Pour les petits et moyens producteurs de biomasse, les Moulin à granulés de bois à filière plate représente l'équilibre optimal entre l'investissement en capital, le couple opérationnel et la densité des granulés. Notre analyse métallurgique chez Lansonmachines conclut que si les broyeurs à filière annulaire dominent le secteur industriel à grande échelle, la conception de la filière plate offre des capacités d'alimentation verticale supérieures et une pression plus élevée par pouce carré pour les matériaux difficiles à lier tels que les copeaux de bois dur. La conclusion est claire : pour les opérations produisant moins de 800 kg/heure, un système de filière plate équipé d'une filière en acier allié trempé sous vide (classement 58-62 HRC) permet d'obtenir le coût le plus bas par tonne de production tout en conservant une durabilité optimale des granulés. Cet article présente une dissection technique des machines, la science des matériaux qui sous-tend les plaques de filière et les paramètres opérationnels requis pour transformer les copeaux de bois bruts en combustible à haut pouvoir calorifique.

Caractéristiques principales

Matières premières	Herbe, cosse de riz, sciure de bois, biomasse, paille,...	les principaux arguments de vente	Facile à utiliser
composantes essentielles	Roulement, Moteur, Pompe, Engrenage, PLC, Moteur, Réservoir sous pression...	tension	380V/50HZ
garantie	1 an	rapport d'essai des machines	Fourni
vidéo sortante- inspection	Fourni	diamètre des granulés (mm)	6 – 9
rendement (kg/h)	1000 - 1500 kg/h	lieu d'origine	Henan, Chine
puissance du moteur (kw)	90	Poids (kg)	1000
nom de marque	Lanson	dimension(1*l*h)	1850*1050*1800MM
Nom	Machine à granuler de bois de biomasse	Utilisation	Machine à fabriquer des pastilles de combustible à partir de sciure de bois
Capacité	1-2t/h	Couleur	Demande du client
Service après-vente	Support technique vidéo	Service après-vente	Support technique vidéo Support en ligne
Avantage	Efficacité de production élevée	Service	24 heures
Marque	Lanson	Paquet	Emballage standard en bois

1. La science des matériaux de la filière plate : le point de vue d'un métallurgiste

Le cœur de toute machine à granulés de bois est l'interaction entre la coquille du rouleau et la plaque de filière. Dans le cadre de mes fonctions chez Lansonmachines, je rencontre fréquemment des clients qui sous-estiment les exigences métallurgiques du traitement des copeaux de bois. Contrairement aux granulés de bois, les fibres de bois sont abrasives et nécessitent une pression énorme pour plastifier la lignine naturelle.

Sélection des alliages et traitement thermique

L'acier au carbone standard se détériore rapidement sous la contrainte thermique de la granulation du bois. Nous préconisons et utilisons des aciers de construction alliés de qualité supérieure, en particulier 20CrMnTi ou 40Cr, pour la fabrication de matrices plates.

• La cémentation : La matrice doit subir un processus de carbonitruration. Ce procédé diffuse du carbone et de l'azote dans le métal de surface, créant ainsi un boîtier résistant à l'usure tout en conservant un noyau dur et ductile.

• Gradient de dureté : La dureté idéale d'une filière plate pour granulés de bois n'est pas uniforme. La surface doit avoir une dureté Rockwell (HRC) de 60-62 pour résister à l'abrasion due à la silice contenue dans l'écorce de bois. Toutefois, le noyau doit conserver une dureté HRC de 45 à 50 pour éviter les fissures catastrophiques sous la charge cyclique des rouleaux.

• Trempe sous vide : Pour garantir que les trous de la filière ne se déforment pas pendant la trempe, la trempe sous vide est supérieure à la trempe à l'huile. La géométrie précise des trous de compression est ainsi préservée, ce qui garantit un diamètre uniforme des granulés.

Note d'expert : Si votre matrice s'use en moins de 500 heures de fonctionnement, le fabricant a probablement utilisé de l'acier 45# standard sans cémentation adéquate.

