 2 during the rise in temperature, to stabilize the temperature during the treatment of the woody material 100 and to allow its gradual cooling after the treatment.
  • the device 1 comprises means for adjusting (not shown) the pressure prevailing in the treatment enclosure 2 in order to maintain a predetermined overpressure there.
  • the device 1 also includes a remote control unit (not shown) controlling the degree of hygrometry, the temperature and the pressure of the heat transfer fluid P as well as the heating speed and the circulation speed of the heat transfer fluid P.
  • the operating principle of this device 1 is based on a continuous circulation of at least part of the heat transfer fluid P formed by the air stripped of its oxygen and mixed with the combustion gases to provide a neutral atmosphere. It allows the implementation of the high temperature heat treatment process of woody material 100 as described below.
  • a piece of Ugneuse 100 material or a batch of pieces is placed in the form of a plank, beam, etc. in the treatment chamber 2 and the following successive steps are carried out: a) the heat transfer fluid P is heated in said heating chamber 60, b) the heat transfer fluid P heated in the injection chambers 30, 31 is transferred, c) by means of the fans 43, 44, the heat transfer fluid P is injected into the treatment enclosure 2 through the inlet orifices 2a.
  • the heat transfer fluid P is circulated continuously between the inlet orifices 2a and the outlet orifices 2b to treat the woody material 100, d) after the heat transfer fluid P has passed through the treatment enclosure 2, it is recovered by the outlet orifices 2b the mixture PO containing the heat transfer fluid P and the gases resulting from the heating of the woody material 100, e) by means of the separation chamber 55, at least a first part PI of the mixture PO is directed towards the chamber extraction 52 where at least part of the resins are burned by means of the burner 53 and from which the water vapor is dried and the remaining part pi is evacuated through the chimney 54, f) increases or decreases the power of the burner 53 so as to regulate the temperature and the pressure of heat transfer fluid in the treatment chamber 2, and steps a) to f) are repeated for a determined period.
  • the mixture PO is separated into a first part PI treated and then evacuated as previously described and into a second part P2 which is reinjected without treatment, in a closed circuit in the enclosure treatment 2, this part already being at an advantageous temperature for the process.
  • the temperature of the heat transfer fluid P contained in the treatment chamber 2 is varied according to the following successive phases (cf. FIG. 2): Phase No. 1 - heating: from room temperature T0 to a first temperature Tl approximately equal to 140 ° C.
  • Phase n ° 2 - heating from the first temperature T1 to a second temperature T2 approximately equal to 160 ° C in a second period of time t2 of approximately 4 hours
  • Phase n ° 3 - heating from the second temperature T2 to a third temperature T3 approximately equal to 180 ° C in a third period of time t3 of approximately 2 hours
  • Phase n ° 4 - heating from the third temperature T3 to a fourth temperature T4 approximately equal to 220 ° C in a fourth period of time t4 of approximately 1 hour
  • Phase n ° 5 - stabilization at the fourth temperature T4 for a fifth period time t5 of approximately 3 hours
  • Phase n ° 6 - cooling from the fourth temperature T4 to room temperature TO in a sixth period of time t6 of approximately 2 hours.
  • the treatment cycle requires several passages of the heat transfer fluid P through the treatment enclosure 2.
  • This circulation of the heat transfer fluid P is obtained in particular by the fans 43, 44 provided in the heating 60 and injection chambers 30, 31 which suck or propel the heat transfer fluid P inside the thermal enclosure 2 through the woody material 100.
  • Cooling phase no. 6 can be obtained by spraying cold water at high pressure into the treatment enclosure 2 by means of the spraying boom (not shown) or the aforementioned spraying booms. . This spraying can also be used to avoid thermal shocks on the woody material 100 to be treated during an abnormal rise in temperature in the treatment chamber 2.
  • the pressure of the order of 4mmCE can be maintained in the treatment chamber 2 by injecting a neutral gas to compensate for the reduction in the volume of heat transfer fluid P.
  • the regulation of the temperature and the degree of hygrometry prevailing in the treatment enclosure 2 during the treatment is obtained by temperature and hygrometry probes (not shown) known per se and placed in the treatment enclosure 2 and possibly in the woody material 100. Another probe also housed in the treatment enclosure 2 allows permanent monitoring of the oxygen content of the heat transfer fluid P.
  • the process can be controlled by programmable electronic means, not shown.
  • the treated woody material 100 obtained according to the process of the invention has very good mechanical characteristics and very good resistance to humidity.
  • the device 1 may include, with reference to FIG. 3, a regulating enclosure 3 in which the heating chamber 60 ′ intended to heat the heat-transfer fluid P, the separation chamber 55 ′ of the mixture PO and the cooling chamber are provided. extraction 52 'intended to burn at least part of the resins from the heating of the woody material and contained in the PO mixture.
  • the heating chamber 60 ' is provided with a burner 61' connected to an inlet 63 'of ambient air and with a fan 41' allowing the flame of the burner 61 'to be adjusted as a function of the heating power required.
  • the heating chamber 60 ' is also connected to the injection chambers 31, 32 and to the inlet orifices 2a of the treatment enclosure 2 by a conduit 42' provided in its upper part.
  • the separation chamber 55 ′ is connected to the outlet orifices 2b of the treatment enclosure 2 by a conduit 40 ′ by which it collects the mixture PO of heat transfer fluid P and of gases resulting from the treatment of the woody material 100.
  • the chamber separation 55 ' communicates freely with the extraction chamber 52'.
  • the separation chamber 55 ' is provided with a flap 56 pivotally mounted between a closed position in which all of the PO mixture is directed towards the extraction chamber 52' and a position at least partly open in which the mixture PO is separated into a first part PI directed towards the extraction chamber 52 ′ and a second part P2 reinjected in a closed circuit by the conduit 42 into the treatment enclosure 2.
  • the flap 56 is shown in solid lines in the closed position and in phantom in the open position.
  • the heating chambers 60 'and extraction 52' are provided adjacent so that, when the heat transfer fluid P circulating in the heating chamber 60 'is heated, this causes the temperature rise of part of the extraction chamber 52 '.
