Comment fabriquer des granulés de bois à partir de copeaux de bois

La transformation des copeaux de bois en granulés de bois de haute qualité est techniquement simple, mais nécessite un contrôle minutieux de la taille des particules, de l'humidité et de la température, ainsi qu'une chaîne d'équipements adaptée : broyage, mouture, séchage à environ 8-12 % d'humidité, granulation avec une matrice et un rouleau adaptés, refroidissement et tamisage, et enfin conditionnement. Lorsque ces éléments sont maîtrisés, les granulés offrent des performances fiables pour le chauffage et les usages industriels et peuvent être produits à grande échelle de manière rentable.

1. Pourquoi transformer les copeaux de bois en granulés ?

La transformation des copeaux en granulés permet de convertir une biomasse de faible valeur ou difficile à manipuler en un combustible dense et uniforme, à faible teneur en humidité, de taille homogène et au contenu énergétique prévisible. Les granulés s'écoulent et se dosent facilement dans les systèmes automatisés et augmentent la densité énergétique par unité de volume par rapport aux copeaux bruts, ce qui réduit le coût de transport par unité thermique et ouvre des marchés pour le chauffage domestique, les chaudières commerciales et la combustion industrielle. Cette transformation offre des avantages logistiques et élargit la demande commerciale pour les fournisseurs.

2. Aperçu du flux de production

Une chaîne de production de granulés robuste pour les copeaux suit généralement les étapes suivantes :

1. Réception et stockage.

2. Écaillage primaire et élimination des corps étrangers.

3. Réduction de la taille en particules fines (broyeur à marteaux ou moulin).

4. Tamisage pour éliminer les fragments trop gros.

5. Réduction de l'humidité dans un séchoir jusqu'à l'objectif de granulation.

6. Granulation dans un granulateur à matrice annulaire ou plate.

7. Refroidissement et trempe pour stabiliser la résistance mécanique.

8. Tamisage pour éliminer les fines et les granulés sous-dimensionnés.

9. Emballage, mise en sac ou chargement en vrac pour le transport.

Chaque étape influe sur la durabilité finale des granulés, leur pouvoir calorifique et leur rendement. Les guides industriels et les études de cas sur les usines soulignent que les étapes de séchage et de broyage sont déterminantes pour la qualité des granulés.

3. Sélection des matières premières et critères de qualité

Toutes les puces ne sont pas adaptées de la même manière. Caractéristiques clés à évaluer avant la production :

• Espèce et type de bois: Les granulés de bois dur ont souvent une densité apparente plus élevée et une combustion plus lente, tandis que le bois tendre offre des liants plus riches en résine dans certaines essences. Choisissez la matière première en fonction des caractéristiques souhaitées pour les granulés.

• Niveau de contamination: Le métal, la roche, le sable, les plastiques étrangers ou la terre endommagent les broyeurs et les matrices et doivent être éliminés à l'aide d'aimants, de séparateurs à air et de cribles.

• Humidité initiale: Les copeaux frais peuvent contenir entre 30 et 60 % d'humidité. Le préséchage ou le mélange avec des matériaux plus secs réduit la charge du séchoir.

• Géométrie des particules: Les copeaux sont grossiers ; la formation de granulés nécessite des particules fines inférieures à environ 3 millimètres pour un compactage homogène, ce qui exige un broyage efficace.

Conseil pratique : mettez en place un contrôle à la réception pour enregistrer les espèces, l'humidité et les contaminants afin de pouvoir décider si le lot nécessite un prétraitement supplémentaire.

4. Prétraitement : concassage, broyage et tamisage

Les copeaux issus du traitement des grumes ou des résidus forestiers doivent être réduits à une taille adaptée au broyeur à granulés. La chaîne typique est la suivante : broyage → broyeur à marteaux/broyeur à couteaux → tamis vibrant.

• Broyeur: Transforme les gros morceaux et les branches en copeaux faciles à manipuler pour un broyage ultérieur. Choisissez la taille de la déchiqueteuse en fonction de votre matière première et de votre débit.

• Broyeur à marteaux: La plupart des usines de granulés utilisent un broyeur à marteaux pour produire une alimentation sous forme de poudre. La taille moyenne des particules doit être inférieure à 3 mm ; les particules supérieures à cette taille réduisent la cohésion des granulés et augmentent l'usure de la matrice. L'efficacité et l'usure dépendent de la vitesse du rotor et de la configuration des marteaux.

• Tamis et classificateurs: Ces morceaux surdimensionnés séparés peuvent nécessiter un broyage secondaire. Un criblage efficace réduit la charge sur le séchoir et le granulateur.

