La présente invention concerne le domaine du déchargement de matériau en vrac, en particulier à la sortie d'un conteneur, par exemple un conteneur de stockage de matériau en vrac tel qu'un silo de stockage ou un conteneur de torréfaction de biomasse.

Il est possible de torréfier de la biomasse lignocellulosique pour la sécher et extraire une partie des composés organiques volatiles tout en conservant les composés les plus énergétiques, de manière à fabriquer un combustible. La biomasse est torréfiée par exemple par un écoulement gravitaire de la biomasse dans un conteneur de torréfaction dans lequel des gaz chauds circulent à contre-courant de la biomasse.

Les caractéristiques de la biomasse torréfiée dépendent notamment du temps d'exposition aux gaz chauds dans le conteneur. Il est donc souhaitable de disposer d'un dispositif de déchargement du conteneur permettant d'assurer un écoulement contrôlé de la biomasse à la sortie du conteneur.

DE 26 42 002 et WO 201 1/076444 A1 divulguent des dispositifs de déchargement d'un conteneur comprenant des ensembles de support du matériau en vrac formés de rouleaux parallèles retenant le matériau tout en permettant le passage du matériau dans des interstices prévus entre les rouleaux, les rouleaux étant rotatifs autour de leurs axes respectifs pour contrôler l'écoulement du matériau.

Pour assurer une torréfaction satisfaisante de la biomasse, il est souhaitable d'assurer un écoulement uniforme de la biomasse, en évitant des zones de stagnation ou des zones de compression de la biomasse.

Un des buts de l'invention est de proposer un dispositif de déchargement de matériau en vrac qui soit fiable et économique et qui permette d'assurer un écoulement uniforme du matériau.

A cet effet, l'invention propose un dispositif de déchargement de matériau en vrac, comprenant une pluralité d'éléments de retenue allongés s'étendant parallèlement suivant une direction longitudinale en formant une surface de support pour le matériau destinée à être en contact avec le matériau, dans lequel les éléments de retenue sont disposés côte à côte suivant une direction transversale perpendiculaire à la direction longitudinale en définissant entre eux des interstices destinés à permettre l'écoulement gravitaire d'au moins une partie du matériau, dans lequel au moins deux éléments de retenue sont mobiles en translation l'un par rapport à l'autre suivant la direction longitudinale.

Le mouvement relatif des éléments de retenue suivant la direction longitudinale provoque une désagrégation des particules du matériau en vrac permettant le passage de particules entre les éléments de retenue et/ou un déplacement de particules vers un bord de la surface de support où les particules peuvent chuter. Les caractéristiques de déplacement des éléments de retenue (amplitude, vitesse, fréquence ...) permettent de contrôler facilement l'écoulement du matériau.

Selon des modes de réalisation particuliers, le dispositif de déchargement comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :

- au moins deux éléments de retenue sont mobiles en translation suivant la direction longitudinale en sens opposés ;

- au moins un élément de retenue est mobile en translation continue suivant la direction longitudinale ;

- il comprend des éléments de retenue mobiles en translation suivant la direction longitudinale dans un premier sens alterné suivant la direction transversale avec des éléments de retenue mobiles en translation suivant la direction transversale dans un deuxième sens opposé au premier sens ;

- chaque élément de retenue mobile est mobile en translation continue selon la direction longitudinale ;

- chaque élément de retenue mobile est un brin de retenue d'un organe sans fin flexible ;

- il comprend des premiers organes sans fin et des deuxièmes organes sans fin entraînés de façon que les brins de retenue des premier organes sans fin se déplacent en translation suivant la direction longitudinale par rapport aux brins de retenue des deuxièmes organes sans fin ;

- les premiers organes sans fin et les deuxièmes organes sans fin sont entraînés de façon que les brins de retenue des premiers organes sans fin se déplacent en translation suivant la direction longitudinale en sens opposé des brins de retenue des deuxièmes organes sans fin ;

- les brins de retenue des premiers organes sans fin sont alternés suivant la direction transversale avec les brins de retenue des deuxièmes organes sans fin ;

- les premiers organes et les deuxièmes organes sans fin sont enroulés sur un premier arbre et un deuxième arbre parallèles entre eux et contrarotatifs, chaque premier organe sans fin coopérant avec une roue fixe du premier arbre et une roue folle du deuxième arbre, et chaque deuxième organe sans fin coopérant avec une roue folle du premier arbre et une roue fixe du deuxième arbre ;

- les premiers organes sans fin sont enroulés sur un premier arbre d'entraînement et un premier arbre de renvoi, et dans lequel les deuxièmes organes sans fin sont enroulés sur un deuxième arbre d'entraînement et un deuxième arbre de renvoi ; - chaque organe sans fin possède un brin de retenue définissant un élément de retenue et un brin de retour suivant un trajet à l'écart de la surface de retenue ;

- chaque organe sans fin est une chaîne sans fin.

L'invention concerne également une installation comprenant un conteneur pour recevoir du matériau en vrac, le conteneur étant muni d'une sortie, et un dispositif de déchargement disposé en travers de la sortie de sorte que du matériau en vrac est retenu par la surface de support du dispositif de déchargement.

Dans un mode de réalisation, l'installation comprend un conteneur sous la forme d'une colonne et un circuit de gaz pour l'injection de gaz chauds en bas du conteneur et la récupération des gaz chauds en haut du conteneur.

Dans un mode de réalisation, le circuit de gaz est raccordé au conteneur pour la circulation des gaz en boucle fermée, le circuit de gaz comprenant au moins un échangeur thermique pour chauffer les gaz circulant dans le circuit de gaz par échange de chaleur avec une source de chaleur externe.

L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels :

- la Figure 1 est une vue de côté d'un dispositif de déchargement ;

- la Figure 2 est une vue de dessus du dispositif de déchargement ;

- la Figure 3 est une vue de dessus d'un dispositif de déchargement selon une variante ;

- la Figure 4 est une vue schématique d'une installation de torréfaction comprenant un dispositif de déchargement ; et

- la Figure 5 est une vue schématique d'une autre installation de torréfaction comprenant un dispositif de déchargement.

