Brevet FR2264588A1 — publié le 19751017

La présente invention concerne des perfectionnements apportés à un procédé connu pour la fabrication de granulés organiques, stabilisés et déshydrates, utilisables comme engrais. Ce procédé connu permet d'exploiter notamment des matières organiques fertilisantes, telles que des fumiers composés de déjections animales diverses sur des litières variées. Les granulés obtenus étant stabilisés dans leur évolution biologique conservent leurs propriétés aussi longtemps qu'ils ne sont pas réhydratés au contact du sol. Leur stockage et leur conservation sont donc commodes , leur épandage peut etre effectué dans 1iexcellentes conditions (répartition et dosages grace uniquement aux moyens mélaniques et automati- ques qui équipent les-matériels agricoles pour le travail des sols. Autrement dit, l'agriculteur peut s'affranchir des contingences temporelles classiques, le fumier ne pouvant pas être conservé éternellement car il se dégrade avec le temps ; tout le fumier produit dans l'année devient utilisable , le traitement du sol est réalisable dans les meilleurs conditions : qualité optimale de la fumure, dosage et répartition parfaitement contrôlables, possibilité de revenir å des méthodes traditionnelles de culture dite biologique pour en tirer tout le profit en bénéficiant cependant des avantages apportés par les progrès dans la mécanisation des opérations. Le procédé connu évoqué dans ce qui précède consiste à broyer, trier, malaxer... le fumier frais au fur et à mesure quil est approvisionné en vue d'obtenir un produit homogène, puis à calibrer ce dernier sous forme de boulettes possèdant une tenue suff i sante au sens qu telles ne risquent pas de se désagréger lorsqu'elles seront remuées ; le procédé consiste alors à distribuer et répartir les boulettes en une couche relativement mince sous laquelle est injecté un courant ascendant de gaz chaude, ceux-ci ayant pour effet de constituer un lit fluidisé, c 'est-à-dire dans lequel les boulettes sont libres de se déplacer les unes par rapport aux autres et sont animées de mouvements par ces gaz chauds qui traversent le lit dès lors, il s'effectue, par échange, un séchage à coeur particulièrement efficace et rapide des boulettes qui deviennent par conséquent des granulés secs et stables pouvant être facilement transportés stockés et distribués. L'inconvénient principal de ce procédé connu est que les gaz s'échappant du lit fluidisé sont encore relativement chauds et qu'une quantité de chaleur appréciable se trouve inutilement dissi pée dans l'atmosphère, Cela est dt au fait que la température des gaz à leur admission sous le lit fluidisé est relativement basse (100 à 1800C), d'une part, pour ne pas détruire la matière organique traitée, d'autre part, pour éviter l'apparition du phénomène de croutage, c'est-à-dire la formation à la surface des boulettes humides d'une croQte étanche qui s'opposerait à la migration de l'humidité du coeur vers l'extérieur.Etant donné que la différence de température entre les gaz chauds et l'ambiance est relativement faible, le rendement de l'échange est évidemment limité. A cette raison, s'en superpose une autre qui résulte de la cinétique particulière de ces gaz chauds, nécessaire à la création et au maintien du lit fluidisé ; en effet, la vitesse des gaz est telle que ceux-ci ne restent pas suffisamment longtemps au contact des boulettes pour que l'échange thermique et hygrométrique soit amélioré. En conséquence, il semble inévitable qu'une partie relativement importante de la chaleur fournie soit perdue et l'expérience montre que le rendement thermique ne dépasse guère 50%. Un deuxième inconvénient du procédé connu est que les boulettes perdenti au cours de leurs mouvements et de leurs rencon tres matuelles, une partie de leurs composants qui s'échappe sous forme de poussière avec les gaz rejetés à l'atmosphère ; cette perte de matière première possèdant une activité fertilisante certaine, semble également inévitable. La présente invention a pour but de récupérer : - une partie importante de la chaleur habituellement perdue - et la majeure partie des poussières actives. Elle a également pour but d'éliminer la pollution qu'en trame jusqu'à présent la dispersion desdites poussières dans l'atmosphère. Pour atteindre ces buts, la présente invention propose un préséchage de la matiere première, en utilisant les gaz en prove nance du séchage proprement dit. Ainsi, une partie importante de la chaleur qui est habituellement dissipé dans l'atmosphère est utilisée pour effectuer le préséchage et, comme le produit préséché est moins chargé d'humidité, la quantité de chaleur à fournir au lit rluidisé. se trouve-t-elle réduite d'une façon notable. Conformément à 1 'invention, on récupère les gaz chauds, chargés de