Qualité des matériaux	Dureté de la surface (HRC)	Résistance à l'usure	Résistance à la fatigue	Application recommandée
45# Acier au carbone	40-45	Faible	Faible	Aliments pour animaux / fumier
Alliage 40Cr	50-55	Moyen	Moyen	Bois résineux / sciure de bois
20CrMnTi	58-62	Haut	Haut	Copeaux de bois dur / Biomasse
Acier inoxydable (4Cr13)	52-56	Élevée (corrosion)	Haut	Biomasse de qualité alimentaire / corrosive

2. Mécanique de l'ingénieur : Fonctionnement de la presse à filière plate

La compréhension des forces vectorielles à l'intérieur de la chambre de granulation explique pourquoi cette conception est particulièrement adaptée aux copeaux de bois.

Alimentation verticale et gravité

Contrairement aux machines à filière annulaire qui s'appuient sur la force centrifuge pour distribuer le matériau, les broyeurs à filière plate utilisent la gravité. La filière est positionnée horizontalement. Les copeaux de bois entrent par le haut et tombent directement entre les rouleaux et la surface de la filière. Ce mécanisme d'alimentation verticale évite les ponts et les blocages, un problème courant lors du traitement de matériaux légers et pelucheux tels que les copeaux de pin ou les palettes broyées.

L'interaction Roller-Die

Il existe deux configurations mécaniques principales sur le marché :

1. Filière rotative / Rouleau stationnaire : La matrice tourne, entraînant le matériau sous des rouleaux statiques. Cette méthode est courante dans les petites unités (prise de force ou petit système électrique).

2. Filière stationnaire / Rouleau rotatif : Les rouleaux sont en orbite autour de la matrice. C'est la Préférence pour Lansonmachines pour les copeaux de bois.

   • Pourquoi ? Lorsque les rouleaux se déplacent, ils créent une action de mélange secondaire. Cela évite que la matière première ne s'accumule dans des “zones mortes” à l'intérieur de la chambre. Les rouleaux actifs écrasent les copeaux de bois, les forçant à passer par les trous coniques de la filière stationnaire.

3. Paramètre critique : Le taux de compression

Le rapport de compression (CR) est la spécification technique la plus importante lors de la commande d'une filière. Il est défini comme la longueur utile effective du trou de la filière divisée par le diamètre du trou ($L/D$).

Un décalage de CR entraîne deux échecs :

1. Blocage : Le rapport est trop élevé. Le frottement est si important que le bois brûle à l'intérieur du trou et ne peut être extrudé.

2. Le gonflage : Le rapport est trop faible. Le matériau n'est pas maintenu sous pression suffisamment longtemps pour chauffer la lignine. Le granulé se désagrège immédiatement.

Calcul pour les types de bois

Les différentes essences de bois possèdent des densités apparentes et des teneurs en lignine différentes.

• Résineux (pin, épicéa, sapin) : Haute teneur en lignine naturelle, faible densité. Nécessite un CR plus élevé (par exemple, 1:5 à 1:6) pour générer suffisamment de friction pour activer le liant.

• Bois durs (chêne, caryer, bouleau) : Densité élevée, disponibilité réduite de la lignine. Nécessite un CR plus faible (par exemple, 1:3,5 à 1:4,5). Le bois est déjà dense ; une compression excessive bloquera la machine.

4. Préparation des matières premières : Des copeaux aux matières premières

On pense souvent à tort qu'une “presse à granulés de bois” peut accepter directement des copeaux de bois bruts de 5 cm. Cela est mécaniquement impossible pour la chambre de granulation. Les copeaux doivent d'abord être traités.

Réduction de la taille (broyage à marteaux)

La presse à filière plate exige une taille de particule constante. Les copeaux de bois doivent être pulvérisés en sciure ou en poudre fibreuse dont le diamètre n'est pas supérieur à la taille du trou de la filière (généralement 6 mm).