Le dispositif de déchargement 2 des Figures 1 à 3 est disposé à une ouverture de sortie 4 d'un conteneur 6 pour contrôler l'écoulement gravitaire d'un matériau 8 en vrac contenu dans le conteneur 6 au travers de l'ouverture de sortie 4.

Le dispositif de déchargement 2 comprend un système d'extraction 10 ajouré adapté pour retenir au moins une partie du matériau 8 dans le conteneur 6 tout en permettant l'écoulement gravitaire d'au moins une partie du matériau 8 au travers du système d'extraction 10, de manière contrôlée, suivant une direction verticale Z.

Le système d'extraction 10 peut permettre également l'écoulement d'un flux gazeux au travers du système d'extraction 10, par exemple à contre-courant de l'écoulement gravitaire du matériau 8. Le système d'extraction 10 s'étend en travers de l'ouverture de sortie 4 en la fermant. Le matériau 8 contenu dans le conteneur 6 est supporté et retenu par le système d'extraction 10. Le système d'extraction 10 empêche l'écoulement libre du matériau à travers l'ouverture de sortie 4.

Le système d'extraction 10 comprend une pluralité d'éléments de retenue 12, 14 allongés s'étendant parallèlement entre eux suivant une direction longitudinale X. La direction longitudinale X est perpendiculaire à la direction verticale Z. Les éléments de retenue 12, 14 forment ensemble une surface de support 16 ajourée destinée à être en contact avec le matériau 8. Le matériau 8 repose sur la surface de support 16. La surface de support 16 forme un fond du conteneur 6.

Les éléments de retenue 12, 14 sont coplanaires. La surface de support 16 s'étend suivant un plan horizontal. Le plan d'extension de la surface de support 16 est perpendiculaire à la direction verticale Z. L'ouverture de sortie 4 s'étend dans un plan sensiblement horizontal.

Les éléments de retenue 12, 14 sont disposés côte à côte suivant une direction transversale Y perpendiculaire à la direction longitudinale X. La direction transversale Y est perpendiculaire à la direction verticale Z. Les éléments de retenue 12, 14 sont écartés les uns des autres suivant la direction transversale Y. Les éléments de retenue 12, 14 délimitent transversalement entre eux des interstices 17. Chaque interstice 17 est délimité entre deux éléments de retenue 12, 14 adjacents.

Les interstices 17 permettent le passage d'au moins une partie du matériau 8 au travers de la surface de support 16.

La taille des interstices 17 est fonction de la taille ou de la granulométrie du matériau en vrac à extraire. A titre d'exemple, dans le cas d'extraction de bois torréfié, l'interstice 17 qui est délimité entre deux éléments de retenue 12,14 adjacents est défini selon les normes granulométriques définies dans les standards de G100, G50, G30 ou G20 de l'AWWA (American Water Waste Association).

Le système d'extraction 10 possède des éléments de retenue 12, 14 mobiles en translation suivant la direction longitudinale X les uns par rapport aux autres.

Plus spécifiquement, le système d'extraction 10 possède ici des éléments de retenue 12, 14 mobiles en translation suivant la direction longitudinale X en sens opposés.

Le système d'extraction 10 possède des éléments de retenue 12 se déplaçant en translation suivant la direction longitudinale X dans un premier sens (vers la droite sur la Figure 3) et des éléments de retenue 14 se déplaçant en translation suivant la direction longitudinale X dans un deuxième sens (vers la gauche sur la Figure 3) opposé au premier sens.

Les éléments de retenue 12 se déplaçant dans le premier sens sont alternés suivant la direction transversale Y avec les éléments de retenue 14 se déplaçant dans le deuxième sens.

Chaque élément de retenue 12, 14 se déplace en sens opposé du ou de chaque élément de retenue 12, 14 adjacent.

Les éléments de retenue 12 se déplaçant dans le premier sens et les éléments de retenue 14 se déplaçant dans le deuxième sens se déplacent de préférence à la même vitesse.

Dans l'exemple illustré, chaque élément de retenue 12, 14 mobile est un brin d'un organe sans fin 18, 20 flexible.

Les organes sans fin 18, 20 flexibles sont ici des chaînes sans fin. Les chaînes sans fin sont adaptées pour la biomasse lignocellulosique, en particulier le bois ou la bagasse.

En variante, les organes sans fin flexibles sont des courroies sans fin. Des courroies sans fin sont adaptées pour de la biomasse présentant une grande coulabilité, par exemple des graines ou des céréales.

Chaque organe sans fin 18, 20 comprend au moins un brin de retenue 12, 14 définissant un élément de retenue, et au moins un brin de retour 22, 24 circulant suivant un trajet de retour à l'écart de la surface de support 16 formée par les brins de retenue 12, 14.

Chaque élément de retenue est ici un brin d'un organe sans fin 18, 20 respectif. Chaque organe sans fin 18, 20 comprend ici exactement un brin de retenue 12, 14.

Le brin de retenue 12, 14 et le brin de retour 22, 24 de chaque organe sans fin 18,

20 sont ici parallèles entre eux. Les brins de retenue 12, 14 sont coplanaires. Les brins de retour 22, 24 sont coplanaires. Les brins de retenue 14, 12 s'étendent suivant un plan horizontal supérieur et les brins de retour 22, 24 s'étendent suivant un plan horizontal inférieur.

Le brin de retenue 12, 14 de chaque organe sans fin 18, 20 est aligné verticalement avec le brin de retour 22, 24 de cet organe sans fin 18, 20 en étant situé au- dessus du brin de retour 22, 24.