La transformation des copeaux en une poudre fine et homogène est un processus très énergivore, mais indispensable ; un broyage de mauvaise qualité est la cause la plus fréquente de la mauvaise qualité des granulés.

5. Contrôle de l'humidité et objectifs de séchage

L'humidité est la variable la plus importante pour la qualité des granulés. Deux faits à garder à l'esprit :

• Humidité cible: La plupart des opérations industrielles visent un taux d'humidité d'environ 8 à 12 % pour les granulés de bois avant la granulation ; cet équilibre permet la plastification de la lignine et produit des granulés fermes. Un taux d'humidité plus élevé réduit le rendement et peut produire des granulés friables ; un taux d'humidité plus faible augmente l'énergie de broyage et peut réduire la liaison.

• Types de sèche-linge: Les séchoirs à tambour et les séchoirs à bande sont couramment utilisés pour les copeaux. La conception du séchoir doit trouver un équilibre entre le débit, la source de combustible et la chaleur d'échappement admissible. Certaines usines utilisent de l'écorce ou du combustible industriel pour chauffer les séchoirs.

Stratégie de contrôle : surveiller les températures d'entrée et de sortie et utiliser des capteurs d'humidité en ligne lorsque cela est possible afin de protéger la durée de vie de la filière et la qualité des granulés. L'humidité finale des granulés après refroidissement se situe généralement entre 4 et 6 %, ce qui est idéal pour un stockage à long terme.

6. Granulation : machines, matrices, rouleaux et paramètres de fonctionnement

La granulation est au cœur du processus. Deux types de broyeurs courants sont utilisés :

• Granulateur à matrice annulaire: Privilégié dans les installations de taille moyenne à grande pour un débit plus élevé et un fonctionnement continu plus long. Une matrice annulaire rotative avec des ensembles de rouleaux comprime les matériaux à travers les trous de la matrice. Les broyeurs à matrice annulaire traitent plus efficacement les copeaux de bois (après broyage) et offrent une meilleure durée de vie de la matrice pour une utilisation intensive.

• Moulin à granulés à matrice plate: Plus courant pour la production en petites quantités ou à domicile. Il est plus simple, mais son débit est plus faible et il nécessite généralement plus de main-d'œuvre. Pour la production à grande échelle de copeaux ou de granulés, on préfère généralement utiliser une filière annulaire.

Paramètres clés réglés par les opérateurs :

• Vitesse d'avance et la vitesse de vissage afin de maintenir un remplissage constant de la matrice.

• Température de la matrice influencé par la friction et peut contribuer au ramollissement de la lignine.

• Pression du rouleau et le dégagement des matrices qui déterminent la densité des granulés.

• Taille du trou de matrice pour atteindre le diamètre cible des granulés (généralement 6, 8 ou 10 mm pour les granulés combustibles).

Remarque : le bois contient de la lignine naturelle qui agit comme un liant intrinsèque lorsqu'il est chauffé et comprimé ; les liants synthétiques ne sont généralement pas nécessaires pour les granulés de bois pur si les objectifs en matière de particules et d'humidité sont atteints.

7. Étapes postérieures à la granulation : refroidissement, tamisage, stockage et conditionnement

Après l'extrusion, les granulés sont chauds et fragiles ; les étapes immédiates sont les suivantes :

• Refroidissement: Un refroidisseur à contre-courant réduit la température des granulés et solidifie la lignine en surface, augmentant ainsi leur résistance mécanique. Les granulés refroidis atteignent également un équilibre d'humidité stable.

• DépistageLes cribles vibrants séparent les fines et les poussières. Les fines sont recyclées vers le broyeur à marteaux ou mélangées à de futurs lots.

• Stockage: Stocker dans des entrepôts secs et ventilés ou dans des big-bags hermétiques afin d'éviter l'absorption d'humidité et la dégradation biologique. Le stockage en vrac nécessite de prendre en compte le risque d'échauffement spontané dans les piles profondes.

• EmballageLes systèmes d'ensachage automatisés augmentent l'efficacité du travail ; le chargement en vrac dans des camions ou des conteneurs est courant pour les clients industriels.

Une configuration de l'usine qui minimise la manutention des matériaux entre la presse à granulés, le refroidisseur et l'emballeuse réduit les bris et améliore le rendement.

8. Indicateurs de qualité et tests en laboratoire

Les clients et les organismes de normalisation attendent des indicateurs de qualité mesurables. Les tests courants comprennent :

• Teneur en humidité après refroidissement (objectif : 4 à 6 % pour les granulés finis).

