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Title:
METHOD AND DEVICE FOR THE HIGH-TEMPERATURE HEAT TREATMENT OF LIGNEOUS MATERIAL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/014248
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method and device for the high-temperature heat treatment of a ligneous material such as wood, in an ecological and uncomplicated manner while preserving the characteristics and dimensional stability of this wood in the existence of humidity, having an optimized efficiency and limiting the risks of explosion. The device (1) comprises a treatment enclosure (2) filled with a coolant medium (P) circulating in a continuous manner inside the treatment enclosure (2) and successively passing through a condenser (50) coupled to a combustion chamber (52) in order to extract resins and water vapor contained in the coolant medium. The inventive device also comprises a heating chamber (60), which is provided for heating the coolant medium (P) and which is equipped with a burner (61). Injection chambers (30, 31) are also provided for re-injecting the coolant medium into the treatment enclosure (2) by means of an injection chamber (30, 31). The invention is used for carrying out high-temperature heat treatment of ligneous material.

Inventors:
BESSON DANIEL (FR)
Application Number:
PCT/FR2004/001693
Publication Date:
February 17, 2005
Filing Date:
July 01, 2004
Export Citation:
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Assignee:
BESSON DANIEL (FR)
International Classes:
F26B21/04; F26B23/02; (IPC1-7): B27K5/06; F26B21/04; F26B23/02
Domestic Patent References:
WO2000053985A12000-09-14
Foreign References:
US4339883A1982-07-20
US6219937B12001-04-24
Attorney, Agent or Firm:
Nithardt, Roland (B.P. 1445, Mulhouse Cedex, FR)
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Claims:
Revendications
1. Procédé de traitement thermique haute température de matière ligneuse (100) au cours duquel on place ladite matière ligneuse (100) dans au moins une enceinte de traitement (2) fermée, on chauffe dans au moins une chambre de chauffage (60,60') un fluide caloporteur (P), on transfert ledit fluide caloporteur (P) chauffé dans ladite enceinte de traitement (2) par au moins un orifice d'entrée (2a), on fait circuler en continu ledit fluide caloporteur (P) dans ladite enceinte de traitement (2) entre au moins ledit orifice d'entrée (2a) et au moins un orifice de sortie (2b), caractérisé en ce qu'au cours dudit traitement de ladite matière ligneuse (100) on récupère par au moins ledit orifice de sortie (2b) un mélange (PO) de fluide caloporteur (P) et de gaz issus du chauffage de ladite matière ligneuse (100), en ce qu'on transfert ledit mélange (PO) dans au moins une chambre de séparation (55, 55') dans laquelle on dirige au moins une première partie (P1) dudit mélange (PO) vers une chambre d'extraction (52,52') où l'on en extrait au moins en partie les résines et où l'on évacue le reste, en ce que pendant au moins une période donnée au cours dudit traitement, on utilise ladite chambre de séparation (55,55') pour séparer le mélange (PO) en ladite première partie (PI) et en une seconde partie (P2) que l'on remet en circulation vers ladite enceinte de traitement (2) selon un circuit fermé, et on recommence les étapes précédentes pendant une durée déterminée.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lors de l'extraction desdites résines de ladite première partie (PI) dudit mélange (PO), on extrait simultanément au moins une partie de la vapeur d'eau contenue.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pendant ladite période donnée, on fait varier les proportions entre lesdites première (PI) et seconde (P2) parties dudit mélange (PO).
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on dispose lesdites chambres de chauffage (60') et d'extraction (52') de manière adjacente de sorte que le fluide caloporteur (P) circulant dans ladite chambre de chauffage (60') provoque l'élévation en température d'au moins une zone de ladite chambre d'extraction (52') jusqu'à une température provoquant la combustion d'au moins une partie desdites résines contenues dans ladite première partie (PI) dudit mélange (PO) circulant dans ladite chambre d'extraction (52').
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on prévoit dans chacune desdites chambres de chauffage (60') et d'extraction (52') des chicanes (70, 71), disposées de manière adjacente et concentrant les flux dudit fluide caloporteur (P) et de ladite première partie (pal) dudit mélange (PO).
6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on injecte ledit fluide caloporteur (P) dans ladite enceinte de traitement (2) au moyen d'une chambre d'injection (30, 31) communicant avec elle par ledit orifice d'entrée (2a) et en ce que l'on change alternativement le sens de circulation dudit fluide caloporteur (P) dans ladite enceinte de traitement (2).
7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise une chambre de chauffage (60,60') et une chambre d'extraction (52, 52') distinctes et éloignées de ladite enceinte de traitement (2).
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'on choisi une distance d'éloignement comprise entre 1 mètre et 10 mètres et de préférence supérieure à 1,5 mètre.
9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on fait varier la température dudit fluide caloporteur (P) contenu dans ladite enceinte de traitement (2) selon les six phases successives suivantes : Phase n°lchauffage : de la température ambiante (TO) à une première température (T1) environ égale à 140°C en une première période de temps (tl) d'environ 8 heures, Phase n°2chauffage : de ladite première température (T1) à une seconde température (T2) environ égale à 160°C en une seconde période de temps t2 d'environ 4 heures, Phase n°3chauffage : de ladite seconde température (T2) à une troisième température (T3) environ égale à 180°C en une troisième période de temps (t3) d'environ 2 heures, Phase n°4chauffage : de ladite troisième température (T3) à une quatrième température (T4) environ égale à 220°C en une quatrième période de temps (t4) d'environ 1 heure, Phase n°5stabilisation : à ladite quatrième température (T4) pendant une cinquième période de temps (t5) d'environ 3 heures, Phase n°6refroidissement : de ladite quatrième température (T4) jusqu'à ladite température ambiante (TO) en une sixième période de temps (t6) d'environ 2 heures.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'au moins au cours de ladite phase n°6 de refroidissement, on injecte dans ladite enceinte de traitement (2) un gaz neutre de manière à compenser la réduction du volume de fluide caloporteur (P) et maintenir une pression prédéterminée.
