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WO2004042301A1 - Procede pour traiter une charge de matiere ligneuse d'elements empiles, notamment une charge de bois par traitement thermique a haute temperature - Google Patents

Procede pour traiter une charge de matiere ligneuse d'elements empiles, notamment une charge de bois par traitement thermique a haute temperature Download PDF

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WO2004042301A1
WO2004042301A1 PCT/FR2003/002884 FR0302884W WO2004042301A1 WO 2004042301 A1 WO2004042301 A1 WO 2004042301A1 FR 0302884 W FR0302884 W FR 0302884W WO 2004042301 A1 WO2004042301 A1 WO 2004042301A1
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WO
WIPO (PCT)
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temperature
load
enclosure
treatment
heat transfer
Prior art date
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PCT/FR2003/002884
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WO2004042301A8 (fr
Inventor
Jean Laurencot
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Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to EP03778383A priority patent/EP1558884A1/fr
Priority to JP2004549250A priority patent/JP2006505423A/ja
Priority to CA002502370A priority patent/CA2502370A1/fr
Priority to US10/531,765 priority patent/US20050284945A1/en
Publication of WO2004042301A1 publication Critical patent/WO2004042301A1/fr
Publication of WO2004042301A8 publication Critical patent/WO2004042301A8/fr
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    • F26—DRYING
    • 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
    • F26B21/06—Controlling, e.g. regulating, parameters of gas supply
    • F26B21/10—Temperature; Pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • 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
    • F26B21/06—Controlling, e.g. regulating, parameters of gas supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26—DRYING
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a method for treating a load of woody material composed of stacked elements, in particular a load of wood, by heat treatment at high temperature.
  • It relates more particularly to a process for treating wood thermally so that it retains or even reinforces all of its characteristics such as its mechanical, acoustic and insulating properties, as well as its dimensional stability in the presence of moisture.
  • a heat treatment makes it possible to eliminate the supports which generate germs and molds.
  • This heat treatment also makes it possible to carry out chemical bridging between the macromolecular chains of the wood constituents in a controlled atmosphere and at a minimum temperature of 230 degrees Celsius.
  • the main qualities acquired during high temperature treatment are dimensional stability and a markedly increased resistance to aggressiveness, a source of aging and rotting.
  • Such a device operates on the principle of a continuous circulation of the heat transfer gas formed by the air stripped of its oxygen and mixed with the combustion gases to provide a neutral atmosphere.
  • the heat transfer gas circulates continuously throughout the treatment cycle, from the point where it is heated by the heating means for example at least one burner to the load of woody material to be treated which it crosses at a balanced rate and speed at any point of its circuit while bringing it in a homogeneous manner the calories necessary for the heat treatment.
  • the treatment cycle requires several passes of the fluid through the charge.
  • the temperature drops in successive stages using a high-pressure cold water spray in the circuit of the heat transfer gas in the overpressure chamber.
  • the pressure inside the enclosure is maintained in the treatment zone by the arrival of a neutral gas which compensates for the reduction in the volume of the heat-transfer fluid during this cooling phase.
  • the object of the invention is to propose a method for treating a load of woody material composed of stacked elements, in particular a load of wood, by high temperature heat treatment which makes it possible to take into account the behavior of the products at the level of their thermal conductivity and their resistance to releasing their liquid or degradable substances under high temperature.
  • the subject of the present invention is a method for treating a load of woody material composed of stacked elements, in particular a load of wood, by high temperature heat treatment using a treatment enclosure which comprises means for conditioning a load of woody material to be treated, this load of woody material delimiting inside said enclosure a first volume, called “overpressure chamber”, located upstream of the load to be treated, and a second volume called
  • each of the temperature stages of the treatment cycle is reached by equilibrating the temperature of the overpressure chamber with the temperature of the recovery chamber and said equilibrium is determined according to the following formulas:
  • T 1 T2 - ⁇ ° C during the rise in temperature of the treatment cycle
  • T2 T1 + ⁇ '° C during the descent in temperature of the treatment cycle where ⁇ and ⁇ ' are temperature constants between 5 and 25 degrees Celsius.
  • the constants ⁇ and ⁇ ' are respectively equal to 5 degrees Celsius and 20 degrees Celsius.
