EP4397931A1 - Procédé de séchage thermique de bois sous atmosphère co2 - Google Patents

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EP4397931A1 EP24150450.5A EP24150450A EP4397931A1 EP 4397931 A1 EP4397931 A1 EP 4397931A1 EP 24150450 A EP24150450 A EP 24150450A EP 4397931 A1 EP4397931 A1 EP 4397931A1
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dried
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Definitions

  • industrial wood means wood intended for use in secondary wood processing sectors, particularly for industry, construction, carpentry, or for urban, industrial, exterior and interior design. collective and domestic.
  • the disadvantages in use include, but are not limited to, an unequal distribution of forces at any point of said material which can cause structural weaknesses, deformations rendering the material unusable, accelerated wear of the material over time, and significant volume shrinkage between the non-functional state. dried and the dried state, and therefore poor material yield from the drying process.
  • the step of activating the heating means to adjust the hygrometry of the wood includes a sub-step of monitoring the hygrometry of the wood. in real time and that the heating step includes a sub-step for monitoring the hygrometry of the wood in real time.
  • the step of activating the recycling means comprises a sub-step of implementing a sequence of activation/deactivation of a flow reversal module according to a chosen F1 frequency.
  • the step of reducing the temperature of the heating chamber according to a first phase comprises a temperature limit according to a first set temperature T3 between 50°C and 100°C, according to a gradient temperature chosen G3 of 2°C/hour.
  • metrological data and parameters of the wood to be dried are acquired by measuring the metrological means 5.
  • the measurement of the various parametric data is carried out to calibrate the setpoint values to be applied.
  • the maximum quantity of CO 2 sequestered is 250kg/m 3 of wood.
  • the activation step S42 of the recycling means 600 further comprises starting an activation/deactivation sequence of a flow inversion module according to a chosen, configured frequency F1 to reverse the direction of the flow of the gas mixture circulating in the drying chamber 1 according to a chosen frequency in two directions of circulation.
  • the heating means 2 are activated so that heating is carried out with a limit temperature defined by a second set temperature T2 of 120°C according to a chosen temperature gradient G2, and as a function of the drying profile specific to the wood to be dried allowing the bound water to be extracted from the wood to be dried more precisely.
  • the chosen temperature gradient G2 is between 1 and 3°C/hour.
  • the chosen intermediate target value Hi of the measured wood hygrometry is equal to the desired final target hygrometry Hc + 1.5 to 2.5%.
  • the temperature gradient G2 is chosen according to the specific drying profile of the wood to be dried, making it possible to extract the bound water from the wood to be dried, and dynamic, so as to be adjusted when approaching the Intermediate target value Hi of wood humidity chosen.
  • the step of maintaining the wood to dry S5 is implemented by deactivating S51 the recycling means 600, and by modulating the activity of the heating means 2 to reduce the temperature S52 of the heating chamber 1 according to a first phase, up to a third stabilization set temperature T3 chosen according to a temperature gradient G3, when the average hygrometry measured of the wood via the means for measuring the hygrometry 54 of the wood reaches the chosen intermediate target value Hi, the hygrometry is stabilized S53.
  • the temperature of the drying chamber 1 is stabilized S54, and maintained for a chosen duration of time D, even if the set temperature T3 is not achievement.
  • stabilizing the temperature for a chosen duration D when the measured hygrometry reaches a value included in a range of chosen target hygrometry values less than or equal to Hi allows hygroscopic rebalancing of the wood to be dried.
  • the temperature in the drying chamber 1 is reduced according to chosen conditions.
  • the deactivation sub-step S61 further comprises stopping the flow inversion module.
  • the chosen temperature gradient G3 is 2°C/hour.
  • the temperature gradient G3 is chosen identically, regardless of the specific drying profile of the wood to be dried, this being also dynamic, so as to be adjusted when approaching the final target value Hc chosen wood hygrometry.
  • the final target value Hc for wood hygrometry is between 0% and 18%.
  • the method according to the invention further comprises a step S7 of evacuating the atmosphere from the drying chamber including CO 2 , configured to desaturate the drying chamber 1 with CO 2 and thus extract the dried wood when the hygrometry measured wood is less than or equal to the final target hygrometry value Hc, and after stabilization of the temperature for the chosen duration.
  • the drying profile is specific for each type of wood, each type of wood therefore having a hygrometric evolution curve at the heart of the wood depending on the drying time specific to it and the sequencing of the increase in temperature specific associates, which dictate the temperature increase profile to be applied during the heating phases, and serves as a basis for comparison with the metrology measurements recorded so that the computer control system 6 retro-adjusts these same measurements to set values , this in order to obtain optimal and industrial drying of the wood.
  • Variation in water content in cell walls normally causes wood to deform. Wood “swells” when it absorbs water, and it contracts when it loses water. These dimensional variations of a wood sample, which generates a variation in volume, are not the same according to the three reference directions: radial, tangential and longitudinal.
  • low tangential and radial shrinkage allows a material saving of up to 20% when the lignocellulosic material is used.
  • the use of dried wood-type lignocellulosic material makes it possible to obtain manufacturing products having improved mechanical properties, with reduced swelling following moisture absorption and improved durability, while limiting material losses during of manufacturing linked to deformations, detachments, cracks which generates a yield between 40 and 50% during the transformation of wood via conventional drying. In other words, 50 to 60% less waste is obtained per cubic meter of processed wood.
  • the process according to the invention therefore makes it possible, via fine regulation of the hygrometry of the wood, to obtain dried wood with precise hygrometry, with a shrinkage less than or equal to 5%, a negligible deformation rate, and with a limitation , or even elimination of the appearance of cracks in the wood thus dried.
  • the method according to the invention can be implemented by a drying installation under a CO 2 atmosphere comprising at least one drying module C1, each drying module C1 having several functional groups among which a heating chamber 1 comprising at least a drying tube into which the wood to be dried is introduced, heating means 2, CO 2 supply means 3, gas circulation means 4 allowing the renewal of the atmosphere inside the drying chamber drying 1, several metrology measurement units forming metrological means 5, and finally a computer control system 6 equipped with an API application programming interface.
  • the drying module C1 has a drying chamber 1 composed of one or more hollow cylindrical drying tubes allowing the introduction of the wood to be dried.
  • the drying chamber is connected to the heating means 2 by an inlet conduit 206a, and has an outlet conduit 206b configured to evacuate a gas mixture CO 2 , or CO 2 /H 2 O from said drying chamber 1 depending on the progress of drying.
  • inlet conduit 206a is arranged at a first end of the drying chamber 1 and the outlet conduit 206b at a second end of the drying chamber 1 so as to allow longitudinal circulation of the CO2 gas mixture compared to the wood to be dried.
  • the drying chamber 1 comprises a minimum volume of 10m3 saturable with CO2.
  • the drying chamber 1 comprises metrological means 5 configured to measure parameters belonging to the group formed by hygrometry of the wood to be dried, hygrometry in the drying chamber 1, temperature of the wood to be dried, temperature in the chamber drying chamber 1, pressure in drying chamber 1.
  • the drying chamber 1 comprises at least one probe for measuring the temperature and hygrometry in the drying chamber 53.
  • the drying chamber 1 comprises two probes for measuring the temperature and hygrometry in the drying chamber 53
  • the drying chamber 1 comprises at least one probe for measuring the hygrometry of the wood to be dried 54.
  • the drying chamber 1 further comprises a pressure measuring probe 55 in said drying chamber 1, allowing the emergency evacuation of part of the atmosphere contained in the drying chamber 1 in the event of critical pressure therein.
  • the critical pressure can be 1.5 bar.
  • the drying chamber 1 further comprises door closing sensors 62, configured to detect the closing status of the doors for inserting the wood to be dried.
  • the drying chamber 1 measures 5.5m long with a circulation diameter of 2.4 meters, cylindrical or quasi-cylindrical in shape and contained in a maritime container insulated with wood wool panels. thickness 60mm.
  • This box is connected at one end to the other by a heat-insulated pipe, a heating system 2 and four centrifugal circulation fans withstanding temperatures of up to 250°C.
  • the drying module C1 comprises CO 2 3 supply means configured to control the injection of the CO 2 gas mixture coming from at least one CO 2 source.
  • the CO 2 3 supply means comprise at least one probe for measuring the temperature and the circulating flow rate 51.
  • the drying means 1 consist of a plurality of drying modules C1, each connected to individual heating means 2.
  • the heating means 2 are also connected to an outlet conduit 206b connecting an outlet end of the drying chamber 1 to said heating means 2, and forming a closed loop circulation conduit for the CO 2 gas mixture.
  • the outlet duct 206b comprises at least two ducts connected to the drying chamber 1, each duct comprising at least one fan 42. These fans 42 are configured to each operate in one direction of circulation, i.e. at least one fan towards the drying chamber 1 and a fan from the drying chamber to the heating means 2.
