Four de carbonisation réglable avec récupération des goudrons et des liquides pyroligneux. L'invention concerna un four de carboni sation des bois capable,d:'être préréglé, en vue de pouvoir produire du charbon de bois dont les caractéristiques sont désignées d'avance, tout en récupérant les goudrons et les liquides pyroligneux.
On connaît des installations complexes et coûteuses pour la carbonisation des bois, avec une récupération très poussée des sous-pro duits. Ce sont de véritables usines dans les quelles les sous-produits constituent d'ailleurs les fabricats principaux.
D'autre part, on connaît des fours rudi mentaires basés sur des données empiriques, dont la production est qualitativement et quantitativement incontrôlables. Dans ces installations, on ne peut que constater le ré sultat de la carbonisation, n'ayant aucun moyen de contrôle et de réglage de la tempé rature.
Le four de carbonisation, objet de l'inven tion, comprend une chambre ,de carbonisation disposée dans une chambra de combustion dans laquelle débouchent des brûleurs ali mentés par des gaz combustibles venant de ladite chambre de carbonisation en traversant des condenseurs, le tout étant établi de telle façon que la pression du gaz arrivant aux brûleurs soit fonction de la pression dans la chambre de carbonisation.
D'autre part, le four comporte au moins une soupape réglable de contrôle disposée de façon à empêcher la pression -de la chambre -de carbonisation de s'élever au-dessus d'un maximum prédéter miné. Or, la pression maximum des. gaz dans le four règle la pression maximum des gaz aux brûleurs, c'est-à-dire donc aussi la tem pérature maximum :du four puisque celui-ci est chauffé par lesdits brûleurs.
Dès lors, en empêchant la pression des gaz dans la cham bre de carbonisation de s'élever trop haut, on évite que la température de carbonisation ne s'élève trop. Et l'on sait que les qualités ,des produits carbonisés dépendent essentiellement do la température maximum à laquelle- ils ont été soumis. Ce four permet donc d'être maître de la carbonisation, les qualités des produits carbonisés pouvant être aisément modifiées en réglant judicieusement la pression du four, c'est-à-dire la soupape.
Un exemple d'exécution est représenté au dessin annexé, dans lequel: La fi-. 1 en montre une demi-vue en élé vation -et une,demi-coupe longitudinale.
La fig. 2 est une coupe suivant la ligne II-II -de la fig. 1.
La fig. 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la. fig. 1.
La fig. 4 est une coupe suivant la li--ne IV-IV de la fig. 1.
La. fig. 5 est une coupe suivant la ligne V-V de la fig. 4.
La fig. 6 est une coupe radiale, à échelle agrandie, de la jonction entre la cornue de carbonisation et la chambre de combustion.
La fig. 7 est une coupe radiale de la son pape- La fi-. 8 est une vue de face du registre. Le four représenté comprend une cornue. constituée de trois parties distinctes rappor tées l'une :sur l'autre et réalisant respective ment l'extracteur réfrigérateur 1, surmonté de la cornue de carbonisation proprement dite 2, elle-même prolongée en haut par la tête de ehargement 3.
L'extracteur 1 est constitué par une cham bre présentant une ouverture latérale infé rieure 4, capable d'être hermétiquement obstruée par une porte pourvue d'un moyen de fermeture à pression appropriée. Cette chambre peut être isolée de la cornue de car bonisation par l'insertion dans un guide 6 d'une plaque ou paroi de séparation 7 à bord biseauté.
Par cette disposition, on isole tlier- miquement l'extracteur en empêchant les chutes de température dans la. cornue de car bonisation par les rentrées d'air froid, lors des opérations fréquentes de déchargement des matières carbonisées. L'introduction du registre 7 constitue également un contrôle de la bonne carbonisation,
étant donné que du bois imparfaitement carbonisé opposerait une ré.sitanc@# telle que le registre pourrait diffi cilement être introduit et même être empêché de s'introduire.