poussières et d'humidité, en provenance du séchage par fluidisation et on le mélange à de l'air ambiant de façon à disposer d'un fluide gazeux relativement chaud et non saturé en humidité, on prépare la matière première en lui conférant la forme de blocs suffisamment solides pour etre manipulables et empilables, on empile les blocs de façon à menager entre eux des passages de chicanes et on dirige le fluide gazeux protzenant du mélange précité, à la hase des piles ainsi constituées afin que ce fluide en s'élevant assure un préséchage à coeur des blocs, ces blocs préséchés étant ensuite transformés en granulés. L'inventions'étend par ailleurs à une installation de préséchage comportant, d'une part, un dispositif mélangeur de gaz dont une première gaine d'entrée est reliée au conduit d'évacuation des ga chauds de cette installation de séchage et dont une deuxième gaine d'entrée communique avec l'atmosphère par l'intermédiaire d'un organe de règlage du débit, d'autre part, au moins un ventilateur raccordé à la sortie du dispositif mélangeur et débitant le mélange gazeux vers au moins un carneau recouvert par un plancher perforé sur lequel une pile de blocs à présecher-est constituée Divers autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Une forme de réalisation de l'installation préconisée, à titre d'exemple non limitatif, pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, est représentée sur le dessin annexé. Sur ce dessin - la figure 1 est une vue synoptique illustrant la prépa- ration de la matière première en vue d'obtenir des blocs empilables - les figures 2 et 3 sont des élévations orthogonales montrant un mode d'empilage des blocs susceptible de convenir, la figure 3 étant une coupe prise suivant la ligne III-III de la figure 2 - la figure 4 est une vue schématique faisant ressortir les phases essentielles du procédé telles qu'elles sont obtenues dans 1 installation. Pour la préparation du bloc, l'installation comporte (figure 1) - une trémie d'alimentation 1 dans laquelle le fumier frais est déversé - un dispositif émotteur 2 destiné à diviser le fumier pour obtenir des particules relativement fines - un dispositif trieur 3 permettant d'extraire et dElimi- ner les principaux corps étrangers, - un dispositif mélangeur 4 ayant pour objet de mêler d'une façon homogène les divers composants et éventuellement des produits d'apport constitués par exemple par d'autres matières organiques ayant subi une transformation biologique appropriée, par des adjuvants divers susceptibles de compléter et d'améliorer les qualités du fumier en tant qu'engrais, les .propriétés du sol etc.. - un dispositif de mise en forme 5 tel qu'une presse, une machine à filer ou autre. T e dispositif 5 est prévu pour conditionner le produit homogène ainsi obtenu, en lui conférant la forme de blocs 6 suffisamment solides pour être manipulables et empilables, sans l'assistance d'un liant additionnel ; en effet, un simple pressage permet d'agglomérer le fumier divisé et de lui assurer une tenue intrinsaque, satisfaisant parfaitement aux conditions ultérieures du traitement. Dans l'exemple représenté, les blocs 6 ont une forme para llèlépipèdique telle que leur longueur soit légèrement supérieure à un multiple de leur largeur. Ainsi, dans cet exemple, la longueur d'un bloc est égale au double de la largeur de ce bloc, augmenté de l'épaisseur de l'un des passages à ménager entre les blocs d'une pile. Il s'agit en effet de constituer avec ces blocs 6, des piles 7 (figures 2 à 4) posées sur un plancher perforé 8 qui recouvre des carneaux 9 amenant le mélange gazeux de préséchage ; ce plancher peut etre une claie en bois, un panneau en métal déployé, un caillebotis en béton armé etc. Chaque pile 7 est organisée de telle façon que des passages en chicanes 10 sont ménagés entre les blocs Dans l'exemple représenté, les blocs de chaque couche sont disposés parallèlement les uns aux autres, mais des espaces libres extrêmes ll subsistent entre les bouts de ces blocs et des espaces libres latéraux 12 subsistent entre les côtés desdits blocs. Les blocs de la couche sousjacente et la couche sus-jacente sont répartis de la meme manière , cependant, ils s'étendent perpendiculairement à ceux de la couche intermédiaire et sont situés de façon que chacun recouvre, dans le sens de sa longueur (figure 3) , deux espaces libres latéraux 12 de la couche intermédiaire et qu'un sur deux recouvre-, dans le sens de sa.largeur (figure 2), un espace libre extrême 11.Ainsi, le mélange gazeux qui emprunte l'un des passages en chicanes, peut suivre verticalement un espace extrême lla (figure 3) et être dévié horizontalement par le bloc 6b qui le coiffe : - soit le long de cet espace extrême lla, vers l'un ou l'autre des espaces extrêmes llb du bloc 6b - soit le long des espaces