Brevet FR2386794A1 — publié le 19781103

L'invention a pour objet un procédé et dispositif de régulation d'un séchoir à tambour tournant, en particulier pour des produits tels que du fourrage, des pommes de terre, autres légumes et analogues. Les produits de ce genre sont desséchés en vue de la conservation. Cette opération est habituellement effectuée dans un séchoir constitué par un tambour rotatif, le fourrage entrant à un bout, côté amont, et sortant par l'autre bout, côté aval. Un courant de gaz chaud est établi à l'intérieur du tambour dans le même sens de circulation que le fourrage, et peut être, en partie, recyclé dans le foyer où sont préparés les gaz chauds. Le but est d'avoir à la sortie un produit à teneur en eau déterminée > que l'on choisit en général voisine de 12%. Comme les produits entrant dans le séchoir peuvent avoir des caractéristiques très variées, selon les espèces d'herbes à sécher, leur dimension, et selon leur teneur en humidité, on est amené, pour avoir'à la sortie la teneur en eau désirée, à régler différents paramètres, tels que le débit de fourrage vert introduit, la température et le débit de fuel chauffant les gaz introduits, ou la durée de séjour des produits dans le séchoir. On peut agir sur la durée de séjour des produits dans le séchoir par l'inclinaison du tambour, sa vitesse de rotation, et la vitesse des gaz chauds (c'est-à-dire le débit) dans lesquels retombe périodiquement le fourrage par suite de la rotation du tambour. Le recyclage des gaz modifie le débit dans le tambour et agit ainsi sur la durée de séjour des produits dans le séchoir. En général, pour avoir un dispositif qui ne soit pas trop compliqué, on met en oeuvre une régulation, que nous désignons ici "primaire", agissant soit sur le débit de fourrage introduit, soit sur le débit de combustible, en général du fuel en fonction de la température des gaz sortant comparée à une température de consigne, pour équilibrer le bilan thermique. On admet que cette température a une corrélation avec la teneur en humidité du fourrage desséché sortant, qui est la caractéristique recher chée, mais qui n'est pas facile à mesurer, ni à introduire dans une régu lation, tandis que la mesure de la température des gaz à la sortie est facile à mesurer et à introduire dans la régulation. On utilise divers types de régulation entre l'alimentation de produit vert ou le débit de fuel, et l'écart de température de sortie des gaz par rapport à la température de consigne. Mais, du fait de l'inertie du processus (les gaz chauds traversent le sécheur en 10 à 20 secondes, mais ces produits mettent 10 à 45 minutes), les températures obtenues s'écartent durablement de la température de consigne, ou notablement, en particulier aux changements brusques de régime de séchage (fourrages différents). De plus, la teneur en eau du produit sortant ne dépend que partiellement de la température de l'air sortants qui ne fait que constater l'équilibre du bilan thermique du séchage ; elle dépend aussi de la durée du séjour du produit dans le séchoir. C'est pourquoi on a déjà proposé de corriger cette régulation primaire. On a proposé (brevet français n" 74 20645 du 14 juin 1974 au nom du demandeur) d'appliquer une régulation secondaire dans laquelle on fait varier la durée de séjour des produits dans le séchoir, en fonction de la charge évaporatoire, caractérisée par exemple par le débit de fuel, pour rendre la teneur en eau de sortie indépendante de la charge. Ainsi quand le débit de fuel augmente, la régulation secondaire intervient pour accroftre la durée de séjour des produits dans le séchoir. La teneur en eau de sortie est ainsi déterminée par le choix de la température de consigne. En particulier, afin de pouvoir choisir la température de consigne indépendante de la teneur en eau du fourrage à la sortie, on a proposé comme régulation secondaire (brevet français n" 76 07633 du 17 mars 1976, au nom du demandeur) de régler la durée de séjour du produit en fonction de la charge évaporatoire, en particulier en combinaison avec un ajustement de la durée moyenne de séjour et/ou de la température de consigne pour ajouter à la correction apportée par la charge évaporatoire. Il devient alors possible de choisir la température de consigne pour obtenir avant tout un débit évaporatoire élevé ou une faible consommation de fuel rapportée à l'eau évaporée, l'ajustement de la durée moyenne de séjour étant décidée d'après la teneur en eau constatée à la sortie, manuellement ou automatiquement.On peut aussi agir sur la température d'entrée, de façon équivalente. Mais, la température de sortie nécessaire pour obtenir le séchage désiré dépend de la nature du fourrage et, pour un fourrage déterminé, de sa teneur en eau initiale : elle est plus élevée pour un fourrage plus humide. De plus, ces régulations ne permettent pas d'obtenir une teneur en humidité du fourrage desséché assez régulière, car la constatation de la teneur en eau àla sortie est tardive, vula durée du séchage.Dans ces conditions, pour obtenir dans le fourrage sortant la teneur en eau prescrite, on propose, selon la présente invention, d'agir sur la durée de séjour du produit, -ou sur la température de consigne, en fonction de la teneur en eau du produit å ltentrée, Comme il n'est pas possible, actuellement, de mesurer faci et rapidement lement/l'humidité du produit à I'entrée, c'est un but de la présente invention de déterminer à chaque instant la teneur en humidité du produit entrant dans le séchoir, pour agir sur la durée de séjour