11. Dispositif (1) de traitement thermique haute température de matière ligneuse (100), ledit dispositif (1) comportant au moins une enceinte de traitement (2) fermée, destinée à recevoir ladite matière ligneuse (100), au moins une chambre de chauffage (60,60') agencée pour chauffer un fluide caloporteur (P), ladite enceinte de traitement (2) étant pourvue d'au moins un orifice d'entrée (2a) communiquant avec ladite chambre de chauffage (60,60') et de moyens de circulation (4) agencés pour provoquer la circulation continue dudit fluide caloporteur (P) dans ladite enceinte de traitement (2) entre au moins ledit orifice d'entrée (2a) et au moins un orifice de sortie (2b), caractérisé en ce qu'il comporte au moins une chambre de séparation (55,55') communiquant avec ledit orifice de sortie (2b) et agencée pour récupérer le mélange (PO) de fluide caloporteur (P) et de gaz issus du chauffage de ladite matière ligneuse (100) et diriger au moins une première partie (PI) dudit mélange (PO) vers au moins une chambre d'extraction (52, 52') agencée pour en extraire au moins en partie les résines et évacuer la partie restante (pl), ladite chambre de séparation (55, 55') étant agencée pour, pendant au moins une période donnée au cours du traitement, réinjecter une seconde partie (P2) dudit mélange (PO) selon un circuit fermé dans ladite enceinte de traitement (2).
12. Dispositif (1) selon la revendication 11, caractérisé en ce que ladite chambre de séparation (55,55') comporte des moyens agencés pour, pendant ladite période donnée, faire varier les proportions entre lesdites première (P1) et seconde (P2) parties dudit mélange (PO).
13. Dispositif (1) selon la revendication 11, caractérisé en ce que lesdites chambres de chauffage (60') et d'extraction (52') sont adjacentes et agencées pour que le fluide caloporteur (P) circulant dans ladite chambre de chauffage (60') provoque l'élévation en température d'au moins une zone de ladite chambre d'extraction (52') jusqu'à une température provoquant la combustion desdites résines contenues dans ladite première partie (PI) de mélange (PO) circulant dans ladite chambre d'extraction (52').
14. Dispositif (1) selon la revendication 13, caractérisé en ce que lesdites chambres de chauffage (60') et d'extraction (52') comportent des chicanes (70,71) au moins en partie adjacentes agencées pour concentrer respectivement les flux dudit fluide caloporteur (P) et de ladite première partie (P1) dudit mélange (PO).
15. Dispositif (1) selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une chambre d'injection (31,32) mettant en communication ladite chambre de chauffage (60,60') et l'orifice d'entrée (2a) de ladite enceinte de traitement (2), cette chambre d'injection (30,31) étant pourvue de moyens d'orientation du fluide caloporteur (P) agencés pour changer alternativement le sens de circulation dudit fluide caloporteur (P) dans ladite enceinte de traitement (2).
16. Dispositif (1) selon la revendication 11, caractérisé en ce que lesdites chambres de chauffage (60,60') et d'extraction (52,52') sont distinctes et éloignées de ladite enceinte de traitement (2).
17. Dispositif (1) selon la revendication 16, caractérisé en ce que la distance séparant ladite chambre de chauffage (60) et ladite chambre d'extraction (52,52') de ladite enceinte de traitement (2) est comprise entre 1 mètre et 10 mètres et de préférence supérieure à 1, 5 mètre.
18. Dispositif (1) selon la revendication 11, caractérisé en ce que ladite chambre de séparation (55,55') comporte des moyens d'obturation disposés entre ledit orifice de sortie (2b) et ledit orifice d'entrée, agencés pour tre mobiles entre une position fermée dans laquelle ladite seconde partie (P2) réinjectée non traitée est sensiblement nulle et ladite première partie (P1) traitée est maximale et, une position ouverte dans laquelle les proportions entre lesdites première (PI) et seconde (P2) parties dudit mélange (PO) sont régulées.
19. Dispositif (1) selon la revendication 11, caractérisée en ce qu'il comporte des moyens d'introduction d'un gaz neutre dans ladite enceinte de traitement (2).
20. Dispositif (1) selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de réglage de la pression régnant dans ladite enceinte de traitement (2), lesdits moyens de réglage étant agencés pour maintenir ladite enceinte de traitement (2), en surpression à une valeur déterminée.
21. Dispositif (1) selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comporte une unité de pilotage à distance agencée pour commander au moins l'un desdits paramètres choisi dans le groupe comprenant le taux d'hygrométrie, la température, la pression, la vitesse de chauffage, la vitesse de circulation dudit fluide caloporteur (P).
Description:
PROCEDE ET DISPOSITIF DE TRAITEMENT THERMIQUE HAUTE TEMPERATURE DE MATIERE LIGNEUSE Domaine technique : La présente invention concerne un procédé de traitement thermique haute température de matière ligneuse au cours duquel on place la matière ligneuse dans une enceinte de traitement fermée, on chauffe dans au moins une chambre de chauffage un fluide caloporteur, on transfert ce fluide caloporteur chauffé dans l'enceinte de traitement par au moins un orifice d'entrée, et on fait circuler en continu ce fluide caloporteur dans l'enceinte de traitement entre au moins ledit orifice d'entrée et au moins un orifice de sortie. Elle concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.