• Densité apparente (kg/m3) – une densité plus élevée améliore la rentabilité du transport.

• Durabilité ou résistance mécanique mesurée par des essais de culbutage ; les valeurs acceptables pour les granulés de combustible haut de gamme dépassent généralement 95 % de durabilité.

• Teneur en cendres – plus la teneur est faible, mieux c'est ; une teneur élevée en cendres peut entraîner un encrassement des chaudières.

• Pouvoir calorifique (pouvoir calorifique supérieur) exprimé en MJ/kg ou BTU/lb.

• Répartition granulométrique et pourcentage de fines après sélection.

Les normes et les spécifications des acheteurs varient selon les marchés ; adoptez une routine simple de contrôle qualité en laboratoire pour chaque équipe de production.

9. Disposition type des équipements et configurations des installations

La conception de l'usine dépend du débit. Modules types pour une usine de petite à moyenne taille :

• Réception et stockage: baies couvertes, convoyeurs et broyeurs

• Broyeur primaire et broyeur à marteaux: unités de réduction par étages, aimants et tamis

• Ligne de séchage: séchoir à tambour ou séchoir à bande avec collecte des poussières et traitement des fumées

• Îlot de granulation: broyeur(s) à granulés, doseurs et panneaux de commande

• Refroidissement et filtrage: refroidisseur, crible et convoyeurs de retour pour les fines

• Emballage et palettisation: ensacheuse, palettiseur et banderoleuse

Pour un fonctionnement continu, prévoyez une redondance pour les pièces de rechange critiques : jeu de matrices supplémentaire, rouleaux de rechange et deuxième broyeur à marteaux si le débit ou la variabilité de l'alimentation est élevé. La configuration de l'usine peut être modulaire afin de s'adapter à la demande.

10. Consommation d'énergie, rendements et estimations approximatives des coûts

La demande énergétique et le rendement varient en fonction de l'humidité initiale, des espèces et de l'efficacité des plantes. Voici quelques règles empiriques :

• Perte de rendement: le volume et la masse diminuent pendant le séchage ; il faut s'attendre à une perte de masse notable lorsque les copeaux verts sont amenés à l'humidité des granulés.

• Consommation d'énergie: le broyage, le séchage et la granulation sont les principaux consommateurs d'énergie. Un séchage efficace et la récupération de chaleur permettent de réduire les coûts d'exploitation. L'utilisation de résidus de transformation, tels que l'écorce, comme combustible pour le séchage peut réduire les factures de combustible.

Pour la planification du projet, effectuez une cartographie des matières premières, un calcul du dimensionnement du séchoir et un modèle simple de retour sur investissement qui inclut les capitaux pour les broyeurs, le broyeur à marteaux, le séchoir, le moulin à granulés, le refroidisseur, les tamis et l'emballage, ainsi que le fonds de roulement pour les matières premières. Le rapport de la WSU et les notes régionales d'extension sont des références utiles pour la modélisation de la faisabilité.

11. Considérations environnementales, sécuritaires et réglementaires

Tenez compte des impératifs opérationnels suivants :

• Contrôle de la poussière et risque d'explosionLes usines de granulés produisent des poussières combustibles. Installez des systèmes adéquats de collecte des poussières, de mise à la terre et d'évacuation ou de suppression des explosions.

• Émissions provenant des séchoirs: Les gaz de combustion et les particules doivent être conformes aux permis locaux relatifs à la qualité de l'air. Un traitement des gaz de combustion peut être nécessaire pour les séchoirs industriels.

• Légalité de l'approvisionnement: Vérifier les règles d'approvisionnement en bois et les engagements en matière de durabilité exigés par certains acheteurs ou programmes de certification.

• Protection contre les incendies: Le stockage en vrac profond peut générer un échauffement spontané ; surveillez la température dans les piles et concevez des procédures ignifuges.

Le fait de traiter ces questions dès le début réduit les frictions réglementaires et renforce la confiance des acheteurs.

12. Remarques concernant l'adéquation des produits LansonMachines et leur achat

Pour les clients qui envisagent d'acheter du matériel, voici les questions clés à se poser pour s'aligner sur l'offre et le modèle commercial :

• Quel est votre débit de conception en tonnes par heure et par an ?

• Quelle qualité et quel profil d'humidité pouvons-nous attendre pour les copeaux entrants ?

• Utiliserez-vous du combustible de procédé ou de l'électricité pour le séchoir ?

• Le niveau d'automatisation et la surveillance à distance sont-ils nécessaires ?