Les organes sans fin 18, 20 s'étendent parallèlement entre eux suivant la direction longitudinale X. Lors du déplacement des organes sans fin 18, 20, leurs brins de retenue 12, 14 se déplacent en translation suivant la direction longitudinale X. Le dispositif de déchargement 2 comprend un jeu de premiers organes sans fin 18 et un jeu de deuxièmes organes sans fin 20 dont les brins de retenue 12, 14 respectivement, se déplacent en translation suivant la direction longitudinale X en sens opposés.

Comme représenté sur la Figure 2, les brins de retenue 12 des premiers organes sans fin 18 se déplacent dans un premier sens (vers la droite sur la Figure 2), tandis que les brins de retenue 14 des deuxièmes organes sans fin 20 se déplacent dans un deuxième (vers la gauche sur la Figure 2) opposé au premier sens.

Les brins de retenue 12 des premiers organes sans fin 18 et les brins de retenue 14 des deuxièmes organes sans fin 20 sont alternés suivant la direction transversale Y.

Comme visible sur la Figure 2, le système d'extraction 10 comprend un premier arbre d'entraînement 26 et un deuxième arbre d'entraînement 28 parallèles entre eux, s'étendant suivant la direction transversale Y et espacés suivant la direction longitudinale X. Le premier arbre d'entraînement 26 et le deuxième arbre d'entraînement 28 sont chacun munis de roues réparties respectivement le long de l'arbre, chacun du premier arbre 26 et du deuxième arbre 28 étant muni de roues d'entraînement 30 fixes, i.e. solidaires en rotation de l'arbre d'entraînement et de roues de renvoi 32 folles, i.e. montées librement rotatives sur l'arbre d'entraînement. Les roues d'entraînement 30 et de renvoi 32 de chacun du premier arbre d'entraînement 26 et du deuxième arbre d'entraînement 28 sont disposées en alternance le long de cet arbre d'entraînement. Chaque roue d'entraînement 30 d'un arbre parmi le premier arbre d'entraînement 26 et le deuxième arbre d'entraînement 28 est alignée suivant la direction longitudinale X avec une roue de renvoi 32 de l'autre arbre d'entraînement parmi le premier arbre d'entraînement 26 et le deuxième arbre d'entraînement 28. A des fins d'illustration, les roues d'entraînement 30 sont grisées, tandis que les roues de renvoi 32 sont blanches.

Le premier arbre d'entraînement 26 et le deuxième arbre d'entraînement 28 sont contrarotatifs - ils tournent autour de leur axe respectif en sens opposés. Le premier arbre d'entraînement 26 et le deuxième arbre d'entraînement 28 sont ici couplés chacun à un moteur d'entraînement respectif, à savoir un premier moteur d'entraînement 34 couplé au premier arbre d'entraînement 26 et un deuxième moteur d'entraînement 36 couplé au deuxième arbre d'entraînement 28.

Chaque premier organe sans fin 18 coopère avec une roue d'entraînement 30 du premier arbre 26 et une roue de renvoi 32 du deuxième arbre d'entraînement 28, et chaque deuxième organe sans fin 20 coopère avec une roue de renvoi 32 du premier arbre 26 et une roue d'entraînement 30 du deuxième arbre d'entraînement 28. Ainsi, le premier arbre d'entraînement 26 entraîne les premiers organes sans fin 18 et renvoie les deuxièmes organes sans fin 20, et le deuxième arbre d'entraînement 28 renvoie les premiers organes sans fin 18 et entraîne les deuxièmes organes sans fin 20.

Chaque brin de retenue 12, 14 s'étend entre une roue de renvoi 32 et une roue de d'entraînement 30. Chaque brin de retenue 12, 14 est de préférence déplacé de la roue de renvoi 32 vers la roue d'entraînement 30. La roue d'entraînement 30 est entraînée en rotation de façon à tirer sur le brin de retenue 12, 14.

Le premier arbre d'entraînement 26 et le deuxième arbre d'entraînement 28 étant contrarotatifs, les brins de retenue 12 des premiers organes sans fin 18 et les brins de retenue 14 des deuxièmes organes sans fin 20 se déplacent en translation suivant la direction longitudinale X en sens opposés.

Chaque roue d'entraînement 30 est formée d'une seule pièce de matière avec l'arbre d'entraînement correspondant ou rapportée sur celui-ci en étant liée en rotation à celui-ci, par exemple au moyen d'une clavette.

Chaque roue de renvoi 32 est rapportée sur l'arbre d'entraînement correspondant avec interposition d'un palier, par exemple un palier lisse ou un palier à éléments roulants, tel qu'un palier à bille, un palier à roulements ou un palier à aiguilles.

Les roues d'entraînement 30 et de renvoi 32 sont ici des roues dentées - ou pignons - engrenant avec les organes sans fin 18, 20 prévus sous la forme de chaînes. En variante, les roues sont par exemple des poulies, notamment si les organes sans fin sont prévus sous la forme de courroies.

Le dispositif de déchargement 2 comprend un tablier de support 37 ajouré disposé sous les éléments de retenue 12, 14 formés par les brins de retenue pour soutenir les éléments de retenue et éviter leur flexion excessive sous le poids du matériau 8.

Le tablier de support 37 ajouré comprend des ouvertures 37A pour l'écoulement d'au moins une partie du matériau au travers du tablier de support 37.

Le tablier de support 37 est ici disposé au-dessous des brins de retenue 12, 14. Le tablier de support 37 est en contact avec les brins de retenue 12, 14. Les brins de retenue 12, 14 viennent en appui sur le tablier de support 37 sous l'effet du poids du matériau en vrac 8 supporté par le système d'extraction 10.

En fonctionnement, le matériau 8 repose sur la surface de support 16 avec laquelle il est en contact. Les éléments de retenue 12, 14 se déplacent en translation les uns par rapport aux autres.

De préférence, les éléments de retenue 12, 14 se déplacent en translation continue suivant la direction longitudinale X, les premiers éléments de retenue 12 se déplaçant en sens opposé des deuxièmes éléments de retenue 14, de préférence à la même vitesse linéaire.