du produit ou/et sur la température de consigne. Si la teneur en humidité du produit entrant croft, on allonge la durée de séjour, ou/et on relève la température de consigne. L'opération de mesure de l'humidité d'un fourrage vert, suivant les procédés connus, dure environ une demi-heure et le procédé n'est pas utilisable dans une régulation. Cependant, on a constaté que, si la teneur en eau du produit sortant varie en fonction de la teneur en eau du produit entrant, elle varie dans des limites beaucoup plus étroites. Par conséquent, selon une caractéristique de la présente invention, on détermine la teneur en eau du produit entrant par comparaison du débit d'eau évaporée, c'est-à-dire en pratique la charge évaporatoire telle que définie et précisée dans les deux demandes françaises n" 74 20645 et 76 07633, avec le débit de matière sèche, clest-à-dire en pratique le débit de matière séchée. Ce dernier débit peut être mesuré facilement en continu. I1 existe de nombreux appareils, comportant un tapis roulant peseur, qui indiquent en permanence le débit qui passe dessus ; on connait, à peu près, la teneur en eau de ce produit. La précision avec laquelle cette valeur est connue pourrait ne pas être suffisante pour ltutilisation du fourrage, dont la teneur en eau doit avoir une valeur très précise pour permettre son compactage dans de bonnes conditions, assurer sa conservation et garantir sa valeur alimentaire, mais cette connaissance approximative suffit pour déterminer la teneur en eau du produit entrant, qui varie dans des limites très larges. Le processus transforme une variation de 10% de la teneur en eau, par rapport à la matière sèche, à l'entrée en une variation de teneur en eau à la sortie de 5% environ: or, il suffit de maintenir la teneur en eau du produit sortant à 20% près ; l'information contenue dans la connaissance de la teneur en eau à l'entrée permet donc de corriger le processus de façon suffisante. La charge évaporatoire peut être définie et mesurée de plusieurs façons, déjà décrites dans la demande de brevet français n" 76 076 33. Dans un premier procédé, cette charge évaporatoire est obtenue par différence du débit de produit vert à l'entrée et du débit de produit séché sortant. La différence des deux débits donne la charge évaporatoire, et leur différence relative la teneur en eau à l'entrée avec une précision suffisante. La charge évaporatoire. peut être assimilée au débit de fuel elle peut etre obtenue avec plus de précision en faisant intervenir les températures à l'entrée et à la sortie du séchoir, elles caractéristiques de combustion : la consommation spécifique du fuel par rapport à liteau évaporée, ainsi obtenue, et qui peut, avantageusement, entre affichée, donne, en regard du débit de fuel la charge évaporatoire. (On peut pareillement utiliser à la place de la température à 1' entrée la teneur en CO2 à la sortie). La charge évaporatoire peut aussi entre définie plus simplement à partir de la température des gaz sortant du foyer (entrant dans le séchoir) corrigée de préférence par la dépression régnant au passage du foyer au tambour. La charge évaporatoire peut aussi être obtenue à partir de liteau transportée par les gaz : la teneur en eau des gaz à la sortie (mesures psychrométriques, ou mesures déterminant la température de rosée). Cette teneur en eau, connaissant le débit de gaz apprécié à partir d'une pression dynamique ou de la variation de pression créée par un accident de la conduite, donne la charge évaporatoire. Pour plus de précision, on peut déduire l'eau contenue dans les gaz à l'entrée : vapeur d'eau de l'air et eau de combustion du fuel, le cas échéant vapeur d'eau recyclée. Enfin, selon une autre caractéristique de la présente invention, on peut procéder de la façon suivante. On a constaté qu'un meme volume du même fourrage haché contenait toujours, à peu près, le meme poids de matière sèche, les différences de poids correspondant à 11 eau incluse. 3 Ainsi, un m de luzerne totalement sèche pèse par exemple 50 kg et un 3 m de luzerne verte à 80% d'eau pèse 250 kg, mais ce dernier contient 50 kg de matière sèche. Par conséquentt connaissant le débit volume du fourrage vert entrant, qui est facile à mesurer, et la charge évaporatoire, on en déduit simplement la teneur en eau du fourrage vert entrant. Le fourrage vert est amené au séchoir par un tapis roulant ou un appareil analogue. Dans ces conditions, la hauteur du flot de fourrage, qui est déterminée par une herse ou une roue à griffe brossant la partie supérieure du flot de fourrage en sens inverse de la marche, donne très simplement,-avec la largeur et la vitesse du flot, le débit volume de fourrage vert à l'entrée. Cette mesure, qui donne le débit masse de matière seche, sera comparée à la charge évaporatoire au, pour simplifier, par exemple au débit de fuel ou à la température des gaz sortant du foyer, corrigée éventuellement par la mesure de la dépression de ces gaz, ce qui donne la teneur en eau à l'entrée. Cette mesure du débit volume du fourrage à l'entrée détermine aussi la charge évaporatoire dans le cas où le fourrage entrant ne change ni de nature ni de teneur en eau il en résulte que, dans le cas particulier où les coefficients d'action sur la durée de séjour, fonction respectivement de la teneur en eau et de la charge sont égaux et opposés, la détermination du seul débit volume du fourrage apporte la correction voulue de durée de séjour aussi bien suivant la charge évaporatoire que suivant la teneur en eau . il pourra- suffire de fixer à