Technique antérieure : Les matières ligneuses telles que le bois sont des matériaux très utilisés car ils présentent de multiples avantages aussi bien sur le plan esthétique qu'au niveau de leurs propriétés mécaniques, acoustiques et isolantes. Cependant pour qu'elles conservent toutes leurs caractéristiques et leur stabilité dimensionnelle en présence d'humidité ou immergées dans l'eau, les matières ligneuses doivent tre traitées afin d'éliminer tous les supports qui génèrent les germes et les moisissures. Ce traitement peut se faire par imprégnation à raide de produits chimiques qui sont des produits toxiques nuisibles pour l'environnement, ou thermiquement par un procédé consistant à réaliser un pontage chimique entre les chaînes macromoléculaires des constituants de ces matières ligneuses. Ce pontage chimique est obtenu par voie thermique, sous atmosphère contrôlée et à une température minimum de 230°C. Cette deuxième solution est nettement préférable car les traitements chimiques peuvent avoir des conséquences néfastes sur l'environnement et la santé. Cependant, pour assurer la

fiabilité des résultats obtenus par le traitement thermique, l'homogénéité et la reproductibilité du traitement sont bien entendu indispensables.

Pour obtenir de tels résultats en application industrielle, il est important et indispensable de disposer de moyens techniques industriels appropriés permettant d'atteindre une bonne homogénéité du traitement de la matière ligneuse à traiter.

Il existe différents procédés et des équipements agencés pour ce type de traitement haute température. L'un de ces procédés décrit par le brevet français FR-2 604 942 nécessite un équipement coûteux en raison de la création d'une ambiance neutre indispensable, c'est-à-dire le remplissage du volume de l'enceinte de traitement à l'aide d'un gaz neutre tel que l'azote, et un équipement de chauffage utilisant un échangeur extérieur.

La publication US-A-4 339 883 décrit un dispositif et un procédé de séchage de copeaux de bois. Ce dispositif comporte une chambre de chauffage du gaz reliée par un conduit à une chambre de séchage dans laquelle les copeaux de bois sont placés.

Cette chambre de séchage est reliée, par l'intermédiaire d'un conduit, à un premier échangeur thermique qui permet de séparer les résines du gaz émises par le bois lors du séchage. Les résines sont ensuite brûlées au moyen d'un brûleur. Le gaz sans résine issu de ce premier échangeur thermique peut tre transporté par un conduit vers un second échangeur thermique séparant la vapeur d'eau du gaz sans résine. Le gaz sans résine et/ou sans vapeur d'eau peut, par l'intermédiaire des premier et second échangeurs, transférer ses calories à de l'air frais venant de l'extérieur et injecté dans la chambre de chauffage. Ce dispositif, nécessitant deux échangeurs thermiques afin de séparer les résines et la vapeur d'eau du gaz récupéré, représente un investissement lourd ainsi qu'une mise en oeuvre complexe et également coûteuse. D'autre part, l'échange de calories indirect entre le gaz issu de la chambre de séchage et l'air frais venant de l'extérieur ne permet pas de garantir un rendement optimal du dispositif. De

plus, l'entrée d'air venant de l'extérieur est en pratique très difficile à réguler et génère des risques importants de départ de feu d'où un niveau de dangerosité élevé de ce dispositif de séchage de copeaux de bois. Enfin, ce dispositif n'est pas adapté au traitement thermique de rondins ou de poutres de bois plus volumineux que les copeaux.

La publication US-B1-6 219 937 décrit un four céramique pour bois de charpente comportant une chambre de chauffe reliée à une enceinte de traitement au moyen de conduits débouchant par des orifices répartis en partie haute sur la largeur de l'enceinte de traitement. Au cours du traitement du bois de charpente placé dans l'enceinte de traitement, les gaz sont récupérés par des conduits et réinjectés dans la chambre de chauffe sans tre traités. Les résines et la vapeur d'eau sont donc réinjectées dans la chambre de chauffe, d'où un risque important d'explosion.

Le traitement thermique haute température de matière ligneuse requiert l'utilisation de dispositifs permettant de porter la matière ligneuse à haute température sans qu'elle ne s'enflamme. Ceci ne peut se faire qu'en réduisant la teneur en oxygène du volume d'air contenu dans l'enceinte de traitement. De tels dispositifs sont décrits dans les brevets français FR-2 591 611 et FR-2 609 927 qui proposent des fours pourvus d'un ou de plusieurs brûleurs qui, en chauffant le volume d'air contenu dans l'enceinte de chauffage, réduisent la teneur en oxygène de ce volume d'air.

