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<e 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 ceuvre 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'oruvre 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 lés'sons (fentes, déformations...) au bois d' uvre, 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 !'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' uvre 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 uvre.
- Le séchage artificiel qui comprend deux méthodologies
- le séchage à la pression atmosphérique ou légèrement
surpressée,
- le séchage sous vide.
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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
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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 comprenânt 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
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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 C02. Ce gaz est
produit par la combustion de biomasse végétale sous 02 industriel, dans le
générateur thermique associé au système dë 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 C02.
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 exemple, 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,
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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 de 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/éta.pe ou zone/technique.
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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 flûx,
- 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.
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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 C02 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 C02 produit. Le combustible soIide 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 C02 avec un rendement
optimal. Toutes les autres sources, sortes et présentations de biomasse
végétale, peuvent participer à la production de l'énergie/C02 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.
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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
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 C02 liquide, permettant de diffuser du
C02 liquide dans le flux gazeux. Cette diffusion de C02 liquide peut servir à
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
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.
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 C02 produit. De cette manière, le surplus de C02
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est récupéré et stocké. Ce surplus de C02 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 oruvre 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.
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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 C02. 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 C02. 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 C02 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 C02 est l'eau, donc l'humidité interne du
bois a tendance à absorber, voire aspirer le C02, 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 C02 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 C02 à basse température peut être
filtré pour piéger les particules de carbone imbrûlé qui pourraient subsister
dans le gaz.
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Le C02 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 C02 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 C02 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 C02 est du même coup considérablement abaissée (moins
de 10 C) il retrouve alors toutes ses qualités de gaz caloporteur pour un
nouveâu 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 C02
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 C02 dans ce même échangeur/condenseur. Cette
capacité thermique est, du même coup, récupérée par le C02, qui reste
gazeux aux températures/pressions de condensation de la vapeur d'eau.
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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, C02, 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 C02 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.
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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
COZ ;
- la figure 2 présente un schéma d'un exemple d'unité de
traitement de 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 dés
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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,
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- de longueur correspondant aux standards des bois d'oruvre
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 C02. 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 pour interdire toute
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possibilité de pénétration, du personnel exploitant, dans le volume central
21 lorsqu'il est sous C02.
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 C02 caloporteur sur la charge de bois 23 ou l'extraction de
l'ensemble gazeux après traitement (C02 + 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 C02 + 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
(C02 caloporteur ou C02 + 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 délimitent 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 systèmé de distribution du
C02 caloporteur et d'extraction de l'ensemble gazeux après traitement. Cet
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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'ceuvre à sécher et comporte un système de
distribution/extraction 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
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,
- une gaine 75 raccordant l'espace technique 47d de la paroi de
droite 46d au caisson d'inversion de flux,
- une gaine 76 raccordant le caisson d'inversion de flux à la
conduite d'alimentation 761 en C02 caloporteur, chaud et
déshydraté,
- une gaine 77 raccordant le caisson d'inversion de flux à la
conduite d'extraction 771 du gaz utilisé (C02, 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
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 (C02r plus la vapeur d'eau extraite
du bois) traverse un brouillard de C02 liquide. Ce C02 liquide est produit,
dans une phase déterminée du cycle "recyclage C02 du système général" où
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le gaz est à basse température et épuré. Une part de ce C02 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 C02 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 C02 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 C02
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 (C02 et vapeur d'eau
extraite du bois) extrait de la zone de traitement 14 évapore
instantanément le C02 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 C02 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 C02 caloporteur de traitement, qui est
recyclé et prêt pour un nouveau cycle.
Le C02 extrait de la zone de traitement 14 (asséché) et le C02 du
brouillard de condensation/refroidissement (injecté liquide et évaporé) sont
combinés et extraits vers le collecteur de "recyclage C02 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 C02 basse température,
(et déshydraté). (en aval du brouillard de condensation/refroidissement). Le
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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 C02 du système général" ne véhicule que
du C02 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 C02 basse température au
C02 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.
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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 règlementation 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
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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
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
25 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
30 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
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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
500/o 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 1/6è'ne
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
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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 C02 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 C02 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 C02 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 I'accès
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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
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
fermées (la sécurité du système contrôle cette fonction) et le sas 25 est
sous C02. Un capteur contrôle ce remplissage en analysant -le gaz de
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-décompression : l'introduction du C02 dans le sas 25 chasse l'air qui entre
lors de la sortie définitive d'un chariot 30.