  • the circulation means 4 of the fan type 41, 42 are of the medium pressure centrifugal fan type and single suction with sheath and turbine made of sheet steel, said fan comprising a turbine with blades inclined towards the front made of galvanized steel sheet, the fan 51 being capable of withstanding a maximum temperature of the air or CO 2 to be transported from -20°C to 250°C.
  • the circulation means 4 of the inlet conduit 206a in combination with the circulation means 4 of the outlet conduit 206b form a flow reversal module capable of allowing the circulation of the CO 2 gas mixture from the heating means 2 to from the drying chamber 1 in a first direction of operation and from the drying chamber 1 towards the heating means 2 in a second direction of operation, and thus force the circulation of the CO 2 gas mixture in a closed circuit, through the chamber drying 1 in two directions of circulation.
  • monitoring the CO 2 /CH4 of the gas mixture during drying makes it possible to record the evolution of the concentration of the different compounds in the circulating gas mixture and thus allow the adjustment of the operation of the drying module 1, but also ensure the safety of the drying module C1 in the event of a drastic increase in the quantity of CH 4 .
  • the outlet conduit 206b further comprises metrological means 5 configured to measure parameters belonging to the group formed by flow rate of the injected circulating CO 2 gas mixture, temperature of the injected circulating CO 2 gas mixture, and hygrometry of the circulating gas mixture.
  • the outlet conduit 206b comprises at least one temperature and humidity measurement probe 53 placed upstream and a temperature and humidity measurement probe 53 placed downstream of means of recycling 600 CO 2 .
  • the outlet conduit 206b comprises at least one temperature and humidity measurement probe 53 placed upstream and a temperature and humidity measurement probe 53 placed downstream of recycling means 600 of the CO 2 , and at least one temperature and circulating flow measurement probe 51 placed upstream and a temperature and circulating flow measurement probe 51 placed downstream of CO 2 recycling means 600.
  • such an arrangement makes it possible to monitor the composition of the circulating gas mixture but also the activity of the CO 2 recycling means 600 as well as their modulation.
  • the heat exchanger of the recycling means 600 also makes it possible to heat the dehydrated gas mixture before reinjection into said installation.
  • the heat exchanger is configured to heat the cooled gas mixture after extraction of the water up to a temperature differential of 50°C with the temperature of the circulating gas mixture, for reinjection into drying chamber 1.
  • the recycling means 600 make it possible to control the hygrometry of the gas mixture and thus control the quality of drying of the wood, thus optimizing the drying process and the quality of the material obtained, while limiting energy expenditure and maintaining a temperature difference. low between the CO 2 leaving the heating means 2 and coming from the recirculation module 206c.
  • the drying module C1 also includes an energy consumption meter.
  • the computer control system 6 is configured to control the supply means 3, circulation 4, heating 2, and recycling means 600 according to appropriate programs, set values and drying times depending on the quality of the dried wood sought, and processing means for measuring, comparing and readjusting the operating parameters to the set values in the event of a deviation.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de séchage thermique de bois mis en oeuvre comprenant les étapes suivantes :-Acquisition des données métrologiques et paramètres du bois à sécher (S1) ;-saturer (S2) la chambre de séchage (1) en CO<sub>2</sub>-Ajuster l'hygrométrie du bois (S3) par chauffage-réchauffer (S4) le CO<sub>2</sub> circulant dans la chambre de séchage (1) selon une première phase, puis réchauffer selon une seconde phase le CO<sub>2</sub> circulant dans la chambre de séchage (1) jusqu'à ce que l'hygrométrie mesurée du bois atteigne une valeur cible intermédiaire Hi choisie-Diminuer (S5) la température de la chambre de chauffage (1) jusqu'à une troisième température consigne T3 choisie de stabilisation-Diminuer selon une seconde phase (S6) la température de la chambre de chauffage (1)Et le bois séché directement obtenu par le procédé selon l'invention.

Description

  • La présente invention concerne un procédé de séchage thermique de bois par séquestration CO2 ainsi que le bois séché directement obtenu par le procédé, en particulier mais non limitativement pour le séchage industriel du bois d'industrie, bois énergie, grumes, et matériau lignocellulosique assimilés.
  • On entend ici par « bois d'industrie» le bois destiné à l'emploi dans les filières de seconde transformation du bois, notamment pour l'industrie, le bâtiment, la menuiserie, ou pour l'aménagement extérieur et intérieur urbain, industriel, collectif et domestique.
  • On entend par « bois » tout matériau lignocellulosique ou composé analogue apte à la séquestration de CO2.
  • On entend ici par « séquestration CO2 », toute substitution, piégeage du CO2, réaction chimique entre le CO2/les polymères du bois/l'eau ou complexation, ou accumulation stable du CO2 ou carbonatation du bois ou de l'eau contenue dans le bois avec des composés tel que du bois à sécher ou matériau récepteur analogue.
  • On connait un système tel qu'enseigné par le document WO2020127026 , utilisant des cellules de séchage de bois sous atmosphère CO2 pour mettre en oeuvre un procédé de séchage de bois sous atmosphère CO2.
  • Ce procédé présente l'inconvénient de ne pas permettre de maintenir une uniformité de la température du mélange gazeux dans la chambre de séchage, ayant pour conséquence une faible uniformité de séchage du bois.
  • Ce procédé présente aussi l'inconvénient de ne pas permettre de limiter la présence d'eau à l'état liquide dans ladite chambre de séchage, ni de garantir que la température de l'environnement de séchage soit uniforme en utilisation en tout point de la chambre de séchage.
  • Bien que différentes solutions pour le séchage du bois d'oeuvre, bois rond et/ou en grumes existent, les solutions connues ne permettent que rarement une application industrielle associée à un bilan énergétique faible. En effet, les solutions connues sont généralement utilisées à petite échelle, pour consommer un minimum d'énergie tout en obtenant un bois comportant un pourcentage d'eau faible, et ne permettent pas l'obtention d'un séchage disposant d'un bilan carbone neutre ou négatif.
  • Un autre inconvénient des solutions existantes est la durée d'utilisation d'une installation de séchage, de plusieurs jours, voire plusieurs semaines, facteur limitant une utilisation efficace pour un usage industriel.
  • De plus, les procédés actuels sont trop souvent en difficulté pour atteindre l'objectif qui est d'élever la température de manière à ce que celle-ci soit homogène jusqu'au coeur d'une masse de bois, tout en obtenant une hygrométrie précise du bois séché et en garantissant l'intégrité de la structure interne du bois pendant et après le séchage.
  • Les procédés et installations de séchage actuels présentent également l'inconvénient de ne permettre de séquestrer qu'une très faible quantité de CO2 dans le bois à sécher.
  • Toutes les méthodes de séchage connues citées précédemment provoquent en outre une déformation du bois ainsi obtenu, intégrant fréquemment des déformations des avivés tel que le tuilage, mais également au niveau des noeuds dudit matériau avec des détachements. Ces déformations présentant en outre de nombreux inconvénients lors de l'utilisation future du matériau séché.
  • Les inconvénients en utilisation comprennent non limitativement une répartition des forces inégales en tout point dudit matériau pouvant provoquer des faiblesses structurelles, des déformations rendant le matériau inutilisable, une usure accélérée du matériau dans le temps, et un retrait en volume important entre l'état non séché et l'état séché, et donc un mauvais rendement matière du processus de séchage.
  • La présente invention remédie à ces inconvénients.
  • L'invention porte sur un procédé de séchage thermique de bois mis en oeuvre à l'aide d'une installation de séchage comprenant au moins une chambre de séchage.
  • Selon une définition générale de l'invention, ledit procédé comprend les étapes suivantes :
    • Acquérir des données métrologiques et paramètres du bois à sécher par mesure via des moyens métrologiques ;
    • Activer des moyens d'alimentation en CO2 configurés pour saturer la chambre de séchage en CO2 et disposer d'un mélange gazeux circulant ;
    • Vérifier que la saturation en CO2 dans le mélange gazeux circulant est suffisante pour démarrer un cycle de séchage par vérification via des moyens de mesure CO2/CH4 au niveau d'un conduit d'évacuation ;
    • Activer des moyens de chauffage pour ajuster l'hygrométrie du bois par chauffage lorsqu'une saturation en CO2 mesurée suffisante est atteinte.