Ces dispositifs connus ont permis d'obtenir avec succès, en laboratoire, de bons résultats quant à l'homogénéité et à la qualité du traitement dans des pièces de bois de petites dimensions conditionnées en petits volumes. Cependant, lors du passage à la phase industrielle, ces dispositifs ne permettent pas d'obtenir une reproductibilité acceptable, ni une bonne homogénéité du traitement et on a constaté des différences de qualité entre des matières ligneuses similaires.

Pour pallier ces inconvénients, le brevet français FR-2 790 698 propose un dispositif de traitement haute température comportant une enceinte de traitement pourvue de brûleurs pour chauffer le volume d'air de l'enceinte de traitement et en réduire la teneur en oxygène. Ce dispositif comporte également des moyens de régulation de la température et de l'humidité dans l'enceinte de traitement pour humidifier l'enceinte de traitement pendant sa montée en température, stabiliser sa température pendant le traitement de la charge de matière ligneuse et permettre son refroidissement par paliers successifs après le traitement. L'utilisation de ce dispositif est néanmoins très risquée car le chauffage direct dans l'enceinte de traitement provoque l'élévation en température des gaz issus du chauffage de la matière ligneuse. Ces gaz peuvent alors atteindre des conditions stoechiométriques générant des risques importants d'explosion. Ces risques sont accentués par la présence des brûleurs directement dans l'enceinte de traitement et donc en contact direct avec les gaz issus du chauffage de la matière ligneuse. De plus, les gaz étant évacués sans précaution spécifique vers l'extérieur de l'enceinte de traitement, ce dispositif a un impact négatif sur l'environnement. Enfin, le chauffage direct dans l'enceinte de traitement ne permet pas d'obtenir rapidement une bonne homogénéité de la température dans toute cette enceinte de traitement.

De mme, la publication WO-00/53985 décrit un dispositif de traitement haute température de matière ligneuse comportant une enceinte de traitement pourvue de moyens de chauffage et de moyens de régulation de la température et de l'humidité dans l'enceinte de traitement. Les moyens de chauffage étant disposés directement dans l'enceinte de traitement, ce dispositif ne permet pas un fonctionnement en toute sécurité. En effet, il existe un risque important que les gaz issus du chauffage de la matière ligneuse atteignent des conditions stoechiométriques et explosent. De plus, ce traitement ne permet pas d'éviter la pollution de l'environnement, les gaz étant évacués sans précaution spécifique vers l'extérieur de l'enceinte de traitement.

Les dispositifs et procédés existants ne sont donc pas satisfaisants.

Exposé de l'invention : La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients rencontrés dans le fonctionnement des dispositifs actuellement proposés en offrant un procédé et un dispositif de traitement haute température de matière ligneuse, fiable, efficace, simple, écologique, peu onéreux, limitant les risques d'explosion, ayant un rendement optimisé et permettant d'obtenir un traitement qualitatif homogène de la matière ligneuse.

Ce but est atteint par le procédé selon l'invention tel que défini en préambule et caractérisé en ce qu'au cours du traitement de la matière ligneuse on récupère par au moins l'orifice de sortie un mélange de fluide caloporteur et de gaz issus du chauffage de la matière ligneuse, en ce qu'on transfert ledit mélange dans au moins une chambre de séparation dans laquelle on dirige au moins une première partie dudit mélange vers une chambre d'extraction où l'on en extrait au moins en partie les résines et où l'on évacue le reste, en ce que pendant au moins une période donnée au cours du traitement, on utilise la chambre de séparation pour séparer ledit mélange en ladite première partie et en une seconde partie que l'on remet en circulation vers l'enceinte de traitement selon un circuit fermé, et on recommence les étapes précédentes pendant une durée déterminée.

De manière avantageuse, lors de l'extraction des résines de ladite première partie du mélange, on extrait simultanément au moins une partie de la vapeur d'eau contenue.

Pendant ladite période donnée, on peut faire varier les proportions entre lesdites première et seconde parties du mélange.

Selon un mode de fonctionnement préféré, on dispose les chambres de chauffage et d'extraction de manière adjacente de sorte que le fluide caloporteur circulant dans la chambre de chauffage provoque l'élévation en température d'au moins une zone de la chambre d'extraction jusqu'à une température provoquant la combustion d'au moins une partie des résines contenues dans ladite première partie du mélange circulant dans la chambre d'extraction.

On prévoit de préférence dans chacune des chambres de chauffage et d'extraction des chicanes, disposées de manière adjacente pour concentrer les flux du fluide caloporteur et de ladite première partie du mélange du mélange.

De manière préférentielle, on injecte le fluide caloporteur dans l'enceinte de traitement au moyen d'une chambre d'injection communiquant avec elle par l'orifice d'entrée et on change alternativement le sens de circulation du fluide caloporteur dans l'enceinte de traitement.

On utilise de préférence une chambre de chauffage et une chambre d'extraction distinctes et éloignées de l'enceinte de traitement d'une distance d'éloignement comprise entre 1 mètre et 10 mètres et de préférence supérieure à 1, 5 mètre.