Le matériau 8 en vrac est de nature particulaire. Le système d'extraction 10 ajouré empêche les particules de s'écouler librement, de sorte que le système d'extraction 10 retient au moins une partie du matériau 8 et permet l'écoulement d'au moins une partie du matériau 8.

Le mouvement de translation relatif des éléments de retenue 12, 14 (formés ici par les brins de retenue) en translation suivant la direction longitudinale X de leur allongement provoque une réorientation des particules et/ou une désagrégation des particules en contact avec la surface de support 16. Ceci permet le passage des particules suffisamment fines entre les éléments de retenue 12, 14, et ici au travers des ouvertures 37A du tablier de support 37 (Flèche F1 ).

Les éléments de retenue 12, 14 formés par des brins de retenue d'organes sans fin 18, 20 permettent un mouvement de translation continu des éléments de retenue 12, 14 suivant la direction longitudinale X de leur allongement. Ceci permet de convoyer les particules les plus grosses vers les bords du système d'extraction 10 (Flèches F2). Ceci permet en outre un fonctionnement fiable.

Les éléments de retenue 12, 14 mobiles en translation suivant la direction longitudinale X de leur allongement en sens opposés sollicitent la colonne de matériau 8 reposant sur la surface de support 16 avec une résultante globale sensiblement nulle sur suivant la direction longitudinale X. Ceci permet un écoulement uniforme du matériau et évite l'apparition de zones de stagnation ou de zones de compression dans le matériau.

Les caractéristiques de déplacement relatif des éléments de retenue 12, 14 (amplitude, vitesse ...) permettent de contrôler facilement l'écoulement du matériau 8 au travers du dispositif de déchargement 2. Les caractéristiques de déplacement sont choisies notamment en fonction du matériau en vrac et des dimensions de l'ouverture de sortie 4 du conteneur 6. Les caractéristiques de déplacement peuvent être déterminées expérimentalement à partir d'essais.

Le choix du tablier de support 37, et, en particulier, des dimensions de ses ouvertures 37A, permet d'ajuster facilement l'écoulement du matériau, par exemple en fonction de la granulométrie du matériau 8. Plus les ouvertures présentent des petites dimensions, plus l'écoulement du matériau 8 est contrarié.

Le mouvement de translation des éléments de retenue 12, 14 est de préférence continu. En variante, le mouvement de translation des éléments de retenue 12, 14 est un mouvement de translation alternatif. Ceci est réalisé facilement dans l'exemple illustré simplement en commandant les moteurs 34, 36 pour une rotation alternative.

Dans le cas d'un mouvement de translation alternative, il est possible de remplacer les organes sans fin flexibles simplement par des organes flexibles possédant deux extrémités libres.

Dans une variante possible, les éléments de retenue sont formés par des barreaux parallèles rigides formant une grille, chaque élément de retenue étant formé par un barreau respectif, les barreaux étant mobiles en translation alternative les uns par rapport aux autres.

Le nombre d'éléments de retenu 12, 14 et leur longueur dépendent de l'aire et de la forme de la sortie du conteneur fermée par le dispositif de déchargement 2.

Le système d'extraction 10 comprend ici seize éléments de retenue. Pour un conteneur recevant de la biomasse et possédant une sortie circulaire ayant un diamètre de 2,5 m, le système d'extraction 10 comprend par exemple trente-deux éléments de retenue (seize se déplaçant dans un sens et seize dans l'autre sens), de préférence sous la forme de brins de retenue de chaînes.

De manière générale, le système d'extraction 10 comprend de préférence au moins huit éléments de retenue, en particulier au moins seize éléments de retenue.

Le système d'extraction 10 de la Figure 3 diffère de celui des Figures 1 et 2 en ce que les roues de renvoi 32 sont portées par des arbres de renvoi 38, 40 distincts des arbres d'entraînement.

Un arbre de renvoi 38, 40 respectif est associé à chaque arbre d'entraînement 26, 28. Chaque arbre de renvoi 38, 40 est parallèle à l'arbre d'entraînement 26, 28 associé. Chaque arbre d'entraînement 26, 28 porte des roues d'entraînement 30, l'arbre de renvoi 38, 40 portant des roues de renvoi 32. Chaque arbre d'entraînement 26, 28 est motorisé.

Un premier arbre de renvoi 38 est associé au premier arbre d'entraînement 26. Le premier arbre d'entraînement 26 et le premier arbre de renvoi 38 sont parallèles entre eux et s'étendent suivant la direction transversale Y. Les premiers organes sans fin 18 sont enroulés autour des roues d'entraînement 30 du premier arbre d'entraînement 26 et des roues de renvoi 32 du premier arbre renvoi 38.

Un deuxième arbre de renvoi 40 est associé au deuxième arbre d'entraînement 28. Le deuxième arbre d'entraînement 28 et le deuxième arbre de renvoi 40 sont parallèles entre eux et s'étendent suivant la direction transversale Y. Les deuxièmes organes sans fin 20 sont enroulés autour des roues d'entraînement 30 du deuxième arbre d'entraînement 28 et des roues de renvoi 32 du deuxième arbre renvoi 40. Le premier arbre d'entraînement 26, le premier arbre de renvoi 38, le deuxième arbre d'entraînement 28 et le deuxième arbre de renvoi 40 sont distincts les uns des autres.

Le premier arbre d'entraînement 26 et le deuxième arbre d'entraînement 28 sont contrarotatifs. Ainsi, les brins de retenue 12 des premiers organes sans fin 18 et les brins de retenue 14 des deuxièmes organes sans fin 20 se déplacent en sens opposés suivant la direction longitudinale X.

Le premier arbre d'entraînement 26 et le deuxième arbre d'entraînement 28 sont couplés chacun à un moteur d'entraînement respectif, à savoir le premier moteur 34 d'entraînement et le deuxième moteur d'entraînement 36.