  • the transition to a level at least equal to 100 degrees Celsius is only authorized if the volume of the enclosure comprises an amount of oxygen of less than 3%.
  • the temperature regulation means are triggered until a temperature is detected. average of the chambers below 100 degrees Celsius before authorizing any restart of the treatment cycle.
  • the electronic management means of the oven are also connected to computer equipment making it possible to print all of the data from the sensors arranged in the enclosure during a treatment cycle as well as the temperature curves in real time.
  • the speed of circulation of the heat transfer fluid is kept constant in the treatment enclosure by controlling said speed and by acting on the flow rate of the means for conveying said heat transfer fluid.
  • an enclosure 1 having four vertical walls 2 and a ceiling 3. At least one of the vertical walls 2 of the enclosure is provided with a door 4 allowing the loading of the woody material 5 to be treated .
  • This load of woody material 5 consists of wooden planks 6 stacked on each other to substantially form a parallelepiped structure intended to be placed in the enclosure 1.
  • the boards 6 are placed so that their length is in the longitudinal direction of the enclosure, and they are spaced from each other by spacers in the form of spacers 7 placed in their transverse direction.
  • the thickness of these spacers 7 is defined as a function of the thickness of the woods to be treated, of the dimensions of the load and of the physical parameters of circulation of the fluid in the enclosure 1 and in said load 5.
  • the load of woody material to be treated 5 delimits inside the enclosure a first volume 8, called “overpressure chamber”, located upstream of the charge 5, and a second volume 9, called “recovery chamber”, located downstream of the load 5.
  • said enclosure 1 is provided as mentioned in patent application FR-A-2 790 698, forming an integral part of the request by reference, means 10 for heating a heat-transfer fluid circulating in said enclosure 1, means for continuous circulation 11 of said heat transfer fluid, means for controlling the temperature and the humidity of the enclosure, means for regulating the temperature and the humidity 12 of the treatment enclosure 1 and sealing means at the top and bottom of the load of material thus avoiding the preferential circuits of the heat transfer fluid out of the load.
  • the heating means 10 for the heat transfer fluid comprise at least one gas burner disposed in the upper part of the enclosure 1 in a so-called heating chamber 13 while the means for circulation 11 consist of at least one fan intended to suck the heat transfer fluid into the recovery chamber 9 and draw it into the heating chamber 13.
  • the regulation means consist for example of a horizontal boom 12 for high spraying water pressure, located in the overpressure chamber 8. This spraying boom 12 is provided with a plurality of nozzles allowing the spraying of a high-flow mist supplied with cold or chilled water.
  • Programmable electronic management means not shown allow management of the temperature variation levels and the humidity level in the treatment enclosure.
  • This treatment chamber 1 is advantageously carried out by a method according to the invention consisting in permanently monitoring and measuring the atmosphere prevailing in each of said chambers by the temperature control means and then in comparing the data coming from these means of control in order to act simultaneously and uniformly on the modulation of the power of the heating means 10 and on the possible cooling of the heat-transfer gas by the regulation means 12 thus ensuring the course of a heat treatment cycle, including the temperature levels and the duration have been pre-established and are managed, as a function of the behavior of the load of woody material 5 at the level of its thermal conductivity and a balance of the flow rate and the speed of the heat transfer fluid between the two chambers 8 and 9.
  • the rise in temperature can be carried out linearly.
  • control means are in particular temperature, pressure, humidity and oxygen analysis sensors arranged in the two chambers 8 and 9 making it possible to establish the release authorizations.
  • the level reached during a pre-established processing cycle integrated into the electronic management means is determined by the temperature balance in the two chambers.
  • a woody material 5 such as wood having a hygrometry of 12 to 14%.
  • Stages are determined for the execution of a treatment cycle comprising a rise in temperature up to 230 degrees Celsius then a controlled fall in temperature as follows:
  • the volume of air contained in the treatment enclosure is circulated using the fans, said treatment enclosure being maintained at a pressure higher than atmospheric pressure.
  • Samples are taken from said chambers in order to collect data relating in particular to the flow rate and the speed of the heat transfer fluid in the enclosure.
  • the circulation of the air volume is ensured until the flow rate and the speed determined between the two chambers 8 and 9 are balanced, thereby ensuring a uniform heat supply in all points of the load of woody material 5.