On fait avantageusement varier la température du fluide caloporteur contenu dans l'enceinte de traitement selon les six phases successives suivantes : -Phase n°l-chauffage : de la température ambiante à une première température environ égale à 140°C en une première période de temps d'environ 8 heures, -Phase n°2-chauffage : de ladite première température à une seconde température environ égale à 160°C en une seconde période de temps d'environ 4 heures, -Phase n°3-chauffage : de la dite seconde température à une troisième température environ égale à 180°C en une troisième période de temps d'environ 2 heures,

Phase n°4-chauffage : de la dite troisième température à une quatrième température environ égale à 220°C en une quatrième période de temps d'environ 1 heure, Phase n°5-stabilisation : à ladite quatrième température pendant une cinquième période de temps d'environ 3 heures, -Phase n°6-refroidissement : de ladite quatrième température jusqu'à ladite température ambiante en une sixième période de temps t6 d'environ 2 heures.

Au cours de la phase n°6 de refroidissement, on injecte avantageusement dans l'enceinte de traitement de l'eau froide et/ou un gaz neutre de manière à compenser la réduction du volume de fluide caloporteur et maintenir une pression prédéterminée.

Ce but est également atteint par le dispositif selon l'invention tel que défini en préambule et caractérisé en ce qu'il comporte au moins une chambre de séparation communiquant avec l'orifice de sortie et agencée pour récupérer le mélange de fluide caloporteur et de gaz issus du chauffage de la matière ligneuse et diriger au moins une première partie dudit mélange vers une chambre d'extraction agencée pour en extraire au moins en partie les résines et évacuer le reste, la chambre de séparation étant agencée pour, pendant au moins une période donnée au cours du traitement, réinjecter une seconde partie dudit mélange dans l'enceinte de traitement selon un circuit fermé.

La chambre de séparation comporte des moyens pour, pendant la période donnée, faire varier les proportions entre lesdites première et seconde parties du mélange.

Selon un mode de réalisation préféré, les chambres de chauffage et d'extraction sont adjacentes et agencées pour que le fluide caloporteur circulant dans la chambre de chauffage provoque l'élévation en température d'au moins une zone de la chambre d'extraction jusqu'à une température provoquant la combustion des résines contenues dans la première partie de mélange circulant dans la chambre d'extraction.

Les chambres de chauffage et d'extraction comportent de préférence des chicanes sensiblement adjacentes agencées pour concentrer respectivement les flux du fluide caloporteur et de ladite première partie du mélange.

Le dispositif comporte avantageusement au moins une chambre d'injection mettant en communication la chambre de chauffage et l'orifice d'entrée de ladite enceinte de traitement, cette chambre d'injection étant pourvue de moyens d'orientation du fluide caloporteur agencés pour changer alternativement le sens de circulation du fluide caloporteur dans l'enceinte de traitement.

Les chambres de chauffage et d'extraction sont de préférence distinctes et éloignées de l'enceinte de traitement d'une distance comprise entre 1 mètre et 10 mètres et de préférence supérieure à 1,5 mètres.

La chambre de séparation comporte avantageusement des moyens d'obturation disposés entre l'orifice de sortie et l'orifice d'entrée, agencés pour tre mobiles entre une position fermée dans laquelle ladite seconde partie réinjectée non traitée est sensiblement inexistante et ladite première partie traitée est maximale et, une position ouverte dans laquelle les proportions entre lesdites première et seconde parties du mélange sont régulées.

De manière avantageuse, le dispositif comporte des moyens d'introduction d'un gaz neutre dans l'enceinte de traitement, des moyens de réglage de la pression régnant dans l'enceinte de traitement, ces moyens de réglage étant agencés pour maintenir l'enceinte de traitement en surpression à une valeur déterminée, et une unité de pilotage à distance agencée pour commander au moins l'un des paramètres choisi dans le groupe comprenant le taux d'hygrométrie, la température, la pression, la vitesse de chauffage, la vitesse de circulation dudit fluide caloporteur.

Description sommaire des dessins : La présente invention et ses avantages apparaîtront mieux dans la description suivante d'un exemple de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif, dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe schématique du dispositif selon l'invention illustrant les flux du fluide caloporteur, - la figure 2 représente un exemple de courbe de température à laquelle la matière ligneuse est soumise lors du procédé selon l'invention, et - la figure 3 est une vue en perspective en coupe d'une variante de réalisation du dispositif selon l'invention illustrant les flux du fluide caloporteur.

Illustrations de l'invention et meilleure manière de la réaliser : En référence à la figure 1, le dispositif 1 de traitement thermique haute température de matière ligneuse 100, par exemple du bois, comporte selon l'invention : - une enceinte de traitement 2 fermée dans laquelle on place la matière ligneuse 100, - une chambre de chauffage 60 destinée à chauffer un fluide caloporteur P tel que de l'air, - des chambres d'injection 31,32 mettant en communication la chambre de chauffage 60 et l'enceinte de traitement 2 par des orifices d'entrée 2a prévus dans sa partie supérieure, - des moyens de circulation en continu du fluide caloporteur P à l'intérieur de l'enceinte de traitement 2 entre les orifices d'entrée 2a et des orifices de sortie 2b,

une chambre de séparation 55 communiquant par les orifices de sortie 2b avec l'enceinte de traitement 2 pour récupérer le mélange PO de fluide caloporteur P et de gaz issus du chauffage de la matière ligneuse 100, une chambre d'extraction 52 communiquant avec la chambre de séparation 55 pour extraire au moins une partie des résines et de la vapeur d'eau contenues dans le mélange PO, et des moyens de régulation (non représentés) de la température et du degré hygrométrique du fluide caloporteur P dans l'enceinte de traitement 2.

