séchage de sciages de feuillus par haute...
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Séchage de sciages de feuillus par haute fréquence
Séminaire – Initiative feuillue21 Septembre 2010 Forestry Center, Frédéricton
Vincent Lavoie, Chercheur Séchage du bois (FPInnovations)James Kendall, Chercheur (LTE)
Plan de la présentation
• Principes de base de la haute fréquence et justification de son utilisation pour le séchage de feuillus
• Sommaire des travaux de séchage par HFV réalisés par FPInnovations et Hydro-Québec entre 2001 and 2008
• Idée du séchage en continu par HF
• Essais de séchage de feuillus par HF en continu
• Analyse technique et économique pour développer des applications potentielles dans l’industrie des bois feuillus
• Essais de séchage sur des feuillus de bas grade
• Conclusion
Principes de base du séchage par HF et justification pour le séchage de feuillus
Ref: www.radiofrequency.com
La HF chauffe volumétriquementdans le matériel
versus un chauffage convectif ou
conductif qui chauffe à partir des surfaces
= moins de variations de retrait
= moins de contraintes de
séchage = vitesse de séchage peut être augmentée = intéressant pour pièces épaisses
Aucune baguette
Molécules d’eau (+ : H, - :O)
Travaux réalisés de 2001-2004 avec séchoir de laboratoire HFV
• Conclusions principales avec les bois feuillus– Excellent temps de séchage pour plusieurs produits/essences
30-356,28/4 érable à sucre
10-140,64/4 érable à sucre
150 à 1804 à 712/4 chêne rouge
Temps de séchage (jours)
Conventionnel
Temps de séchage (jours)
HFV
Produit
Travaux réalisés 2001-2004
• Principales conclusions avec les feuillus
– Faibles gradients de TH dans l’épaisseur
– Peu de stress résiduel
– Couleur naturelle conservée
– Faible déclassement
– Variation TH (entre pièces) trop importante pour les produits feuillus
• Stratégies de préséchage/reséchage pourraient aider àaméliorer la distribution de TH finale
Travaux 2005-2008 (objectifs)
• Continuer d’explorer/identifier des applications de séchage potentilles pour la technologie HFV
• Étudier l’approche de reséchage
• Développer des techniques/stratégies pour améliorer la qualité des produits (courbure, distribution de TH finale)
Explorer/identifier des applications de séchage potentielles
• Conclusion, la meilleure application pour la technologie – Pièces épaisses dont la fourchette exigée d’humidité finale n’est pas sévère
Étude sur l’approche de reséchage par HFV
Bonnes conclusions et bonne période de retour sur l’investissement pour reséchageHFV mais:
• Meilleure période de retour sur l’investissement avec des séchoirs conventionnels
• Coûts de remanutention et de gestion bloque l’implantation des techniques
Solution, système de reséchage continu par HF à l’usine de rabotage
Avantages du système:
• Manipulation automatique des pièces sans empilement
• Consommation énergétique inférieure à celle de la technologie HFV
• Meilleur contrôle de la TH finale (pièce par pièce)
• PRI possiblement plus courte qu’avec la technologie HFV
HF en continu VS reséchage conventionnel
Lestage (3000 lbs)SANS LESTAGE
Essai chêne rouge 12/4 Présentation des résultats TAC Feuillu printemps 2008
Résultats préliminaires chêne rouge 12/4
13579
111315171921232527293133353739414345474951535557596163656769717375777981
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51
Numéro de la passe
Teneur en humidité (%)
Pièce #1
Pièce #3
Pièce #4
Pièce #5
Pièce #6
Pièce #7
Pièce #8
861,27,16,37,06,55,97,07,69,4
8765431
% Pces ±2% TH moy.
É-T
(%)
MOY
(%)
TH finale des pièces (%)
Résultats préliminaires chêne rouge 12/4
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
21
23
25
27
29
1 3 4 5 6 7 8
Numéro de pièce
Teneur en humidité (%)
Coeur
Intermédiaire
Surface
TH moyenne
Résultats préliminaires chêne rouge 12/4
Essais de séchage érable à sucre 4/4, impact sur la couleurPrésentation résultats , TAC Feuillu Hiver 09
Résultats essai no.3 (couleur)
0,6215
0,3614
2,6713 (Hêtre)
2,8712
1,0411
∆E*ab
# de pièce
Conclusion: La technologie n’a pas d’impact sur la couleur
vert vs sec
Si valeur ∆E*ab < 3, changement de couleur n’est pas perceptible par l’œil humain
Vert
T=0 Heures
Sec
T=2.4 Heures
Résultats essai no.3 (temps de séchage)
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
45%
50%
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
Temps de séchage (heures)
Teneur en humidité
Pièce 11 Pièce 12 Pièce 13 Pièce 14 Pièce 15
Pièce de Hêtre
2,4 HEURES !
Rencontre de 6 industriels pour discuter du potentiel de la technologie
Application Séchage complet/re-séchage par HF (Teneur finale = 8%)
0 $
10 $
20 $
30 $
40 $
50 $
60 $
70 $
0 10 20 30 40 50 60 70
Thi (%)
Coût séchage HF ($/Mpmp)
0,04 $
0,06 $
0,08 $
Re-séchage?