Suivant le schéma de la fig. 6, la cornue et la<B>,</B> paroi (le la chambre de combustion sont jointes par<B>1111</B> dispositif télescopique formé en l'occurrence de deux anneaux 8-9. Une certaine quantité de sable 10 est interposée et forme le joint d'étanchéité proprement dit. Par ce moyen, on réalise un joint capable d'assurer le libre jeu des dilatations et s'oppo sant: à, la pénétration d'air secondaire clans la chambre de combustion.
La. cornue de carbonisation proprement dite ? est formée d'un simple cylindre métal lique. Sur une certaine hauteur à partir de son bord inférieur. cette cornue est protégée contre l'oxydation résultant notamment de l'attaque directe des flammes des brûleurs, par un manchon extérieur 11., par exemple en métal inoxydable.
La chambre de comibu@stioa 12 est de forme aunulaïre et est extérieurement limitée par une paroi<B>13.</B> en matière réfractaire, préféra blement concentrique à. la cornue de carboni- sation. Cette paroi est extérieurement revêtue d'une couche de matière calorifuge 14, elle même recouverte d'un manteau extérieur 15, @,lénéralement en tôle.
L'espace annulaire for mant la chambre de combustion présente une section variable dans le but d'assurer une ré partition calorifique régulière le long de la paroi de la cornue de carbonisation. Dans l'exemple décrit, cet espace annulaire pré sente simplement, dans sa partie supérieure, une réduction de diamètre extérieur. Par cette disposition, on concentre les gaz chauds dans un espace<B>16</B> plus réduit.
La tête de chargement 3 présente comme caraetéristique principale que sa hauteur est au moins é-ale à deux fois la. hauteur de l'extracteur 7 , et en tout cas cette hauteur doit être suffisante. pour éviter, lors des char gements du bois frais, toute réduction de tem pérature capable. de provoquer une condensa tion dangereuse, pouvant obstruer les prises de gaz combustibles.
En effet, de cette tête de chargement 3 partent des prises de gaz 17 conduisant ceux-ci vers les 'brûleurs 18, à travers des condenseurs-récupérateurs. Au droit de la jonction, entre la tête 3 et les prises de gaz 17, est prévue une partie évasée vers le bas en vue notamment d'empêcher l'obstruc tion accidentelle desdites prises de gaz, par exemple par des fragments de bois ou des dépôts goudronneux.
Les condensateurs-r6cu- pérateurs sont formés, en ordre principal, d'un corps tubulaire 19, dans la partie supé rieure duquel. débouchent tangentiellement les conduits 17. De la partie inférieure du corps tubulaire 19 partent, tangentiellement, des conduits 20, .débouchant dans l'axe des brû leurs 18. Les condenseurs sont pourvus d'un moyen réfrigérateur formé, par exemple, par un ou des conduits longitudinaux 21, capables de véhiculer un fluide réfrigérant; par exem ple, par thermosiphon.
Le corps tubulaire 19 est ouvert en bas et débouche dans un récep tacle 22, pourvu à sa partie supérieure d'un déversoir<B>23,</B> placé par exemple, en regard d'une nochère 24.
La chambre<B> & </B> combustion est également pourvue d'une tubulure 25, normalement obstruée par un clapet 26, capable de tourner autour d'une .charnière ou pivot horizontal 27, ce clapet se plaçant normalement, par gravité, dans la position de fermeture de la tubulure 25.
Enfin, la même chambre -de combustion comporte une ou plusieurs prises de gaz chauds 28, prolongées - vers des appareils auxi liaires qui constituent des appareils de pré- séchage du bois qui doit être ultérieurement carbonisé. En. l'occurrence, la prise de gaz chauds. 28 est reliée par un conduit 29 à un appareil 30 pour le conditionnement des gaz chauds avant leur insufflation dans un ou des séchoirs proprement dits 31.
La tête de chargement 3 est obstruée en haut par un couvercle 32, pouvant être ma noeuvré par traction sur un levier approprié 33, équilibré par un contrepoids 34. Enfin, dans sa partie supérieure, la tête d#- charge ment 3 présente encore un départ. de gaz contrôlé par une vanne à clapet 35 et débou chant dans un appareil de réglage formé par une soupape 36. Celle-ci est formée d'un tam bour intérieur 37, divisé en deûx chambres par une paroi radiale 38. La hauteur -de celle-ci est moindre que la hauteur -du tam bour 37.
