Brevet FR2372401A1 — publié le 19780623

La présente invention concerne un procédé de séchage de produits en couche mobile au moyen d'un fluide gazeux chaud amené à travers ladite couche. Dans de nombreux domaines de la technologie, l'on est amené, d'une part, à devoir sécher des produits, soit finals, soit intermédiaires, d'autre part, à jeter des eaux ou vapeurs dont l'énergie calorifique a été partiellement utilisée, leur température étant toutefois encore assez élevée, bien que généralement inférieure à 1000C, et elles doivent bien souvent, pour des raisons légales, être refroidies avant d'être jetées. Actuellement, en sucrerie, d'une part, les pulpes de betteraves à sucre sont séchées-par des gaz très chauds, de l'ordure de 900 - 1000 C, qui sont envoyés en même temps que les pulpes humides dans un tambour rotatif muni d'organes internes de brassage. (Les gaz chauds progressent en parallèle avec les pulpes et se retrouvent à la sortie du sécheur à une température de l'ordre de l300C, celles des pulpes sèches extraites étant de 70-750C). Les calories utilisées dans ce type d'installation sont à un haut niveau de température et sont donc des calories coûteuses, D'autre part, la sucrerie est une industrie qui produit une quantité non négligeable de vapeur à température relativement basse et d'eaux chaudes excédentaires que la législation actuelle oblige de refroidir avant leur rejet. I1 en est ainsi, pour d'autres produits que les pulpes de betteraves, dans d'autres domaines technologiques. L'invention a-pour objet un procédé de séchago de produits en couche qui permet d'utiliser des calories disponibles d'un faible niveau énergétique tout en économisant au maximum l'énergie apportée nécessaire. En principe, le séchage à + 90% de matières sèches (M.s.) de pulpes humides pressées à + 20 - 22% de M.S. par passage d'air réchauffé à 50 - 800C sur une couche de pulpes, ou le séchage d'un autre produit dans des conditions similaires, nécessite l'insufflation d'un grand volume d'air. Plus la couche de produit traversée par l'air de séchage est épaisse, plus la consommation de force motrice nécessitée pour le soufflage de l'air est élevée. A l'inverse, si la couche de produit est trop mince, la quantité d'air, et donc de calories, nécessaire pour le séchage augmente, ce qui entrain une augmentation des surfaces d'échange thermique entre l'air et les eaux chaudes ou vapeurs.De plus, les caractéristiques physiques des produits (humidité, densité, texture, coefficient de conductibilité thermique, coefficient de porosité, etc...) évoluent en cours de séchage, de sorte que les conditions optimales requises pour utiliser l'air de séchage avec le minimum de perte énergétique varient de façon considérable au cours du séchage. L'invention a donc pour but de proposer un procédé de séchage qui apporte une solution d'équilibre aux conditions contradictoires énoncées ci-avant. A cet effet, conformément à l'invention, le procédé comprend plusieurs phases de séchage au moyen d'un fluide gazeux présentant une température inférieure à 100 C, l'épais- seur de produit sur chacune des couches augmentant progressivement d'une phase à l'autre tandis que la vitesse d'avancement des couches diminue progressivement d'une phase à l'autre. La mise en oeuvre du procédé comporte, outre l'avantage d'utiliser, pour le séchage, des calories perdues, celui d'éviter l'endommagement par combustion du produit comme cela se passe fréquemment dans les appareils de séchage, tels que les tambours rotatifs précités impliquant une insufflation d'air à des températures dépassant 1000C. En outre, en divisant l'opération de séchage en plusieurs phases successives, l'on tient compte de la modification des caractéristiques physiques du produit au cours du séchage, ce qui permet de minimiser la consommation d'énergie. Cette réduction est d'autant plus grande que le nombre de phases est élevé. Etant donné que le cotit de l'investissement en matériel augmente en proportion du nombre de phases, l'optimum économique devra Btre recherché dans chaque cas particulier en fonction des qualités de la matière traitée, du fluide de chauffage et de l'appareillage utilisés. Suivant une forme de réalisation préférée de l'invention, l'on utilise de l'air réchauffé dans des échangeurs de chaleur traversés par un fluide chauffant contenant des calories excédentaires dans un processus technologique d'ensemble. L'invention concerne également un appareil pour la mise en oeuvre du procédé susdit. Conformément à l'invention, cet appareil comprend plusieurs compartiments superposés de séchage, comprenant chacun une bande transporteuse perméable au fluide de séchage pour les produits à sécher en couche, des moyens de transfert des produits à sécher d'une bande transporteuse à l'autre, des moyens pour régler l'épaisseur de la couche de produits sur chaque bande transporteuse, d'autres moyens pour régler la vitesse de chacune des bandes transporteuses, et une alimentation en fluide de séchage. D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après à titre non limitatif, avec référence aux dessins, du procédé suivant l'invention et d'une forme de réalisation particulière d'un appareil pour la mise en oeuvre de ce dernier. La figure 1 est une vue schématique en élévation et en coupe, suivant la ligne I-I de la figure 2, d'un appareil selon l'invention. La figure 2 est une vue schématique en