• Taille idéale des particules : 3mm à 5mm.

• Si les particules sont trop grosses, elles ne pénètrent pas dans les trous de la matrice, ce qui fait que les rouleaux “sautent” et vibrent excessivement, endommageant les roulements de l'arbre principal.

Équilibre de l'humidité

Le métal interagit avec le bois humide différemment du bois sec.

• Trop humide (>18%) : L'eau crée une barrière de vapeur. La pastille “explose” à la sortie de la filière en raison de l'expansion de la vapeur (popcorning).

• Trop sec (<8%) : Absence de lubrification à la vapeur. Le frottement fait monter en flèche la température de la matrice en acier (>100°C), carbonisant le bois et pouvant recuire (ramollir) la surface de la matrice.

• Le bon coin : Un taux d'humidité de 12% à 15% est obligatoire pour une performance optimale des filières plates Lansonmachines.

5. Filière plate ou filière annulaire : une comparaison honnête

Nous orientons souvent nos clients industriels vers les filières annulaires pour les productions massives, mais la filière plate présente un avantage certain pour des profils d'utilisateurs spécifiques.

Fonctionnalité	Moulin à granulés à filière plate	Moulin à granulés à filière annulaire
Débit	Faible à moyen (50 kg - 800 kg/h)	Haut (1 tonne - 20 tonnes/hr)
Génération de pression	Haut (écartement réglable des rouleaux)	Modéré (dépendance centrifuge)
Efficacité énergétique	Moins cher par machine, plus cher par tonne	Une efficacité opérationnelle accrue à grande échelle
Maintenance	Simplicité (inversion des matrices, accès facile)	Complexe (nécessite un palan, un alignement)
Empreinte	Compact, portable	Grand, nécessite une fondation fixe
Coût	Faibles dépenses d'investissement	Dépenses d'investissement élevées

Verdict : La filière plate est le meilleur choix pour la transformation à la ferme, les petits ateliers et les entreprises qui démarrent avec un capital limité. Sa capacité à supporter une pression plus élevée lui permet d'être plus tolérante avec des matériaux de biomasse variés.

6. Systèmes d'alimentation et transmission

La méthode par laquelle le couple est délivré à la chambre de granulation dicte l'efficacité de l'unité.

Moteur électrique (triphasé)

La norme de l'industrie. Pour la granulation du bois, un couple élevé est plus important qu'une vitesse de rotation élevée. Nous utilisons des réducteurs robustes (à engrenages hélicoïdaux ou coniques) pour réduire la vitesse du moteur et multiplier le couple.

• Avantage : Puissance constante, utilisation en intérieur autorisée.

• Contrainte : Nécessite une connexion fiable au réseau 380V/400V.

Moteur diesel

Idéal pour les opérations éloignées (sites forestiers). Le moteur diesel est relié par un système d'embrayage.

• Avantage : Mobilité totale.

• Contrainte : Le contrôle des vibrations est difficile ; les coûts de carburant peuvent fluctuer.

Prise de force (PTO)

Se connecte directement à un tracteur.

• Avantage : Utilisation du matériel agricole existant ; coût du moteur nul.

• Contrainte : Il est difficile de maintenir un régime constant si le tracteur tourne au ralenti de façon irrégulière.

7. Protocoles d'entretien pour la longévité

En tant qu'expert en matériaux, je constate que de nombreuses matrices tombent en panne prématurément en raison d'une maintenance négligée plutôt que de défauts de fabrication.

La procédure d'arrêt “mélange d'huile

Il s'agit de l'habitude opérationnelle la plus importante. Vous ne devez jamais arrêter la machine avec du bois brut à l'intérieur des trous de la matrice. Le bois se refroidit, durcit comme du béton et doit être percé (ce qui endommage le poli miroir des trous).

• Procédure : Au cours des deux dernières minutes de fonctionnement, introduire un mélange d'huile, de sable et de sciure dans la machine.