    • Si l'hygrométrie du bois est supérieure à 30%, chauffer avec une limite de température selon une première température de consigne T1, selon un gradient de température choisi G1 afin d'extraire l'eau libre du bois à sécher et activer des moyens de circulation ;
    • Si l'hygrométrie du bois est inférieure à 30%, chauffer avec une limite de température selon une première température de consigne T2, selon un gradient de température choisi G2 afin d'extraire l'eau liée du bois à sécher et activer les moyens de circulation ;
    • Stabiliser la température du CO2 circulant dans la chambre de séchage selon une première phase lorsque une hygrométrie inférieure ou égale à 30% est mesurée, activer les moyens de recyclage puis augmenter selon une seconde phase la température du CO2 circulant dans la chambre de séchage jusqu'à ce que l'hygrométrie mesurée du bois atteigne une valeur cible intermédiaire Hi choisie, les moyens de chauffage étant activés de manière à ce que le réchauffage soit effectué avec une température limite définie par une seconde température de consigne T2 de 120°C selon un gradient de température choisi G2, et en fonction du profil de séchage spécifique du bois à sécher permettant d'extraire l'eau liée du bois à sécher;
    • Maintenir l'hygrométrie du bois à sécher en désactivant les moyens de recyclage et moduler l'activité des moyens de chauffage pour diminuer la température de la chambre de chauffage selon une première phase, jusqu'à une troisième température consigne T3 de stabilisation choisie selon un gradient de température G3, lorsque l'hygrométrie moyenne mesurée du bois via les moyens de mesure de l'hygrométrie du bois atteint la valeur cible intermédiaire Hi choisie, sauf si l'une des valeurs d'hygrométrie mesurée du bois est supérieure à Hi+A%, A étant une valeur choisie, ladite température de consigne T3 étant maintenue pendant une durée de temps choisie D jusqu'à ce que la valeur d'hygrométrie mesurée du bois initialement supérieure à Hi+A% soit stable et comprise dans une plage de valeurs inférieure à Hi+A% ; -Désactiver les moyens de chauffage, pour diminuer la température de la chambre de chauffage selon une seconde phase, lorsque l'hygrométrie moyenne mesurée du bois atteint la valeur cible finale d'hygrométrie Hc.
  • A titre d'exemple, la valeur d'hygrométrie Hi+A% dispose d'une valeur A comprise entre 1% et 2,5%.
  • En pratique, l'étape d'acquisition des données métrologiques et paramètres du bois à sécher comprend les sous-étapes suivantes :
    • Remplir la chambre de séchage avec l'objet à sécher ;
    • Mesurer la température du bois en surface et à coeur ;
    • Mesurer l'hygrométrie du bois à sécher ;
    • Mesurer la température de la chambre de séchage ;
    • Mesurer l'hygrométrie de la chambre de séchage ; et
    • Mesurer le poids du bois à sécher.
  • En outre, l'étape d'activation des moyens d'alimentation en CO2 comprend une sous-étape de vérification de la saturation en CO2 du mélange gazeux circulant dans la chambre de séchage.
  • En pratique, l'étape d'activation des moyens de chauffage pour ajuster l'hygrométrie du bois comprend une sous-étape de suivi de l'hygrométrie du bois en temps réel et que l'étape de chauffe comprend une sous-étape de suivi de l'hygrométrie du bois en temps réel.
  • Selon un mode de réalisation conforme à l'invention, l'étape d'activation des moyens de recyclage comprend une sous-étape de mise en oeuvre d'une séquence d'activation/désactivation d'un module d'inversion de flux selon une fréquence F1 choisie.
  • En pratique, l'étape de diminution de la température de la chambre de chauffage selon une seconde phase, comprend en outre une sous-étape de mise à l'arrêt du module d'inversion de flux en même temps que les moyens de recyclage.
  • Le procédé selon l'invention comprend en outre une étape d'évacuation du CO2, configurée pour désaturer en CO2 la chambre de séchage pour extraire le bois séché.
  • A titre d'exemple non limitatif, l'étape de chauffage comprend une limite de température selon une première température de consigne T1 comprise entre 50°C et 60°C, selon un gradient de température choisi G1 de 2°C/heure.
  • A titre d'exemple non limitatif, l'étape d'augmentation de la température comprend une limite de température définie selon une seconde température de consigne T2 inférieure ou égale à 120°C, selon un gradient de température choisi G2 compris entre 1°C/heure et 3°C/heure.
  • A titre d'exemple non limitatif, l'étape de diminution de la température de la chambre de chauffage selon une première phase comprend une limite de température selon une première température de consigne T3 comprise entre 50°C et 100°C, selon un gradient de température choisi G3 de 2°C/heure.
  • Avantageusement, le procédé de séchage selon l'invention permet en outre d'obtenir un retrait inférieur à 5 % du bois alors que le retrait standard avec des moyens de séchages conventionnels est de 10 à 15%.
  • L'invention porte également sur un bois séché directement obtenu par le procédé selon l'invention, comportant de la lignine, de la cellulose et de l'hémicellulose.
  • Selon une seconde définition générale, le bois séché directement obtenu par le procédé selon l'invention contient moins de 20% d'humidité moyenne mesurée, et en ce que l'ultrastructure de la paroi cellulaire du bois est conservée à l'état séché par rapport à l'état avant séchage.
  • Le Demandeur a également observé que la mise en oeuvre du procédé selon l'invention par une installation de séchage permet l'obtention d'un bois séché selon l'invention, dispose d'une reprise d'humidité faible, d'une réduction de la coloration du bois séchée, ainsi que la limitation/absence d'apparition de fentes lors des séchages.
  • En outre, le procédé de séchage selon l'invention permet d'obtenir une uniformité de séchage, ainsi qu'un retrait inférieur à 5% tout en limitant la présence d'eau à l'état liquide dans la chambre de séchage.
  • D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaitront à l'examen de la description et des dessins dans lesquels :
    • [ Fig 1 ] représente schématiquement les étapes du procédé mis en oeuvre par l'installation de séchage conforme à l'invention ;
    • [ Fig 2 ] représente schématiquement les sous-étapes de l'étape de remplissage de la chambre / acquisition des données capteurs du procédé mis en oeuvre par l'installation de séchage conforme à l'invention ;
    • [ Fig 3 ] schématiquement les sous-étapes de l'étape de saturation de la chambre en CO2 du procédé mis en oeuvre par l'installation de séchage conforme à l'invention ;
    • [ Fig 4 ] représente schématiquement les sous-étapes de l'étape d'ajustement de l'hygrométrie du bois du procédé mis en oeuvre par l'installation de séchage conforme à l'invention ;
    • [ Fig 5 ] représente schématiquement les sous-étapes de l'étape de maintien du bois à sécher du procédé mis en oeuvre par l'installation de séchage conforme à l'invention ;
    • [ Fig 6 ] représente schématiquement les sous-étapes de l'étape de refroidissement sous CO2 du procédé mis en oeuvre par l'installation de séchage conforme à l'invention ;
    • [ Fig 7 ] représente schématiquement les sous-étapes de l'étape de séchage sous CO2 du procédé mis en oeuvre par l'installation de séchage conforme à l'invention ;
    • [ Fig 8 ] représente schématiquement une installation de séchage apte à mettre en oeuvre le procédé conforme à l'invention ; et
    • [ Fig 9 ] représente une vue de face de l'installation de séchage apte à mettre en oeuvre le procédé conforme à l'invention.
  • En référence aux figures 1 à 7 , le procédé de séchage et de séquestration de CO2 dans le bois selon l'invention est effectué dans une installation de séchage comprenant au moins un module de séchage C1 intégrant au moins une chambre de séchage 1, des moyens de chauffage 2 ainsi que des moyens d'alimentation en CO2 3, et comprend une succession d'étapes.
  • Selon une étape d'acquisition des données métrologiques et paramètres du bois à sécher S1, des données métrologiques et paramètres du bois à sécher sont acquises par mesure des moyens métrologiques 5.
  • En outre, la mesure les différentes données paramétriques est effectuée pour calibrer les valeurs consignes à appliquer.
  • En pratique, l'étape d'acquisition des données métrologiques et paramètres du bois à sécher S1 comprend les sous-étapes suivantes :
    • Remplir la chambre de séchage avec l'objet à sécher S11 ;
    • Mesurer la température du bois en surface et à coeur S12 ;
    • Mesurer l'hygrométrie du bois à sécher S13 ;
    • Mesurer la température de la chambre de séchage S14 ;
    • Mesurer l'hygrométrie de la chambre de séchage S15 ; et
    • Mesurer le poids du bois à sécher S16.
  • A titre d'exemple, le bois à sécher est inséré dans la chambre de séchage 1, puis la chambre de séchage est scellée hermétiquement.
  • En pratique, la différence entre la température du bois en surface et la température du bois à coeur doit être inférieure ou égale à 20°C pendant toute l'opération de séchage.
  • En outre, la sous-étape de mesure du poids du bois à sécher S16 permet le calcul de la perte de masse afférente à la mise en oeuvre du séchage et ainsi quantifier la quantité d'eau extraite en prenant en compte la quantité de CO2 séquestrée.
  • A titre d'exemple non limitatif, la quantité de CO2 séquestrée maximale est de 250kg/m3 de bois.
  • Selon une étape de saturation en CO2 S2 de la chambre de séchage 1, des moyens d'alimentation en CO2 3 sont activés afin de permettre l'injection de CO2 en provenance d'une source de CO2 dans la chambre de séchage 1.
  • En pratique, l'étape de saturation en CO2 S2 comprend une sous-étape de vérification S21 de la saturation en CO2 dans le mélange gazeux circulant, pour s'assurer que ladite saturation minimale en CO2 pour démarrer un cycle de séchage est atteinte.
  • On entend par mélange gazeux circulant la somme totale des composant de l'environnement gazeux et liquide circulant dans la chambre de séchage 1 à un instant t.
