Quel combustible pour une chaufferie au bois ?

^{Posté par GuidEnR le 17 novembre 2016}

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Il existe différentes familles de combustibles bois. On peut différencier tout d’abord :
     - le bois-bûche, qui implique une alimentation manuelle (grande variabilité des dimensions) ;
     - les combustibles qui autorisent une alimentation automatique (caractéristiques dimensionnelles relativement homogènes).

Pour ces derniers, il y a six ''familles'' relativement homogènes en termes de granulométrie, taux d'humidité et densité peuvent être distinguées :
     - les écorces ;
     - les sciures humides ;
     - les plaquettes ;
     - le broyat de bois de rebut ;
     - les copeaux et sciures sèches ;
     - les granulés.

Des combustibles issus des cinq premières familles peuvent être mélangés pour obtenir un combustible de granulométrie et taux d'humidité moyens.

Les écorces

Les écorces sont très hétérogènes en taille. Leur humidité est élevée. Lorsqu’elle dépasse 50 %, il est impératif de réaliser un mélange avec un combustible plus sec de manière à permettre les montées en puissance de la chaudière. Le taux de cendres est le plus élevé de tous les combustibles bois (supérieur à 5% de la masse anhydre), ce qui est dû à leur richesse en minéraux et à l'incrustation de terre fine lors du débardage en forêt et du stockage des grumes. Ce phénomène est d'autant plus accentué que l'écorce est rugueuse.

L'utilisation d'écorces en chaufferie n'est possible qu'avec des technologies « lourdes » au niveau du désilage (racleurs), de l'alimentation (tapis) et de la combustion (grilles inclinées mobiles, forte inertie). Les coûts d'investissement et de maintenance de ces équipements sont élevés mais compensés par le bas prix du combustible. Les écorces sont orientées de préférence vers les chaufferies de forte puissance (supérieure à 1 MW).

Les sciures humides

Elles sont constituées des poussières issues du sciage du bois frais.

Elles sont difficiles à utiliser seules en chaufferie. Elles ont tendance à s'agglomérer, ce qui oblige à n'utiliser que des systèmes de désilage à racleurs et des convoyeurs à tapis. Leur forte humidité (40 à 60 % sur brut) et leur faible granulométrie exigent des foyers comportant une forte masse réfractaire et adaptés pour éviter les envols (entraînement de fines particules charbonneuses dans les fumées). Certains constructeurs développent des technologies spécifiques (foyers cyclones, injecteurs à sciures...).

Stockées en tas important, les sciures humides, comme les sciures sèches (moins de 25% d'humidité), sont relativement stables au stockage (à la différence des écorces seules ou des mélanges écorces / sciures, qui ont tendance à composter).

Les plaquettes

Elles proviennent du déchiquetage des dosses (=pièces déchets issues du passage d’un tronc de section cylindrique à carrée) et délignures (=pièces déchets issues de l’élimination des écorces et aubiers du tronc dans sa longueur), des chutes de tronçonnage, des chutes courtes de menuiserie, des bois forestiers, bocagers, urbains et de bords de routes.

A l'état brut et livrées en flux tendu, elles ont une forte humidité (à l'exception des plaquettes issues des chutes de menuiserie). Par contre, elles peuvent être stockées et séchées sous abri.

On peut les répartir en deux catégories :

• humides (30 à 50 % d'humidité), dont la granulométrie varie de 10 à 80 mm ; elles nécessitent un désilage par racleurs et un convoyage par tapis, des matériels thermiques présentant une forte inertie et une combustion sur grilles inclinées ;
• sèches (20 à 25 % d'humidité, voire 15 % pour celles issues de chutes de menuiserie), généralement plus fines (5 à 20 mm) et plus régulières ; elles sont aussi plus faciles à désiler par des systèmes à pales et supportent un transport par vis ; leur combustion se fait dans des brûleurs ou des foyers volcans avec peu d'inertie

Le taux de cendres varie de 0,5 à 1,5 % de la masse anhydre. Cette variation est due au pourcentage d'écorces contenues dans les plaquettes.

Les plaquettes forestières sont en principe de bonne qualité, à condition qu'elles soient produites dans les règles de l'art par des professionnels compétents. Deux écueils sont à éviter : les « queues de déchiquetage » qui bloquent les alimentations automatiques et une humidité trop élevée, surtout lorsque le combustible est destiné à des installations de petites et moyennes puissance.

Le taux d'humidité du bois sur pied est voisin de 50 %. Sa diminution permet d'optimiser les frais de transport des plaquettes et leur valorisation énergétique ultérieure.

Pour obtenir un taux d'humidité satisfaisant, il faut prévoir :
soit un ressuyage des bois sur la coupe ou en bord de coupe, pendant plusieurs mois avant broyage :
Dans ce cas, les perches ou rémanents sont laissés pendant 6 à 8 mois sur le parterre de coupe, les feuilles ou aiguilles tombent et une partie des écorces et brindilles se détache des troncs ou des branches. On limite ainsi l'exportation des minéraux qui sont présents en plus grande concentration dans les feuilles, aiguilles et écorces.