• Résultat : Ce mélange huileux reste dans les trous de la filière pendant le stockage. Il prévient la rouille et s'enlève facilement lors du prochain démarrage.

Réglage de l'écart entre le rouleau et la matrice

La distance entre le rouleau et la face de la matrice est mesurée en millimètres.

• Réglage de l'écart : 0,1 mm à 0,3 mm.

• Fréquence de contrôle : Toutes les 4 heures de fonctionnement.

• Si le rouleau touche la matrice, il y a contact métal sur métal, ce qui détruit la surface traitée thermiquement. Si l'écart est trop important, le matériau forme un “tapis” épais et glisse, ce qui entraîne le colmatage de la filière.

Lubrification des roulements

Les roulements à rouleaux fonctionnent dans un environnement très chaud et très poussiéreux. La graisse complexe au lithium haute température doit être injectée toutes les 8 heures de fonctionnement.

8. Analyse économique : ROI pour la granulation de copeaux de bois

Pour investir dans un laminoir à filière plate, il faut comprendre les aspects économiques de l'unité.

Inducteurs de coûts

1. Électricité/combustible : Il s'agit généralement de l'OpEx le plus important.

2. Remplacement de la coquille de la matrice et du rouleau : Consommables. Une matrice en alliage de haute qualité dure de 600 à 800 heures. La durée de vie d'une coquille de rouleau est de 300 à 500 heures.

3. Travail : Un seul opérateur peut gérer l'alimentation et l'ensachage.

Création de valeur

Les copeaux de bois bruts ou les résidus forestiers ont souvent une valeur proche de zéro ou négative (coût d'élimination).

• Coût des matières premières : $0 - $20 / tonne.

• Coût de la transformation : ~$30 - $40 / tonne (énergie + pièces d'usure).

• Prix du marché pour les pellets : $150 - $250 / tonne.

• Marge : La marge potentielle est importante, à condition que la machine ne soit pas immobilisée pour des réparations. Cela renforce la nécessité d'acheter d'emblée des composants en acier allié de qualité.

9. Dépannage : Lecture des pastilles

L'aspect physique du granulé en dit long sur l'état de la machine.

Fissures verticales (effet sapin)

• Diagnostic : Le matériau est trop sec ou le taux de compression est trop faible. Le granulé rebondit après avoir quitté la filière.

• Remède : Ajouter de petites quantités d'eau ou de vapeur ; vérifier l'épaisseur de la matrice.

Fissures horizontales

• Diagnostic : La lame de coupe est émoussée ou mal réglée, frappant le granulé au lieu de le trancher. Ou le matériau contient trop de cendres inorganiques (sable).

• Remède : Affûter la fraise ; rechercher les débris dans les copeaux de bois.

Surface pâteuse / foncée

• Diagnostic : Surchauffe. Le matériau passe trop de temps dans le trou de la filière.

• Remède : Le taux de compression est trop élevé. Réduire l'épaisseur de la matrice ou ajouter un lubrifiant (huile végétale) au mélange.

Fines (poussières) dans le sac

• Diagnostic : La lignine n'a pas pris.

• Remède : Le refroidissement était insuffisant. Les granulés doivent être refroidis immédiatement après l'extrusion pour durcir le liant.

10. Innovations futures dans la technologie des matrices plates

Lansonmachines étudie actuellement la prochaine génération de presses à plat.

Rouleaux en carbure

Nous testons actuellement des rouleaux recouverts de bandes de carbure de tungstène. Bien que coûteuses, ces bandes augmentent la durée de vie de l'enveloppe du rouleau de 300%, réduisant ainsi les temps d'arrêt pour le remplacement des pièces.

Systèmes de lubrification automatique

Le graissage manuel est le principal point d'échec (erreur humaine). Les nouveaux modèles sont équipés de pompes automatiques qui injectent de la graisse dans l'arbre principal et les roulements à rouleaux à intervalles réguliers, de sorte que le métal ne soit jamais à sec.