  • En pratique, la vérification de la saturation en CO2 S21 est mise en oeuvre par mesure via des moyens de mesure CO2/CH4 56 au niveau d'un conduit d'évacuation du module de séchage C1.
  • Selon un mode de réalisation, lorsque le ratio R= P[CO2] entrée / P[CO2] sortie est compris entre 0,8 et 1,2 la saturation minimale en CO2 est atteinte.
  • Selon un mode de réalisation alternatif, la vérification de la saturation en CO2 S21 est mise en oeuvre par mesure du pourcentage de CO2 dans le mélange gazeux circulant.
  • Selon une étape d'ajustement de l'hygrométrie du bois S3, des moyens de chauffage 2 sont activés pour ajuster l'hygrométrie du bois à sécher, pour que l'hygrométrie mesurée du bois soit inférieure ou égale à 30%. Les moyens de chauffage 2 sont activés lorsque la saturation en CO2 minimale est atteinte.
  • L'étape d'ajustement de l'hygrométrie du bois S3 comprend en outre une sous-étape de mesure de l'hygrométrie du bois en temps réel S31.
  • En pratique, si l'hygrométrie mesurée du bois est supérieure à 30%, le procédé selon l'invention comprend une sous-étape de chauffage S32 via les moyens de chauffage 2, dont les paramètres de mise en oeuvre comprennent une limite haute de température selon une première température de consigne T1 à ne pas dépasser, ainsi qu'un gradient de température choisi G1 afin d'extraire l'eau libre du bois à sécher jusqu'à ce que l'hygrométrie mesurée du bois soit inférieure ou égale à 30%.
  • La sous-étape de chauffage S32 comprend en outre l'activation de moyens de circulation gazeux 4.
  • A titre d'exemple non limitatif, la première température de consigne T1 est comprise entre 50°C et 60°C.
  • A titre d'exemple non limitatif, le gradient de température choisi G1 est de 2°C/ heure.
  • Si l'hygrométrie du bois est inférieure ou égale à 30%, une étape de séchage S4 est mise en oeuvre directement, et consiste à augmenter la température du mélange gazeux circulant, dont les paramètres de mise en oeuvre comprennent une limite haute de température selon une seconde température de consigne T2 à ne pas dépasser, et selon un gradient de température choisi G2, afin d'extraire l'eau liée du bois à sécher et activer les moyens de circulation gazeux 4.
  • L'étape de séchage S4 du procédé de séchage, comprend des sous-étapes comprenant :
    • stabiliser S41 la température du CO2 circulant dans la chambre de séchage 1 selon une première phase lorsque l'hygrométrie du bois mesurée est inférieure ou égale à 30% ;
    • activer S42 des moyens de recyclage 600 ;
    • Mesurer en temps réel l'hygrométrie du bois S43 ; et
    • augmenter S44, selon une seconde phase, la température du CO2 circulant dans la chambre de séchage 1 jusqu'à ce que l'hygrométrie mesurée du bois atteigne une valeur cible intermédiaire Hi choisie.
  • Selon un mode de réalisation, l'étape d'activation S42 des moyens de recyclage 600 comprend en outre la mise en route d'une séquence d'activation/désactivation d'un module d'inversion de flux selon un fréquence F1 choisie, configurée pour inverser le sens du flux du mélange gazeux circulant dans la chambre de séchage 1 selon une fréquence choisie dans deux sens de circulation.
  • En pratique, les moyens de chauffage 2 sont activés de manière à ce que le chauffage soit effectué avec une température limite définie par une seconde température de consigne T2 de 120°C selon un gradient de température choisi G2, et en fonction du profil de séchage spécifique du bois à sécher permettant d'extraire l'eau liée du bois à sécher de manière plus précise.
  • Les températures de consignes T1 et T2 sont des limites de températures que chaque module de séchage C1 ne pourra dépasser durant ces phases.
  • En pratique, la température de consigne T2 est inférieure ou égale à 120°C.
  • A titre d'exemple non limitatif, le gradient de température choisi G2 est compris entre 1 et 3°C/ heure.
  • En pratique, la valeur cible intermédiaire Hi choisie de l'hygrométrie mesurée du bois est égale à l'hygrométrie cible finale souhaitée Hc + 1,5 à 2,5%.
  • En outre, l'atteinte de la valeur intermédiaire Hi choisie est rendue possible grâce au pilotage des moyens de recyclage 600 au travers d'un hystérésis haut (hys-h) et un hystérésis bas (hys-b). Ces deux paramètres permettent d'activer les moyens de recyclage 600 en corroboration avec l'hygrométrie mesurée dans la chambre de séchage 1 afin d'éviter l'activation/désactivation des moyens de recyclage 600 ou de l'alimentation en CO2 3 en cas de mesure d'hygrométrie fluctuant entre une valeur supérieure et inférieure à la valeur intermédiaire Hi choisie.
  • En pratique, le gradient de température G2 est choisi en fonction du profil de séchage spécifique du bois à sécher permettant d'extraire l'eau liée du bois à sécher, et dynamique, de manière à être ajusté lorsque l'on se rapproche de la valeur cible intermédiaire Hi d'hygrométrie du bois choisie.
  • A titre d'exemple non limitatif, la pression mesurée dans la chambre de séchage est comprise entre 0,8 et 1 bar.
  • Selon une étape de maintien du bois à sécher S5, la température dans la chambre de séchage 1 est stabilisée.
  • L' étape de maintien du bois à sécher S5 est mise en oeuvre en désactivant S51 les moyens de recyclage 600, et en modulant l'activité des moyens de chauffage 2 pour diminuer la température S52 de la chambre de chauffage 1 selon une première phase, jusqu'à une troisième température consigne T3 de stabilisation choisie selon un gradient de température G3, lorsque l'hygrométrie moyenne mesurée du bois via les moyens de mesure de l'hygrométrie 54 du bois atteint la valeur cible intermédiaire Hi choisie, l'hygrométrie est stabilisée S53.
  • En pratique, si l'une des valeurs d'hygrométrie mesurée du bois est supérieure à Hi+A%, ladite température de consigne T3 est maintenue pendant une durée de temps choisie jusqu'à ce que la valeur d'hygrométrie mesurée du bois supérieure à Hi+A% initialement soit stable et comprise dans une plage de valeurs inférieure ou égale à Hi+A%.
  • A titre d'exemple non limitatif, la troisième température de consigne T3 est comprise entre 60 et 100°C.
  • A titre d'exemple non limitatif, la plage de valeurs d'hygrométrie cible est comprise entre une valeur cible finale d'hygrométrie Hc, et une valeur cible intermédiaire d'hygrométrie Hi, soit la valeur d'hygrométrie du bois cible Hc + A%.
  • En pratique, la valeur A est comprise entre 1 et 2,5%.
  • En pratique, lorsque l'hygrométrie mesurée est stable et inférieure à Hi, la température de la chambre de séchage 1 est stabilisée S54, et maintenue pendant une durée de temps choisie D, et ce même si la température de consigne T3 n'est pas atteinte.
  • A titre d'exemple non limitatif, la durée D est de 2 heures.
  • Avantageusement, la stabilisation de la température pendant une durée choisie D lorsque l'hygrométrie mesurée atteint une valeur comprise dans une plage de valeurs d'hygrométrie cible choisie inférieure ou égale à Hi permet un rééquilibrage hygroscopique du bois à sécher.
  • Selon une étape de refroidissement sous CO2 S6, la température dans la chambre de séchage 1 est réduite selon des conditions choisies.
  • En pratique, l'étape de diminution de la température selon une seconde phase S6 comprend une sous-étape de désactivation S61 des moyens de recyclage 600.
  • Selon un mode de réalisation de l'invention, la sous-étape de désactivation S61 comprend en outre la mise à l'arrêt du module d'inversion de flux.
  • A titre d'exemple non limitatif, le gradient de température choisi G3 est de 2°C/ heure.
  • En pratique, le gradient de température G3 est choisi de manière identique, peu importe le profil de séchage spécifique du bois à sécher, celui-ci étant également dynamique, de manière à être ajusté lorsque l'on se rapproche de la valeur cible finale Hc d'hygrométrie du bois choisie.
  • A titre d'exemple non limitatif, la valeur cible finale Hc d'hygrométrie du bois est comprise entre 0% et 18%.
  • Le procédé selon l'invention comprend en outre une étape d'évacuation S7 de l'atmosphère de la chambre de séchage dont le CO2, configurée pour désaturer en CO2 la chambre de séchage 1 et ainsi extraire le bois séché lorsque l'hygrométrie mesurée du bois est inférieure ou égale à la valeur cible finale d'hygrométrie Hc, et après stabilisation de la température pendant la durée choisie.
  • Toutes les étapes du procédé sont pilotées et effectuées via une succession de commandes complètement automatisées par un système informatique de pilotage 6 comprenant l'interface de programmation applicative API. L'API exécutant un programme de commande, elle envoie différentes consignes à chacun des composants de contrôle et reçoit les données d'enregistrement des moyens de métrologie 5 de l'installation de séchage en temps réel du début à la fin du procédé, lesquelles permettent d'ajuster les composants de contrôle afin d'optimiser le séchage en cas d'écart avec les valeurs consignes.