Le premier arbre de renvoi 38 et le deuxième arbre de renvoi 40 sont chacun montés librement rotatif autour de leurs axes respectifs, les roues de renvoi 32 étant montées fixes sur le premier arbre de renvoi 38 et le deuxième arbre de renvoi 40. En variante, le premier arbre de renvoi 38 et le deuxième arbre de renvoi 40 sont chacun montés fixes en rotation autour de leurs axes respectifs, les roues de renvoi 32 étant montées folles sur le premier arbre de renvoi 38 et le deuxième arbre de renvoi 40.

Les premiers organes sans fin 18, le premier arbre d'entraînement 26 et le premier arbre de renvoi 38 forment un premier ensemble d'extraction, et les deuxièmes organes sans fin 20, le deuxième arbre d'entraînement 28 et le deuxième arbre de renvoi 40 forment un deuxième ensemble d'extraction distinct du premier ensemble d'extraction. Le premier ensemble d'extraction et le deuxième ensemble d'extraction sont identiques. Ils sont imbriqués de sorte que les brins de retenue 12 des premiers organes sans fin 18 et les brins de retenue 14 des deuxièmes organes sans fin 20 sont disposés côte à côte suivant la direction transversale Y de manière à former la surface de support 16, et se déplacent en sens opposé suivant la direction longitudinale X. Le premier ensemble d'extraction et le deuxième ensemble d'extraction sont disposés tête bêche en vue de dessus (Figure 3).

Telle qu'illustrée sur la Figure 4, une installation de torréfaction 42 est prévue pour la torréfaction de biomasse, en particulier de biomasse lignocellulosique. La biomasse lignocellulosique est par exemple formée de bois, de coques de fruit à coque, de bagasse, de pailles (paille de riz, de blé, ...), écorces, ou encore de résidus d'utilisation du fruit de palmier à huile (appelés EFB acronyme de « Empty Fruit Branch » en anglais).

L'installation de torréfaction 42 comprend un conteneur sous la forme d'une colonne 44 de torréfaction pour l'écoulement gravitaire de biomasse du haut vers le bas dans la colonne 44, à contre-courant de gaz chauds circulant du bas vers le haut dans la colonne 44. La colonne 44 est tubulaire et s'étend verticalement. La colonne 44 présente avantageusement une forme tronconique s'élargissant vers le bas.

L'installation de torréfaction 42 comprend un système d'alimentation 46 pour introduire la biomasse BB en haut de la colonne 44. Le système d'alimentation 46 est étanche pour empêcher la sortie de gaz chauds de la colonne 44. A cet effet, le système d'alimentation 46 comprend par exemple un sas 47 et préférentiellement une vanne alvéolaire

L'installation de torréfaction 42 comprend un système d'extraction 48 pour extraire la biomasse torréfiée BT en bas de la colonne 44.

Le système d'extraction 48 comprend un dispositif de déchargement 2 disposé en bas de la colonne 44 pour contrôler l'écoulement gravitaire de la biomasse dans la colonne 44. Le dispositif de déchargement 2 est disposé de façon qu'il ferme l'extrémité inférieure de la colonne 44 formant la sortie de la colonne 44.

Le système d'extraction 48 comprend ici une boîte de déchargement 49 disposée en bas de la colonne 44, le dispositif de déchargement 2 étant disposé dans la boîte à gaz 49 en fermant le bas de la colonne 44.

La boîte de déchargement 49 comprend une entrée de gaz 49A pour l'injection des gaz chauds. Les gaz chauds injectés dans la boîte de déchargement 49 entrent dans la colonne au travers du dispositif de déchargement 2.

Le matériau déchargé par le dispositif de déchargement 2 s'écoule gravitairement vers le fond de la boîte de déchargement 49. Le système d'extraction 48 est étanche pour empêcher la sortie de gaz chauds de la colonne 44. A cet effet, le système d'extraction 48 comprend par exemple, au fond de la boîte de déchargement 49, un sas 50 et préférentiellement une vanne alvéolaire.

En fonctionnement, la biomasse introduite en vrac en haut de la colonne 44 forme une pile reposant au fond de la colonne 44, plus spécifiquement sur le dispositif de déchargement 2. Le déchargement de la biomasse torréfiée par le bas de la pile et l'introduction de biomasse par le haut de la pile assure un flux de biomasse du haut de la colonne 44 vers le bas de la colonne 44. Le déchargement de biomasse à la base de la pile provoque l'écoulement gravitaire du reste de la biomasse vers le bas de la colonne. L'alimentation par le haut compense la biomasse extraite par le bas.

L'installation de torréfaction 42 comprend un dispositif de transport et de refroidissement 51 pour refroidir la biomasse torréfiée extraite par le système d'extraction 48.

L'installation de torréfaction 42 comprend un circuit de gaz 52 pour récupérer les gaz en haut de la colonne 44 et réinjecter les gaz récupérés en bas de la colonne 44. Le circuit de gaz 52 assure une circulation des gaz en boucle fermée dans la colonne 44 et le circuit de gaz 52.

En fonctionnement, les gaz circulent de bas en haut dans la colonne 44 en contact avec la biomasse en cours de traitement, puis sont récupérés en haut de la colonne 44 par le circuit de gaz 52, et réinjectés par le circuit de gaz 52 en bas de colonne 44. Les gaz traversent la pile de biomasse en vrac entassée dans colonne 44.

Le circuit de gaz 52 comprend un dispositif de chauffage 54 pour chauffer indirectement les gaz avant de les réinjecter en bas de la colonne 44. Le dispositif de chauffage 54 est configuré pour le chauffage des gaz sans injection de gaz dans le circuit de gaz 52.

Le dispositif de chauffage 54 comprend un échangeur thermique 56 pour le chauffage des gaz circulant dans le circuit de gaz 52 par un échange thermique entre les gaz circulant dans le circuit de gaz 52 et une source de chaleur, sans apport de matière dans les gaz circulant dans le circuit de gaz 52.