  • the treatment cycle begins by triggering the heating means 10 of the heat transfer fluid.
  • the permanent measurement of the oxygen content of the heat transfer fluid in the overpressure chamber 8 as well as the permanent measurement of the carbon dioxide content CO installed in the upper part of the chambers 8 and 9 makes it possible to prohibit the operation of the heating means 10 in if a given concentration of oxygen O or carbon dioxide CO is exceeded.
  • the burners 10 reduce their power and if the temperature continues to rise the spray bar 12 comes into action in cold water and then possibly in chilled water.
  • the cycle temperature plateau will be reached as mentioned above when the temperature of the overpressure chamber 8 is equal to the temperature of the recovery chamber 9 minus a temperature constant ⁇ preferably equal to 5 degrees Celsius. This level is maintained at its temperature level for the determined duration, in the example one hour, by regulating this temperature by the means described above.
  • the electronic management means initiate the temperature rise to the upper level under the same operating conditions, successively until reaching the temperature of 230 degrees Celsius.
  • the passage of the plateau of 100 degrees Celsius is preferably subject to the condition that the volume of the enclosure comprises less than 3% of oxygen.
  • the oven enclosure is maintained at a pressure of
  • said enclosure is provided in a known manner with a calibrated valve allowing the evacuation of the surplus of heat-transfer gas generated by the burners 10.
  • the temperature of the enclosure 1 is lowered in stages, by spraying water, cold or refrigerated in the circuit of the heat transfer fluid using the watering ramp. These temperature lowering steps are for example defined as follows 200, 170,
  • the transition from one level to another takes place when the equilibrium of the temperature T2 of the recovery chamber 9 is preferably equal to the temperature T1 recorded in the overpressure chamber 8 plus a temperature constant ⁇ 'defined for example at 20 degrees Celsius.
  • the electronic management means raise the pressure in the enclosure and compensate for the depression caused by the reduction in the volume of heat-carrying gas by the automatic supply of nitrogen allowing the pressure to be maintained. inside the enclosure.
  • the method according to the present invention ensures that in the event of an incident with the heating means when the average temperature of the chambers is greater than 120 degrees Celsius, the enclosure is lowered to similar to what is described above by means of the spray bars, in particular up to an average temperature of the chambers of less than 100 degrees Celsius before authorizing any restart of a treatment cycle.
  • the electronic management means of the oven are also connected to computer equipment making it possible to print all the data of the sensors placed in the enclosure during a treatment cycle as well as the temperature curves in real time. It will be noted that to obtain good results in terms of the quality and uniformity of the heat treatment, it is preferable not to mix products of different thicknesses or of different essences in the same load.
  • the electronic and computer system acts only as a means of controlling the various security elements, authorizing or not the requested actions and reporting information on the operation of the oven.
  • Such a method advantageously makes it possible to treat very different species without having carried out specific programs.
  • the operation of such an oven should adapt itself to the requirements of the products, except possibly to affect the temperature and the duration of the bearings.
  • the circulation speed of the heat transfer fluid is kept constant in the treatment enclosure and through the charge of woody material by action on the flow rate of the heat transfer fluid drive means.

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Abstract

Le procédé pour traiter une charge de matière ligneuse utilise une enceinte de traitement qui comprend des moyens de conditionnement d'une charge ligneuse à traiter (5), cette charge ligneuse délimitant à l'intérieur de ladite enceinte un premier volume (8), dit chambre de suppression, situé en amont de la charge à traiter (5), et un second volume (9) dit chambre de reprise, situé en aval de ladite charge, des moyens de chauffage (10) d'un fluide caloporteur circulant dans ladite enceinte (1), des moyens de circulation en continu (11) dudit fluide caloporteur, des moyens de contrôle de la température et de l'hygrométrie de l'enceinte, des moyens de régulation (12) de la température et de l'humidité de l'enceinte de traitement et des moyens d'étanchéité en haut et en bas de la charge de matière.

Description

Procédé pour traiter une charge de matière ligneuse composée d'éléments empilés, notamment une charge de bois, par traitement thermique à haute température.