Ce dernier est entouré par un récep tacle extérieur 39, auquel il -est raccordé par des tiges filetées ou boulons 40, qui permet tent de régler la hauteur d'enfoncement du tambour. L'arrivée t'es gaz se fait par le conduit 41, dans le compartiment 42, et le départ s'effectue par le conduit 43, les gaz venant du deuxième compartiment 44. Un trop-plein 45 limite exactement le niveau de l'eau -dans le réceptacle 36.
L'ensemble -de l'appareil est complété par le matériel accessoire tel que supports, bâtis, moyens d'accès, etc.
Le fonctionnement extrêmement simple -du four représenté est le suivant: Au -départ, le four est alimenté et fonc tionne en gazogène au charbon de bois. Dans ce but, une arrivée =d'air supplémentaire (non représentée) débouchant à la base de la cornue de carbonisation est branchée sur un ventila teur. Les premiers gaz de distillation permet tent -de composer et -de fermer le cycle d'ali mentation .des brûleurs. Les gaz combustibles, produits -de la distillation du bois, s'échappent par les départs 17 et sont admis tangentielle ment dans le corps tubulaire,des condenseurs 19.
Ils pénètrent donc suivant un mouvement tourbillonnaire entretenu, qui facilite la pro jection et l'application des matières solides les plus lourdes contre la paroi interne du condenseur d'où elles s'écoulent par gravité vers le collecteur 22. Les matières les moins lourdes sont condensées au contact avec les conduits 21. De cette manière, les gaz com- bùstiblessont débarrassés des goudrons et des jus pyroligneux et envoyés par les conduits tangentiels. de sortie 20, vers les brûleurs 18.
Les goudrons lourds se concentrent dans le fond du collecteur 22 et les liquides moins denses s'écoulent par le -déversoir 23.
La température exacte de carbonisation, déterminée au prorata des caractéristiques. dé sirées ides produits carbonisés, est contrôlée en permanence par un appareil de mesure thermique tel un thermomètre à cadran 46, par exemple. Pour maintenir cette tempéra ture constante, il suffit :donc de maintenir constante la pression correspondante à l'inté rieur du four. Ira constance de cette pression est assurée par la soupape 36.
Et cela. est pra tiquement possible parce que, dans un four de carbonisation, la quantité de calories véhi culée par les gaz chauds est toujours supé rieure à la quantité de calories nécessaire pour alimenter normalement les brûleurs. Donc, en maintenant la pression constante inférieure à la pression qui serait atteinte sans la, présence d'une soupape, on peut assurer la. constance de la pression .et, par conséquent, de la. tempé rature du four.
Dans l'exemple d'exécution des fig. 1 et 7, le tambour intérieur 37 plonge dans l'eau sur une profondeur<I>la.</I> tandis que la paroi médiane 38 ne plonge dans l'eau que d'une profondeur<I>h' < </I> lz. Pour passer du compartiment 42vers le compartiment 44, les gaz doivent refouler l'eau au -droit du bord inférieur de la, paroi médiane 38. Dès lors, <I>Y</I> représente la. pression à. vaincre exprimée en millimètres d'eau.
Tant que la. pression des gaz Clans le compartiment 42, et par consé quent dans la cornue de carbonisation, est inférieure à. la. pression exprimée en milli mètres, d'eau par la', la soupape de surpression 36 s'oppose au départ des gaz et la. pression à l'intérieur du four est généralement cons tante et en tout cas inférieure au maximum prédéterminé. Au contraire, si la pression du four augmente, la, soupape 36 fonctionne. l'eau étant refoulée par les gaz jusqu'à obten tion de l'équilibre entre la pression du four et la. pression représentée en millimètres d'eau par lz .
Par conséquent, on obtient pratique ment une constance permanente de la pres sion interne du four et, par conséquent, des gaz combustibles s'échappant par les prises 17 et alimentant les brûleurs 18. Il suffit de modifier la. hauteur du tambour 3 7 par rap port au réceptacle extérieur 39 pour varier les conditions :de pression. des gaz et, par conséquent, la température -du four et les con ditions de la carbonisation, On peut compléter l'appareil par tous ac cessoires capables de faciliter le fonctionne ment et surtout la conduite de l'installation. D'autre part, il y a utilité de pouvoir évacuer le charbon de bois < i une température aussi basse que possible.
