OA18352A - Appareil de fabrication du charbon en poudre - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un appareil permettant d'avoir du charbon en granulé à partir de déchets organiques. Cet appareil comprend une enceinte métallique (1) disposant de plusieurs compartiments communicants où a lieu la combustion en atmosphère contrôlée, des tubes de petit diamètre (4) pour conduire de faibles quantités d'air dans l'enceinte métallique, une tige axiale (3) munis de longs bras rigides à faible section pour le brassage de la matière en combustion, un ventilateur (5) relié à de longs tuyaux renifleurs (5') de faible diamètre pour l'extraction de fumée et autres gaz, une vis sans fin (6) logée dans une cage fixée au bas conique de l'enceinte permet l'évacuation du charbon fabriqué, une vis sans fin (6') logée dans une cage à double coque munie de gicleurs d'eau de refroidissement pour la récolte du charbon éteint. <img file="OA18352A_A0001.tif"/>

Description

DESCRIPTION DE L’INVENTION

Appareil de fabrication du charbon en granulé

L’invention concerne un appareil permettant d’avoir du charbon en granulé à partir de déchets organiques (ménagers, agricoles et agroindustriels) ainsi que toute matière végétale telle que herbes sauvages, cultures à haute teneur en matière sèche (MS).

Le charbon est un combustible solide riche en carbone. Il est obtenu à partir de la matière organique végétale. Il est utilisé principalement comme combustible de propulsion ou comme combustible de cuisson. Le charbon utilisé est issu de 2 sources :

- soit naturelle par formation géologique : c’est le charbon de terre ou houille ;

- soit par la combustion du bois : c’est le charbon de bois. C’est ce dernier qui nous intéresse ici.

Le charbon de bois est un combustible obtenu, soit dans un incendie de forêt, soit par la carbonisation du bois, c'est-à-dire par pyrolyse (en l'absence d'oxygène) dans une enceinte en atmosphère contrôlée.

Le procédé de carbonisation permet d'extraire du bois, par élévation de la température, les fractions liquéfiables (acide pyroligneux), gazéifiables, l’humidité et toute matière végétale ou organique volatile, afin de ne laisser que le carbone et quelques minéraux. La structure micro et nanoporeuse de ce charbon lui confère des qualités particulières.

Historiquement, la carbonisation était réalisée par des charbonniers (ou carbonniers), directement en forêt au plus près de la ressource en bois. Les lieux où s'établissaient cette activité étaient appelés charbonnières ou carbonneries. La fabrication en est décrite dans le Précis illustré de mécanique en 1894 de la manière suivante :

« Le charbon de bois provient de la carbonisation du bois brûlé sans air pendant un certain temps. Cette opération se fait à l’emplacement même où on coupe le bois, c’est-à-dire dans la forêt. Les morceaux de bois sont mis debout et inclinés, entassés les uns sur les autres en formant une circonférence de 3 à 6 mètres environ de diamètre et une hauteur d'environ 2,50 à 3 mètres, en laissant un trou au centre et en hauteur pour y mettre le feu. Puis on le referme totalement et on met une couche de terre ou de gazon sur toute la surface pour éviter les courants d’air. Il brûle dans cette position pendant quinze jours ou trois semaines suivant la i - qualité du bois. Lorsqu’il est suffisamment brûlé, on remet une nouvelle couche de terre sur toute la surface pour l’étouffer complètement et on le laisse refroidir, puis on démonte le tout. Le bois étant assemblé et le feu y étant, il prend le nom de fourneau et demande à être surveillé nuit et jour. »

Au cours du XIX^e siècle sont apparus des procédés industriels de fabrication du charbon de bois. Ce sont des enceintes métalliques et des meules de diverses formes, utilisés comme fours. Ils ne fonctionnent pas en vase clos. Certains sont amovibles afin d'être utilisés sur place en forêt. Ils permettent la récupération des sous-produits comme le goudron et les gaz.

Ce sont également les appareils Moreau, Pierce, Dromart, etc.

« L'appareil Moreau, mis au point aux environs de 1875, est composé d'une cage en forme de dôme composée de plaques de fortes tôles montées sur un bâti en fonte. La partie supérieure se termine par une cheminée munie d'un couvercle mobile ; la partie inférieure est ouverte et la cage se pose simplement sur une aire préparée comme pour une meule ordinaire »

Le procédé Pierce permet de chauffer le four en utilisant les gaz produits lors d'une précédente carbonisation. Dès que la vapeur a cessé de se dégager, on met en marche l'aspirateur et envoie les gaz dans le condenseur, d'où ils reviennent chauffer un four voisin. ».

La carbonisation de 100kg de bois dans ces types de carbonisateur permet d'obtenir 25 kg de charbon de bois, 0,75kg d’alcool méthylique, 1 kg d'acide acétique, 4 kg de goudron de bois, 45,95 kg d'eau et 23kg de gaz combustible. Le rendement en charbon de ces carbonisateurs est de l’ordre de 25%.

La production industrielle est de plus en plus effectuée dans des fours.

Cependant, Il est établi que l’utilisation du bois sous forme de charbon gaspille les 4/5 de sa valeur calorifique. La production de charbon de bois provoque donc un gaspillage énorme de bois et son usage systématique accélère la déforestation.