Coût d’énergie pour sécher par HF
Re-drying
Rencontre de 6 industriels pour discuter du potentiel de la technologieCoût d’équipement et longueur d’électrode (total) pour:
APPLICATION DE SÉCHAGE DE 60 À 8% TH
Coût d'équipement vs productivité et temps
d'opération quotidien (60% à 8%)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 10 20 30
Productivité (MMpmp)
Coût (M$)
12 heures
18 heures
24 heures
Longueur d'électrodes vs productivité et temps
d'opération quotidient (60%à 8%)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0 10 20 30
Productivité (MMpmp)Longueur électrodes (m)
12 heures
18 heures
24 heures
Coût d'équipement vs productivité et temps
d'opération quotidien (60% à 30%)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 10 20 30
Productivité (MMpmp)
Coût (M$) 12 heures
18 heures
24 heures
Longueur d'électrodes vs productivité et temps
d'opération quotidient (60%à 30%)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0 10 20 30
Productivité (MMpmp)Longueur électrodes (m)
12 heures
18 heures
24 heures
Rencontre de 6 industriels pour discuter du potentiel de la technologie
Coût d’équipement et longueur d’électrode pour :
APPLICATION PRÉSÉCHAGE DE 60 À 30% TH
Coût d'équipement vs productivité et temps
d'opération quotidien (15% à 8%)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 10 20 30
Productivité (MMpmp)
Coût (M$) 12 heures
18 heures
24 heures
Longueur d'électrodes vs productivité et temps
d'opération quotidient (15%à 8%)
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0 10 20 30
Productivité (MMpmp)Longueur électrodes (m)
12 heures
18 heures
24 heures
Rencontre de 6 industriels pour discuter du potentiel de la technologie
Coût d’équipement et longueur d’électrode pour :
APPLICATION RESÉCHAGE DE 15 À 8% TH
Conclusions des rencontres avec les industriels
• Pour une usine de feuillu de capacité de 10 MMpmp/année qui opère 18 heures/jour
• Le coût de la technologie est estimée à:
•5 Millions $ pour sécher de vert à sec (60%-8%)
•3 Millions $ pour préséscher (60%-30%)
•1,5 Millions $ pour resécher (15%-8%)
• Le coût d’énergie est estimé à:
•50$/Mpmp pour sécher de vert à sec
•33$/Mpmp pour présécher
•12$/Mpmp pour resécher
Conclusions des rencontres avec les industriels
• Même si les industriels ont été surpris par le coût potentiel de l’équipement, 5 sur 6 sont d’avis qu’on doit continuer le développement
de cette technologie pour des applications de séchage de bois feuillu
• Intérêt pour séchage de vert à sec
• Déterminer s’il y a une valeur ajoutée à donner au produit qui peut être reliée à la technologie. Plus spécialement pour les produits de bas grade
• Intérêt pour préséchage
• Déterminer la valeur ajoutée reliée à cette pratique
• Déterminer la valeur de la teneur en humidité maximale qui peut bloquer le développement de coloration
• Intérêt pour le reséchage
• Déterminer la qualité finale du produit
Essai pour déterminer s’il y a une valeur ajoutée à utiliser la
technologie HF en continu pour sécher des feuillus de bas grade
20 pièces jumelées séchées par deux procédés (HF en continu et conventionnel)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
2S 3S 2 3 3B
Grade
Fréquence (nombre de pièces)
HF CONV
Classement initial
Essai pour déterminer s’il y a une valeur ajoutée à utiliser la
technologie HF en continu pour sécher des feuillus de bas grade
Paramètres d’opération
Conventionnel
1145155Étape 8
55129155Étape 7
53120155Étape 6
3095125Étape 5
2495115Étape 4
4095108Étape 3
495105Étape 2
6592100Étape 1
492100Montée en température
Durée (heures)
Température humide (oF)
Température sèche (oF)
HF continu
Densité de puissance: 86 à 238 kW/m³
Tension: 2,2 à 2,7 kV
Vitesse du convoyeur: 6 po/minute
Essai pour déterminer s’il y a une valeur ajoutée à utiliser la
technologie HF en continu pour sécher des feuillus de bas grade
Résultats
7 $/Mpmp4854922767,5%
(0,5%)
57,7%
(7,9%)
Conventionnel
52 $/Mpmp4555073 à 58,2%
(0,8%)
56,4%
(7,3%)
HF continu
Déclassement (perte de valeur)
Valeur après
séchage ($/Mpmp)
Valeur avant
séchage ($/Mpmp)
Temps de séchage (heures)
THf (É-T)THi (É-T)
Perte en valeur pour dimension (retrait):
2 pièces pour HF, 1 pièce conventionnel
Essai pour déterminer s’il y a une valeur ajoutée à utiliser la
technologie HF en continu pour sécher des feuillus de bas grade
Problématique rencontrée avec le séchage de bois de bas grade avec la technologie HF en continu
Arc électrique dans le bois de cœur ou carié causant des brûlures sur le bois
Conclusions sur les travaux réalisés jusqu’ici sur le séchage des bois feuillus par HF
• Le principal frein d’implantation de la technologie HFV pour le séchage des feuillus réside dans la variation d’humidité finale trop grande entre les pièces à la fin du séchage
• Le séchage par HF en continu permet d’adresser la problématique de variation de teneur en humidité finale par un contrôle de la teneur en humidité pièce par pièce
• Le séchage par haute fréquence en continu n’altère pas la couleur des bois clairs comme l’érable à sucre
• Le premier test de séchage par HF en continu d’érable à sucre de 1 pouce d’épaisseur a été réalisé en 2,4 heures
Conclusions sur les travaux réalisés jusqu’ici sur le séchage des bois feuillus par HF
• Le séchage par HF en continu de vert à sec de bois d’érable debas grade ne donne pas de valeur ajoutée au produit
• Les deux principales applications qui doivent être étudiées dans les travaux futurs avec les bois feuillus sont:
– Préséchage de bois de haut grade (limiter le développement des colorations sur
le bois vert)
– Reséchage rapide des bois visant une plus grande flexibilité et agilité au procédé
total de transformation