Broyeur vertical LM
Broyage, séchage et classement dans une enceinte unique. Sur une matière humide, il supprime le séchoir séparé et sa puissance, ce qui change le bilan électrique du site.
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Combien de kilowatts au tableau, combien de kilowattheures à la tonne : deux questions différentes, et la seconde décide du coût de revient pendant que la première décide du poste électrique.
Un broyeur de biomasse se dimensionne en deux temps : l’énergie qu’il faut par tonne produite, puis la pointe qu’il appelle au démarrage. Le premier chiffre règle le prix de revient, le second règle la section des câbles, le calibre des départs et parfois le prix du transformateur. Les confondre, c’est installer une machine correcte sur un réseau incapable de la démarrer.
Le kilowatt est une puissance instantanée, le kilowattheure par tonne est un rendement. Un broyeur qui sort 12 tonnes par heure en absorbant 200 kW travaille à environ 17 kWh par tonne. Le même broyeur, alimenté par un lot humide qui tombe à 7 tonnes par heure à puissance comparable, passe à près de 29 kWh par tonne. La machine n’a pas changé ; seul le prix de revient a bougé.
La puissance installée, elle, se calcule sur le pire lot et non sur la moyenne. À 200 kW absorbés en pointe, un moteur de 240 à 250 kW est la bonne réponse : la marge usuelle de 20 à 25 % couvre la variation de la matière, les tolérances de réglage et le vieillissement des organes. Une marge plus faible se paie en déclenchements et en arrêts.
Premier foyer, la matière elle-même. Un lignocellulosique est fibreux et élastique : il plie avant de rompre, une part de l’énergie fournie part en chaleur et en déformation plutôt qu’en création de surface. C’est ce qui distingue le broyage de la biomasse du broyage d’un minéral cassant, et ce qui rend les comparaisons directes avec un calcaire ou un clinker peu fiables.
Vient ensuite l’air, second foyer d’énergie. Pour évacuer les fins, il faut un débit d’air, et ce débit augmente plus vite que la finesse demandée. Un crible de 3 à 4 mm convient à une filière de granulés de 6 mm, la particule devant rester sous 60 à 70 % du diamètre de la filière. Quand on descend vers 150 µm, soit environ 100 mesh, le ventilateur de classement et l’aspiration deviennent des postes de premier plan.
Vient enfin la préparation de la matière. Un traitement thermique de type torréfaction rend la biomasse cassante : sur une cible fine sous 200 µm, le critère d’énergie de broyage chute d’environ 90 % lorsque la perte de masse atteint 28 %. C’est aussi un levier électrique, parce qu’il autorise une machine plus petite à débit égal.
Les parts sont exprimées en référence au broyeur principal, en ordre de grandeur sur un circuit fin de biomasse.
| Broyeur principal | Référence à 100 %. De 22 à 37 kW pour quelques tonnes par heure, de 160 à 200 kW pour 12 t/h. |
| Ventilateur de classement | 40 à 60 % dès qu’on serre la finesse : le débit d’air doit emporter les particules légères avant le séparateur. |
| Dépoussiérage et aspiration | 15 à 25 %. Une poudre de bois est un combustible : le dépoussiérage est un poste de sécurité. |
| Séchage et air chaud | Quasi nul à 12 % d’humidité, dominant au-delà de 25 %. Un broyeur vertical à gaz chauds absorbe cette fonction. |
| Alimentation et convoyage | 10 à 20 %. Doseurs, vis et élévateurs : leur réglage conditionne la charge réelle du broyeur. |
Un moteur de broyeur démarré à pleine tension appelle cinq à huit fois son courant nominal. Sur un broyeur de 200 kW en 415 V, le courant de régime se situe autour de 350 A : l’appel de pointe dépasse donc 1 700 A pendant quelques centaines de millisecondes. C’est cette pointe, et non la puissance de fonctionnement, qui fixe le calibre du départ et la tenue du poste de transformation.
Le démarrage direct reste le plus simple et le plus coupleux, mais il impose le réseau. Le couplage étoile-triangle ramène l’appel à environ un tiers, au prix d’un couple lui aussi réduit, donc seulement sur machine lancée à vide. Un démarreur progressif limite le courant à deux à quatre fois le nominal avec une rampe réglable de une à soixante secondes, ce qui suffit dans la plupart des cas. Un variateur maintient l’appel entre 100 et 150 % du courant nominal et module en plus le ventilateur de classement, solution la plus souple sur un réseau isolé ou sur groupe électrogène.