L'enceinte de traitement 2 se présente sous la forme générale d'un parallélépipède à base rectangulaire comportant quatre parois sensiblement verticales reliées par un fond et un plafond. Les parois, le fond et le plafond sont constitués d'un sandwich formé de deux plaques métalliques entre lesquelles est placé un matériau thermiquement isolant. Afin d'éviter la corrosion, les faces intérieures de l'enceinte de traitement 2 sont de préférence réalisées en tôles d'acier inoxydable. La paroi frontale de l'enceinte de traitement 2 est pourvue d'une porte (non représentée) permettant le chargement et le déchargement de la matière ligneuse 100 dans l'enceinte de traitement 2.

L'enceinte de traitement 2 comporte des moyens d'étanchéité (non représentés) assurant son étanchéité aux gaz et son étanchéité thermique. Il s'agit par exemple de joints d'étanchéité notamment prévus sur le pourtour de la porte et au niveau des orifices d'entrée 2a, des orifices de sortie 2b et des connexions. L'enceinte de traitement 2 peut tre pourvue de plusieurs rampes d'arrosage (non représentées) destinées à tre mises en fonction en cas d'inflammation accidentelle de la matière ligneuse 100 ou de surchauffe involontaire. Lorsque les rampes d'arrosage sont utilisées, des orifices d'évacuation 7, ménagés au bas de l'enceinte de traitement 2, permettent l'écoulement des liquides récupérés dans des bacs de récupération (non représentés). Ces bacs de récupération sont également destinés à recevoir les eaux de

ruissellement dues à la condensation se produisant au cours du traitement de la matière ligneuse 100.

Dans cet exemple, la chambre de chauffage 60 est pourvue d'un brûleur 61. Il est bien entendu qu'elle peut tre équipée de plusieurs brûleurs 61. Les brûleurs 61 sont de préférence à gaz et à puissance modulable pour chauffer efficacement le fluide caloporteur P et réduire sa teneur en oxygène. Chaque brûleur 61 est de préférence disposé au fond de la chambre de chauffage 60 de sorte que sa flamme s'étende verticalement entre le fond et le plafond de la chambre de chauffage 60. Cette chambre de chauffage 60 peut tre pourvue de clapets d'entrée et de sortie (non représentés) permettant, le cas échéant, de réguler le débit de fluide caloporteur P dans la chambre de chauffage 60 en autorisant par exemple la sortie d'une partie de ce fluide P par une cheminée 62 en cas de surpression dans la chambre de chauffage 60.

Cette chambre de chauffage 60 comporte par ailleurs une entrée 63 autorisant l'entrée d'air ambiant.

Pour éviter tout risque d'explosion, la chambre de chauffage 60 est distincte de l'enceinte de traitement 2 et de préférence éloignée d'une distance comprise entre 1 mètre et 10 mètres et de préférence supérieure à 1,5 mètres. Ainsi, la flamme du brûleur 61 n'est pas en contact direct avec les gaz issus du chauffage de la matière ligneuse 100, ces gaz étant préalablement extraits du fluide caloporteur PO comme décrit plus loin.

La chambre de chauffage 60 comporte un ventilateur 41 pour permettre la bonne combustion de la flamme du brûleur 61.

Les chambres d'injection 30, 31, au nombre de deux dans cet exemple, sont disposées au-dessus de l'enceinte de traitement 2. Elles sont raccordées à la chambre de chauffage 60 aspirant le fluide caloporteur par un conduit 42 formant un Y dont

chaque branche est reliée à une des chambres d'injection 30, 31. Chaque chambre d'injection 30,31 comporte un ventilateur 43,44 aspirant et pulsant le fluide caloporteur P de la chambre de chauffage 60 vers l'enceinte de traitement 2. Chaque chambre d'injection 31,32 est pourvue de moyens d'orientation du fluide caloporteur P tels que par exemple un volet pivotant 33 permettant d'orienter le flux pour changer alternativement le sens de circulation du fluide caloporteur P dans l'enceinte de traitement 2.

Les orifices de sorties 2b répartis en partie supérieure de l'enceinte de traitement 2 sont raccordés à la chambre de séparation 55 par l'intermédiaire d'un collecteur 45 prolongé par un conduit. Cette chambre de séparation 55 récupère le mélange PO de fluide caloporteur P et de gaz issus du chauffage de la matière ligneuse 100. Dans cet exemple, la chambre de séparation 55 comporte par exemple un condenseur (non représenté) de type classique destiné à séparer, pendant au moins une période donnée du traitement, le mélange PO en une première partie PI dirigée par un conduit additionnel 51 vers une chambre d'extraction 52 et une seconde partie P2 réinjectée en circuit fermé par le conduit 40 dans la chambre de chauffage 60 puis dans l'enceinte de traitement 2.

La chambre d'extraction 52 comporte au moins un brûleur 53 destiné à brûler les résines et une cheminée d'évacuation 54 destinée à l'évacuation de la vapeur d'eau et de la partie restante pl.

Les chambres de séparation 55 et d'extraction 52 permettent ainsi au dispositif 1 de ne pas polluer l'environnement.