FAQ complète

Q1 : Un broyeur à filière plate peut-il traiter directement des copeaux de bois humides ?

Non. Un taux d'humidité supérieur à 18-20% fait bouillir l'eau à l'intérieur des trous de la filière, ce qui empêche la formation de pellets. La pression de la vapeur fait éclater le bois à la sortie de la filière. Vous devez sécher les copeaux de bois jusqu'à une humidité de 12-15% avant de les transformer.

Q2 : Quelle est la durée de vie d'une plaque à filière plate ?

Une matrice en acier allié de haute qualité (20CrMnTi) traitée thermiquement sous vide aura une durée de vie de 600 à 800 heures, en fonction de l'abrasivité du bois. L'inversion de la matrice (utilisation des deux côtés) permet de doubler la durée d'utilisation.

Q3 : Pourquoi ma machine vibre-t-elle fortement ?

Les vibrations sont généralement le signe d'une usure irrégulière des rouleaux, d'un arbre principal déformé ou d'une alimentation irrégulière du matériau. Vérifiez que les roulements sont en bon état et que l'écart entre le rouleau et la matrice est uniforme sur toute la surface.

Q4 : Ai-je besoin d'un liant pour les granulés de bois ?

En général, non. Le bois contient de la lignine, un polymère naturel qui agit comme un liant lorsqu'il est chauffé par friction. Toutefois, pour le bois ancien et sec ou les bois durs contenant peu de lignine, l'ajout d'amidon 1-2% ou d'huile végétale peut améliorer la qualité des granulés.

Q5 : Comment choisir le bon diamètre de trou ?

La norme pour le chauffage résidentiel est de 6 mm. Les chaudières industrielles utilisent souvent des trous de 8 ou 10 mm. Les trous plus petits nécessitent plus d'énergie pour pousser le matériau à travers, tandis que les trous plus grands offrent un débit plus élevé mais une densité en vrac plus faible.

Q6 : Puis-je utiliser la même matrice pour les bois tendres et les bois durs ?

Ce n'est pas recommandé. Les bois tendres nécessitent une matrice plus épaisse (taux de compression plus élevé) pour générer de la friction. Les bois durs nécessitent une filière plus fine. L'utilisation d'une filière de bois tendre pour le chêne risque d'obstruer la machine ; l'utilisation d'une filière de bois dur pour le pin se traduira par des granulés lâches et friables.

Q7 : Quelle est la différence entre les laminoirs à filière plate de type R et de type D ?

Dans le cas du type D (tournage sur filière), la filière tourne tandis que les rouleaux sont immobiles. Dans le type R (Roller-turning), la matrice est stationnaire et les rouleaux tournent. Le type R est supérieur pour le bois car les rouleaux rotatifs créent une action de cisaillement qui aide à mélanger le matériau et évite les bourrages.

Q8 : Quelle est la consommation d'électricité d'une usine de matrices plates ?

Une petite usine typique (capacité de 200 à 300 kg/h) fonctionne avec un moteur de 15 à 22 kW. Cela équivaut à environ 60-80 kWh d'électricité par tonne de granulés produite, en fonction de la dureté du bois.

Q9 : Pourquoi mes granulés sont-ils noirs ?

Les boulettes noires indiquent une combustion (carbonisation). Cela signifie que la température de frottement est trop élevée. Cela est dû à un taux de compression trop élevé pour votre matériau, ou à un matériau trop sec.

Q10 : Puis-je fabriquer des aliments pour animaux avec une machine à granulés de bois ?

Techniquement, oui, mais le taux de compression du bois est beaucoup plus élevé que celui du fourrage. L'utilisation d'une filière en bois pour le maïs ou l'herbe entraînera une surchauffe de l'aliment et la destruction des nutriments. Vous devez acheter une filière séparée, plus fine, spécialement destinée à la production d'aliments pour animaux, et l'intervertir avec la machine.