On pourra utiliser diffé rents moyens de réfrigération. Par exemple, la paroi limitant l'extracteur pourra. être gar nie d'ailettes 47, aidant le refroidissement de ce local, par circulation d'air avec grande sur face de refroidissement.
Comme on 'le remarque donc, ce four de carbonisation réglable présente une très grande souplesse en même temps qu'une extrême simplieité de construction et de mar che. Le contrôle visuel de la température de carbonisation est permanent et le réglage au tomatique.
Les brûleurs sont alimentés par des gaz combustibles relativement très purs étant donné que les condenseurs, par 1a triple action de la. force centrifuge, de la réfrigéra tion et de la, longueur du parcours des gaz dans les condenseurs, ont retenu pratiquement la totalW@ dematières solides eu suspension et des matières condensables.
D'autre part. la. combinaison du four de carbonisation avec. un ou des appareils de préséchage constitue un progrès considérable. non .:euleme iit du point- de vue économique à raison de la. récupération calorifique, mais surtout au point. de vue du conditionnement. du bois frais destiné à. l'alimentation du four de carbonisation. On sait. en effet, que les qualités optima des produits carbonisés sont. directement fonction de la teneur en eau des bois frais au moment de leur introduction dans le four.
Il est possible d'accoupler rationnellement et très aisément toute une série de fours de carbonisation n.,,g:labl;@s conformes à l'inven tion. combinés ou non avec des appareils auxi liaire.. de pré:,.#Miage du bois. de manière à réaliser ainsi (les batteries capables d'attein dre (les rendement:: considérables.
Adjustable carbonization furnace with recovery of tars and pyroligneous liquids. The invention relates to a wood carbonization furnace capable of being preset in order to be able to produce charcoal of predetermined characteristics while recovering tars and pyroligneous liquids.
Complex and costly installations are known for the carbonization of wood, with very extensive recovery of the by-products. These are real factories in which the by-products are also the main products.
On the other hand, there are rudimentary ovens based on empirical data, the production of which is qualitatively and quantitatively uncontrollable. In these installations, one can only observe the result of carbonization, having no means of controlling and regulating the temperature.
The carbonization furnace, object of the invention, comprises a carbonization chamber disposed in a combustion chamber into which emerge burners supplied with combustible gases coming from said carbonization chamber passing through condensers, the whole being established. in such a way that the pressure of the gas arriving at the burners is a function of the pressure in the carbonization chamber.
On the other hand, the furnace has at least one adjustable control valve arranged to prevent the pressure in the carbonization chamber from rising above a predetermined maximum. However, the maximum pressure of. gas in the oven regulates the maximum pressure of the gases at the burners, that is to say therefore also the maximum temperature of the oven since the latter is heated by said burners.
Consequently, by preventing the gas pressure in the carbonization chamber from rising too high, the carbonization temperature is prevented from rising too high. And we know that the qualities of carbonized products depend essentially on the maximum temperature to which they have been subjected. This furnace therefore makes it possible to control the carbonization, the qualities of the carbonized products being able to be easily modified by judiciously adjusting the pressure of the furnace, that is to say the valve.
An exemplary embodiment is shown in the accompanying drawing, in which: The fi-. 1 shows a half-elevation view -and a longitudinal half-section.
Fig. 2 is a section taken along line II-II of FIG. 1.
Fig. 3 is a section taken along line III-III of the. fig. 1.
Fig. 4 is a section taken along line IV-IV of FIG. 1.
Fig. 5 is a section taken along the line V-V of FIG. 4.
Fig. 6 is a radial section, on an enlarged scale, of the junction between the carbonization retort and the combustion chamber.
Fig. 7 is a radial section of his pope- La fi-. 8 is a front view of the register. The oven shown includes a retort. consisting of three distinct parts brought together: on the other and respectively carrying out the refrigerator extractor 1, surmounted by the actual carbonization retort 2, itself extended at the top by the loading head 3.