Les moyens de régulation (non représentés) comportent par exemple des moyens électroniques de gestion programmables et/ou des rampes de pulvérisation d'eau. La rampe de pulvérisation d'eau est par exemple disposée horizontalement dans la partie

supérieure de l'enceinte de traitement 2. Cette rampe de pulvérisation d'eau est pourvue d'un nombre suffisant de buses permettant de pulvériser un brouillard à fort débit. Elle est alimentée en eau froide, ou éventuellement réfrigérée, par des moyens connus non représentés. Elle est destinée à humidifier le fluide caloporteur P contenu dans l'enceinte de traitement 2 pendant la montée en température, à stabiliser la température pendant le traitement de la matière ligneuse 100 et à permettre son refroidissement progressif après le traitement.

Le dispositif 1 comporte des moyens de réglage (non représentés) de la pression régnant dans l'enceinte de traitement 2 pour y maintenir une surpression prédéterminée. Le dispositif 1 comporte également une unité de pilotage à distance (non représentée) commandant le degré d'hygrométrie, la température et la pression du fluide caloporteur P ainsi que la vitesse de chauffage et la vitesse de circulation du fluide caloporteur P.

Le principe de fonctionnement de ce dispositif 1 est basé sur une circulation en continu d'au moins une partie du fluide caloporteur P formé par l'air débarrassé de son oxygène et mélangé aux gaz de combustion pour fournir une atmosphère neutre. Il permet la mise en oeuvre du procédé de traitement thermique haute température de matière ligneuse 100 tel que décrit ci-après.

Application industrielle : Pour mettre en oeuvre ce procédé, on place une pièce de matière ligneuse 100 ou un lot de pièces sous la forme de planche, poutre, etc. dans l'enceinte de traitement 2 et on procède aux étapes successives suivantes : a) on réchauffe le fluide caloporteur P dans ladite chambre de chauffage 60, b) on transfert le fluide caloporteur Préchauffé dans les chambres d'injection 30,31,

c) au moyen des ventilateurs 43,44, on injecte le fluide caloporteur P dans l'enceinte de traitement 2 par les orifices d'entrée 2a. On fait circuler le fluide caloporteur P de manière continue entre les orifices d'entrée 2a et les orifices de sortie 2b pour traiter la matière ligneuse 100, d) après le passage du fluide caloporteur P dans l'enceinte de traitement 2, on récupère par les orifices de sortie 2b le mélange PO contenant le fluide caloporteur P et les gaz issus du chauffage de la matière ligneuse 100, e) au moyen de la chambre de séparation 55, on dirige au moins une première partie Pl du mélange PO vers la chambre d'extraction 52 où l'on brûle au moins une partie des résines au moyen du brûleur 53 et d'où l'on sèche la vapeur d'eau et l'on évacue la partie restante pl par la cheminée 54, f) on augmente ou on diminue la puissance du brûleur 53 de manière à réguler la température et la pression de fluide caloporteur dans l'enceinte de traitement 2, et on recommence les étapes a) à f) pendant une durée déterminée.

Au besoin, par exemple pour augmenter plus rapidement la température du fluide caloporteur P dans l'enceinte de traitement 2, on peut, pendant une ou plusieurs séquences, réinjecter une seconde partie P2 du fluide caloporteur P en circuit fermé.

Pour ce faire, au moyen de la chambre de séparation 50, on sépare le mélange PO en une première partie PI traitée puis évacuée comme précédemment décrit et en une seconde partie P2 que l'on réinjecte sans traitement, en circuit fermé dans l'enceinte de traitement 2, cette partie étant déjà à une température avantageuse pour le procédé.

Pour traiter la matière ligneuse 100, on fait varier la température du fluide caloporteur P contenu dans l'enceinte de traitement 2 selon les phases successives suivantes (Cf. figure 2) : -Phase n°l-chauffage : de la température ambiante TO à une première température T1 environ égale à 140°C en une première période de temps tl d'environ 8 heures,

Phase n°2-chauffage : de la première température T1 à une seconde température T2 environ égale à 160°C en une seconde période de temps t2 d'environ 4 heures, Phase n°3-chauffage : de la seconde température T2 à une troisième température T3 environ égale à 180°C en une troisième période de temps t3 d'environ 2 heures, Phase n°4-chauffage : de la troisième température T3 à une quatrième température T4 environ égale à 220°C en une quatrième période de temps t4 d'environ 1 heure, -Phase n°5-stabilisation : à la quatrième température T4 pendant une cinquième période temps t5 d'environ 3 heures, -Phase n°6-refroidissement : de la quatrième température T4 jusqu'à la température ambiante TO en une sixième période de temps t6 d'environ 2 heures.

Le cycle de traitement nécessite plusieurs passages du fluide caloporteur P à travers l'enceinte de traitement 2. Cette circulation du fluide caloporteur P est notamment obtenue par les ventilateurs 43,44 prévus dans les chambres de chauffage 60 et d'injection 30,31 qui aspirent ou propulsent le fluide caloporteur P à l'intérieur de l'enceinte thermique 2 au travers de la matière ligneuse 100.