la valeur voulue l'action en particulier proportionnelle de la régulation primaire-pour obtenir ce résultat. Ces mesures de la teneur en eau à l'entrée permettront d'agir sur l'une des variables réglant la durée de séjour, en concurrence avec les autres réglages déterminant la durée de séjour (demandes de brevet n" 74 20645 et 76 07633), et d'obtenir l'indépendance par rapport aux variations de teneur en eau à l'entrée La loi de correction, en fonction de la teneur en eau à l'entrée, dépendra évidemment de- la nature du fourrage dont l'identité pourra être affichée. La régulation primaire à améliorer aura aussi bien pour effet de faire varier le débit-de fourrage entrant, par exemple la hauteur de herse et la vitesse du plot, que de faire varier le débit de fuel. REVENDICATIONS 1. - Procédé de régulation d'un séchoir à tambour tournant, en particulier pour des produits tels que du fourrage, des légumes ou autres produits agricoles analogues, le séchoir étant alimenté en gaz chaud, par exemple par des brûleurs à fuel ou équivalent, dans lequel le débit de produit entrant et/ou le débit de fuel est régulé en fonction de l'écart de la température de sortie des gaz par rapport à une température de consigne, dans lequel on ajuste la durée de séjour des produits dans le séchoir en fonction de la charge évaporatoire et en fonction de la teneur en eau du produit sortant5 caractérisé en ce que l'on ajuste la durée de séjour des produits dans le séchoir, ou la température de consigne en fonction de la teneur en eau des produits entrants. 2. - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la charge évaporatoire est déterminée à partir du débit volume des produits entrants. 3. - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la charge évaporatoire est déterminée à partir du débit masse des produits entrants. 4. - Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que la charge évaporatoire est déterminée par la différence des débit masse des produits entrant et sortant 5. - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la charge évaporatoire est déterminée à partir du débit en eau des gaz sortants, à savoir le débit et la teneur en eau des gaz sortants. 6. - Procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce que la charge évaporatoire est déterminée par le débit en eau des gaz sortants, moins le débit en eau de l'air entrant et le débit en eau de combustion du fuel. 7 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la charge évaporatoire est déterminée à partir du débit de fuel. 8. - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la consommation de fuel par kg d'eau évaporée est déterminée à partir des caractéristiques de combustion du fuel et des températures d'entrée et de sortie des gaz du séchoir. 9. - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la consommation de fuel par kg d'eau évaporée est déterminée à partir des caractéristiques de combustion du fuel et des températures et teneur en gaz carbonique de sortie des gaz du séchoir. 1O. - Procédé selon les revendications 7 et 8 ou 9, caractérisé en ce que la charge évaporatoire du sécheur est déterminée à partir du débit de fuel et de la consommation de fuel par kg d'eau. 11. - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la charge évaporatoire est déterminée à partir de la température, et, éventuellement, de la dépression des gaz, à l'entrée du séchoir. 12. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le débit masse de matière séchée est déterminé par le débit masse de produit sortant. 13. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le débit masse de matière séchée est déterminé par la nature du produit entrant et par son débit volume. 14. - Procédé selon-une des revendications 2, 3,14, 3, 4, 5, 6, 7, 10 ou 11 et une des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce que la teneur en eau du produit entrant est déterminée par comparaison de la charge évaporatoire et du débit masse de matière séchée. 15. - Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que la durée de séjour du produit est ajustée en fonction de la teneur en eau et de la nature du produit. 16. - Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que la température de consigne est ajustée en fonction de la teneur en eau et de la nature du produit. 17. - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 14 et une des revendications 15 ou 16, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour ajuster la durée de séjour du produit dans le séchoir, tels que la variation de l'inclinaison, de la vitesse de rotation ou du débit des gaz, recyclés ou non, en fonction de la teneur en eau des produits entrants. 18. - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon une des revendications 2, 3, 4, 5, 6, 7, 10 ou 11, caractérisé en ce qu'il comporte un appareil indicateur ou enregistreur de la charge évaporatoire pour guider la conduite du séchoir. 19. - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il comporte un appareil indicateur ou enregistreur de la consommation spécifique pour guider la conduite du séchoir. 20. - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon une des revendications 12 ou 13 caractérisé en ce qu'il comporte un appareil indicateur ou enregistreur du débit masse de matière séchée pour guider la conduite du séchoir. 21. - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 14 caractérisé en ce qu'il comporte un appareil indicateur ou enregistreur de la teneur en eau du produit entrant, pour guider la conduite du séchoir.