La présente invention concerne un procédé pour traiter une charge de matière ligneuse composée d'éléments empilés, notamment une charge de bois, par traitement thermique à haute température.
Elle se rapporte plus particulièrement à un procédé pour traiter le bois par voie thermique afin qu'il conserve voire renforce toutes ses caractéristiques telles que ses propriétés mécaniques, acoustiques et isolantes, ainsi que sa stabilité dimensionnelle en présence d'humidité. Un tel traitement thermique permet d'éliminer les supports qui génèrent les germes et moisissures.
Ce traitement thermique permet en outre de réaliser un pontage chimique entre les chaînes macromoléculaires des constituants du bois en atmosphère contrôlée et à une température minimum de 230 degrés Celsius. Les principales qualités acquises lors du traitement à haute température sont la stabilité dimensionnelle et une résistance nettement accrue aux agressivités source de vieillissement et de pourrissement.
On connaît déjà dans l'état de la technique antérieure notamment par le brevet FR-A- 2 790 698 déposé par le présent demandeur, un tel dispositif pour le traitement thermique à haute température d'une matière ligneuse. Ce brevet décrit notamment une enceinte de traitement qui comprend des moyens de conditionnement d'une charge ligneuse à traiter, cette charge ligneuse délimitant à l'intérieur de ladite enceinte un premier volume, dit « chambre de surpression », situé en amont de la charge à traiter, et un second volume dit « chambre de reprise », situé en aval de ladite charge, des moyens de chauffage d'un fluide caloporteur circulant dans ladite enceinte, des moyens de circulation en continu dudit fluide caloporteur, des moyens de contrôle de la température et de l'hygrométrie de l'enceinte, des moyens de régulation de la température et de l'humidité de l'enceinte de traitement et des moyens d'étanchéité en haut et en bas de la charge de matière.
Un tel dispositif fonctionne sur le principe d'une circulation en continu du gaz caloporteur formé par l'air débarrassé de son oxygène et mélangé aux gaz de combustion pour fournir une atmosphère neutre. Après avoir été chauffé par paliers successifs jusqu'à une température minimum de 230 degrés Celsius, ces paliers étant définis à partir des paramètres de la matière ligneuse à traiter, le gaz caloporteur circule en continu durant tout le cycle de traitement, du point où il est réchauffé par les moyens de chauffage par exemple au moins un brûleur vers la charge de matière ligneuse à traiter qu'il traverse à des débit et vitesse équilibrés en tout point de son circuit en lui apportant de façon homogène les calories nécessaires au traitement thermique. Le cycle de traitement nécessite plusieurs passages du fluide à travers la charge. Lorsque ce cycle est terminé, la descente de la température se fait par paliers successifs à l'aide d'une pulvérisation d'eau froide à haute pression dans le circuit du gaz caloporteur dans la chambre de surpression. La pression à l'intérieur de l'enceinte est maintenue dans la zone de traitement par l'arrivée d'un gaz neutre qui compense la réduction du volume du fluide caloporteur pendant cette phase de refroidissement.
Bien que de tels dispositifs de traitement thermique soient connus, ils continuent de faire l'objet de développements visant à permettre une grande sécurité et un niveau de la qualité et de l'homogénéité du traitement thermique sur les différentes charges ligneuses existantes.
Ainsi, l'invention a pour but de proposer un procédé pour traiter une charge de matière ligneuse composée d'éléments empilés, notamment une charge de bois, par traitement thermique à haute température qui permet de prendre en compte le comportement des produits au niveau de leur conductibilité thermique et de leur résistance à libérer leurs substances liquides ou dégradables sous haute température.