  • Le profil de séchage est spécifique pour chaque type de bois, chaque type de bois disposant donc d'une courbe d'évolution hygrométrique au coeur du bois en fonction du temps de séchage qui lui est propre et des séquençages de l'augmentation de la température associées spécifiques , lesquels dictent le profil d'augmentation de température à appliquer lors des phases de chauffage, et sert de base de comparaison aux mesures de métrologie enregistrées de manière à ce que le système informatique de pilotage 6 rétroajuste ces mêmes mesures à des valeurs consignes, ceci afin d'obtenir un séchage optimal et de manière industrielle du bois.
  • En pratique, les gradients de température G1, G2, G3 sont modulés par système informatique de pilotage 6, de manière à maitriser l'évolution de l'hygrométrie dans le duramen du bois en cours de séchage.
  • En pratique, l'hygrométrie étant variable dans le bois à sécher, l'hygrométrie d'ambiance, l'hygrométrie moyenne, l'hygrométrie minimale, et l'hygrométrie maximale sont surveillées par les moyens de métrologie 5.
  • L'enregistrement du pilotage des séquences de valeurs consignes associées aux mesures observées permet d'établir un profil hygrométrique de séchage spécifique de l'essence du bois à traiter, et ainsi définir les rétro ajustements par le système informatique de pilotage 6 pour les bois de même essence lors d'opérations de séchage ultérieures, et ainsi industrialiser le séchage tout en maintenant la conservation de la structure macromoléculaire du bois séché avec une substitution de l'eau liée par du CO2.
  • En outre, chaque passage d'une étape à une autre étape n'est dépendante que de la cible hygrométrique à laquelle ladite étape en cours est conditionnée et non si la température de consigne de l'étape en cours est atteinte ou non.
  • Le procédé ainsi décrit permet en outre d'obtenir un bois séché, aussi appelé matériau cellulosique séché.
  • Avantageusement, le matériau lignocellulosique séché est peu déformé lors du séchage sous CO2 et dispose d'une stabilité dimensionnelle à l'état séché.
  • Le matériau lignocellulosique séché par mise en oeuvre du procédé selon l'invention comprend de la lignine, de la cellulose et de l'hémicellulose, et dispose d'une humidité moyenne mesurée inférieure à 20%, tout en disposant d'une ultrastructure de la paroi cellulaire du bois structurellement conservée à l'état séché par rapport à l'état avant séchage.
  • La variation de teneur en eau dans les parois cellulaires entraîne normalement la déformation du bois. Le bois « gonfle » lorsqu'il absorbe de l'eau, et il se contracte quand il perd de l'eau. Ces variations dimensionnelles d'un échantillon de bois, qui engendre une variation de volume, ne sont pas les mêmes selon les trois directions de référence : radial, tangentiel et longitudinal.
  • Le matériau cellulosique séché comprend un retrait tangentiel inférieur à 5 % et un retrait radial inférieur à 4 %.
  • En outre, le matériau lignocellulosique séché présente un moindre gonflement lors d'une reprise d'humidité (réhumidification) , en effet le gonflement du matériau est inférieur de 50 % à celui constaté via un séchage conventionnel.
  • Avantageusement, un retrait tangentiel et radial faible permet une économie de matière pouvant atteindre 20% lorsque le matériau lignocellulosique est utilisé.
  • A titre d'exemple non limitatif, l'utilisation du matériau lignocellulosique selon l'invention dans la fabrication de revêtements de sol, permet de réduire les variations dimensionnelles lorsque lesdits revêtements de sol sont exposés à des variations d'hygrométrie.
  • Avantageusement, l'utilisation du matériau lignocellulosique de type bois séché permet d'obtenir des produits de fabrication disposant de propriétés mécaniques améliorées, avec un gonflement moindre suite à une reprise d'humidité et une durabilité améliorée, tout en limitant les pertes de matière lors de la fabrication liées à des déformations, décollements, fissures ce qui engendre un rendement entre 40 et 50 % lors de la transformation du bois via le séchage conventionnel. Autrement dit, 50 à 60 % de rebut en moins sont obtenus par mètre cube de bois transformé.
  • L'instrumentation et le pilotage basés sur les mesures de métrologie de l'environnement interne de la chambre de séchage 1 et du bois permettent d'éviter de détériorer le bois durant le séchage, tout séchage induisant un retrait de matière non-évitable, bien que minoré par le séchage sous atmosphère saturée en CO2. En cas de mauvais contrôle, la qualité structurelle du bois séché ainsi obtenu peut en être fortement impactée.
  • Des fissures, ainsi que des affaissements du bois peuvent apparaitre en conséquence d'un mauvais pilotage et ainsi compromettre l'intégrité structurelle du bois séché obtenu par le procédé conforme à l'invention, générant ainsi un produit non conforme à l'invention.
  • Le procédé selon l'invention permet donc via une régulation fine de l'hygrométrie du bois, d'obtenir un bois séché d'hygrométrie précise, avec un retrait inférieur ou égal à 5%, un taux de déformation négligeable, et avec une limitation, voire élimination de l'apparition de fissure dans le bois ainsi séché.
  • En outre, tout exemple de moyens mis en oeuvre n'est que des exemples particuliers de moyens utilisables pour la réalisation de l'invention. L'Homme du métier comprendra que ces exemples ne sont pas limitatifs et ne se limitent pas aux exemples mentionnés, mais à tout exemple de moyens dont la mise en oeuvre apporte le même effet technique.
  • En référence aux figures 8 et 9 , le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre par une installation de séchage sous atmosphère CO2 comprenant au moins un module de séchage C1, chaque module de séchage C1 disposant de plusieurs groupements fonctionnels parmi lesquels une chambre de chauffage 1 comportant au moins un tube de séchage dans laquelle le bois à sécher est introduit, des moyens de chauffage 2, des moyens d'alimentation en CO2 3, des moyens de circulation gazeux 4 permettant le renouvèlement de l'atmosphère à l'intérieur de la chambre de séchage 1, plusieurs unités de mesure de métrologie formant moyens métrologiques 5, et enfin un système informatique de pilotage 6 équipé d'une interface de programmation applicative API.
  • Le module de séchage C1 possède une chambre de séchage 1 composée d'un ou plusieurs tubes de séchage cylindrique creux permettant l'introduction du bois à sécher.
  • La chambre de séchage est connectée aux moyens de chauffage 2 par un conduit d'entrée 206a, et dispose d'un conduit de sortie 206b configuré pour évacuer un mélange gazeux CO2, ou CO2/H2O de ladite chambre de séchage 1 en fonction de l'état d'avancement du séchage.
  • En pratique le conduit d'entrée 206a est disposé à une première extrémité de la chambre de séchage 1 et le conduit de sortie 206b au niveau d'une seconde extrémité de la chambre de séchage 1 de manière à permettre une circulation longitudinale du mélange gazeux CO2 par rapport au bois à sécher.
  • A titre d'exemple non limitatif, la chambre de séchage 1 comporte un tube fermé calorifugé avec recirculation atmosphérique interne.
  • Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la chambre de séchage 1 comprend un volume minimum de 10m3 saturable en CO2.
  • Selon un mode de réalisation, la chambre de séchage 1 comprend des moyens métrologiques 5 configurés pour mesurer des paramètres appartenant au groupe formé par hygrométrie du bois à sécher, hygrométrie dans la chambre de séchage 1, température du bois à sécher, température dans la chambre de séchage 1, pression dans la chambre de séchage 1.
  • Selon un mode de réalisation, la chambre de séchage 1 comprend au moins une sonde de mesure de la température et de l'hygrométrie dans la chambre de séchage 53.
  • A titre d'exemple non limitatif, la chambre de séchage 1 comprend deux sondes de mesure de la température et de l'hygrométrie dans la chambre de séchage 53
  • Selon un mode de réalisation, la chambre de séchage 1 comprend au moins une sonde de mesure de l'hygrométrie du bois à sécher 54.
  • A titre d'exemple non limitatif, la chambre de séchage 1 comprend deux sondes de mesure de l'hygrométrie du bois à sécher 54.
  • En pratique, la chambre de séchage 1 comprend en outre un boitier de régulation 61 configuré pour recevoir et traiter les données enregistrées par les sondes de mesure de l'hygrométrie du bois à sécher 54.
  • Selon un mode de réalisation, la chambre de séchage 1 comprend en outre une sonde de mesure de pression 55 dans ladite chambre de séchage 1, permettant l'évacuation d'urgence d'une partie de l'atmosphère contenue dans la chambre de séchage 1 en cas de pression critique dans celle-ci.
  • En pratique, chaque mesure métrologique comporte une valeur consigne ou un groupe de valeurs consignes à respecter, spécifique à chaque essence ou application du bois à sécher.