  • the heating chamber 60 ′ and the extraction chamber 52 ′ have baffles 70, 71 arranged adjacent to each other.
  • the first part PI of the mixture PO of heat transfer fluid and gases resulting from the treatment of the woody material passing through the baffle 71 heats up to a high temperature of approximately 1600 to 2000 ° C., causing the combustion of the resins and water vapor contained in the first part PI.
  • the burner has advantageously been replaced in this example by the baffle 71.
  • the risks of starting a fire and / or explosion are thus further reduced.
  • the operating principle of the device 1 of this example is substantially similar to the previous one.
  • the separation chamber 55 'allows, by orienting the flap 56 to vary the proportions of the first part PI and the second part P2.
  • a second part P2 of the PO mixture is reinjected in a closed circuit into the treatment enclosure 2. This second part P2 being hot, it contributes to the rapid rise in the temperature of the heat transfer fluid P in the treatment enclosure.

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Abstract

L'invention concerne un procédé et un dispositif de traitement thermique haute température d'une matière ligneuse telle que du bois, écologique, peu onéreux, destinés à préserver les caractéristiques et la stabilité dimensionnelle de ce bois en présence d'humidité, ayant un rendement optimisé et limitant les risques d'explosion. Le dispositif (1) comporte une enceinte de traitement (2) remplie d'un fluide caloporteur (P) circulant de manière continue dans l'enceinte de traitement (2), traversant successivement un condenseur (50) couplé à une chambre de combustion (52) pour extraire les résines et la vapeur d'eau contenues dans le fluide caloporteur, une chambre de chauffage (60) du fluide caloporteur (P) pourvue d'un brûleur (61), des chambres d'injection (30, 31) pour réinjecter le fluide caloporteur dans l'enceinte de traitement (2) au moyen d'une chambre d'injection (30, 31). Application : traitement haute température de matière ligneuse.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF DE TRAITEMENT THERMIQUE HAUTE TEMPERATURE DE MATIERE LIGNEUSE
Domaine technique :
La présente invention concerne un procédé de traitement thermique haute température de matière ligneuse au cours duquel on place la matière ligneuse dans une enceinte de traitement fermée, on chauffe dans au moins une chambre de chauffage un fluide caloporteur, on transfert ce fluide caloporteur chauffé dans l'enceinte de traitement par au moins un orifice d'entrée, et on fait circuler en continu ce fluide caloporteur dans l'enceinte de traitement entre au moins ledit orifice d'entrée et au moins un orifice de sortie. Elle concerne également un dispositif pour la mise en œuvre de ce procédé.
Technique antérieure
Les matières ligneuses telles que le bois sont des matériaux très utilisés car ils présentent de multiples avantages aussi bien sur le plan esthétique qu'au niveau de leurs propriétés mécaniques, acoustiques et isolantes. Cependant pour qu'elles conservent toutes leurs caractéristiques et leur stabilité dimensionnelle en présence d'humidité ou immergées dans l'eau, les matières ligneuses doivent être traitées afin d'éhminer tous les supports qui génèrent les germes et les moisissures. Ce traitement peut se faire par imprégnation à l'aide de produits chimiques qui sont des produits toxiques nuisibles pour l'environnement, ou thermiquement par un procédé consistant à réaliser un pontage chimique entre les chaînes macromoléculaires des constituants de ces matières ligneuses. Ce pontage chimique est obtenu par voie thermique, sous atmosphère contrôlée et à une température minimum de 230°C. Cette deuxième solution est nettement préférable car les traitements chimiques peuvent avoir des conséquences néfastes sur l'environnement et la santé. Cependant, pour assurer la fiabilité des résultats obtenus par le traitement thermique, l'homogénéité et la reproductibilité du traitement sont bien entendu indispensables.
Pour obtenir de tels résultats en application industrielle, il est important et indispensable de disposer de moyens techniques industriels appropriés permettant d'atteindre une bonne homogénéité du traitement de la matière ligneuse à traiter.
Il existe différents procédés et des équipements agencés pour ce type de traitement haute température. L'un de ces procédés décrit par le brevet français FR-2 604 942 nécessite un équipement coûteux en raison de la création d'une ambiance neutre indispensable, c'est-à-dire le remplissage du volume de l'enceinte de traitement à l'aide d'un gaz neutre tel que l'azote, et un équipement de chauffage utilisant un échangeur extérieur.
La publication US-A-4 339 883 décrit un dispositif et un procédé de séchage de copeaux de bois. Ce dispositif comporte une chambre de chauffage du gaz reliée par un conduit à une chambre de séchage dans laquelle les copeaux de bois sont placés. Cette chambre de séchage est reliée, par l'intermédiaire d'un conduit, à un premier échangeur thermique qui permet de séparer les résines du gaz émises par le bois lors du séchage. Les résines sont ensuite brûlées au moyen d'un brûleur. Le gaz sans résine issu de ce premier échangeur thermique peut être transporté par un conduit vers un second échangeur thermique séparant la vapeur d'eau du gaz sans résine. Le gaz sans résine et/ou sans vapeur d'eau peut, par l'intermédiaire des premier et second échangeurs, transférer ses calories à de l'air frais venant de l'extérieur et injecté dans la chambre de chauffage. Ce dispositif, nécessitant deux échangeurs thermiques afin de séparer les résines et la vapeur d'eau du gaz récupéré, représente un investissement lourd ainsi qu'une mise en œuvre complexe et également coûteuse. D'autre part, l'échange de calories indirect entre le gaz issu de la chambre de séchage et l'air frais venant de l'extérieur ne permet pas de garantir un rendement optimal du dispositif. De plus, l'entrée d'air venant de l'extérieur est en pratique très difficile à réguler et génère des risques importants de départ de feu d'où un niveau de dangerosité élevé de ce dispositif de séchage de copeaux de bois. Enfin, ce dispositif n'est pas adapté au traitement thermique de rondins ou de poutres de bois plus volumineux que les copeaux.