A cet effet, la présente invention a pour objet un procédé pour traiter une charge de matière ligneuse composée d'éléments empilés, notamment une charge de bois, par traitement thermique à haute température utilisant une enceinte de traitement qui comprend des moyens de conditionnement d'une charge de matière ligneuse à traiter, cette charge de matière ligneuse délimitant à l'intérieur de ladite enceinte un premier volume, dit « chambre de surpression », situé en amont de la charge à traiter, et un second volume dit
« chambre de reprise », situé en aval de ladite charge, des moyens de chauffage d'un fluide caloporteur circulant dans ladite enceinte, des moyens de circulation en continu dudit fluide caloporteur, des moyens de contrôle de la température et de l'hygrométrie de l'enceinte, des moyens de régulation de la température et de l'humidité de l'enceinte de traitement et des moyens d'étanchéité en haut et en bas de la charge de matière, ledit procédé comprenant les étapes consistant : à contrôler et à mesurer de manière permanente l'atmosphère régnant dans chacune desdites chambres par les moyens de contrôle de la température puis à comparer les données issues de ces moyens de contrôle afin d'agir simultanément et uniformément sur la modulation de la puissance des moyens de chauffage et sur le refroidissement éventuel du gaz caloporteur par les moyens de régulation assurant ainsi le déroulement d'un cycle de traitement thermique, dont la montée de la température est soit linéaire soit par palier, les paliers de température et leur durée étant été pré-établis ; cette montée en température est alors gérée en fonction du comportement de la charge de la matière ligneuse au niveau de sa conductivite thermique et en fonction d'un équilibre entre le débit et la vitesse du fluide caloporteur entre les deux chambres.
Selon une disposition avantageuse, chacun des paliers de température du cycle de traitement est atteint par l'équilibre de la température de la chambre de surpression avec la température de la chambre de reprise et ledit équilibre est déterminé selon les formules suivantes :
T 1 = T2 - Δ°C lors de la montée en température du cycle de traitement et
T2= T1+ Δ'°C lors de la descente en température du cycle de traitement où Δ et Δ' sont des constantes de température comprises entre 5 et 25 degrés Celsius.
Selon un mode de réalisation préférentiel, les constantes Δ et Δ' sont respectivement égales à 5 degrés Celsius et 20 degrés Celsius.
Toujours selon l'invention, le passage à un palier au moins égal à 100 degrés Celsius n'est autorisé que si le volume de l'enceinte comporte une quantité d'oxygène inférieure à 3%.
Selon une autre disposition avantageuse, en cas de détection d'un incident des moyens de chauffage au-delà d'une température moyenne supérieure à 120 degrés Celsius, les moyens de régulation de la température sont déclenchés jusqu'à la détection d'une température moyenne des chambres inférieure à 100 degrés Celsius avant d'autoriser tout redémarrage du cycle de traitement.
Selon encore une autre disposition avantageuse, les moyens de gestion électronique du four sont en outre reliés à des équipements informatiques permettant d'imprimer l'ensemble des données des capteurs disposés dans l'enceinte lors d'un cycle de traitement ainsi que les courbes de températures en temps réel.
Selon une autre disposition avantageuse, la vitesse de circulation du fluide caloporteur est maintenue constante dans l'enceinte de traitement par contrôle de ladite vitesse et par action sur le débit des moyens de pulsion dudit fluide caloporteur.
Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, en se référant à la figure unique annexée sur laquelle est représenté schematiquement en coupe verticale un dispositif pour le traitement thermique à haute température d'une matière ligneuse.
On peut voir à la figure unique une enceinte 1 comportant quatre parois verticales 2 et un plafond 3. L'une au moins des parois verticales 2 de l'enceinte est pourvue d'une porte 4 permettant le chargement de la matière ligneuse 5 à traiter.
Cette charge de matière ligneuse 5 se compose de planches de bois 6 empilées les unes sur les autres pour former sensiblement une structure parallélépipédique destinée à être mise en place dans l'enceinte 1.
Avantageusement, les planches 6 sont placées de façon que leur longueur se trouve dans le sens longitudinal de l'enceinte, et elles sont écartées les unes des autres par des organes d'écartement sous la forme d'entretoises 7 placées dans leur sens transversal. L'épaisseur de ces entretoises 7 est définie en fonction de l'épaisseur des bois à traiter, des dimensions de la charge et des paramètres physiques de circulation du fluide dans l'enceinte 1 et dans ladite charge 5.
La charge de matière ligneuse à traiter 5 délimite à l'intérieur de l'enceinte un premier volume 8, dit « chambre de surpression », situé en amont de la charge 5, et un second volume 9, dit « chambre de reprise », situé en aval de la charge 5.