L’ordre des démarrages compte autant que le mode : aspiration et classement en premier, broyeur lancé sans matière, alimentateur ouvert progressivement. Une séquence écrite supprime l’essentiel des déclenchements de début de poste.
Une biomasse se broie correctement entre 10 et 18 % d’humidité. Au-delà de 18 à 20 %, la matière s’agglomère dans la chambre et le crible se colmate. Des copeaux récoltés à l’état vert peuvent arriver à 30 ou 60 % d’eau : le débit réel tombe alors 40 à 60 % sous la valeur nominale, pendant que la puissance absorbée reste proche de la pleine charge. Le kWh par tonne grimpe, et la puissance installée n’y change rien.
La question à trancher n’est donc pas « quel moteur » mais « où sécher ». Un stockage couvert avec ressuyage coûte moins qu’un séchoir, un séchoir séparé coûte moins qu’un broyeur surdimensionné, et un broyeur vertical avec air chaud réunit les deux fonctions dans la même enceinte, avec une puissance installée plus basse à production égale.
Lorsqu’une ligne de biomasse reçoit aussi un co-produit minéral, calcaire ou chaux dosés comme sorbant, liant d’un aggloméré ou refus de cendres, deux effets se cumulent. D’abord la densité : 100 à 250 kg par mètre cube pour une poudre de bois, contre plus de 1 200 pour une poudre de calcaire. Un doseur volumétrique réglé pour l’un sous-dose l’autre, et le broyeur tourne en vide relatif, à consommer du courant sans produire de tonne.
Ensuite l’usure. La calcite est tendre, dureté 3, mais les calcaires contiennent du quartz libre et les cendres sont souvent vitreuses. Des garnitures et des cribles usés ouvrent les jeux, la courbe granulométrique s’élargit, et la consommation par tonne dérive de plusieurs pour cent sans qu’aucune alarme ne le signale. Un sujet de maintenance, donc un sujet électrique.
Quatre vérifications, menées sur la matière réelle, évitent la plupart des reprises coûteuses.
Les chiffres qui reviennent dans un calcul de puissance sur biomasse.
Broyage, séchage et classement dans une enceinte unique. Sur une matière humide, il supprime le séchoir séparé et sa puissance, ce qui change le bilan électrique du site.
Voir la ficheMoteur à aimants permanents à entraînement direct, sans courroie. À puissance égale, le rendement est supérieur et le couple disponible dès le bas de la plage.
Voir la ficheSuivi de charge et de vibration en continu. Sur une matière qui change de lot en lot, l’indicateur de charge évite de faire tourner le moteur dans sa zone rouge.
Voir la ficheFormat compact pour puissances modestes, réglage hydraulique de la charge. Convient aux unités de quelques tonnes par heure raccordées en basse tension.
Voir la ficheElle se déduit de l’énergie spécifique, pas du catalogue. Une machine qui sort 12 tonnes par heure avec 200 kW absorbés demande environ 17 kWh par tonne ; on installe alors 240 à 250 kW pour couvrir les variations de matière et les pointes de charge. La marge sur la puissance nominale du moteur se situe entre 20 et 25 %, rarement moins, parce qu’un lot de biomasse ne ressemble jamais tout à fait au lot suivant.
Une biomasse broyée entre 10 et 18 % d’humidité se fragmente et s’écoule correctement. Au-delà de 18 à 20 %, la matière s’agglomère dans la chambre et le crible se colmate : le débit peut rester 40 à 60 % sous la valeur nominale à puissance absorbée comparable. Le coût se paie deux fois, en énergie par tonne et en puissance appelée pour rien. Un séchage préalable revient presque toujours moins cher qu’un surdimensionnement de la machine.
Un moteur de broyeur démarré directement appelle cinq à huit fois son courant nominal, ce qui impose le calibre du départ, du câble et parfois du transformateur. Un couplage étoile-triangle ramène cet appel à environ un tiers, un démarreur progressif le limite à deux à quatre fois le nominal avec une rampe réglable de une à soixante secondes, et un variateur le maintient entre 100 et 150 %. Sur un réseau faible, l’ordre des démarrages compte autant que le choix du démarreur.
Oui, sur deux registres. Un calcaire ou une chaux dosés comme sorbant ajoutent de l’abrasivité : la calcite est tendre, mais la silice associée use garnitures et cribles, et les jeux ouverts font dériver la consommation vers le haut. Surtout, la densité apparente de la biomasse, de l’ordre de 100 à 250 kg par mètre cube, n’a rien de commun avec celle d’un minéral : un doseur volumétrique réglé pour l’un sous-dose l’autre, et le circuit tourne à vide relatif.
Quatre pages du site pour transformer un calcul en dossier.

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