La publication US-B1-6 219 937 décrit un four céramique pour bois de chaφente comportant une chambre de chauffe reliée à une enceinte de traitement au moyen de conduits débouchant par des orifices répartis en partie haute sur la largeur de l'enceinte de traitement. Au cours du traitement du bois de charpente placé dans l'enceinte de traitement, les gaz sont récupérés par des conduits et réinjectés dans la chambre de chauffe sans être traités. Les résines et la vapeur d'eau sont donc réinjectées dans la chambre de chauffe, d'où un risque important d'explosion.
Le traitement thermique haute température de matière ligneuse requiert l'utilisation de dispositifs permettant de porter la matière ligneuse à haute température sans qu'elle ne s'enflamme. Ceci ne peut se faire qu'en réduisant la teneur en oxygène du volume d'air contenu dans l'enceinte de traitement. De tels dispositifs sont décrits dans les brevets français FR-2 591 611 et FR-2 609 927 qui proposent des fours pourvus d'un ou de plusieurs brûleurs qui, en chauffant le volume d'air contenu dans l'enceinte de chauffage, réduisent la teneur en oxygène de ce volume d'air.
Ces dispositifs connus ont permis d'obtenir avec succès, en laboratoire, de bons résultats quant à l'homogénéité et à la qualité du traitement dans des pièces de bois de petites dimensions conditionnées en petits volumes. Cependant, lors du passage à la phase industrielle, ces dispositifs ne permettent pas d'obtenir une reproductibilité acceptable, ni une bonne homogénéité du traitement et on a constaté des différences de qualité entre des matières ligneuses similaires. Pour pallier ces inconvénients, le brevet français FR-2 790 698 propose un dispositif de traitement haute température comportant une enceinte de traitement pourvue de brûleurs pour chauffer le volume d'air de l'enceinte de traitement et en réduire la teneur en oxygène. Ce dispositif comporte également des moyens de régulation de la température et de l'humidité dans l'enceinte de traitement pour humidifier l'enceinte de traitement pendant sa montée en température, stabiliser sa température pendant le traitement de la charge de matière ligneuse et permettre son refroidissement par paliers successifs après le traitement. L'utilisation de ce dispositif est néanmoins très risquée car le chauflàge direct dans l'enceinte de traitement provoque l'élévation en température des gaz issus du chauffage de la matière ligneuse. Ces gaz peuvent alors atteindre des conditions stœchiométriques générant des risques importants d'explosion. Ces risques sont accentués par la présence des brûleurs directement dans l'enceinte de traitement et donc en contact direct avec les gaz issus du chauffage de la matière ligneuse. De plus, les gaz étant évacués sans précaution spécifique vers l'extérieur de l'enceinte de traitement, ce dispositif a un impact négatif sur l'environnement. Enfin, le chauffage direct dans l'enceinte de traitement ne permet pas d'obtenir rapidement une bonne homogénéité de la température dans toute cette enceinte de traitement.
De même, la publication WO-00/53985 décrit un dispositif de traitement haute température de matière ligneuse comportant une enceinte de traitement pourvue de moyens de chauffage et de moyens de régulation de la température et de l'humidité dans l'enceinte de traitement. Les moyens de chauffage étant disposés directement dans l'enceinte de traitement, ce dispositif ne permet pas un fonctionnement en toute sécurité. En effet, il existe un risque important que les gaz issus du chauffage de la matière ligneuse atteignent des conditions stœchiométriques et explosent. De plus, ce traitement ne permet pas d'éviter la pollution de l'environnement, les gaz étant évacués sans précaution spécifique vers l'extérieur de l'enceinte de traitement. Les dispositifs et procédés existants ne sont donc pas satisfaisants.
Exposé de l'invention :
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients rencontrés dans le fonctionnement des dispositifs actuellement proposés en offrant un procédé et un dispositif de traitement haute température de matière ligneuse, fiable, efficace, simple, écologique, peu onéreux, limitant les risques d'explosion, ayant un rendement optimisé et permettant d'obtenir un traitement qualitatif homogène de la matière ligneuse.
Ce but est atteint par le procédé selon l'invention tel que défini en préambule et caractérisé en ce qu'au cours du traitement de la matière ligneuse on récupère par au moins l'orifice de sortie un mélange de fluide caloporteur et de gaz issus du chauffage de la matière ligneuse, en ce qu'on transfert ledit mélange dans au moins une chambre de séparation dans laquelle on dirige au moins une première partie dudit mélange vers une chambre d'extraction où l'on en extrait au moins en partie les résines et où l'on évacue le reste, en ce que pendant au moins une période donnée au cours du traitement, on utilise la chambre de séparation pour séparer ledit mélange en ladite première partie et en une seconde partie que l'on remet en circulation vers l'enceinte de traitement selon un circuit fermé, et on recommence les étapes précédentes pendant une durée déterminée.
De manière avantageuse, lors de l'extraction des résines de ladite première partie du mélange, on extrait simultanément au moins une partie de la vapeur d'eau contenue.
Pendant ladite période donnée, on peut faire varier les proportions entre lesdites première et seconde parties du mélange. Selon un mode de fonctionnement préféré, on dispose les chambres de chauffage et d'extraction de manière adjacente de sorte que le fluide caloporteur circulant dans la chambre de chauffage provoque l'élévation en température d'au moins une zone de la chambre d'extraction jusqu'à une température provoquant la combustion d'au moins une partie des résines contenues dans ladite première partie du mélange circulant dans la chambre d'extraction.
On prévoit de préférence dans chacune des chambres de chauffage et d'extraction des chicanes, disposées de manière adjacente pour concentrer les flux du fluide caloporteur et de ladite première partie du mélange du mélange.
De manière préférentielle, on injecte le fluide caloporteur dans l'enceinte de traitement au moyen d'une chambre d'injection commumquant avec elle par l'orifice d'entrée et on change alternativement le sens de circulation du fluide caloporteur dans l'enceinte de traitement.
On utilise de préférence une chambre de chauffage et une chambre d'extraction distinctes et éloignées de l'enceinte de traitement d'une distance d'éloignement comprise entre 1 mètre et 10 mètres et de préférence supérieure à 1,5 mètre.