  • En pratique, la pression critique peut être de 1,5 bar.
  • La chambre de séchage 1 comprend en outre des capteurs de fermeture des portes 62, configurés pour détecter le statut de fermeture des portes d'insertion du bois à sécher.
  • A titre d'exemple non limitatif, la chambre de séchage 1 mesure 5,5m de long avec un diamètre de circulation de 2,4 mètres, de forme cylindrique ou quasi-cylindrique et contenue dans un conteneur maritime isolé en panneaux de laine de bois épaisseur 60mm. Cette caisse est reliée d'un bout et de l'autre par une canalisation calorifugée, d'un système de chauffage 2 et de quatre ventilateurs de circulation centrifuges supportant des températures allant jusqu'à 250°C.
  • Le module de séchage C1 comprend en outre des moyens de fonctionnement configurés pour faire fonctionner et piloter le séchage dans chaque module de séchage C1 et correspondant à tout moyen disposé en dehors de la chambre de séchage 1 permettant le fonctionnement de celle-ci.
  • Le module de séchage C1 comprend des moyens d'alimentation en CO2 3 configurés pour contrôler l'injection du mélange gazeux CO2 en provenance d'au moins une source de CO2.
  • Les moyens d'alimentation en CO2 3 comprennent un conduit connecté d'une part à source de CO2, et d'autre part aux moyens de chauffage 2, ledit conduit étant équipé d'une électrovanne 701 permettant le contrôle de l'injection du CO2 dans le module de séchage C1.
  • En pratique, une commande est envoyée à l'électrovanne 701, et déclenche son ouverture afin d'alimenter l'installation de séchage en CO2.
  • En pratique, les moyens d'alimentation en CO2 3 comprennent en outre des moyens métrologiques 5 configurés pour mesurer des paramètres appartenant au groupe formé par débit du mélange gazeux CO2 circulant injecté, température du mélange gazeux CO2 circulant injecté.
  • Selon un mode de réalisation, les moyens d'alimentation en CO2 3 comprennent au moins une sonde de mesure de la température et du débit circulant 51.
  • L'installation de séchage comporte en outre des moyens d'alimentation 3 en CO2, lesquels comportent une source de CO2 appartenant au groupe formé par CO2 biogène, CO2 non biogène.
  • Selon un autre mode de réalisation alternatif, les moyens d'alimentation en CO2 3 comprennent au moins un module d'alimentation en CO2 dit « direct », et un module d'alimentation en CO2 dit « recyclé », connecté au module de séchage C1 et configurés pour permettre l'injection/l'arrêt de l'injection du CO2 dans le module de séchage C1.
  • On entend par CO2 direct, du CO2 en provenance d'une source de CO2 sous forme de gaz qui n'a pas été purifiée à sa sortie de l'off-gaz ou de la cheminée industrielle et dont le mélange gazeux qui contient du CO2 est directement utilisé par le module de séchage C1 sans changement de phase du CO2.
  • On entend par CO2 recyclé, du CO2 provenant d'une alimentation CO2 en provenance d'une source de CO2 tel que du CO2 mis en bouteille et liquéfié.
  • En pratique, les moyens d'alimentation en CO2 3 consistent en au moins un système d'injection de CO2 à partir de CO2 en provenance du système de distribution D1 vers les moyens de chauffage 2.
  • Le module de séchage C1 comprend en outre des moyens de chauffage 2, connectés aux moyens d'alimentation en CO2 3 d'une part, et à la chambre de séchage 1 d'autre part par un conduit d'entrée 206a.
  • En pratique, les moyens de chauffage 2 sont de type thermoplongeur et plus particulièrement de type « réchauffeur électrique en ligne ».
  • A titre d'exemple, le thermoplongeur dispose d'une puissance de 90 kW, et comporte une entrée par laquelle les gaz à chauffer entrent, un conduit cylindrique ou quasi-cylindrique ouvert en acier, dans lequel un thermoplongeur est inséré , et enfin une seconde ouverture de sortie des gaz ainsi chauffés. Le thermoplongeur comprend en outre un thermostat permettant la régulation de la température du thermoplongeur.
  • Selon un premier mode de réalisation, les moyens de séchage 1 sont constitués d'une pluralité de modules de séchage C1, connectés à des moyens de chauffage 2 commun à plusieurs modules de séchage C1.
  • Selon un mode de réalisation alternatif, les moyens de séchage 1 sont constitués d'une pluralité de modules de séchage C1, connectés chacun à des moyens de chauffage 2 individuels.
  • Le conduit d'entrée 206a comprend une électrovanne 702 configurée pour contrôler l'injection du mélange gazeux CO2 dans la chambre de séchage 1, ainsi que des moyens de circulation 4 gazeux.
  • En pratique, les moyens de circulation 4 gazeux du conduit d'entrée 206a comprennent au moins un ventilateur 41 apte à fonctionner bilatéralement dans deux sens de circulation du mélange gazeux, soit vers la chambre de séchage 1, et depuis la chambre de séchage 1.
  • Alternativement, le conduit d'entrée 206a comprend au moins deux conduits connectés à la chambre de séchage 1, chaque conduit comprenant au moins un ventilateur 41. Ces ventilateurs 41 sont configurés pour fonctionner chacun dans un sens de circulation, soit au moins un ventilateur vers la chambre de séchage 1 et un ventilateur depuis la chambre de séchage dans le conduit d'entrée 206a.
  • Les moyens de chauffage 2 sont également connecté à un conduit de sortie 206b connectant une extrémité de sortie de la chambre de séchage 1 auxdits moyens de chauffage 2, et formant un conduit de circulation en boucle fermée du mélange gazeux CO2.
  • Le conduit de sortie 206b comprend une électrovanne 706 configurée pour contrôler l'évacuation du mélange gazeux CO2 dans la chambre de séchage 1, ainsi que des moyens de circulation gazeux 4.
  • En pratique, les moyens de circulation gazeux 4 du conduit de sortie 206b comprennent au moins un ventilateur 42 apte à fonctionner bilatéralement dans deux sens de circulation du mélange gazeux, soit vers la chambre de séchage 1, et depuis la chambre de séchage 1.
  • Alternativement, le conduit de sortie 206b comprend au moins deux conduits connectés à la chambre de séchage 1, chaque conduit comprenant au moins un ventilateur 42. Ces ventilateurs 42 sont configurés pour fonctionner chacun dans un sens de circulation, soit au moins un ventilateur vers la chambre de séchage 1 et un ventilateur depuis la chambre de séchage vers les moyens de chauffage 2.
  • A titre d'exemple non limitatif, les moyens de circulation 4 de type ventilateur 41, 42, sont de type ventilateur centrifuge moyenne pression et à simple aspiration avec gaine et turbine en tôle d'acier, ledit ventilateur comportant une turbine à aubes inclinées vers l'avant en tôle d'acier galvanisé, le ventilateur 51 étant capable de supporter une température maximale de l'air ou du CO2 à transporter de -20°C à 250°C.
  • Les moyens de circulation 4 du conduit d'entrée 206a en combinaison avec les moyens de circulation 4 du conduit de sortie 206b forment un module d'inversion de flux apte à permettre la circulation du mélange gazeux CO2 depuis les moyens de chauffage 2 vers depuis la chambre de séchage 1 dans un premier sens de fonctionnement et depuis la chambre de séchage 1 vers les moyens de chauffage 2 selon un second sens de fonctionnement, et ainsi forcer la circulation du mélange gazeux CO2 selon un circuit fermé, à travers la chambre de séchage 1 dans deux sens de circulation.
  • Avantageusement, la circulation alternative du CO2 dans le conduit d'entrée 206a et de sortie 206b selon deux sens de circulation permet de faire circuler longitudinalement le CO2 dans la direction de la longueur de la chambre de séchage 1 avec une injection et une extraction positionnées avantageusement aux extrémités de la chambre de séchage 1 et ainsi maintenir une uniformité de la température du mélange gazeux dans la chambre de séchage 1 et ainsi permettre un séchage du bois et un traitement uniforme du CO2 dans le bois.
  • Le Demandeur a observé que l'utilisation du module d'inversion de flux et plus particulièrement la circulation du CO2 longitudinalement dans la chambre de séchage 1 de manière alternative permet de limiter la présence d'eau à l'état liquide dans la chambre de séchage 1, et ainsi rendre optionnel l'utilisation d'une chambre de séchage inclinée et d'un système d'élimination de type col de cygne pour éliminer l'eau sous forme liquide pouvant s'accumuler à la base de la chambre de séchage 1.
  • En outre, une telle uniformité de séchage permet d'obtenir un retrait tangentiel inférieur à 5 % et un retrait radial inférieur à 4 % contrairement un retrait standard moyen de l'ordre de 10 à 15% avec des moyens de séchage conventionnels. L'invention permet en outre de limiter très fortement les déformations des avivés et plus particulièrement évite que les noeuds du bois ne se déforment lors du séchage. Cette moindre déformation du bois lors du séchage pourra représenter une économie de matière jusqu'à 20 % selon les applications.