L'échangeur thermique 56 maintient une séparation physique entre les gaz circulant dans le circuit de gaz 52 et la source de chaleur. L'apport de chaleur au gaz circulant dans le circuit de gaz 52 est effectué uniquement par échange de calories dans l'échangeur thermique 56, sans échange de matière entre les gaz circulant dans le circuit de gaz 52 et la source de chaleur.

Dans un mode de mise en œuvre, la source de chaleur est formée de gaz de combustion fournis par un système de combustion 58 brûlant un combustible, les gaz de combustion générés par le système de combustion 58 fournissant de la chaleur aux gaz circulant dans le circuit de gaz 52 dans l'échangeur thermique 56, sans mélange entre les gaz circulant dans le circuit de gaz 52 et les gaz de combustion fournis par le système de combustion 58. L'échangeur thermique 56 est alors par exemple un échangeur thermique gaz-gaz.

Le circuit de gaz 52 comprend un système de purification des gaz situé dans le circuit de gaz 52 entre le haut de la colonne 44 et l'échangeur thermique 56 du dispositif de chauffage 54, pour puriffier les gaz sortant de la colonne 44 avant leur passage dans l'échangeur thermique 56.Le circuit de gaz 52 comprend un condenseur 60 pour condenser des composés présents dans les gaz sortant du haut de la colonne 44. Le condenseur 60 est disposé dans le circuit de gaz entre le haut de la colonne 44 et le dispositif de chauffage 54. Le condensât 61 formé dans le condenseur 60 est évacué du circuit de gaz.

Le circuit de gaz 52 comprend un dispositif de filtrage, disposé entre le haut de la colonne 44 et l'échangeur thermique 56 du dispositif de chauffage 54, pour retirer des particules fines solides présentes des gaz récupérés en haut de la colonne. Le dispositif de filtrage est ici un séparateur 62 à effet cyclone. Le séparateur 62 est disposé dans le circuit de gaz 52 en amont du dispositif de chauffage 54. Il est ici disposé en aval du condenseur 60.

Avantageusement, le condenseur 60 et le dispositif de filtrage sont intégrés dans une même unité 59 comme représenté en pointillés sur la Figure 5.

En option, le circuit de gaz 52 comprend, en amont du condenseur 60, un système de filtrage amont 63, par exemple un séparateur à effet cyclone et en particulier un séparateur multi-cyclone, ayant pour fonction de filtrer les particules solides les plus grosses présentes dans les gaz récupérés en haut de la colonne. Ceci améliore le fonctionnement du condenseur 60 et du dispositif de filtrage aval (séparateur 62) qui est alors chargé de filtrer uniquement les particules les plus fines.

Le condenseur 60, le dispositif de filtrage aval 62 et le dispositif de filtrage amont 63 forment le système de purification. En variante, le système de purification comprend un seul dispositif de filtrage, disposé en amont ou en aval du condenseur 60.

L'installation de torréfaction 42 comprend un dispositif de régulation de pression pour réguler la pression des gaz circulant dans la colonne 44 et le circuit de gaz 52.

Le dispositif de régulation de pression est formé par une branche d'évacuation 61 s'alimentant dans le circuit de gaz 52, munie d'une vanne de régulation 64, et débouchant dans une cheminée d'évacuation 65. Le dispositif de régulation de pression est situé en amont de l'échangeur thermique 56 du dispositif de chauffage 54. La branche d'évacuation 61 s'alimente ici en amont du dispositif de chauffage 14 et en aval du séparateur 62.

L'ouverture de la vanne de régulation 64 permet d'évacuer vers la cheminée d'évacuation 65 un excès de gaz, pour limiter la pression à l'intérieur de la colonne 44 et du circuit de gaz 52. La vanne de régulation 64 permet de réguler le débit de gaz extrait du circuit de gaz 52 et de la colonne 44.

L'installation de torréfaction 42 comprend une source de gaz inerte 66 pour l'injection d'un gaz inerte dans la colonne 44 et le circuit de gaz 52.

La source de gaz inerte 66 est raccordée au circuit de gaz 52 en un ou plusieurs points d'injection pour l'injection du gaz inerte dans le circuit de gaz 52.

La source de gaz inerte 66 est par exemple raccordée au circuit de gaz 52 en un point d'injection situé en amont du bas de la colonne 44 et en aval du dispositif de chauffage 54 et/ou en un point d'injection en aval du haut de la colonne 44 et en amont du dispositif de chauffage 54. La source de gaz inerte 66 est ici raccordée au circuit de gaz 52 en deux points d'injection : un point d'injection en amont du bas de la colonne 44 et en aval du dispositif de chauffage 54, et un point d'injection en aval du haut de la colonne 44 et en amont du dispositif de chauffage.

On utilisera de préférence sélectivement l'un ou l'autre des deux points d'injection pour introduire le gaz inerte dans le circuit de gaz 52. Dans un mode de mise en œuvre particulier, on utilise alternativement les deux points d'injections.

Le gaz inerte est un gaz non combustible. Le gaz inerte est par exemple du diazote (N ₂ ).

Le circuit de gaz 52 comprend un capteur de monoxyde de carbone 68 pour mesurer la teneur en monoxyde de carbone (CO) des gaz circulant dans la colonne 44 et le circuit de gaz 52. Le capteur de monoxyde de carbone 68 est ici situé sur le circuit de gaz 52 en aval du dispositif de chauffage 54.

Le circuit de gaz 52 comprend un capteur d'oxygène 69 pour mesurer la teneur en oxygène (02) des gaz circulant dans la colonne 44 et le circuit de gaz 52. Le capteur d'oxygène 69 est ici situé sur le circuit de gaz 52 en aval du dispositif de chauffage 54. Son rôle est de contrôler le taux d'oxygène présent dans l'installation lors des opérations de purge lors des phases de préparation et de démarrage de l'installation mais aussi de détecter toute présence accidentelle de dioxygène en mode de production et ainsi commander l'injection de gaz inerte. Son installation entre le dispositif de chauffage 14 et le bas de la colonne 44 où les gaz sont réinjectés dans la colonne permet de contrôler le taux de dioxygène des gaz à l'entrée de la colonne 44 pour éviter tout risque de combustion de la biomasse dans la colonne 44 et d'explosion avec le monoxyde de carbone présent dans le circuti de gaz 12, en cas de taux de dioxygène trop élevé.