On fait avantageusement varier la température du fluide caloporteur contenu dans l'enceinte de traitement selon les six phases successives suivantes : Phase n°l - chauffage : de la température ambiante à une première température environ égale à 140°C en une première période de temps d'environ 8 heures, - Phase n°2 - chauffage : de ladite première température à une seconde température environ égale à 160°C en une seconde période de temps d'environ 4 heures, Phase n°3 - chauffage : de la dite seconde température à une troisième température environ égale à 180°C en une troisième période de temps d'environ 2 heures, Phase n°4 - chauffage : de la dite troisième température à une quatrième température environ égale à 220°C en une quatrième période de temps d'environ 1 heure, Phase n°5 - stabilisation : à ladite quatrième température pendant une cinquième période de temps d'environ 3 heures, Phase n°6 - refroidissement : de ladite quatrième température jusqu'à ladite température ambiante en une sixième période de temps t6 d'environ 2 heures.
Au cours de la phase n°6 de refroidissement, on injecte avantageusement dans l'enceinte de traitement de l'eau froide et/ou un gaz neutre de manière à compenser la réduction du volume de fluide caloporteur et maintenir une pression prédéterminée.
Ce but est également atteint par le dispositif selon l'invention tel que défini en préambule et caractérisé en ce qu'il comporte au moins une chambre de séparation communiquant avec l'orifice de sortie et agencée pour récupérer le mélange de fluide caloporteur et de gaz issus du chauffage de la matière ligneuse et diriger au moins une première partie dudit mélange vers une chambre d'extraction agencée pour en extraire au moins en partie les résines et évacuer le reste, la chambre de séparation étant agencée pour, pendant au moins une période donnée au cours du traitement, réinjecter une seconde partie dudit mélange dans l'enceinte de traitement selon un circuit fermé.
La chambre de séparation comporte des moyens pour, pendant la période donnée, faire varier les proportions entre lesdites première et seconde parties du mélange.
Selon un mode de réalisation préféré, les chambres de chauffage et d'extraction sont adjacentes et agencées pour que le fluide caloporteur circulant dans la chambre de chauffage provoque l'élévation en température d'au moins une zone de la chambre d'extraction jusqu'à une température provoquant la combustion des résines contenues dans la première partie de mélange circulant dans la chambre d'extraction. Les chambres de chauffage et d'extraction comportent de préférence des chicanes sensiblement adjacentes agencées pour concentrer respectivement les flux du fluide caloporteur et de ladite première partie du mélange.
Le dispositif comporte avantageusement au moins une chambre d'injection mettant en communication la chambre de chauffage et l'orifice d'entrée de ladite enceinte de traitement, cette chambre d'injection étant pourvue de moyens d'orientation du fluide caloporteur agencés pour changer alternativement le sens de circulation du fluide caloporteur dans l'enceinte de traitement.
Les chambres de chauffage et d'extraction sont de préférence distinctes et éloignées de l'enceinte de traitement d'une distance comprise entre 1 mètre et 10 mètres et de préférence supérieure à 1,5 mètres.
La chambre de séparation comporte avantageusement des moyens d'obturation disposés entre l'orifice de sortie et l'orifice d'entrée, agencés pour être mobiles entre une position fermée dans laquelle ladite seconde partie réinjectée non traitée est sensiblement inexistante et ladite première partie traitée est -maximale et, une position ouverte dans laquelle les proportions entre lesdites première et seconde parties du mélange sont régulées.
De manière avantageuse, le dispositif comporte des moyens d'introduction d'un gaz neutre dans l'enceinte de traitement, des moyens de réglage de la pression régnant dans l'enceinte de traitement, ces moyens de réglage étant agencés pour maintenir l'enceinte de traitement en surpression à une valeur déterminée, et une unité de pilotage à distance agencée pour commander au moins l'un des paramètres choisi dans le groupe comprenant le taux d'hygrométrie, la température, la pression, la vitesse de chauffage, la vitesse de circulation dudit fluide caloporteur. Description sommaire des dessins :
La présente invention et ses avantages apparaîtront mieux dans la description suivante d'un exemple de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif, dans lesquels : la figure 1 est une vue en coupe schématique du dispositif selon l'invention illustrant les flux du fluide caloporteur,
- la figure 2 représente un exemple de courbe de température à laquelle la matière ligneuse est soumise lors du procédé selon l'invention, et la figure 3 est une vue en perspective en coupe d'une variante de réalisation du dispositif selon l'invention illustrant les flux du fluide caloporteur.
Illustrations de l'invention et meilleure manière de la réaliser
En référence à la figure 1, le dispositif 1 de traitement thermique haute température de matière ligneuse 100, par exemple du bois, comporte selon l'invention : - une enceinte de traitement 2 fermée dans laquelle on place la matière ligneuse 100, une chambre de chauffage 60 destinée à chauffer un fluide caloporteur P tel que de l'air, des chambres d'injection 31, 32 mettant en communication la chambre de chauffage 60 et l'enceinte de traitement 2 par des orifices d'entrée 2a prévus dans sa partie supérieure, des moyens de circulation en continu du fluide caloporteur P à l'intérieur de l'enceinte de traitement 2 entre les orifices d'entrée 2a et des orifices de sortie 2b, une chambre de séparation 55 communiquant par les orifices de sortie 2b avec l'enceinte de traitement 2 pour récupérer le mélange PO de fluide caloporteur P et de gaz issus du chauffage de la matière ligneuse 100, une chambre d'extraction 52 communiquant avec la chambre de séparation 55 pour extraire au moins une partie des résines et de la vapeur d'eau contenues dans le mélange PO, et des moyens de régulation (non représentés) de la température et du degré hygrométrique du fluide caloporteur P dans l'enceinte de traitement 2.
L'enceinte de traitement 2 se présente sous la forme générale d'un parallélépipède à base rectangulaire comportant quatre parois sensiblement verticales reliées par un fond et un plafond. Les parois, le fond et le plafond sont constitués d'un sandwich formé de deux plaques métalliques entre lesquelles est placé un matériau thermiquement isolant. Afin d'éviter la corrosion, les faces intérieures de l'enceinte de traitement 2 sont de préférence réalisées en tôles d'acier inoxydable. La paroi frontale de l'enceinte de traitement 2 est pourvue d'une porte (non représentée) permettant le chargement et le déchargement de la matière ligneuse 100 dans l'enceinte de traitement 2.