En outre ladite enceinte 1 est pourvue comme mentionné dans la demande de brevet FR-A-2 790 698, faisant partie intégrante de la demande par référence, des moyens de chauffage 10 d'un fluide caloporteur circulant dans ladite enceinte 1 , des moyens de circulation en continu 11 dudit fluide caloporteur, des moyens de contrôle de la température et de l'hygrométrie de l'enceinte, des moyens de régulation de la température et de l'humidité 12 de l'enceinte 1 de traitement et des moyens d'étanchéité en haut et en bas de la charge de matière évitant ainsi les circuits préférentiels du fluide caloporteur hors de la charge.
Afin d'illustrer les moyens évoqués ci-dessus, on notera que les moyens de chauffage 10 du fluide caloporteur comprennent au moins un brûleur à gaz disposé en partie supérieure de l'enceinte 1 dans une chambre 13 dite de chauffage tandis que les moyens de circulation 11 sont constitués d'au moins un ventilateur destiné à aspirer le fluide caloporteur dans la chambre de reprise 9 et le puiser dans la chambre de chauffage 13. Les moyens de régulation sont constitués par exemple d'une rampe horizontale 12 de pulvérisation à haute pression d'eau, située dans la chambre de surpression 8. Cette rampe de pulvérisation 12 est pourvue d'une pluralité de buses permettant la pulvérisation d'un brouillard à fort débit alimentée en eau froide ou réfrigérée.
Des moyens de gestion électronique programmables non représentés permettent la gestion des paliers de variation de température et du taux d'hygrométrie dans l'enceinte de traitement.
Cette enceinte de traitement 1 est conduite avantageusement par un procédé selon l'invention consistant à contrôler et à mesurer de manière permanente l'atmosphère régnant dans chacune desdites chambres par les moyens de contrôle de la température puis à comparer les données issues de ces moyens de contrôle afin d'agir simultanément et uniformément sur la modulation de la puissance des moyens de chauffage 10 et sur le refroidissement éventuel du gaz caloporteur par les moyens de régulation 12 assurant ainsi le déroulement d'un cycle de traitement thermique, dont les paliers de température et la durée ont été pré-établis et sont gérés, en fonction du comportement de la charge de matière ligneuse 5 au niveau de sa conductivite thermique et un équilibre du débit et de la vitesse du fluide caloporteur entre les deux chambres 8 et 9.
Selon une variante de réalisation, on comprend que la montée de la température peut être réalisée de manière linéaire.
On notera que les moyens de contrôle sont notamment des capteurs de température, de pression, d'humidité et d'analyse en oxygène disposés dans les deux chambres 8 et 9 permettant d'établir les autorisations de déclenchement des moyens de chauffage 10 et des moyens de circulation en continu 11 du fluide ou, au contraire, d'interdire ceux-ci et d'enclencher les moyens de régulation 12 de la température et de l'humidité dans le cas notamment où la température de la chambre de reprise dépasse la température de la chambre de surpression lors de la montée en température du cycle de traitement pré-établi.
Les zones de pression et de température différentes créées par la perte de charge au passage à travers les produits à traiter 5 et par l'échange calorifique entre le gaz caloporteur et lesdits produits permettent de gérer aisément et avec précision le fonctionnement et les paramètres de traitement.
Ainsi, le palier atteint au cours d'un cycle de traitement pré-établi intégré dans les moyens de gestion électronique est déterminé par l'équilibre des températures dans les deux chambres. Cet équilibre est déterminé selon la règle T1=T2-Δ°C en montée et selon la règle T2=T1+Δ'°C en descente, ou T1 correspond à la température dans la chambre de surpression et T2 correspond à la température dans la chambre de reprise et Δ et Δ' à des constantes de température illustrées ci-après.
On a illustré ci-dessous à titre d'exemple un mode opératoire selon le procédé de la présente invention, sur une matière ligneuse 5 telle que du bois présentant une hygrométrie de 12 à 14%.
Des paliers sont déterminés pour l'exécution d'un cycle de traitement comprenant une montée en température jusqu'à 230 degrés Celsius puis une descente contrôlée en température comme suit :
Figure imgf000008_0001
Figure imgf000009_0001
Dès la mise en fonctionnement du four, on met en circulation le volume d'air contenu dans l'enceinte de traitement à l'aide des ventilateurs, ladite enceinte de traitement étant maintenue à une pression supérieure à la pression atmosphérique.