11. Maintenance avancée des matrices : Resurfaçage et contre-encrage

Un détail souvent négligé est la possibilité de remettre à neuf une filière usée. En tant qu'expert en métaux, j'explique à mes clients qu'une filière n'est pas nécessairement “morte” lorsque la production diminue.

Le modèle d'usure

Avec le temps, le frottement des copeaux de bois use le chanfrein d'entrée (le cône conique au début du trou). Lorsque ce cône disparaît, la machine a du mal à faire entrer le matériau dans le trou, ce qui entraîne une baisse de la capacité de 50%.

Technique de réparation

1. Meulage de surface : Si la surface est irrégulière, une meuleuse de surface peut aplanir la face de la matrice.

2. Le contre-piquage : À l'aide d'un foret conique correspondant à l'angle d'origine (généralement 45 ou 60 degrés), les chanfreins d'entrée peuvent être repercés.

3. Résultat : Cela rétablit le “mordant” de la matrice, ce qui lui permet de saisir à nouveau efficacement le matériau. Cela peut prolonger la durée de vie totale de la matrice de 20 à 30%.

12. Couple du moteur et dynamique de la boîte de vitesses

Le broyeur à filière plate est une application à couple élevé. Le choix du réducteur influe considérablement sur la capacité de la machine à supporter les chocs (comme un nœud dans le bois).

Engrenages hélicoïdaux et coniques

• Engrenages coniques : On les trouve couramment dans les différentiels automobiles bon marché utilisés dans les moulins à granulés de bricolage. Ces différentiels ont tendance à surchauffer sous une charge industrielle continue.

• Engrenages hélicoïdaux : Utilisé dans la série professionnelle de Lansonmachines. Les engrenages hélicoïdaux engagent plus de dents simultanément, répartissant ainsi la charge. Ils fonctionnent plus silencieusement et plus froidement, transférant 95-98% de la puissance du moteur à l'arbre.

Systèmes d'accouplement

Nous évitons les accouplements rigides. Un accouplement flexible (accouplement à pneu ou accouplement araignée) est indispensable entre le moteur et le réducteur. Ce composant absorbe les vibrations du processus de granulation, protégeant ainsi les enroulements du moteur contre les secousses au fil du temps.

13. Tendances du marché mondial de la granulation de la biomasse

L'évolution vers la neutralité carbone stimule le marché des matrices plates.

Production décentralisée

Historiquement, les usines de pellets étaient des usines massives. Aujourd'hui, la tendance est au “traitement à la source”. Les usines de meubles, les scieries et les exploitations agricoles installent des moulins à filière plate pour traiter leurs propres déchets sur place. Cela permet d'éliminer l'empreinte carbone liée au transport des déchets bruts vers une usine centrale.

Normes de qualité des granulés (ENplus A1)

Même les petits producteurs visent désormais la qualité ENplus A1. Cela exige le respect strict d'une faible teneur en cendres (<0,7%). Le fonctionnement à faible vitesse du broyeur plat produit moins de poussières fines que les broyeurs annulaires à grande vitesse, ce qui aide les petits producteurs à répondre aux exigences de durabilité de ces normes internationales.

Recommandation finale pour les acheteurs

Lors de la sélection d'un Machine à granuler de bois Presse à granulés de bois à filière plate, Pour ce qui est de la puissance, ne vous contentez pas de la puissance nominale. Examinez le poids de la machine (un poids plus élevé implique un meilleur acier et un meilleur moulage), demandez la qualité spécifique de l'alliage de la matrice (exigez 20CrMnTi ou similaire), et assurez-vous que le taux de compression est adapté à votre source de bois spécifique.

Chez Lansonmachines, nous ne nous contentons pas de vendre du fer, nous concevons des solutions basées sur la science métallurgique. Une presse à filière plate est un instrument de précision. Traitée avec l'entretien adéquat et alimentée par des matières premières correctement préparées, elle devient une centrale de production d'énergie renouvelable.