L'enceinte de traitement 2 comporte des moyens d'étanchéité (non représentés) assurant son étanchéité aux gaz et son étanchéité thermique. Il s'agit par exemple de joints d'étanchéité notamment prévus sur le pourtour de la porte et au niveau des orifices d'entrée 2a, des orifices de sortie 2b et des connexions. L'enceinte de traitement 2 peut être pourvue de plusieurs rampes d'arrosage (non représentées) destinées à être mises en fonction en cas d'inflammation accidentelle de la matière ligneuse 100 ou de surchauffe involontaire. Lorsque les rampes d'arrosage sont utilisées, des orifices d'évacuation 7, ménagés au bas de l'enceinte de traitement 2, permettent l'écoulement des liquides récupérés dans des bacs de récupération (non représentés). Ces bacs de récupération sont également destinés à recevoir les eaux de ruissellement dues à la condensation se produisant au cours du traitement de la matière ligneuse 100.
Dans cet exemple, la chambre de chauffage 60 est pourvue d'un brûleur 61. Il est bien entendu qu'elle peut être équipée de plusieurs brûleurs 61. Les brûleurs 61 sont de préférence à gaz et à puissance modulable pour chauffer efficacement le fluide caloporteur P et réduire sa teneur en oxygène. Chaque brûleur 61 est de préférence disposé au fond de la chambre de chauffage 60 de sorte que sa flamme s'étende verticalement entre le fond et le plafond de la chambre de chauffage 60. Cette chambre de chauffage 60 peut être pourvue de clapets d'entrée et de sortie (non représentés) permettant, le cas échéant, de réguler le débit de fluide caloporteur P dans la chambre de chauffage 60 en autorisant par exemple la sortie d'une partie de ce fluide P par une cheminée 62 en cas de surpression dans la chambre de chauffage 60.
Cette chambre de chauffage 60 comporte par ailleurs une entrée 63 autorisant l'entrée d'air ambiant.
Pour éviter tout risque d'explosion, la chambre de chauffage 60 est distincte de l'enceinte de traitement 2 et de préférence éloignée d'une distance comprise entre 1 mètre et 10 mètres et de préférence supérieure à 1,5 mètres. Ainsi, la flamme du brûleur 61 n'est pas en contact direct avec les gaz issus du chauffage de la matière ligneuse 100, ces gaz étant préalablement extraits du fluide caloporteur PO comme décrit plus loin.
La chambre de chauffage 60 comporte un ventilateur 41 pour permettre la bonne combustion de la flamme du brûleur 61.
Les chambres d'injection 30, 31, au nombre de deux dans cet exemple, sont disposées au-dessus de l'enceinte de traitement 2. Elles sont raccordées à la chambre de chauffage 60 aspirant le fluide caloporteur par un conduit 42 formant un Y dont chaque branche est reliée à une des chambres d'injection 30, 31. Chaque chambre d'injection 30, 31 comporte un ventilateur 43, 44 aspirant et puisant le fluide caloporteur P de la chambre de chauffage 60 vers l'enceinte de traitement 2. Chaque chambre d'injection 31, 32 est pourvue de moyens d'orientation du fluide caloporteur P tels que par exemple un volet pivotant 33 permettant d'orienter le flux pour changer alternativement le sens de circulation du fluide caloporteur P dans l'enceinte de traitement 2.
Les orifices de sorties 2b répartis en partie supérieure de l'enceinte de traitement 2 sont raccordés à la chambre de séparation 55 par l'intermédiaire d'un collecteur 45 prolongé par un conduit. Cette chambre de séparation 55 récupère le mélange PO de fluide caloporteur P et de gaz issus du chauffage de la matière ligneuse 100. Dans cet exemple, la chambre de séparation 55 comporte par exemple un condenseur (non représenté) de type classique destiné à séparer, pendant au moins une période donnée du traitement, le mélange PO en une première partie PI dirigée par un conduit additionnel 51 vers une chambre d'extraction 52 et une seconde partie P2 réinjectée en circuit fermé par le conduit 40 dans la chambre de chauffage 60 puis dans l'enceinte de traitement 2.
La chambre d'extraction 52 comporte au moins un brûleur 53 destiné à brûler les résines et une cheminée d'évacuation 54 destinée à l'évacuation de la vapeur d'eau et de la partie restante pi.
Les chambres de séparation 55 et d'extraction 52 permettent ainsi au dispositif 1 de ne pas polluer l'environnement.
Les moyens de régulation (non représentés) comportent par exemple des moyens électroniques de gestion programmables et/ou des rampes de pulvérisation d'eau. La rampe de pulvérisation d'eau est par exemple disposée horizontalement dans la partie supérieure de l'enceinte de traitement 2. Cette rampe de pulvérisation d'eau est pourvue d'un nombre suffisant de buses permettant de pulvériser un brouillard à fort débit. Elle est alimentée en eau froide, ou éventuellement réfrigérée, par des moyens connus non représentés. Elle est destinée à humidifier le fluide caloporteur P contenu dans l'enceinte de traitement 2 pendant la montée en température, à stabiliser la température pendant le traitement de la matière ligneuse 100 et à permettre son refroidissement progressif après le traitement.
Le dispositif 1 comporte des moyens de réglage (non représentés) de la pression régnant dans l'enceinte de traitement 2 pour y maintenir une surpression prédéterminée. Le dispositif 1 comporte également une unité de pilotage à distance (non représentée) commandant le degré d'hygrométrie, la température et la pression du fluide caloporteur P ainsi que la vitesse de chauffage et la vitesse de circulation du fluide caloporteur P.
Le principe de fonctionnement de ce dispositif 1 est basé sur une circulation en continu d'au moins une partie du fluide caloporteur P formé par l'air débarrassé de son oxygène et mélangé aux gaz de combustion pour fournir une atmosphère neutre. Il permet la mise en œuvre du procédé de traitement thermique haute température de matière ligneuse 100 tel que décrit ci-après.