Un des enjeux contemporains est d'en limiter la production ou d'éviter les rejets dans le milieu naturel et d'utiliser des matières qui n'augmentent pas la pression sur les forêts tropicales et primaires notamment, et à lutter ainsi contre le réchauffement climatique, un enjeu planétaire.

La présente invention, a pour but de produire un appareil permettant d’obtenir du charbon en utilisant des matières autres que le bois afin de préserver l’écosystème forestier et participer à l’entretien de l’environnement.

L’appareil revendiqué permet d'obtenir du charbon en granulé, agglomérer ensuite en morceau, à partir de la carbonisation de toute matière organique faite d’une part des déchets (sans utilité) ménagers, agricoles et agro-industriels et d'autre part de matière végétale telle que les herbes sauvages, les plantes à haute teneur en matière sèche (MS) cultivées à cette fin.

Cet appareil comprend une enceinte métallique disposant de plusieurs compartiments (étages) communicants où a lieu la combustion en atmosphère contrôlée, des tubes de petit diamètre pour conduire de faibles quantités d’air dans l’enceinte métallique, une tige axiale munis de longs bras rigides à faible section pour le brassage de la matière en combustion, un ventilateur relié à de longs tuyaux renifleurs de faible diamètre pour l’extraction de fumée et autres gaz, une vis sans fin logée dans une cage fixée au bas conique de l'enceinte permet l’évacuation du charbon fabriqué, une vis sans fin logée dans une cage à double coque munie de gicleurs d’eau de refroidissement pour la récolte du charbon éteint.

L'Appareil de fabrication de charbon en poudre à partir de résidus organiques, conformément à l’invention, présente plusieurs avantages, notamment le recyclage des déchets organiques et l’assainissement de l’environnement ainsi que l'obtention d'un charbon plus ferme. Par ailleurs, cet appareil a un meilleur rendement avec un taux d’environ 35% ; quant à son efficacité de carbonisation, il avoisine le taux de 100%. Enfin, l'appareil est facile de maintenance notamment l’entretient des circuits de fumée et gaz susceptibles de s'encrasser et de réduire les performances de l’appareil.

L’invention est décrite ci-après avec référence aux dessins joints à cet effet pour lesquels :

La figure 1 est une vue de profil du carbonisateur complet,

La figure 2 est une vue de face de l’agitateur du carbonisateur fait d'un axe munis de longs bras rigides à faible section,

La figure 3 est une vue de côté du corps du carbonisateur.

Le carbonisateur selon l’invention dispose de fonctions qui ne sont pas forcément séquentielles. Ce sont :

1^èr® fonction : Une enceinte métallique (1) formant le corps du carbonisateur où a lieu toute l’opération.

2^ème fonction : L’alimentation (2) de l’enceinte métallique avec les matières organiques broyées, séparées des résidus minéraux et ayant un taux d’humidité de moins 25%.

3^ème fonction : la pyrolyse de la matière organique, après amorçage, en apportant de l’air sous contrôle au cœur de la matière via de longs tubes de petit diamètre (4). La température au cœur de la carbonisation peut atteindre 400°C.

4^èm® fonction : Brassage de la matière en combustion à l'aide d’un axe munis de longs bras rigides à faible section ou agitateur (3), tournant à très faible vitesse (5 tr/mn). Ce dispositif îo permet d’éliminer « /es trous de rat » dans ladite matière, et d'homogénéiser ainsi la combustion dans l’enceinte du carbonisateur.

5^ème fonction : L’extraction de fumée et de gaz par un ventilateur d’extraction (5) relié à de longs tuyaux renifleurs de faible diamètre (5’) (pour ne pas gêner la descente de la matière) introduits à différents points dans la matière. L’extraction vise les fumées, la vapeur d’eau et 15 d’autres gaz nés de la carbonisation pouvant étouffer la combustion et les poches de gaz explosifs formées dans l’enceinte très chaude où arrive de l’air frais.

6^ème fonction : L'évacuation du charbon fabriqué grâce à une vis sans fin (6) logée dans une cage, laquelle cage est fixée au bas conique de l’enceinte.

7^ème fonction : Enfin, la récolte du charbon éteint grâce à une vis sans fin (6’) logée dans une 20 cage à double coque ou circule de l’eau froide, cette cage est également muni de gicleurs d'eau qui permettent d’asperger du brouillard d’eau sur la poudre afin d'en accélérer le refroidissement.

Claims (1)

1- Appareil permettant d’avoir du charbon à partir de la carbonisation de toute matière organique, caractérisé en ce qu’il comprend une enceinte métallique (1) disposant de plusieurs compartiments (étages) communicants où a lieu la combustion en atmosphère 5 contrôlée, des tubes de petit diamètre (4) pour conduire de faibles quantités d’air dans l’enceinte métallique, une tige axiale (3) munis de longs bras rigides à faible section pour le brassage de la matière en combustion, un ventilateur (5) relié à de longs tuyaux renifleurs (5’) de faible diamètre pour l’extraction de fumée et autres gaz, une vis sans fin (6) logée dans une cage fixée au bas conique de l’enceinte permet l’évacuation du charbon fabriqué, une vis sans fin (6’) logée dans une cage à double coque munie de gicleurs d'eau de refroidissement pour la récolte du charbon éteint.