latéraux 12a débouchant dans ledit-espace extrême lIa, vers l'un ou l'autre des espaces latéraux 12b du bloc 6b Autrement dit, les espaces libres d'une couche ne communiquant directement avec ceux des couches contiguës que de façon exceptionnelle (points de croisement), le mélange gazeux s'écoule en zigzag à travers les passages du type précité et dépose dans les chicanes, c'est-à-dire contre les blocs, les poussières quJil contient. Selon un mode d'éxécution du procédé particulièrement avantageux, la largeur de chaque bloc peut être comprise entre 100 et 300 mm et sa longueur entre 220 et 650 mm, la distance libre entre-deux blocs consécutifs aussi bien aux extrémités que sur les catés peut être comprise entre 20 et 50 mm, la hauteur de chaque bloc peut entre comprise entre 100 et 300 mm, la hauteur d'une pile peut varier entre 1,5 et 4 m. Dans cet exemple, la vitesse de circulation du mélange gazeux peut etre comprise entre 0,20 et 0,60mus et dès lors, les échanges thermiques s'effectuent dans les meilleures conditions tandis que la majeure partie des poussières se dépose. Les blocs 6 étant constitués, les piles 7 étant montées en ménageant les passages en chicane lO, il s'agit maintenant de fabri.qer le mélange gazeux et d'opérer le préséchage. Un exemple choisi dans un cas défavorable montrera l'in térêt du procédé et l'aspect inattendu des résultats obtenus, par conséquent la non évidence pour l'homme de l'Art des moyens préconisés. Supposons que les gaz chauds qui seraient rejetés a l'at mosphère par l'installation de séchage proprement dite soient a une température de 70 C et contiennent 30 g d'eau par kg de gaz sec. Supposons en outre que l'air ambiant soit à une température de 50C et soit saturé en humidité. L'enthalpie est alors de 35, 75 k cal/kg pour les gaz chauds et de 4,49 k cal/kg pour l'air froid. Si l'on mélange les gaz chauds et l'air froid en quantités égales, ce mélange présente une enthalpie moyenne de 20, 12 k cal/kg une teneur moyenne en eau de 17, 72 g/kg d'air et une température résultante de 39,50C. Or, àcette température, la teneur en eau à la saturation est de 47 g/kg d'air. On a donc obtenu dans un cas défavorable, un mélange gazeux possbdant - un potentiel thermique relativement élevé, mais à une température modérée convenant parfaitement à un préséchage de matériaux massiquesâforte humidité interne - une teneur en humidité fortéloignée-de~la saturation. Ainsi, le mélange gazeux présente un potentiel d'évapora- tion ayant les qualités requises pour le préséchage de blocs massiques de fumier.Il est en effet important de remarquer que ce préséchage peut être réalisé dans des conditions ayant un caractère adiabatique, en ce sens que l'on acquiert la certitude que la cha lqur fournie par le mélange gazeux est transférée aux blocs et transforme dans sa presque totalité l'eau liquide de ces derniers en vapeur d'eau véhiculable par ce mélange gazeux en écoulement. De plus, la paroi de ces blocs prend très sensiblement la tempFra- ture du thermomètre humide, ce qui permet un échange de chaleur favorable avec le mélange gazeux de séchage dont la vitesse est in tentionnellement maintenue à une valeur modérée comprise entre 0,20 et 0,60 m/s. Bien entendu, l'exemple précité étant défavorable et exceptionnel, on peut prévoir dans des conditions courantes le cas suivant : le mélange gazeux est à une température de 450C, son humidité relative est de 15 ,0 w sa vitesse d'écoulement est de 0,30 m/s. La vitesse d'évaporation obtenue est alors de 15 g/h/dm2 et dés lors, on peut abaisser la teneur en humidité de la matière depuis 75% jusqu'à 60% en 150 heures, soit 10 jours de traitement environ à raison de 15 heures par jour Un tel résultat revient à extraire la moitIé de l'eau contenue dans les blocs puisque 75% représente 3 parts d'eau pour 1 part de produit-sec, tandis que 60% représente 1,5 part d'eau (soit la moitié) pour toujours 1 part de produit sec. I1 convient de noter que les conditions de cette élrapora- tion sont compatibles avec la vitesse de diffusion-de l'humidité du coeur vers la peau, telle qu'elle est observée dans la matière ainsi agglomérée en blocs. On obtient ainsi un séchage à coeur de la matière sans observer de modification de structure préjudiciable à la qualité de la matière et à la tenue mécanique des blocs. L'installation de préséchage comporte donc, outre les moyens décrits dans ce qui précède en se référant aux figures l à 3, d'autres moyens définis dans ce qui suit en relation avec la figure 4. Tout d'abord, une première gaine 13 reliée au conduit d'évacuation des gaz chauds de l'installation de séchage et une deuxième gaine 14 communiquant avec l'atmosphère par l'intermédiaire -d'un clapet 15 de réglage du débit sont raccordées à un corps de mélangeur 16 contenant un