Application industrielle :
Pour mettre en œuvre ce procédé, on place une pièce de matière Ugneuse 100 ou un lot de pièces sous la forme de planche, poutre, etc. dans l'enceinte de traitement 2 et on procède aux étapes successives suivantes : a) on réchauffe le fluide caloporteur P dans ladite chambre de chauffage 60, b) on transfert le fluide caloporteur P réchauffé dans les chambres d'injection 30, 31, c) au moyen des ventilateurs 43, 44, on injecte le fluide caloporteur P dans l'enceinte de traitement 2 par les orifices d'entrée 2a. On fait circuler le fluide caloporteur P de manière continue entre les orifices d'entrée 2a et les orifices de sortie 2b pour traiter la matière ligneuse 100, d) après le passage du fluide caloporteur P dans l'enceinte de traitement 2, on récupère par les orifices de sortie 2b le mélange PO contenant le fluide caloporteur P et les gaz issus du chauffage de la matière ligneuse 100, e) au moyen de la chambre de séparation 55, on dirige au moins une première partie PI du mélange PO vers la chambre d'extraction 52 où l'on brûle au moins une partie des résines au moyen du brûleur 53 et d'où l'on sèche la vapeur d'eau et l'on évacue la partie restante pi par la cheminée 54, f) on augmente ou on diminue la puissance du brûleur 53 de manière à réguler la température et la pression de fluide caloporteur dans l'enceinte de traitement 2, et on recommence les étapes a) à f) pendant une durée déterminée.
Au besoin, par exemple pour augmenter plus rapidement la température du fluide caloporteur P dans l'enceinte de traitement 2, on peut, pendant une ou plusieurs séquences, réinjecter une seconde partie P2 du fluide caloporteur P en circuit fermé. Pour ce faire, au moyen de la chambre de séparation 50, on sépare le mélange PO en une première partie PI traitée puis évacuée comme précédemment décrit et en une seconde partie P2 que l'on réinjecte sans traitement, en circuit fermé dans l'enceinte de traitement 2, cette partie étant déjà à une température avantageuse pour le procédé.
Pour traiter la matière ligneuse 100, on fait varier la température du fluide caloporteur P contenu dans l'enceinte de traitement 2 selon les phases successives suivantes (Cf. figure 2) : Phase n°l - chauffage : de la température ambiante T0 à une première température Tl environ égale à 140°C en une première période de temps tl d'environ 8 heures, Phase n°2 - chauffage : de la première température Tl à une seconde température T2 environ égale à 160°C en une seconde période de temps t2 d'environ 4 heures, Phase n°3 - chauffage : de la seconde température T2 à une troisième température T3 environ égale à 180°C en une troisième période de temps t3 d'environ 2 heures, Phase n°4 - chauffage : de la troisième température T3 à une quatrième température T4 environ égale à 220°C en une quatrième période de temps t4 d'environ 1 heure, Phase n°5 - stabilisation : à la quatrième température T4 pendant une cinquième période temps t5 d'environ 3 heures, Phase n°6 - refroidissement : de la quatrième température T4 jusqu'à la température ambiante TO en une sixième période de temps t6 d'environ 2 heures.
Le cycle de traitement nécessite plusieurs passages du fluide caloporteur P à travers l'enceinte de traitement 2. Cette circulation du fluide caloporteur P est notamment obtenue par les ventilateurs 43, 44 prévus dans les chambres de chauffage 60 et d'injection 30, 31 qui aspirent ou propulsent le fluide caloporteur P à l'intérieur de l'enceinte thermique 2 au travers de la matière ligneuse 100.
La phase n°6 de refroidissement peut être obtenue à l'aide d'une pulvérisation d'eau froide à haute pression dans l'enceinte de traitement 2 au moyen de la rampe de pulvérisation (non représentée) ou des rampes d'arrosage précitées. Cette pulvérisation peut également servir à éviter les chocs thermiques sur la matière ligneuse 100 à traiter lors d'une montée anormale de la température dans l'enceinte de traitement 2. Lors de la phase n°6 de refroidissement, la pression de l'ordre de 4mmCE peut être maintenue dans l'enceinte de traitement 2 par l'injection d'un gaz neutre pour compenser la réduction du volume de fluide caloporteur P. La régulation de la température et du degré d'hygrométrie régnant dans l'enceinte de traitement 2 au cours du traitement est obtenue par des sondes de température et d'hygrométrie (non représentées) connues en soi et disposées dans l'enceinte de traitement 2 et éventuellement dans la matière ligneuse 100. Une autre sonde également logée dans l'enceinte de traitement 2 permet un contrôle permanent de la teneur en oxygène du fluide caloporteur P. Le procédé peut être commandé par des moyens électroniques programmables non représentés.
La matière ligneuse 100 traitée obtenue selon le procédé de l'invention présente de très bonnes caractéristiques mécaniques et une très bonne résistance à l'humidité.
Le dispositif 1 peut comporter, en référence à la figure 3, une enceinte de régulation 3 dans laqueËe sont prévues la chambre de chauffage 60' destinée à chauffer le fluide caloporteur P, la chambre de séparation 55' du mélange PO et la chambre d'extraction 52' destinée à brûler au moins une partie des résines issues du chauffage de la matière ligneuse et contenues dans le mélange PO.
La chambre de chauffage 60' est pourvue d'un brûleur 61' raccordée à une entrée 63' d'air ambiant et d'un ventilateur 41' permettant de régler la flamme du brûleur 61' en fonction de la puissance de chauffage demandée. La chambre de chauffage 60' est par ailleurs raccordé aux chambres d'injection 31, 32 et aux orifices d'entrée 2a de l'enceinte de traitement 2 par un conduit 42' prévu dans sa partie supérieure.