The extractor 1 consists of a chamber having a lower lateral opening 4, capable of being hermetically blocked by a door provided with an appropriate pressure closing means. This chamber can be isolated from the retort of car bonisation by inserting in a guide 6 a plate or partition wall 7 with bevelled edge.
By this arrangement, the extractor is isolated tlier- mically preventing drops in temperature in the. retort of car bonisation by the inflows of cold air, during frequent operations of unloading of the carbonized materials. The introduction of register 7 also constitutes a control of the good carbonization,
since imperfectly charred wood would oppose a resitanc@# such that the register could hardly be introduced and even be prevented from entering.
Following the diagram in fig. 6, the retort and the <B>, </B> wall (the combustion chamber are joined by <B> 1111 </B> telescopic device formed in this case of two rings 8-9. A certain quantity of sand 10 is interposed and forms the seal proper. By this means, a seal is produced capable of ensuring the free play of expansions and preventing the penetration of secondary air into the combustion chamber. .
The actual carbonization retort? is formed of a simple metal cylinder. Over a certain height from its lower edge. this retort is protected against oxidation resulting in particular from the direct attack of the flames of the burners, by an outer sleeve 11, for example made of stainless metal.
The comibu @ stioa 12 chamber is of aunulaïre shape and is externally limited by a wall <B> 13. </B> made of refractory material, preferably concentric with. the carbonization retort. This wall is externally coated with a layer of heat-insulating material 14, itself covered with an outer jacket 15, @, generally made of sheet metal.
The annular space forming the combustion chamber has a variable section in order to ensure a regular calorific distribution along the wall of the carbonization retort. In the example described, this annular space simply presents, in its upper part, a reduction in external diameter. By this arrangement, the hot gases are concentrated in a smaller <B> 16 </B> space.
The loading head 3 has as main caraetéristique that its height is at least é-ale twice. height of the extractor 7, and in any case this height must be sufficient. to avoid, when loading fresh wood, any possible reduction in temperature. cause dangerous condensation, which may obstruct the combustible gas intakes.
Indeed, from this charging head 3 leave gas outlets 17 leading the latter to the 'burners 18, through condenser-recuperators. At the junction, between the head 3 and the gas outlets 17, there is provided a part flared downwards with a view in particular to preventing the accidental obstruction of said gas outlets, for example by fragments of wood or tarry deposits.
The condensers-recuperators are formed, in main order, of a tubular body 19, in the upper part of which. the ducts 17 emerge tangentially. From the lower part of the tubular body 19, ducts 20 start tangentially, opening out in the axis of the burners 18. The condensers are provided with a refrigerator means formed, for example, by one or longitudinal conduits 21, capable of conveying a refrigerant fluid; for example, by thermosiphon.
The tubular body 19 is open at the bottom and opens into a tackle receptacle 22, provided at its upper part with a weir <B> 23, </B> placed for example, facing a nochère 24.
The <B> & </B> combustion chamber is also provided with a pipe 25, normally obstructed by a valve 26, capable of rotating around a hinge or horizontal pivot 27, this valve being placed normally, by gravity, in the closed position of the tubing 25.
Finally, the same combustion chamber comprises one or more hot gas intakes 28, extended - to auxiliary devices which constitute devices for pre-drying the wood which must subsequently be charred. In. the occurrence, the hot gas intake. 28 is connected by a conduit 29 to an apparatus 30 for conditioning the hot gases before they are blown into one or more dryers themselves 31.
The loading head 3 is blocked at the top by a cover 32, which can be opened by pulling on a suitable lever 33, balanced by a counterweight 34. Finally, in its upper part, the loading head 3 still has a start. . gas controlled by a flap valve 35 and opening into an adjusting device formed by a valve 36. This is formed of an internal drum 37, divided into two chambers by a radial wall 38. The height -of this is less than the height of the tam bour 37.
The latter is surrounded by an external receptacle 39, to which it -est connected by threaded rods or bolts 40, which makes it possible to adjust the height of depression of the drum. The gas inlet is via line 41, in compartment 42, and the outlet is via line 43, the gases coming from the second compartment 44. An overflow 45 exactly limits the level of the gas. water -in the receptacle 36.