La phase n°6 de refroidissement peut tre obtenue à l'aide d'une pulvérisation d'eau froide à haute pression dans l'enceinte de traitement 2 au moyen de la rampe de pulvérisation (non représentée) ou des rampes d'arrosage précitées. Cette pulvérisation peut également servir à éviter les chocs thermiques sur la matière ligneuse 100 à traiter lors d'une montée anormale de la température dans l'enceinte de traitement 2. Lors de la phase n°6 de refroidissement, la pression de l'ordre de 4mmCE peut tre maintenue dans l'enceinte de traitement 2 par l'injection d'un gaz neutre pour compenser la réduction du volume de fluide caloporteur P.

La régulation de la température et du degré d'hygrométrie régnant dans l'enceinte de traitement 2 au cours du traitement est obtenue par des sondes de température et d'hygrométrie (non représentées) connues en soi et disposées dans l'enceinte de traitement 2 et éventuellement dans la matière ligneuse 100. Une autre sonde également logée dans l'enceinte de traitement 2 permet un contrôle permanent de la teneur en oxygène du fluide caloporteur P. Le procédé peut tre commandé par des moyens électroniques programmables non représentés.

La matière ligneuse 100 traitée obtenue selon le procédé de l'invention présente de très bonnes caractéristiques mécaniques et une très bonne résistance à l'humidité.

Le dispositif 1 peut comporter, en référence à la figure 3, une enceinte de régulation 3 dans laquelle sont prévues la chambre de chauffage 60'destinée à chauffer le fluide caloporteur P, la chambre de séparation 55'du mélange PO et la chambre d'extraction 52'destinée à brûler au moins une partie des résines issues du chauffage de la matière ligneuse et contenues dans le mélange PO.

La chambre de chauffage 60'est pourvue d'un brûleur 61'raccordée à une entrée 63' d'air ambiant et d'un ventilateur 41'permettant de régler la flamme du brûleur 61'en fonction de la puissance de chauffage demandée. La chambre de chauffage 60'est par ailleurs raccordé aux chambres d'injection 31,32 et aux orifices d'entrée 2a de l'enceinte de traitement 2 par un conduit 42'prévu dans sa partie supérieure.

La chambre de séparation 55'est raccordée aux orifices de sortie 2b de l'enceinte de traitement 2 par un conduit 40'grâce auquel elle récupère le mélange PO de fluide caloporteur P et de gaz issus du traitement de la matière ligneuse 100. La chambre de séparation 55'communique librement avec la chambre d'extraction 52'. La chambre de séparation 55'est pourvue d'un volet 56 monté pivotant entre une position fermée dans laquelle tout le mélange PO est dirigé vers la chambre d'extraction 52'et une

position au moins en partie ouverte dans laquelle le mélange PO est séparé en une première partie Pl dirigée vers la chambre d'extraction 52'et une seconde partie P2 réinjectée en circuit fermé par le conduit 42 dans l'enceinte de traitement 2. Sur la figure 3, le volet 56 est représenté en trait continu en position fermée et en trait mixte en position ouverte.

Les chambres de chauffage 60'et d'extraction 52'sont prévues adjacentes de sorte que, lorsque le fluide caloporteur P circulant dans la chambre de chauffage 60'est chauffé, celui-ci provoque l'élévation en température d'une partie de la chambre d'extraction 52'. Pour renforcer cet effet, la chambre de chauffage 60'et la chambre d'extraction 52'comportent des chicanes 70,71 disposées de manière adjacente. La chicane 70 prévue dans la chambre de chauffage 60'et formée de deux formes en V inversées, concentre le flux du fluide caloporteur P préalablement chauffé par le brûleur 61'de manière à élever la température dans la zone de la chicane 70 jusqu'à une température d'environ 1600 à 2000°C. La chicane 71 prévue dans la chambre d'extraction 52'et formée par une forme en V confondue avec une partie de la chicane 70 et d'une plaque 53 plongeant dans la forme en V, chauffe en fonction de réchauffement de la chicane 70. Ainsi, la première partie P1 du mélange PO de fluide caloporteur et de gaz issus du traitement de la matière ligneuse passant dans la chicane 71 s'échauffe jusqu'à une température élevée d'environ 1600 à 2000°C, provoquant la combustion des résines et de la vapeur d'eau contenues dans la première partie Pl. La partie restante pl, évacuée par la chambre d'extraction 52'au moyen de la cheminée 54, ne contient plus de résine et est donc non polluante.

Contrairement au dispositif 1 précédent, on a avantageusement remplacé dans cet exemple le brûleur par la chicane 71. Les risques de départ de feu et/ou d'explosion sont ainsi encore diminués.

Le principe de fonctionnement du dispositif 1 de cet exemple est sensiblement similaire au précédent. La chambre de séparation 55'permet, en orientant le volet 56 de faire varier les proportions de la première partie PI et de la seconde partie P2.

Ainsi, en ouvrant en partie le volet 56, on réinjecte en circuit fermé dans l'enceinte de traitement 2 une seconde partie P2 du mélange PO. Cette seconde partie P2 étant chaude, elle contribue à l'élévation rapide de la température du fluide caloporteur P dans l'enceinte de traitement.

La description met bien en évidence que les buts recherchés sont atteints et notamment que le dispositif et le procédé selon l'invention permettent le traitement haute température efficace de tout type de matière ligneuse, en toute sécurité.

La présente invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit mais s'étend à toute modification et variante évidentes pour un homme du métier tout en restant dans l'étendue de la protection définie dans les revendications annexées. Il est notamment possible de modifier le nombre et le positionnement des brûleurs et des ventilateurs.