Pour que le C02 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
C02 froid est établie dans le sas 25. Ce C02 provient du collecteur dit de
"recyclage C02 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 C02 est continuellement extrait du sas 25 pour
être réintroduit dans le système de gestion du C02 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
travées/tunnels 22 doivent être fermées et le C02 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 C02
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
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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
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 :
- la porte de communication 535, 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
i5 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
charge 23 (dite de tête) est dans le sas 25 de sortie
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-- les deux rails escamotables 64, sur lesquels était positionné le
chariot 30 à la hauteur des rails/guides de rouiage 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
latérafement ;
- la porte de communication 535, 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
nouvelle charge de bois à traiter 23', 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
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
dans le sas de sortie 25
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- 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.
Lâ 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 535 (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'entrée/approvisionnement, se dégagent au repos,
- la porte d'entrée 53E de la travée/tunnel 22 se referme. Si les
portes, entrée 53E et sortie 535 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
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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.
5. 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 ceIa
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 C02 contenu dans le sas 24 est
évacué par une extraction électrique et réintroduit dans le cycle C02 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 déplacement 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 se dégagent 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).
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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 CO2. Un capteur contrôle ce remplissage en analysant le gaz de
décompression (l'introduction du C02 dans le sas chasse l'air qui entre lors
du chargement en chariot).
Les sas 24 et 25 d'entrée et de sortié 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.
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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
24 peuvent être automatisées.
Le générateur thermique 19 est conçu notamment pour :
- produire la chaleur utile au bon fonctionnement de l'unité,
- produire le C02 utilisé par le procédé, et
- régénérer et épurer le flux de COz de traitement.
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.
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).
La combustion sous 02, de combustible végétal, exempt d'élément
polluant, ne produit que du C02. Le générateur est équipé d'un échangeur
thermique 17 à l'issue duquel le C02 est récupéré pour être utilisé dans le
procédé de séchage et ses périphériques.
La chaleur du gaz de combustion (COa) est transférée au C02
d'exploitation (caloporteur) dans l'échangeur.
Le C02 issu de la combustion est refroidi au maximum dans
l'échangeur thermique 17 par les moyens d'exploitation
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- 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 C02, 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 C02, et
celle produite par le moteur électrique du compresseur, sont transférées au
C02 d'exploitation (caloporteur). L'ensemble de ces systèmes et moyens
sont connus et maîtrisés par l'industrie.
Le C02 liquide est stocké dans une citerne tampon 15, avant son
utilisation dans le système.
La part de CO2, 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 C02 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 COp 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,
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- Pour fournir de la pression mécanique à certain système du
procédé, etc.
Le C02 caloporteur provient à l'origine de la combustion de la
biomasse végétale sous 0a. Il est utilisé en boucle dans le système dit
"recyclage C02 du système général" et il est régulièrement recyclé/régénéré
et épuré dans le générateur thermique 19. La quantité de C02 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 C02 liquide excédentaire peut être
commercialisé et ou inerté selon des procédés connus.
Le C02 caloporteur est utilisé en circuit "semi fermé" durant lequel il
passe par toutes les étapes :
Le C02 caloporteur acquière sa capacité thermique et sa température dans
l'échangeur thermique 17 du générateur 19 sans aucun contact avec le gaz
de combustion de la biomasse végétale.
Le C02 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.
Le C02 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 C02 caloporteur.
L'échangeur thermique de déshydratation/condensation 11 est un
système dans lequel l'ensemble gazeux extrait du volume de traitement (le
C02 caloporteur et la vapeur d'eau) traverse un. brouillard de C02 liquide,
sous pression, atomisée. (le C02 liquide est à une température négative de
"moins" - 55 C).
Les rampes 78 de diffusion du C02 liquide sont situées dans le flux
chaud provenant du volume de traitement, pour éviter les phénomènes
parasites de glaciation de l'eau. Le C02 liquide est projeté et atomisé dans
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le sens du flux gazeux à assécher. Au passage de cette pulvérisation, le C02
caloporteur est refroidi et la vapeur d'eau condensée. La chaleur latente de
condensation de la vapeur d'eau est transférée au C02 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 C02 solubilisé qui
l'enrichissent avant sa réintroduction dans l'écosystème. Cette eau
récupérée est utilisée en priorité dans l'unité industrielle de traitement.
Le C02 caloporteur est alors asséché, il est mélangé à celui qui a été
introduit en phase liquide et vaporisé. La température des deux volumes de
C02 gazeux, à la sortie de l'échangeur thermique de
déshydratation/condensation 11, est basse (température inférieure ou égale
à 10 C) Ce C02 est transféré au cycle dit "recyclage C02 du système
général" où il va. être régénéré pour l'usage du procédé. Une partie de ce
C02 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 C02 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 C02
est prélevée du cycle pour être régénérée/épurée par le générateur
thérmique, 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.
