Séchage de sciages de feuillus par haute fréquencehardwoodinitiative.fpinnovations.ca/files/evenements/2012-20... · Principes de base du séchage par HF et justification pour le

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 (%)


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


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



0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 10 20 30


Coût (M$) 12 heures

18 heures

24 heures



0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 10 20 30


12 heures

18 heures

24 heures


Coût d’équipement et longueur d’électrode pour :

APPLICATION PRÉSÉCHAGE DE 60 À 30% TH



0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 10 20 30


Coût (M$) 12 heures

18 heures

24 heures



0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 10 20 30


12 heures

18 heures

24 heures


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



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



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



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

Documents

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