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Rappel sur les besoins énergétiques du séchage: de la ressource aux produits fi

Rappel sur les besoins énergétiques du séchage: de la ressource aux produits finis Ateliers-conférences sur le séchage du bois 21e édition, 16-17 avril 2015 Yves Fortin Dany Normand Retour sur le passé avec un angle nouveau ou avec un regard plus éclairé, on l’espère!! Retour sur le passé avec un angle nouveau ou avec un regard plus éclairé, on l’espère!! Présenter quelques données types sur la consommation énergétique (calorifique et électrique) du séchage du bois Essence TH initiale/TH finale Érable vs chêne Produit bois de commodité vs bois d’ingénierie Montrer les composantes du bilan énergétique d’une opération de séchage Amener la réflexion sur la notion de PUISSANCE Proposer des moyens pour réduire les coûts énergétiques Présenter quelques données types sur la consommation énergétique (calorifique et électrique) du séchage du bois Essence TH initiale/TH finale Érable vs chêne Produit bois de commodité vs bois d’ingénierie Montrer les composantes du bilan énergétique d’une opération de séchage Amener la réflexion sur la notion de PUISSANCE Proposer des moyens pour réduire les coûts énergétiques Objectifs de la présentation Objectifs de la présentation Les coûts de séchage sont fortement reliés aux coûts énergétiques: Selon PEEIC le séchage représente approximativement 70 % de l’énergie totale pour la production de sciages résineux Les coûts des différentes sources d’énergie sont variables Les coûts de séchage sont fortement reliés aux coûts énergétiques: Selon PEEIC le séchage représente approximativement 70 % de l’énergie totale pour la production de sciages résineux Les coûts des différentes sources d’énergie sont variables Importance de l’énergie: coût Importance de l’énergie: coût La stabilité du procédé influence directement La productivité La planification manufacturière La qualité La stabilité du procédé influence directement La productivité La planification manufacturière La qualité Importance de l’énergie: procédé Importance de l’énergie: procédé Influence la rentabilité de l’entreprise $ Influence la rentabilité de l’entreprise $ Variabilité de la ressource Variabilité de la ressource • Essences et provenances • TH initiale et distribution • Densité • Perméabilité • Sensibilité du bois aux colorations chimiques et fongiques Spécifications requises vs produits finis Spécifications requises vs produits finis Exemple : Commodité vs bois d’ingénierie - Spécifications de séchage différentes • TH finale • TH variation (+/-) • TH gradient • Contraintes résiduelles • Gauchissement • Couleur • Gerces Commodité Bois d’ingénierie TH 15% avec pour 95% pièces à 19% et – (SPF COFI) TH 12% (+/- 2%) Bilan énergétique des séchoirs Tableur Excel: données initiales Données de base du séchoir et du chargement Humidités initiale et finale Conditions de l’air extérieur Température initiale du bois Programme de séchage Courbe de séchage (perte d’eau par étape) Sommaire des calculs (en tenant compte du coefficient de remplissage du séchoir) Qi kJ % kJ % kJ/m³a p p kWh/kge a u 1 18 777 256 3,5 18 777 256 3,7 34 244 0,05 2 14 457 994 2,7 14 457 994 2,9 26 367 0,04 3 1 365 991 0,3 1 365 991 0,3 2 491 0,00 4 86 454 341 16,1 86 454 341 17,2 157 668 0,22 5 257 913 911 48,0 257 913 911 51,3 470 361 0,65 6 103 956 368 19,4 103 956 368 20,7 189 586 0,26 7 19 664 597 3,7 19 664 597 3,9 35 863 0,05 8 34 506 974 6,4 ---- Total 537 097 431 100,0 502 590 457 100 916 580 1,27 Consommation calorifique corrigée (récupération énergie électrique) Efficacité apparente 0,57 MJ/m 3 a p p Btu/mpmp 1 155,0 2 583 653 Légende Q1 = réchauffement du bois et des baguettes Q2 = réchauffement du séchoir et des équipements Q3 = décrochement de l'eau du bois (forces de rétention) Q4 = réchauffement de l'eau résiduelle dans le bois après le séchage Q5 = réchauffement et l'évaporation de l'eau extraite Q6 = réchauffement de l'air de séchage et son humidification Q7 = pertes thermiques à travers les parois du séchoir Q8 = fonctionnement des moteurs des ventilateurs, des évents ou des compresseurs Consommation à la chaudière: 866 235 Calorifique seulement Calorifique + électrique ventilateurs réchauffement et humidification de l’air réchauffement du bois réchauffement du séchoir + équipement perte de chaleur par les parois réchauffement et évaporation de l’eau du bois Bilan énergétique des séchoirs Tableur Excel: méthode de calcul Ventilateurs: 0,11 kWh/kg eau (8,9%) réchauffement et humidification de l’air: 0,27 kWh/kg eau (22,5%) Réchauffement du