  • En pratique, les ventilateurs 41, 42 du conduit d'entrée 206a et du conduit de sortie 206b sont accouplés à des variateurs de fréquence qui permettent avantageusement de diminuer la vitesse de rotation en fonction des essences de bois à sécher, et donc le débit du mélange gazeux circulant en fonction du taux d'hygrométrie du bois et la température du mélange gazeux circulant et ainsi optimiser l'uniformité de séchage.
  • Le conduit de sortie 206b comprend en outre un bypass de prélèvement du mélange gazeux circulant 45 et intégrant des moyens de mesure du CO2/CH4 56, configurés pour mesurer la proportion de CO2 par rapport au volume de gaz total en circulation et la proportion de CH4 circulant lors de la phase de séchage du module de séchage C1 en CO2, et ainsi vérifier la saturation en CO2 dans tout le circuit du module de séchage C1.
  • Avantageusement, la surveillance du CO2/CH4 du mélange gazeux au cours du séchage permet d'enregistrer l'évolution de la concentration des différents composés dans le mélange gazeux circulant et ainsi permettre l'ajustement du fonctionnement du module de séchage 1, mais aussi assurer la sécurité du module de séchage C1 en cas d'augmentation drastique de la quantité de CH4.
  • En pratique, si la quantité de CH4 dans le mélange gazeux circulant lors du séchage est supérieure à 3,5%, le module de séchage C1 C2 est immédiatement vidangé.
  • Le conduit de sortie 206b comprend en outre des moyens métrologiques 5 configurés pour mesurer des paramètres appartenant au groupe formé par débit du mélange gazeux CO2 circulant injecté, température du mélange gazeux CO2 circulant injecté, et hygrométrie du mélange gazeux circulant.
  • Selon un mode de réalisation, le conduit de sortie 206b comprend au moins une sonde de mesure de la température et du débit circulant 51.
  • A titre d'exemple non limitatif, le conduit de sortie 206b comprend au moins une sonde de mesure de la température et du débit circulant 51 disposée en amont et une sonde de mesure de la température et du débit circulant 51 disposée en aval de moyens de recyclage 600 du CO2.
  • Selon un mode de réalisation, le conduit de sortie 206b comprend au moins une sonde de mesure de la température et de l'hygrométrie 53.
  • A titre d'exemple non limitatif, le conduit de sortie 206b comprend au moins une sonde de mesure de la température et de l'hygrométrie 53 disposée en amont et une sonde de mesure de la température et de l'hygrométrie 53 disposée en aval de moyens de recyclage 600 du CO2.
  • En pratique, le conduit de sortie 206b comprend au moins une sonde de mesure de la température et de l'hygrométrie 53 disposée en amont et une sonde de mesure de la température et de l'hygrométrie 53 disposée en aval de moyens de recyclage 600 du CO2, et au moins une sonde de mesure de la température et du débit circulant 51 disposée en amont et une sonde de mesure de la température et du débit circulant 51 disposée en aval de moyens de recyclage 600 du CO2.
  • Avantageusement, une telle disposition permet de surveiller la composition du mélange gazeux circulant mais également l'activité des moyens de recyclage 600 du CO2 ainsi que leur modulation.
  • Le module de séchage C1 comprend en outre des moyens de recyclage 600 du CO2 disposés au niveau du conduit de sortie 206b permettant la séparation de la vapeur d'eau et du CO2 gazeux présent dans l'atmosphère extraite de la chambre 1 durant le séchage, afin de pouvoir éliminer l'eau tout en récupérant le CO2 afin d'être stocké, ou être directement réutilisé dans l'installation.
  • A titre d'exemple non limitatif, sont utilisés des moyens de recyclage 600 à condensation, diminuant la température du mélange gazeux binaire vapeur d'eau/ CO2 extrait de la chambre de séchage 1 jusqu'à une température choisie, permettant la condensation de l'eau du mélange gazeux, laquelle est ensuite récupérée par gravité sous forme liquide et éliminée. En pratique, les moyens de recyclage 600 permettent la dessiccation de l'atmosphère interne extraite de la chambre de séchage 1 via condensation thermique de la vapeur d'eau par refroidissement, sur au moins un échangeur de chaleur équipé d'au moins une batterie froide, on pourra avantageusement mettre plusieurs batteries froides configurées en série pour augmenter la capacité de déshumidification de chaque module de séchage C1. Le système permet donc la réinjection de l'atmosphère déshydratée dans la chambre de séchage 1.
  • En pratique, chaque échangeur de chaleur comprend au moins un évaporateur EV et au moins un condensateur CO.
  • Selon un mode de réalisation de l'invention, l'échangeur de chaleur des moyens de recyclage 600 est uniquement actif lorsque l'hygrométrie du mélange gazeux circulant est compris entre deux valeurs seuils.
  • En pratique, l'échangeur de chaleur des moyens de recyclage 600 du CO2 est uniquement actif lors de la phase de séchage, et lorsque l'hygrométrie mesurée du mélange gazeux circulant est comprise en une valeur seuil maximale et une valeur seuil minimale.
  • A titre d'exemple, les valeurs seuil d'hygrométrie dans la chambre de séchage 1 sont de 20% pour le seuil minimal et 100% pour le seuil maximal.
  • Selon un mode de réalisation de l'invention, les moyens de recyclage 600 comprennent un système de type échangeur de chaleur comprenant au moins deux batteries froides, configurées en série pour graduellement extraire l'eau du mélange gazeux, chaque batterie froide étant apte à extraire un pourcentage choisi de l'eau dudit mélange gazeux.
  • Avantageusement, une série de batteries froides permet de limiter l'hygrométrie dans la chambre de séchage 1, et ainsi permettre de limiter la durée du cycle de séchage, permettant de résoudre le problème de performance d'un échangeur à chaleur classique lorsque l'hygrométrie est supérieure à la valeur critique de fonctionnement, et ainsi de réduire la durée de chaque cycle, occasionnant le fonctionnement de chaque module de séchage C1 sur une plus courte durée et limitant les dépenses énergétiques associées.
  • Selon un mode de réalisation, les moyens de recyclage 600 comprennent en outre une sortie d'évacuation configurée pour évacuer l'eau condensée ou condensas, ladite sortie d'évacuation intégrant un débitmètre à eau 57.
  • Le débitmètre à eau 57 est configuré pour enregistrer le débit d'évacuation de l'eau à éliminer, et permet ainsi de corréler la quantité d'eau éliminée à la différence entre le taux d'hygrométrie initial et final du bois pour un cycle de séchage.
  • En pratique, l'échangeur à chaleur des moyens de recyclage 600 permettre en outre de réchauffer le mélange gazeux déshydraté avant réinjection dans ladite installation.
  • Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, l'échangeur à chaleur est configuré pour réchauffer le mélange gazeux refroidi après extraction de l'eau jusqu'à un différentiel de température de 50°C avec la température du mélange gazeux circulant, pour réinjection dans la chambre de séchage 1.
  • A titre d'exemple, le fait de maintenir une hygrométrie dans la chambre de séchage 1 au-dessous d'une valeur choisie permet d'écourter le cycle de séchage pour lequel les moyens de circulation 213a, 213b du CO2 dans le ou les modules de séchage C1 peuvent représenter 5 à 20% de la dépense énergétique.
  • Avantageusement, les moyens de recyclage 600 permettent de contrôler l'hygrométrie du mélange gazeux et ainsi maîtriser la qualité du séchage du bois optimisant ainsi le process de séchage et la qualité du matériau obtenu, tout en limitant la dépense énergétique et maintenir un écart de température faible entre le CO2 sortant des moyens de chauffage 2 et en provenance du module de recirculation 206c.
  • En pratique, le gaz CO2 récupéré par les moyens de recyclage 600 peut être stocké dans des moyens de stockage, ou directement être réinjecté dans la chambre de séchage 1.
  • Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la chambre de séchage 1 comporte au moins un circuit d'évacuation, laquelle est suivie d'un conduit dit de « respiration » comportant au moins une électrovanne de respiration 704, 705 de la chambre de séchage 1, lequel permet l'injection d'air venant de l'extérieur de l'installation dans la chambre de séchage 1 et l'évacuation du mélange gazeux contenu dans ladite chambre de séchage 1.
  • Le circuit d'évacuation comprend en outre des moyens de circulation 4 de type ventilateur 43 , ainsi que des moyens de mesure du CO2/CH4 56, configurés pour mesurer la proportion de CO2 par rapport au volume de gaz total en circulation et la proportion de CH4 circulant lors de la phase de remplissage du module de séchage C1 en CO2, et ainsi vérifier la saturation en CO2 dans tout le circuit du module de séchage C1 lors dudit remplissage, et configurée pour permettre la vidange de la chambre de séchage 1.
  • Selon un mode de réalisation, le module de séchage C1 comprend en outre une sortie d'évacuation supplémentaire connecté à la chambre de séchage 1 et comprenant au moins un ventilateur 44 suivi d'une électrovanne de sortie 703 ainsi qu'un capteur de mesure de débit gazeux circulant et de température 51, et configurée pour permettre la mesure de débit et température du mélange gazeux lors de la vidange de la chambre de séchage 1.