Des prélèvements sont effectués dans lesdites chambres afin de recueillir des données relatives notamment au débit et à la vitesse du fluide caloporteur dans l'enceinte.
La circulation du volume d'air est assurée jusqu'à équilibre du débit et de la vitesse déterminés entre les deux chambres 8 et 9 assurant ainsi un apport calorifique homogène en tous points de la charge de matière ligneuse 5.
Enfin, le cycle de traitement débute en déclenchant les moyens de chauffage 10 du fluide caloporteur. La mesure permanente de la teneur en oxygène du fluide caloporteur dans la chambre de surpression 8 ainsi que la mesure permanente de la teneur en gaz carbonique CO installé en partie supérieure des chambres 8 et 9 permet d'interdire le fonctionnement des moyens de chauffage 10 en cas de dépassement d'un taux de concentration déterminé en oxygène O ou en gaz carbonique CO.
Si la température de l'enceinte atteint 45 degrés Celsius correspondant au seuil du premier palier dans la chambre T1, les brûleurs 10 réduisent leur puissance et si la température continue à monter la rampe d'arrosage 12 entre en action en eau froide puis éventuellement en eau réfrigérée.
Le palier de température du cycle sera atteint comme mentionné ci-dessus lorsque la température de la chambre de surpression 8 sera égale à la température de la chambre de reprise 9 moins une constante de température Δ de préférence égale à 5 degrés Celsius. Ce palier est maintenu à son niveau de température pendant la durée déterminée, dans l'exemple une heure, en régulant cette température par les moyens décrits ci-dessus.
Dès la durée du palier écoulée, les moyens de gestion électronique enclenchent la montée en température au palier supérieur dans les mêmes conditions de fonctionnement et ce, successivement, jusqu'à atteindre la température de 230 degrés Celsius.
On notera avantageusement que le passage du palier de 100 degrés Celsius est soumis de préférence à la condition que le volume de l'enceinte comporte moins de 3% d'oxygène.
Par ailleurs, l'enceinte du four est maintenue à une pression de
4 + 1 mmCE durant le cycle de traitement. Pour ce faire, ladite enceinte est pourvue de manière connue d'un clapet taré permettant l'évacuation du surplus de gaz caloporteur généré par les brûleurs 10.
Après que la température de traitement soit atteinte, la température de l'enceinte 1 est abaissée par paliers, par pulvérisation d'eau, froide ou réfrigérée dans le circuit du fluide caloporteur à l'aide de la rampe d'arrosage. Ces paliers d'abaissement de température sont par exemple définis comme suit 200, 170,
130, 90, et 50 degrés Celsius.
Comme mentionné déjà ci-dessus, le passage d'un palier à l'autre s'effectue lorsque l'équilibre de la température T2 de la chambre de reprise 9 est égale de préférence à la température T1 relevée dans la chambre de surpression 8 plus une constante de température Δ' définie par exemple à 20 degrés Celsius.
On notera que lors de l'abaissement de la température les moyens de gestion électronique relèvent la pression dans l'enceinte et compensent la dépression occasionnée par la réduction de volume de gaz caloporteur par l'apport automatique d'azote permettant le maintien de la pression dans l'enceinte.
Afin d'assurer une sécurité dans l'enceinte, le procédé selon la présente invention assure qu'en cas d'incident des moyens de chauffage lorsque la température moyenne des chambres est supérieure à 120 degrés Celsius, l'enceinte est abaissée en température de manière similaire à ce qui est décrit ci- dessus au moyen des rampes d'arrosage notamment jusqu'à une température moyenne des chambres inférieure à 100 degrés Celsius avant d'autoriser tout redémarrage d'un cycle de traitement.
Les moyens de gestion électronique du four sont en outre reliés à des équipements informatiques permettant d'imprimer l'ensemble des données des capteurs disposés dans l'enceinte lors d'un cycle de traitement ainsi que les courbes de température en temps réel. On notera que pour obtenir de bons résultats au niveau de la qualité et de l'homogénéité du traitement thermique, il est préférable de ne pas mélanger des produits d'épaisseurs différentes ou d'essences différentes dans un même chargement.