LansonMachines fournit des presses à granulés, des broyeurs à marteaux et des lignes de granulation modulaires à des prix d'usine avantageux et avec des options de personnalisation en termes de matière première et de capacité. Lorsque vous comparez les fournisseurs, privilégiez les garanties sur la métallurgie des matrices, la disponibilité des pièces de rechange et le service après-vente local. (Il est recommandé de consulter les pages de spécifications et les fiches techniques propres à chaque entreprise avant de faire votre choix final.)

13. Tableaux

Tableau 1 : Spécifications cibles types pour les granulés de bois (utilisation comme combustible)

Tableau 2 : Comparaison des équipements – petite, moyenne et grande échelle

Tableau 3 : Liste de contrôle rapide du processus de transformation des copeaux en granulés

14. Questions fréquentes

1. Puis-je fabriquer des granulés directement à partir de copeaux sans les broyer ?
   Non. Les copeaux sont trop grossiers pour former des granulés solides ; un broyeur à marteaux ou un autre broyeur permettant d'obtenir des particules d'environ 3 mm est nécessaire.

2. Quel doit être le taux d'humidité des copeaux avant leur granulation ?
   Visez un taux d'humidité de 8 à 12 % à l'entrée dans le broyeur à granulés ; les granulés finis doivent présenter un taux d'humidité d'environ 4 à 6 % après refroidissement.

3. Les liants sont-ils nécessaires pour les granulés de bois ?
   Les granulés de bois purs reposent généralement sur la lignine naturelle et ne nécessitent pas l'ajout de liants si la taille des particules et le taux d'humidité sont corrects. Certaines matières premières à faible teneur en lignine peuvent nécessiter l'ajout d'une petite quantité de liant.

4. Quel type de broyeur à granulés convient le mieux aux copeaux ?
   Les broyeurs à anneaux sont préférés pour la production de copeaux à granulés à moyenne et grande échelle, car ils permettent un débit plus élevé et un fonctionnement intensif.

5. Comment contrôler les risques liés à la poussière et aux explosions ?
   Installez un système de dépoussiérage robuste, veillez à la propreté des lieux, reliez les équipements à la terre et utilisez des évents anti-explosion ou des dispositifs de suppression si nécessaire.

6. Quelles espèces produisent les meilleurs granulés ?
   Le bois dur et le bois tendre peuvent tous deux produire des granulés de qualité ; le choix des essences dépend de la tolérance à la cendre, des besoins calorifiques et de la disponibilité régionale.

7. Quelle quantité de masse est perdue pendant le séchage ?
   Une perte de poids importante se produit lors du séchage des copeaux verts jusqu'à l'humidité des granulés ; planifiez les volumes de matière première en conséquence. La perte exacte dépend de l'humidité initiale.

8. Les amendes peuvent-elles être réutilisées ?
   Oui. Les fines sont généralement recyclées dans l'alimentation du broyeur afin d'améliorer le rendement. Cependant, une quantité excessive de fines indique des problèmes en amont.

9. Est-il rentable de granuler de petits volumes ?
   La granulation à petite échelle est techniquement possible, mais souvent peu rentable en raison de l'énergie nécessaire au broyage et au séchage ; les économies d'échelle favorisent les installations de taille moyenne ou grande.

10. Comment tester la qualité des granulés ?
    Mesurer l'humidité, la densité apparente, la résistance mécanique et la teneur en cendres à l'aide de méthodes d'essai standard ; effectuer des prélèvements réguliers à chaque quart de travail.

15. Liste de contrôle pratique pour commencer à produire des granulés à partir de copeaux

1. Cartographier la disponibilité des matières premières et les tendances saisonnières en matière d'humidité.

2. Sélectionnez les spécifications des granulés adaptées à votre marché (diamètre, teneur en cendres, pouvoir calorifique).

3. Dimensionnez le séchoir et le broyeur à marteaux en fonction du débit et du taux d'humidité typique des copeaux.

4. Choisissez la taille du broyeur à boulets à matrice annulaire en fonction de la capacité prévue et des heures de fonctionnement.

5. Intégrer des modules de refroidissement, de criblage et d'ensachage dans le flux de matériaux.

6. Intégrer la lutte contre la poussière et la protection contre les incendies dans la conception des bâtiments.

7. Prévoir un budget pour les pièces de rechange et établir un calendrier de maintenance préventive pour les matrices et les rouleaux.

8. Exécutez des lots pilotes pour valider le contrôle qualité et ajuster l'humidité ou le broyage si nécessaire.