  • A titre d'exemple non limitatif, les moyens de circulation 4 de type ventilateur 43, 44, de la sortie d'évacuation supplémentaire et du circuit d'évacuation sont de type ventilateur centrifuge moyenne pression et à simple aspiration avec gaine et turbine en tôle d'acier, ledit ventilateur comportant une turbine à aubes inclinées vers l'avant en tôle d'acier galvanisé, le ventilateur 51 étant capable de supporter une température maximale de l'air ou du CO2 à transporter de -20°C à 250°C.
  • Le module de séchage C1 intègre en outre un système de pilotage informatique 6 comprenant une interface de programmation applicative API. L'interface de programmation applicative permet d'une part, la gestion de l'envoi des consignes à chacun des composants de l'installation, et d'autre part d'intégrer les données reçues par les différents moyens métrologiques 5, afin d'ajuster les consignes envoyées aux composants de l'installation.
  • En pratique, le module de séchage C1 comprend en outre un compteur de consommation d'énergétique.
  • Le système de pilotage informatique 6 est configuré pour piloter les moyens d'alimentation 3, de circulation 4, de chauffage 2, et de recyclage 600 selon des programmes, valeurs consignes et durées de séchage appropriés en fonction de la qualité du bois séché recherché, et des moyens de traitement pour mesurer, comparer et réajuster les paramètres de fonctionnement aux valeurs consignes en cas d'écart.
  • Le système informatique de pilotage 6 permet en outre le suivi, la mesure et l'enregistrement toutes les valeurs métrologiques mesurées dans une table (consommation énergétique comprise), ainsi que les procédures d'urgences (arrêt sans reprise du séchage ou avec reprise du séchage).
  • En pratique, le système informatique de pilotage 6 est équipé d'une interface de programmation applicative API apte à mettre en oeuvre un procédé de séchage.
  • En pratique, lors du séchage si la sonde de mesure de pression 55 dans le module de séchage C1 détecte une pression interne inférieure 15% de la pression atmosphérique pendant une durée choisie, le système informatique de pilotage 6 ouvre l'électrovanne 701 des moyens d'alimentation de CO2 3 de manière à injecter du CO2 neuf. Le module de séchage C1 comprend en outre au moins un capteur d'ambiance disposé en dehors dudit module, et apte à enregistrer la température et l'hygrométrie dans l'environnement entourant ledit module de séchage.
  • Selon un mode de réalisation de l'invention, le système informatique de pilotage 6 est en outre configuré pour permettre le pilotage de la déshumidification du CO2 via l'activation des moyens de recyclage 600 en fonction d'une valeur minimum (20 %) et maximum (100%) de l'hygrométrie de l'atmosphère de la chambre de séchage 1. Cette phase est continue quel que soit hygrométrie initiale du bois.

Claims (12)

  1. Procédé de séchage thermique de bois mis en oeuvre à l'aide d'une installation de séchage comprenant au moins une chambre de séchage (1), ledit procédé comprenant les étapes suivantes :
    - Acquérir (S1) des données métrologiques et paramètres du bois à sécher par mesure via des moyens métrologiques (5) ;
    - Activer (S2) des moyens d'alimentation en CO2 (3) configurés pour saturer la chambre de séchage (1) en CO2 et disposer d'un mélange gazeux circulant ;
    - vérifier que la saturation en CO2 dans le mélange gazeux circulant est suffisante pour démarrer un cycle de séchage par vérification via des moyens de mesure CO2/CH4 (56) au niveau d'un conduit d'évacuation ;
    - Activer (S3) des moyens de chauffage (2) pour ajuster l'hygrométrie du bois par chauffage lorsqu'une saturation en CO2 mesurée suffisante est atteinte.
    - Si l'hygrométrie du bois est supérieure à 30%, chauffer (S32) avec une limite de température selon une première température de consigne T1, selon un gradient de température choisi G1 afin d'extraire l'eau libre du bois à sécher et activer des moyens de circulation (4) ;
    - Si l'hygrométrie du bois est inférieure à 30%, chauffer (S4) avec une limite de température selon une première température de consigne T2, selon un gradient de température choisi G2 afin d'extraire l'eau liée du bois à sécher et activer les moyens de circulation (4) ;
    - stabiliser la température du CO2 circulant dans la chambre de séchage (1) selon une première phase (S41) lorsque une hygrométrie inférieure ou égale à 30% est mesurée, activer (S42) les moyens de recyclage (600) puis augmenter selon une seconde phase (S44) la température du CO2 circulant dans la chambre de séchage (1) jusqu'à ce que l'hygrométrie mesurée du bois atteigne une valeur cible intermédiaire Hi choisie, les moyens de chauffage (2) étant activés de manière à ce que le réchauffage soit effectué avec une température limite définie par une seconde température de consigne T2 de 120°C selon un gradient de température choisi G2, et en fonction du profil de séchage spécifique du bois à sécher permettant d'extraire l'eau liée du bois à sécher;
    - Maintenir l'hygrométrie du bois à sécher (S5) en désactivant (S51) les moyens de recyclage (600) et moduler (S52) l'activité des moyens de chauffage (2) pour diminuer la température de la chambre de chauffage (1) selon une première phase, jusqu'à une troisième température consigne T3 de stabilisation choisie selon un gradient de température G3, lorsque l'hygrométrie moyenne mesurée du bois via les moyens de mesure de l'hygrométrie (54) du bois atteint la valeur cible intermédiaire Hi choisie (S53), sauf si l'une des valeurs d'hygrométrie mesurée du bois est supérieure à Hi+A%, A étant une valeur choisie, ladite température de consigne T3 étant maintenue pendant une durée de temps choisie D jusqu'à ce que la valeur d'hygrométrie mesurée du bois initialement supérieure à Hi+A% soit stable et comprise dans une plage de valeurs inférieure à Hi+A% (S54) ;
    - Désactiver (S6) les moyens de chauffage (2), pour diminuer la température de la chambre de chauffage (1) selon une seconde phase (S61), lorsque l'hygrométrie moyenne mesurée du bois atteint la valeur cible finale d'hygrométrie Hc.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur d'hygrométrie Hi+A% dispose d'une valeur A comprise entre 1% et 2,5%.
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'étape d'acquisition des données métrologiques et paramètres du bois à sécher (S1) comprend les sous-étapes suivantes:
    - Remplir la chambre de séchage (1) avec l'objet à sécher (S11) ;
    - Mesurer la température du bois en surface et à coeur (S12) ;
    - Mesurer l'hygrométrie du bois à sécher (S13) ;
    - Mesurer (S14) la température de la chambre de séchage (1);
    - Mesurer (S15) l'hygrométrie de la chambre de séchage (1); et
    - Mesurer le poids du bois à sécher (S16).
  4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'étape d'activation (S2) des moyens d'alimentation en CO2 (3) comprend une sous-étape de vérification (S21) de la saturation en CO2 du mélange gazeux circulant dans la chambre de séchage (1).
  5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'étape d'activation (S3) des moyens de chauffage (2) pour ajuster l'hygrométrie du bois comprend une sous-étape de suivi (S31) de l'hygrométrie du bois en temps réel et que l'étape de chauffe (S4) comprend une sous-étape de suivi (S43) de l'hygrométrie du bois en temps réel.
  6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'étape d'activation (S42) des moyens de recyclage (600) comprend une sous-étape de mise en oeuvre d'une séquence d'activation/désactivation d'un module d'inversion de flux selon une fréquence F1 choisie.
  7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'étape de diminution de la température de la chambre de chauffage (1) selon une seconde phase (S61), comprend en outre une sous-étape de mise à l'arrêt (S61) du module d'inversion de flux en même temps que les moyens de recyclage (600).
  8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape d'évacuation (S7) du CO2, configurée pour désaturer en CO2 la chambre de séchage (1) pour extraire le bois séché.
  9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'étape de chauffage (S32) comprend une limite de température selon une première température de consigne T1 comprise entre 50°C et 60°C, selon un gradient de température choisi G1 de 2°C/ heure.
  10. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'étape d'augmentation de la température (S44) comprend une limite de température définie selon une seconde température de consigne T2 inférieure ou égale à 120°C, selon un gradient de température choisi G2 compris entre 1°C/heure et 3°C/ heure.
  11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'étape de diminution de la température (S52) de la chambre de chauffage (1) selon une première phase (S52) comprend une limite de température selon une première température de consigne T3 comprise entre 50°C et 100°C, selon un gradient de température choisi G3 de 2°C/ heure.
  12. Bois séché directement obtenu par le procédé selon l'une des revendications 1 à 11, comportant de la lignine, de la cellulose et de l'hémicellulose, caractérisé en ce qu'il contient moins de 20% d'humidité moyenne mesurée, et en ce que l'ultrastructure de la paroi cellulaire du bois est conservée à l'état séché par rapport à l'état avant séchage. 1
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