organe rotatif 17 qui permet d'assurer un mélange homogène des gaz chauds et de l'air froid. Le clapet 15 peut être piloté, pour permettre l'obtention de caractéristiques stables du mélange, par tous détecteurs appropriés tels que soudes thermométriques, hygrométriques etc... placés en aval du mélangeur 16. Ce dernier est branch8, à sa sortie, sur une gaine de distribution 18 dont des dérivations 19 équipées de ventilateurs 20 alimentent les carneaux 9 de plusieurs piles 7, éventuellement coiffées par des.cloches 21 s'opposant aux fuites latérales. Les ventilateurs sont destinés à débiter le mélange gazeux de préséchage dans les conditions d'écoulement requises. Si chaque pile 7 a une largeur de 2 a 3 m et une longueur de 15 A 30 m, le débit du ventilateur correspondant peut être compris entre 30.000 et 60.600 m/h à une pression manomètrique totale comprise entre 50 et 120 mm d'eau. Bien entendu, lorsque les blocs 6 sont convenablement préséchés, ils sont repris pour être désagrégés, transformés en boulettes et séchés par fluidisation. L'invention n'est pas limitée a la forme de réalisation représentée et décrite en détail, car diverses modifications peuvent y tre apportées a ans sortir de son cadre. Le procédé, objet de l'invention, est applicable notamment à la production d'engrais granulés et de'shydratés, à base principalement de matières organiques. REVENp ICAT IONS 1. Procédé pour la fabrication, à partir notamment de matièresorganiques fertilisantes, de granulés deshydratOs utilisables comme engrais, ce procédé consistant à calibrer des granulés, à les distribuer en couche relativement mince et à injecter sous cette couche un courant ascendant de gaz chauds ayant pour effet de constituer un lit fluidisé au travers duquel les échanges s'effectuent pour opérer le séchage à coeur de ces granulés, ledit procédé étant caractérisé :: - en ce qu'on récupère les gaz chauds, chargés de poussières et d'humidité, en provenance du séchage par fluidisation et en ce qu'on le mélange à de l'air ambiant de façon à disposer d'un fluide gazeux relativement chaud et non saturé en humidité - en ce qu'on prépare la matière première en lui conférant la forme de blocs suffisamment solides pour être manipulables et empilables, - en ce qu'on empile les blocs de façon à ménager entre eux des passages en chicanes - et en ce qu'on dirige le fluide gazeux provenant du mélange précité1 a la base des piles ainsi constituées afin que ce fluide en s'élevant assure un préséchage à coeur des blocs, ces blocs préséchés et chargés des poussières récupérées étant ensuite transformés en granulés. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière première, exempte de liant, est compressée pour sa mise en forme de blocs, le taux de compression étant limité à ce qui est suffisant pour assurer la solidité desdits blocs et conserw ver la porosité a cette matière. 3. Procéde selon la revendication 2, caractérisé en ce que les blocs présentent une forme parallèlépipèdique et sont places en couches superposées, les blocs d'une couche étant écartés les uns des autres et posés à cheval sur ceux de la couche sous jacente de façon que les espaces libres entre tous ces blocs constitubent des passages en chicanes pour le mélange gazeux qui s'écoule vers le haut. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le mélange gazeux est à une température comprise entre 30 et 550C, sa teneur en humidité étant comprise entre 0,5 et 3%. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la vitesse d'écoulement du mélange gazeux entre les blocs est comprise entre 0,2 et 0,6 m/s. 6. Installation de préséchage pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractéri sée en ce qu'elle comporte, en amont de l'installation de séchage par fluidisation et en combinaison avec les moyens de celle-ci - un dispositif mélangeur de gaz dont une première gaine d'entrée est reliée au conduit d'évacuation des gaz chauds de cette installation de séchage et dont une deuxième gaine d'entrée communique avec l'atmosphère par 1'intermOdiaire d'un organe de réglage du débit, - au moins un ventilateur raccordé à la sortie du dispositif mélangeur et débitant le mélange gazeux vers au moins un carneau recouvert par un plancher perforé sur lequel une pile de blocs a présécher est constituée. 7. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'en amont des piles, elle comporte au moins - un dispositif émotteur traitant le fumier frais - un dispositif mélangeur, homogénéisant la matière première - un dispositif presseur conformant les blocs. 8. Installation selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce qu'en aval des. piles, elle comporte un dispositif concasseur traitant les blocs préséchés et alimentant le dispositif de l'installation de séchage qui forme les boulettes.