Le taux de dioxygène du flux de gaz chauds injectés en bas de la colonne 44, contrôlé par le capteur de dioxygène, est inférieur à 2%.

En fonctionnement, l'installation de torréfaction 42 permet de mettre en œuvre un procédé de torréfaction comprenant une phase de préparation, une phase de démarrage puis une phase de production continue.

La colonne 44 est initialement remplie de biomasse. La biomasse en vrac forme une pile dans la colonne 44, reposant sur le dispositif de déchargement 2.

Ensuite, dans une phase de préparation, le procédé de torréfaction comprend le balayage de la colonne 44 et du circuit de gaz 52 avec du gaz neutre, de manière à évacuer les gaz initialement présents dans la colonne 44 et le circuit de gaz 52 et à remplir la colonne 44 et le circuit de gaz 52 avec du gaz inerte. Le circuit de gaz 52 est ainsi exempt de dioxygène (0 ₂ ). Le gaz inerte est injecté à l'aide de la source de gaz inerte 66. La colonne 44 et le circuit de gaz 52 sont remplis de gaz inerte jusqu'à atteindre une pression de démarrage égale ou inférieure à 0,5 bar en tout point du circuit.

Ensuite, dans une phase de démarrage, les gaz présents dans la colonne 44 et le circuit de gaz 52 sont mis en circulation en boucle fermée et chauffés à l'aide du dispositif de chauffage 54. La biomasse exposée aux gaz chauds commence par évacuer de la vapeur d'eau. Dans la phase de démarrage, les gaz circulant dans la colonne 44 et le circuit de gaz 52 contiennent essentiellement du gaz inerte et de l'eau.

Ensuite, dans une phase de production continue, lorsque les gaz circulant en boucle fermée atteignent une température suffisante en bas de la colonne 44 (environ 200°C), la torréfaction de la biomasse commence.

Du fait de la torréfaction, des composés organiques de la biomasse sont évaporés. Les composés organiques et leurs proportions respectives dépendent de la biomasse utilisée. En général, les composés organiques sont principalement du dioxyde de carbone (C02), du monoxyde de carbone (CO), du méthanol (CH ₃ OH), de l'acide acétique (CH ₃ COOH), de l'acide formique ou acide méthanoïque (HCOOCH) et du furfural (C ₅ H4O ₂ ). D'autres composés organiques apparaissent sous forme de traces.

Les gaz sortant du haut de la colonne 44 passent dans le condenseur 60. Les composés les moins volatiles sont condensés. La majeur partie du méthanol, de l'acide acétique, de l'acide formique, du furfural et des autres composés organiques résultant de la torréfaction est condensée dans le condenseur 60 et récupérée sous forme liquide. Ces composés organiques subsistent sous la forme de traces en aval du condenseur 60.

En aval du condenseur 60, les gaz contiennent principalement de la vapeur d'eau, du diazote, du dioxyde de carbone et du monoxyde de carbone. Il y a des traces de composés organiques et de dioxygène.

Les gaz sortant du haut de la colonne 44 sont purifiés par élimination des particules solides, ici par passage dans le séparateur 62 à effet cyclone. Ceci permet d'éliminer des fines particules de biomasse emportées par le flux de gaz lors de son passage dans la colonne 44. De telles particules pourraient à terme boucher le circuit de gaz.

Du fait de la torréfaction, même si la majeure partie des composés organiques est récupérée sous forme liquide dans le condenseur 60, la quantité de gaz circulant dans la colonne 44 et le circuit de gaz 52 tend à augmenter, ce qui tend à faire augmenter la pression. La vanne de régulation de pression 64 permet de maintenir la pression dans la colonne et le circuit de gaz 52 dans une plage de pression déterminée (< 0,5 bar).

En phase de production continue, les gaz circulant dans la colonne 44 et le circuit de gaz 52 atteignent un équilibre dans leur composition. Le monoxyde de carbone est un gaz combustible. Une présence excessive de monoxyde de carbone est susceptible d'entraîner une combustion de la biomasse présente dans la colonne 44. Toutefois ce risque de combustion n'est réel que si le taux de CO atteint son seuil d'inflammabilité, si simultanément il est porté à une température suffisante et si en outre il est mis en contact avec un comburant.

Le procédé de torréfaction comprend la mesure de la teneur en monoxyde de carbone dans les gaz circulant dans la colonne 44 et le circuit de gaz 52. La mesure est effectuée ici à l'aide du capteur de monoxyde de carbone 68.

Le procédé de torréfaction comprend l'injection de gaz inerte dans les gaz circulant dans la colonne 44 et le circuit de gaz 52 pour limiter la teneur en monoxyde de carbone pendant la torréfaction. L'injection est effectuée à l'aide de la source de gaz inerte 66.

Dans un mode de mise en œuvre, le procédé de torréfaction comprend l'injection de gaz neutre lorsque la teneur en monoxyde de carbone dans les gaz circulant dans la colonne 44 et le circuit de gaz 52 dépasse un seuil prédéterminé.

Pendant la phase de production continue, la biomasse en vrac forme une pile compacte dans la colonne 44, reposant sur le dispositif d'extraction 2. La biomasse traitée est extraite au fur est à mesure en bas de la colonne 44, et de la nouvelle biomasse est alimentée au fur et à mesure par le haut de la colonne 44. Un flux de biomasse circule dans la colonne 44 du haut vers le bas.

Pendant la phase de production continue, les gaz sont introduits en bas de la colonne 44 à une première température T1 et ressortent en haut de la colonne 44 à une deuxième température T2 inférieure à la première température T1 .