bois: 0,03 kWh/kg eau (2,4%) réchauffement du séchoir + équipement: 0,03 kWh/kg eau (2,4%) perte de chaleur par les parois: 0,08 kWh/kg eau (6,3%) réchauffement et évaporation de l’eau du bois: 0,69 kWh/kg eau (57,6%) Bilan énergétique: 2x4 sapin baumier en été Calorifique: 1,09 kWh/kg H2O Électrique: 0,11 kWh/kg H2O IMPORTANT Consommation calorifique au séchoir : Ne considère pas : • Perte du réseau • Efficacité du système de chauffage Récupération de l’énergie électrique de ventilation en énergie calorifique Récupération de l’énergie électrique de ventilation en énergie calorifique L’énergie de ventilation est recyclée en totalité ou en partie en chaleur dans le séchoir par frottement et turbulence: Moteurs extérieurs: approx. 90% Moteurs intérieurs: approx. 100% L’énergie de ventilation est recyclée en totalité ou en partie en chaleur dans le séchoir par frottement et turbulence: Moteurs extérieurs: approx. 90% Moteurs intérieurs: approx. 100% Consommation calorifique et électrique au séchoir: érable vs chêne rouge Consommation calorifique et électrique au séchoir: érable vs chêne rouge 0 10 20 30 40 50 60 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 Teneur en humidité (%) Temps (heures) Courbes de séchage typiques chêne rouge érable à sucre Érable à sucre Chêne rouge Temps de séchage h 200 726 MJ/m3 1190 1385 BTU/Mpmp 2 662 000 3 098 000 kWh 4 700 17 080 kWh/Mpmp 69 250 Besoins énergétiques planches 4/4 d'érable à sucre vs chêne rouge Consommation calorifique 1 Consommation ventilateurs 0 50 100 150 200 250 300 0 10 20 30 40 50 60 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 Teneur en humidité (%) Temps (heures) Courbes de séchage typiques chêne rouge érable à sucre kWh/Mpmp +16% +263% Consommation calorifique et électrique au séchoir: bois d’ingénierie vs commodité (2x3 épinette noire) Consommation calorifique et électrique au séchoir: bois d’ingénierie vs commodité (2x3 épinette noire) Besoins énergétiques bois d'ingénierie vs bois de commodité (2x3 épinette noire) Bois de commodité Bois d'ingénierie Temps de séchage h 65 90 Consommation calorifique 1 MJ/m3 368 405 BTU/Mpmp 823 200 905 300 Consommation ventilateurs kWh 6 120 8 470 kWh/Mpmp 32,9 45,5 1 Consommation au séchoir 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Teneur en humidité (%) Temps (heures) Courbes de séchage typiques 2x3… 2x3 bois… +10% +38% Énergie vs Puissance Énergie vs Puissance Énergie La capacité d'un système à produire un travail Pour le séchage, c’est la production de chaleur L'énergie s'exprime : BTU - kWh - MJ Énergie La capacité d'un système à produire un travail Pour le séchage, c’est la production de chaleur L'énergie s'exprime : BTU - kWh - MJ Énergie conversion kWh BTU MJ 1 3 412 3,6 Énergie vs Puissance (suite) Énergie vs Puissance (suite) Puissance La puissance est la quantité d’énergie par unité de temps fournie par un système à un autre La puissance correspond donc à un débit d'énergie : si deux systèmes de puissances différentes fournissent la même énergie, le plus puissant est le plus rapide La puissance s'exprime : Boiler hp - kW - BTU/h Puissance La puissance est la quantité d’énergie par unité de temps fournie par un système à un autre La puissance correspond donc à un débit d'énergie : si deux systèmes de puissances différentes fournissent la même énergie, le plus puissant est le plus rapide La puissance s'exprime : Boiler hp - kW - BTU/h Puissance conversion BTU/h kW boiler hp 33 473 9,81 1 Consommation calorifique et puissance utile requise au séchoir: épinette noire été vs hiver Consommation calorifique et puissance utile requise au séchoir: épinette noire été vs hiver Consommation calorifique Puissance requise au séchoir Opportunités pour réduire la consommation énergétique au séchoir: principales options Diminuer la quantité d’eau à évaporer: préséchage à l’air, éviter le surséchage Diminuer l’énergie requise pour réchauffer l’air entrant: échangeurs de chaleur, modulation indépendante des volets d’entrée et de sortie d’air Diminuer les pertes thermiques: étanchéité des joints de panneaux à la vapeur, étanchéité des joints de portes, isolant sous le plancher, construire cellules en tandem (N.B. une laine minérale mouillée peut augmenter la consommation calorifique du séchoir de plus de 10%) Opportunités pour réduire la consommation énergétique au séchoir: principales options (suite) Diminuer les temps de séchage: programme de séchage optimisé (DRYTEK), prétriage, prérabotage Diminuer l’énergie électrique: ventilateurs à uploads/Industriel/ 01-besoins-energetiques-vs-caracteristiques-du-bois-dnormand-yfortin.pdf