Un des principaux avantages de la technique réside dans le principe de fonctionnement du four, qui lui assure une marche naturelle en fonction du comportement des produits au niveau de leur conductibilité thermique et de leur résistance à libérer leurs substances liquides ou dégradables sous haute température. L'ensemble électronique et informatique n'agit qu'en tant que moyen de contrôle des divers éléments de sécurité, autorisant ou non les actions demandées et rapportant les informations sur la marche du four.
Un tel procédé permet avantageusement de traiter des essences très différentes sans avoir réalisé des programmes spécifiques. Le fonctionnement d'un tel four devrait s'adapter de lui-même aux exigences des produits, sauf éventuellement à jouer sur la température et la durée des paliers.
Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec un mode de réalisation particulier elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits.
Afin de permettre à l'ensemble des moyens de détection et de gestion d'un dispositif de traitement selon l'invention d'apporter les résultats attendus. La vitesse de circulation du fluide caloporteur est maintenue constante dans l'enceinte de traitement et à travers la charge de matière ligneuse par action sur le débit des moyens de pulsion du fluide caloporteur.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé pour traiter une charge de matière ligneuse composée d'éléments empilés, notamment une charge de bois, par traitement thermique à haute température utilisant une enceinte de traitement qui comprend des moyens de conditionnement d'une charge de matière ligneuse à traiter (5), cette charge de matière ligneuse délimitant à l'intérieur de ladite enceinte un premier volume (8), dit « chambre de surpression », situé en amont de la charge à traiter (5), et un second volume (9) dit « chambre de reprise », situé en aval de ladite charge, des moyens de chauffage (10) d'un fluide caloporteur circulant dans ladite enceinte (1), des moyens de circulation en continu (11) dudit fluide caloporteur, des moyens de contrôle de la température et de l'hygrométrie de l'enceinte, des moyens de régulation (12) de la température et de l'humidité de l'enceinte de traitement et des moyens d'étanchéités en haut et en bas de la charge de matière, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant :
à contrôler et à mesurer de manière permanente l'atmosphère régnant dans chacune desdites chambres par les moyens de contrôle de la température puis à comparer les données issues de ces moyens de contrôle afin d'agir simultanément et uniformément sur la modulation de la puissance des moyens de chauffage (10) et sur le refroidissement éventuel du gaz caloporteur par les moyens de régulation (12) assurant ainsi le déroulement d'un cycle de traitement thermique, dont la montée de la température est soit linéaire soit par palier, les paliers de température et leur durée étant pré-établis ; cette montée en température est alors gérée en fonction du comportement de la charge de la matière ligneuse (5) au niveau de sa conductivite thermique et en fonction d'un équilibre entre le débit et la vitesse du fluide caloporteur entre les deux chambres (8, 9).
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que chacun des paliers de température du cycle de traitement est atteint par l'équilibre de la température (T1) de la chambre de surpression (8) avec la température (T2) de la chambre de reprise (9) et en ce que l'équilibre est déterminé selon les formules suivantes :
T1 = T2 - Δ°C lors de la montée en température du cycle de traitement et
T2= T1 + Δ'°C lors de la descente en température du cycle de traitement ou Δ et Δ' sont des constantes de température comprises entre 5 et 25 degrés Celsius.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les constantes Δ et Δ' sont respectivement égales à 5 degrés Celsius et 20 degrés Celsius.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le passage à un palier au moins égal à 100 degrés Celsius n'est autorisé que si le volume de l'enceinte (1) comporte moins de 3 % d'oxygène.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'en cas de détection d'un incident des moyens de chauffage (10) au-delà d'une température moyenne supérieure à 120 degrés Celsius, les moyens de régulation (12) de la température sont déclenchés jusqu'à la détection d'une température moyenne des chambres (8, 9) inférieure à 100 degrés Celsius avant d'autoriser tout redémarrage du cycle de traitement.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de gestion électronique du four sont en outre reliés à des équipements informatiques permettant d'imprimer l'ensemble des données des capteurs disposés dans l'enceinte lors d'un cycle de traitement ainsi que les courbes de température en temps réel.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la vitesse de circulation du fluide caloporteur est maintenue constante dans l'enceinte de traitement par contrôle de ladite vitesse et par action sur le débit des moyens de pulsion dudit fluide caloporteur.
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