Les gaz circulent du bas de la colonne 44 vers le haut de la colonne 44 en traversant la pile de biomasse présente dans la colonne 44. Les gaz arrivent chauds en bas de la colonne 44 et se refroidissent progressivement en circulant vers le haut de la colonne 44 et en travserant la pile de biomasse. Ainsi, il s'établit dans la colonne 44 un gradient de température décroissant du bas de la colonne 44 vers le haut de la colonne 44. La biomasse est exposée à une température progressivement croissante du haut de la colonne 44 vers le bas de la colonne 44.

La première température T1 est comprise entre 200°C et 350°C, de préférence entre 240°C et 280°C. La deuxième température T2 est de préférence égale ou inférieure à 80°C. La deuxième température T2 est comprise par exemple entre 60°C et 80°C.

Entre le haut de la colonne 44 et le bas de la colonne 44, les gaz sont réchauffés dans le circuit de gaz 52, de la deuxième température T2 à la première température T1 , par passage dans l'échangeur thermique 56. Le chauffage est réalisé dans l'échangeur thermique 56, sans injection de gaz dans les gaz circulant dans la colonne 44 et le circuit de gaz 52. Le chauffage est réalisé par échange thermique entre les gaz et une source de chaleur au travers d'une paroi de l'échangeur thermique 56.

Ainsi, le chauffage des gaz circulant dans la colonne 44 et le circuit de gaz 52 ne modifie pas leur composition. En particulier, le chauffage des gaz circulant dans la colonne 44 et le circuit de gaz 52 à l'aide d'un échangeur thermique ne risque pas d'introduire du dioxygène dans les gaz.

Le chauffage des gaz dans un échangeur thermique 56 permet d'utiliser différentes sources de chaleur pour chauffer les gaz. La source de chaleur est par exemple de la biomasse, une source fossile solide ou gazeuse, de la chaleur fatale ou une source de chaleur géothermique. L'expression chaleur fatale désigne de la chaleur produite par une installation industrielle, non valorisée sur place dans cette installation industrielle génératrice de cette chaleur et envoyée vers une autre installation industrielle utilisatrice de la chaleur. Le vecteur de transport de chaleur est par exemple de la vapeur d'eau ou des fumées.

Tous les gaz recyclés traversant l'échangeur thermique 56 sont injectés en bas de la colonne 44. Les gaz éventuellement évacués par le dispositif de régulation de pression sont prélevés dans le circuit 52 en amont de l'échangeur thermique 56.

Pendant la phase de production continue, seuls les gaz générés par la torréfaction s'ajoutent aux gaz circulant en boucle fermée dans la colonne 44 et le circuit de gaz 52. Ceci limite les pertes thermiques, et améliore le rendement énergétique global de l'installation de torréfaction 42. Le seul gaz éventuellement ajouté est du gaz inerte supplémentaire pour limiter la teneur en monoxyde de carbone. La torréfaction est réalisée en l'absence de dioxygène, ce qui limite tout risque de combustion.

Il est possible de remplir la colonne 44 à 80% de biomasse en volume tout en ayant des échanges thermiques satisfaisant entre les gaz chauds et la biomasse. La torréfaction dans une colonne 44 permet ainsi de traiter une grande quantité de biomasse tout en conservant une installation de torréfaction 42 compacte et peu coûteuse.

Le procédé de torréfaction permet de réaliser une torréfaction efficace à une température comprise entre 240°C et 280°C, ce qui limite le coût énergétique de la mise en œuvre de la torréfaction en limitant la température des gaz, tout en obtenant un rendement satisfaisant.

L'installation de la Figure 5 diffère de celle de la Figure 4 en ce que le circuit de gaz 52 pour une circulation des gaz en boucle fermée, n'est pas configurée avec un échangeur de chaleur thermique mais avec un brûleur 72 intégré dans le circuit de de gaz 52 alimentant la colonne 44 en gaz chauds, le brûleur 72 brûlant les gaz de torréfaction grâce à l'ajout d'un combustible additionnel en présence d'air utilisé comme comburant.

Le brûleur 72 possède une entrée contrôlée d'air 72A et une entrée de combustible additionnel 72B pour obtenir un flux gazeux chaud de combustion ayant un taux d'oxygène contrôlé à la sortie du brûleur 72, de sorte que ce flux gazeux chaud de combustion contient moins de 2% d'oxygène. Le capteur de dioxygène 69 est disposé dans le circuit de gaz 52 en amont du bas de la colonne 44.

Les gaz de combustion chauds ayant un taux contrôlé de moins de 2% d'oxygène à la sortie du brûleur 72 sont injectés dans le bas de la colonne 44 au niveau de la boîte de déchargement 49. La boîte de déchargement 49 comprend une entrée de gaz 49A pour l'injection des gaz chauds. Le circuit de gaz 52 comprend en aval du brûleur 72 et en amont de la colonne un capteur d'oxygène permettant de contrôler que le flux de gaz chauds a bien une teneur en oxygène inférieure à 2%.

Les gaz chauds injectés dans la boîte de déchargement 49 entrent dans la colonne au travers du dispositif de déchargement 2.

Le circuit de gaz 52 comprend par exemple au moins un condenseur 60, au moins séparateur 62 pour filtrer les particules solides contenues dans les gaz de torréfaction sortant du haut de la colonne 44

L'apport de chaleur dans le circuit de gaz 52 se fait donc ici par un apport de matière sous forme de gaz de combustion chauds.

L'installation de la Figure 5 est munie du dispositif de régulation de pression dont la branche d'évacuation 61 s'alimente dans le circuit de gaz 52 en aval du brûleur 72.

L'invention n'est pas limitée à un dispositif de déchargement à la sortie d'une colonne de torréfaction de biomasse. De manière générale, le dispositif de déchargement peut être disposé à la sortie d'un conteneur de stockage ou de réaction. Un conteneur de stockage est par exemple un silo de stockage.