Le stockage des plaquettes en bord de coupe ou sur plate-forme a l'inconvénient de provoquer une rupture de charge (impossibilité de livrer le combustible en flux tendu du chantier de production au site utilisateur) mais a l'avantage de permettre un contrôle de la qualité au niveau du stockage intermédiaire. Toutefois, lorsqu'il est possible d'effectuer des livraisons en flux tendu de la forêt à la chaufferie (installations de puissance supérieure à 1 MW), il convient de privilégier le ressuyage des perches ou branches pour plusieurs raisons :

• les éléments nutritifs retournent au sol d'où ils ont été extraits ;
• il n'y a pas de dégradation du bois donc pas de perte de matière sèche ni de contenu calorifique ;
• une rupture de charge et une reprise des plaquettes sont évitées, limitant ainsi les coûts de fourniture du combustible ;
• il n'y a pas de risque d'introduction de terre et de cailloux dans le combustible, contrairement à la reprise de plaquettes stockées à même le sol pour laquelle il est nécessaire de laisser une couche de bois (et donc de perdre du combustible) sans pour autant avoir une garantie sur l'absence d'éléments indésirables.

soit un stockage sous forme de plaquettes pendant plusieurs semaines (voire plusieurs mois), selon l'état initial et le taux d'humidité voulue :
Ici, les tas de plaquettes humides subissent une élévation de température (60-70°C au cœur) puis une diminution lente jusqu'à une stabilisation à un niveau supérieur à la température ambiante. La dissipation de chaleur du centre vers la périphérie du tas permet le séchage des plaquettes.

Le stockage en bord de coupe des plaquettes fraîches peut être réalisé à l'air libre : le taux d'humidité de la couche superficielle (10 à 15 cm) est alors soumis aux aléas climatiques sans empêcher le séchage du tas. Deux cas se présentent alors :

• la bâche utilisée est totalement imperméable : le taux d'humidité reste alors constant d'où l'utilité de produire les plaquettes en saison sèche et de les recouvrir une fois le taux d'humidité abaissé ;
• la bâche est imperméable à l'eau mais perméable à l'air, ce qui autorise le séchage des plaquettes ; ce type de bâche a été testé par les coopératives forestières qui admettent que, bien que les bâches soient onéreuses, elles fournissent cependant des résultats intéressants ; leur utilisation est plus simple que celle des bâches agricoles et, avec un minimum de précautions, elles peuvent être utilisées une seconde fois.

Le stockage des plaquettes sur une plate-forme intermédiaire (sous hangar avec dalle bétonnée) évite les inconvénients du stockage en bord de route (aléas climatiques, introduction de terre et de cailloux) et permet un séchage plus rapide (en quatre mois, le taux d'humidité passe de 45-50% à 20-25%) mais suppose l'amortissement ou la location de la plate-forme.

En tout état de cause les plaquettes ne doivent jamais être déposées à même le sol (en forêt ou sur terre-plein) car lorsqu'elles sont reprises au chargeur, elles sont toujours souillées par de la terre et des cailloux.

Voici un tableau résumant le séchage pour le combustible plaquette :

type séchage plaquettes	ressuyage du bois rond	séchage sous forme de plaquettes
lieu de stockage	sur le lieu de coupe	sur le lieu de coupe ou dans abri avec dalle bétonnée
protection lors du stockage	aucune	aucune ou bâche imperméable ou respirante
durée de stockage (de H 50% à H 20-25%)	6 à 8 mois	quelques semaines à quelques mois (8 semaines)
taille d'installation adaptée	sup. 1MW	inf. 1MW
type d'approvisionnement	flux tendu	pas de flux tendu, plus onéreux mais contrôle de la qualité intermédiaire

Broyat

Le broyat est obtenu à partir de bois de rebut (emballages, bois de déchèterie, bois de démolition...), démembrés au moyen de broyeurs à marteaux, qui ont la particularité d'éclater les bois. Les extrémités des plaquettes sont donc fibreuses et les morceaux ont tendance à s'emboîter les uns dans les autres et à s'emmêler : formation de voûtes dans les silos des chaufferies, mauvaise fluidité du produit. Il est ainsi impératif de n'utiliser que des désileurs à racleurs et des convoyeurs à tapis.

Le broyat étant sec, un foyer réfractaire lourd n'est pas nécessaire. La présence de corps étrangers entraîne en revanche des formations de mâchefer qui peuvent poser problème dans certains types de foyers (sans grille mobile notamment).

Peu dense et aéré, ce produit sèche facilement. Il reste stable, y compris lorsqu'il est stocké à l'air libre. Le taux de cendres varie de 0,5 à 2% de la masse anhydre. Cette variation est due aux corps étrangers non combustibles présents dans le produit (ferrailles...).

Copeaux et sciures sèches

Ces déchets fins sont obtenus lors du sciage, du ponçage et de différents usinages effectués par les menuiseries et fabricants de panneaux de particules et contre-plaqué. Secs et légers, ces combustibles peuvent être transportés sans difficulté par voie pneumatique. Le désilage est assez délicat car les copeaux ne sont pas fluides. Il se fait généralement avec des systèmes à vis tournante (sans fin) ou à bras rotatif à l'intérieur du silo (planétaire). Au niveau du foyer, on utilise de préférence des foyers volcans. Du fait du faible taux d'humidité, le foyer n'a pas besoin d'une grande inertie, et lorsque celle-ci existe, il convient de prendre garde aux surchauffes.

Leur stockage se fait alors généralement dans un silo acier extérieur qui récolte les sciures et copeaux aspirés directement au niveau des machines-outils. Etant sec, le combustible est très stable dans le temps mais il a tendance à se tasser sensiblement.

Combustibles compactés (granulés et briquettes)