The whole apparatus is completed by the accessory material such as supports, frames, means of access, etc.
The extremely simple operation of the oven shown is as follows: At the start, the oven is supplied and operates with charcoal gasifier. For this purpose, an additional air inlet (not shown) opening at the base of the carbonization retort is connected to a ventilator. The first distillation gases make it possible to compose and -close the supply cycle of the burners. The combustible gases, produced from the distillation of wood, escape through the departures 17 and are admitted tangentially into the tubular body, from the condensers 19.
They therefore penetrate in a maintained vortex movement, which facilitates the projection and application of the heaviest solids against the internal wall of the condenser from where they flow by gravity towards the collector 22. The least heavy materials are condensed on contact with the conduits 21. In this way, the combustible gases are freed from the tars and the pyroligneous juices and sent through the tangential conduits. 20, to the burners 18.
The heavy tars are concentrated in the bottom of the collector 22 and the less dense liquids flow through the overflow 23.
The exact carbonization temperature, determined in proportion to the characteristics. desired ides carbonized products, is continuously monitored by a thermal measuring device such as a dial thermometer 46, for example. To maintain this constant temperature, it suffices: therefore to maintain constant the corresponding pressure inside the oven. The constancy of this pressure is ensured by the valve 36.
And that. is practically possible because, in a carbonization furnace, the quantity of calories conveyed by the hot gases is always greater than the quantity of calories necessary to supply the burners normally. Therefore, by keeping the pressure constant below the pressure which would be achieved without the presence of a valve, the. constancy of the pressure. and, consequently, of the. oven temperature.
In the example of execution of FIGS. 1 and 7, the inner drum 37 plunges into the water to a depth <I> la. </I> while the middle wall 38 plunges into the water only to a depth <I> h '<</ I> lz. To pass from compartment 42 to compartment 44, the gases must force the water to the right of the lower edge of the middle wall 38. Hence, <I> Y </I> represents the. pressure to. defeat expressed in millimeters of water.
As long as the. gas pressure in compartment 42, and therefore in the carbonization retort, is less than. the. pressure expressed in milli meters, of water by the ', the pressure relief valve 36 opposes the departure of the gases and the. pressure inside the oven is generally constant and in any case less than the predetermined maximum. On the contrary, if the pressure in the oven increases, the valve 36 operates. the water being discharged by the gases until equilibrium is obtained between the pressure of the oven and the. pressure represented in millimeters of water by lz.
Consequently, one obtains practically a permanent constancy of the internal pressure of the furnace and, consequently, of the combustible gases escaping through the tappings 17 and feeding the burners 18. It suffices to modify the. height of the drum 37 with respect to the outer receptacle 39 to vary the conditions: of pressure. gases and, consequently, the temperature of the furnace and the carbonization conditions. The apparatus can be completed by all accessories capable of facilitating the operation and especially the operation of the installation. On the other hand, it is useful to be able to remove the charcoal at as low a temperature as possible.
Different means of refrigeration can be used. For example, the wall limiting the extractor may. be furnished with fins 47, helping the cooling of this room, by air circulation with large cooling surface.
As will therefore be noted, this adjustable carbonization furnace has great flexibility at the same time as extreme simplicity of construction and operation. The visual control of the carbonization temperature is permanent and the adjustment automatic.
The burners are supplied with relatively very pure fuel gases since the condensers, by the triple action of the. centrifugal force, refrigeration, and the length of the gas path in the condensers, have retained virtually all suspended solids and condensables.
On the other hand. the. combination of the carbonization furnace with. one or more pre-drying apparatuses constitutes considerable progress. no .: only from an economic point of view because of the. heat recovery, but especially to the point. of packaging. fresh wood intended for. feeding the carbonization furnace. We know. indeed, that the optimum qualities of the carbonized products are. directly dependent on the moisture content of fresh wood when it is introduced into the kiln.
It is possible to couple rationally and very easily a whole series of carbonization furnaces n. ,, g: labl; @s according to the invention. whether or not combined with auxiliary equipment .. of meadow:,. # Wood milling. so as to achieve thus (batteries capable of reaching (the yield :: considerable.