La chambre de séparation 55' est raccordée aux orifices de sortie 2b de l'enceinte de traitement 2 par un conduit 40' grâce auquel elle récupère le mélange PO de fluide caloporteur P et de gaz issus du traitement de la matière ligneuse 100. La chambre de séparation 55' communique librement avec la chambre d'extraction 52'. La chambre de séparation 55' est pourvue d'un volet 56 monté pivotant entre une position fermée dans laquelle tout le mélange PO est dirigé vers la chambre d'extraction 52' et une position au moins en partie ouverte dans laquelle le mélange PO est séparé en une première partie PI dirigée vers la chambre d'extraction 52' et une seconde partie P2 réinjectée en circuit fermé par le conduit 42 dans l'enceinte de traitement 2. Sur la figure 3, le volet 56 est représenté en trait continu en position fermée et en trait mixte en position ouverte.
Les chambres de chauffage 60' et d'extraction 52' sont prévues adjacentes de sorte que, lorsque le fluide caloporteur P circulant dans la chambre de chauffage 60' est chauffé, celui-ci provoque l'élévation en température d'une partie de la chambre d'extraction 52'. Pour renforcer cet effet, la chambre de chauffage 60' et la chambre d'extraction 52' comportent des chicanes 70, 71 disposées de manière adjacente. La chicane 70 prévue dans la chambre de chauffage 60' et formée de deux formes en N inversées, concentre le flux du fluide caloporteur P préalablement chauffé par le brûleur 61' de manière à élever la température dans la zone de la chicane 70 jusqu'à une température d'environ 1600 à 2000°C. La chicane 71 prévue dans la chambre d'extraction 52' et formée par une forme en N confondue avec une partie de la chicane 70 et d'une plaque 53 plongeant dans la forme en N, chauffe en fonction de réchauffement de la chicane 70. Ainsi, la première partie PI du mélange PO de fluide caloporteur et de gaz issus du traitement de la matière ligneuse passant dans la chicane 71 s'échauffe jusqu'à une température élevée d'environ 1600 à 2000°C, provoquant la combustion des résines et de la vapeur d'eau contenues dans la première partie PI. La partie restante pi, évacuée par la chambre d'extraction 52' au moyen de la cheminée 54, ne contient plus de résine et est donc non polluante.
Contrairement au dispositif 1 précédent, on a avantageusement remplacé dans cet exemple le brûleur par la chicane 71. Les risques de départ de feu et/ou d'explosion sont ainsi encore diminués. Le principe de fonctionnement du dispositif 1 de cet exemple est sensiblement similaire au précédent. La chambre de séparation 55' permet, en orientant le volet 56 de faire varier les proportions de la première partie PI et de la seconde partie P2. Ainsi, en ouvrant en partie le volet 56, on réinjecte en circuit fermé dans l'enceinte de traitement 2 une seconde partie P2 du mélange PO. Cette seconde partie P2 étant chaude, elle contribue à l'élévation rapide de la température du fluide caloporteur P dans l'enceinte de traitement.
La description met bien en évidence que les buts recherchés sont atteints et notamment que le dispositif et le procédé selon l'invention permettent le traitement haute température efficace de tout type de matière ligneuse, en toute sécurité.
La présente invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit mais s'étend à toute modification et variante évidentes pour un homme du métier tout en restant dans l'étendue de la protection définie dans les revendications annexées. Il est notamment possible de modifier le nombre et le positionnement des brûleurs et des ventilateurs.

Claims

Revendications
1. Procédé de traitement thermique haute température de matière ligneuse (100) au cours duquel on place ladite matière ligneuse (100) dans au moins une enceinte de traitement (2) fermée, on chauffe dans au moins une chambre de chauffage (60, 60') un fluide caloporteur (P), on transfert ledit fluide caloporteur (P) chauffé dans ladite enceinte de traitement (2) par au moins un orifice d'entrée (2a), on fait circuler en continu ledit fluide caloporteur (P) dans ladite enceinte de traitement (2) entre au moins ledit orifice d'entrée (2a) et au moins un orifice de sortie (2b), caractérisé en ce qu'au cours dudit traitement de ladite matière ligneuse (100) on récupère par au moins ledit orifice de sortie (2b) un mélange (PO) de fluide caloporteur (P) et de gaz issus du chauffage de ladite matière ligneuse (100), en ce qu'on transfert ledit mélange (PO) dans au moins une chambre de séparation (55, 55') dans laquelle on dirige au moins une première partie (PI) dudit mélange (PO) vers une chambre d'extraction (52, 52') où l'on en extrait au moins en partie les résines et où l'on évacue le reste, en ce que pendant au moins une période donnée au cours dudit traitement, on utilise ladite chambre de séparation (55, 55') pour séparer le mélange (PO) en ladite première partie (PI) et en une seconde partie (P2) que l'on remet en circulation vers ladite enceinte de traitement (2) selon un circuit fermé, et on recommence les étapes précédentes pendant une durée déterminée.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lors de l'extraction desdites résines de ladite première partie (PI) dudit mélange (PO), on extrait simultanément au moins une partie de la vapeur d'eau contenue.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pendant ladite période donnée, on fait varier les proportions entre lesdites première (PI) et seconde (P2) parties dudit mélange (PO).
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on dispose lesdites chambres de chauffage (60') et d'extraction (52') de manière adjacente de sorte que le fluide caloporteur (P) circulant dans ladite chambre de chauffage (60') provoque l'élévation en température d'au moins une zone de ladite chambre d'extraction (52') jusqu'à une température provoquant la combustion d'au moins une partie desdites résines contenues dans ladite première partie (PI) dudit mélange (PO) circulant dans ladite chambre d'extraction (52').
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on prévoit dans chacune desdites chambres de chauffage (60') et d'extraction (52') des chicanes (70, 71), disposées de manière adjacente et concentrant les flux dudit fluide caloporteur (P) et de ladite première partie (PI) dudit mélange (PO).
6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on injecte ledit fluide caloporteur (P) dans ladite enceinte de traitement (2) au moyen d'une chambre d'injection (30, 31) communicant avec elle par ledit orifice d'entrée (2a) et en ce que l'on change alternativement le sens de circulation dudit fluide caloporteur (P) dans ladite enceinte de traitement (2).
7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise une chambre de chauffage (60, 60') et une chambre d'extraction (52, 52') distinctes et éloignées de ladite enceinte de traitement (2).
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'on choisi une distance d'éloignement comprise entre 1 mètre et 10 mètres et de préférence supérieure à 1,5 mètre.
9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on fait varier la température dudit fluide caloporteur (P) contenu dans ladite enceinte de traitement (2) selon les six phases successives suivantes : Phase n°l — chauffage : de la température ambiante (TO) à une première température (Tl) environ égale à 140°C en une première période de temps (tl) d'environ 8 heures, Phase n°2 - chauffage : de ladite première température (Tl) à une seconde température (T2) environ égale à 160°C en une seconde période de temps t2 d'environ 4 heures, - Phase n°3 - chauffage : de ladite seconde température (T2) à une troisième température (T3) environ égale à 180°C en une troisième période de temps (t3) d'environ 2 heures, Phase n°4 - chauffage : de ladite troisième température (T3) à une quatrième température (T4) environ égale à 220°C en une quatrième période de temps (t4) d'environ 1 heure, Phase n°5 - stabilisation : à ladite quatrième température (T4) pendant une cinquième période de temps (t5) d'environ 3 heures, Phase n°6 - refroidissement : de ladite quatrième température (T4) jusqu'à ladite température ambiante (TO) en une sixième période de temps (t6) d'environ 2 heures.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'au moins au cours de ladite phase n°6 de refroidissement, on injecte dans ladite enceinte de traitement (2) un gaz neutre de manière à compenser la réduction du volume de fluide caloporteur (P) et maintenir une pression prédéteπ-ninée.
11. Dispositif (1) de traitement thermique haute température de matière ligneuse (100), ledit dispositif (1) comportant au moins une enceinte de traitement (2) fermée, destinée à recevoir ladite matière ligneuse (100), au moins une chambre de chauffage (60, 60') agencée pour chauffer un fluide caloporteur (P), ladite enceinte de traitement (2) étant pourvue d'au moins un orifice d'entrée (2a) communiquant avec ladite chambre de chauffage (60, 60') et de moyens de circulation (4) agencés pour provoquer la circulation continue dudit fluide caloporteur (P) dans ladite enceinte de traitement (2) entre au moins ledit orifice d'entrée (2a) et au moins un orifice de sortie
(2b), caractérisé en ce qu'il comporte au moins une chambre de séparation (55, 55') commumquant avec ledit orifice de sortie (2b) et agencée pour récupérer le mélange (PO) de fluide caloporteur (P) et de gaz issus du chauffage de ladite matière ligneuse (100) et diriger au moins une première partie (PI) dudit mélange (PO) vers au moins une chambre d'extraction (52, 52') agencée pour en extraire au moins en partie les résines et évacuer la partie- restante (pi), ladite chambre de séparation (55, 55') étant agencée pour, pendant au moins une période donnée au cours du traitement, réinjecter une seconde partie (P2) dudit mélange (PO) selon un circuit fermé dans ladite enceinte de traitement (2).
12. Dispositif (1) selon la revendication 11, caractérisé en ce que ladite chambre de séparation (55, 55') comporte des moyens agencés pour, pendant ladite période donnée, faire varier les proportions entre lesdites première (PI) et seconde (P2) parties dudit mélange (PO).
13. Dispositif (1) selon la revendication 11, caractérisé en ce que lesdites chambres de chauffage (60') et d'extraction (52') sont adjacentes et agencées pour que le fluide caloporteur (P) circulant dans ladite chambre de chauffage (60') provoque l'élévation en température d'au moins une zone de ladite chambre d'extraction (52') jusqu'à une température provoquant la combustion desdites résines contenues dans ladite première partie (PI) de mélange (PO) circulant dans ladite chambre d'extraction (52').
14. Dispositif (1) selon la revendication 13, caractérisé en ce que lesdites chambres de chauffage (60') et d'extraction (52') comportent des chicanes (70, 71) au moins en partie adjacentes agencées pour concentrer respectivement les flux dudit fluide caloporteur (P) et de ladite première partie (PI) dudit mélange (PO).
15. Dispositif (1) selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une chambre d'injection (31, 32) mettant en communication ladite chambre de chauffage (60, 60') et l'orifice d'entrée (2a) de ladite enceinte de traitement (2), cette chambre d'injection (30, 31) étant pourvue de moyens d'orientation du fluide caloporteur (P) agencés pour changer alternativement le sens de circulation dudit fluide caloporteur (P) dans ladite enceinte de traitement (2).
16. Dispositif (1) selon la revendication 11, caractérisé en ce que lesdites chambres de chauffage (60, 60') et d'extraction (52, 52') sont distinctes et éloignées de ladite enceinte de traitement (2).
17. Dispositif (1) selon la revendication 16, caractérisé en ce que la distance séparant ladite chambre de chauffage (60) et ladite chambre d'extraction (52, 52') de ladite enceinte de traitement (2) est comprise entre 1 mètre et 10 mètres et de préférence supérieure à 1,5 mètre.
18. Dispositif (1) selon la revendication 11, caractérisé en ce que ladite chambre de séparation (55, 55') comporte des moyens d'obturation disposés entre ledit orifice de sortie (2b) et ledit orifice d'entrée, agencés pour être mobiles entre une position fermée dans laquelle ladite seconde partie (P2) réinjectée non traitée est sensiblement nulle et ladite première partie (PI) traitée est maximale et, une position ouverte dans laquelle les proportions entre lesdites première (PI) et seconde (P2) parties dudit mélange (PO) sont régulées.
19. Dispositif (1) selon la revendication 11, caractérisée en ce qu'il comporte des moyens d'introduction d'un gaz neutre dans ladite enceinte de traitement (2).
20. Dispositif (1) selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de réglage de la pression régnant dans ladite enceinte de traitement (2), lesdits moyens de réglage étant agencés pour maintenir ladite enceinte de traitement (2), en surpression à une valeur déterminée.
21. Dispositif (1) selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comporte une unité de pilotage à distance agencée pour commander au moins l'un desdits paramètres choisi dans le groupe comprenant le taux d'hygrométrie, la température, la pression, la vitesse de chauffage, la vitesse de circulation dudit fluide caloporteur (P).
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