coupe, suivant la ligne II-II de la figure 1. Dans les figures, les mimes chiffres de référence désignent des éléments identiques. L'appareil de séchage représenté comprend une série de parois pleines la, lb, lc, ld, 1f parallèles, inclinées sur l'horizontale de l'arrière 18 de l'appareil vers l'avant 19, disposées les unes au-dessus des autres. Deux parois pleines successives lalb, lblc, lcld, ldlf délimitent des compartiments distincts de séchage 2a, 2b, 2c, 2d, les compartiments étant fermés à l'arrière de l'appareil par des parois généralement verticales 3a, -3b, 3c, 3d munies d'ouvertures 4a, 4b, 4c, 4d corres-- pondant chacune à un compartiment et entourées extérieurement par des conduits 5a, 5b, 5c, 5d, à l'intérieur desquels sont non- tés des échangeurs de chaleur 6a, 6b, 6c, 6d et dans l'embouchu- re desquels sont ajustés des dispositifs d'appel d'air tels que ventilateurs 7a1 7b, 7c, 7d A l'avant de l'appareil, les compartiments 2 sont bordés par des parois généralement verticales 8a, 8b, 8c, 8d accolées aux parois inclinées supérieures des compartiments. Dans le sens de la longueur, les compartiments 2 sont limités par une paroi de gauche généralement verticale 14 et une paroi de droite généralement verticale 15. Dans chaque compartiment 2 est monté respectivement un transporteur longitudinal à bande sans fin 9a, 9b, 9c, 9d, commandé par un moteur à vitesse variable lOa, lOb, lOc, lod. La bande de chaque transporteur 9 est ajourée de manière à permettre le passage de l'air mais pas celui du produit à sécher. Chaque bande transporteuse 9 se déplace dans la direction opposée à celle de la bande qui est située soit à un niveau supérieur, soit à un niveau inférieur, comme cela a été indiqué par les flèches lla, llb, llc, lld. Une trémie de stockage 12a, 12b, 12c, 12d est, respectivement, accolée alternativement à gauche et à droite, à chaque compartiment 2. Chacune des trémies 12b, 12c, 12d communique à sa partie supérieure 13b, 13c, 13d avec un des compartiments 2 (respectivement 2a, 2b, 2c), par des interruptions 16 ménagées dans les parois 14,- 15 et à sa partie inférieure, avec le compartiment de dessous immédiatement voisin (respectivement 2b, 2c, 2d), par des interruptions 17 ménagées dans ces parois 14, 15.A la gauche du compartiment supérieur 2a est accolée la trémie d'alimentation générale 12a qui communique avec le compartiment 2a par um interruption de type 17, tandis qu'à gauche du compartiment le plus bas 2d est accolée une trémie 22 d'évacuation du produit, au fond de laquelle est montée une vis d'extraction 20 ; la trémie 22 communiquant avec ce compartiment 2d par une interruption de type 16. Un transporteur à bande 23 amène les produits dans la trémie d'alimentation 12a. Les transporteurs 9 s'étendent à travers les interruptions 16 et 17 susdites dans les trémies 12 de sorte que les produits qui se trouvent dans une trémie 12 soient repris par l'extrémité correspondante du transporteur située à la base de cette trémie pour etre transférés, après avoir traversé le compartiment 2 considéré en une couche dont l'épaisseur est réglée au moyen d'un registre 21, à la partie supérieure de la trémie alimentant le compartiment situé en dessous du compartiment considéré. A l'avant du sécheur et à quelque distance des compartiments 2 est disposée une paroi verticale 24 de guidage de l'air sortant de l'appareil. L'appareil fonctionne comme suit, : un essai préliminaire permet de déterminer approximativement l'épaisseur de la couche optimale 25a, 25b, 25c, 25d dans chaque compartiment 2, épaisseur qui est choisie pour que la perte de charge soit minimum et la saturation de l'air maximum pour la matière humide utilisée lors de l'essai ; cet essai permet également de déterminer les vitesses des transporteurs 9. L'épaisseur des couches 25 est alors fixée en ajustant la hauteur des registres 21 et elle n'est généralement pas modifiée en cours d'exploitation. Pour tenir compte des variations de qualité survenant dans la matière humide en cours d'exploitation, on fait varier la vitesse des transporteurs 9 de la manière suivante : la vitesse d'avancement du transporteur 9d du dernier compartiment de séchage 2d est réglée en fonction de la siccité du produit séché en agissant sur la vitesse du moteur l0d qui le commande. La vitesse d'avancement des autres transporteurs 9 est automatiquement ajustée via des détecteurs de niveau 26a, 26b, 26c, 26d qui agissent sur la vitesse des moteurs de commande 10 des transporteurs de manière que le niveau du produit en cours de traitement reste constant dans chaque trémie. Le détecteur de niveau 26a agit sur la vitesse du transporteur à bande 23 qui amène la matière humide dans la trémie d'alimentation 12a.Cette matière progresse sur le transporteur 9a avec une vitesse d'avancement et en une épaisseur de couche réglées comme décrit ci-dessus. De l'air ambiant est aspiré par le ventilateur 7a, réchauffé à 50-80DC dans l'échangeur 6a et envoyé à débit constant sur la couche de matière humide qu'il traverse de haut en bas avant de sortir par l'espace vide ménagé entre les compartiments de séchage à l'avant 19 de l'appareil. Le transporteur 9a amène la matière en traitement dans la trémie 12b et le même processus de séchage se déroule dans le compartiment 2b, l'épaisseur de la couche sur le transporteur 9b étant supérieure et la vitesse de progression étant inférieure à celles du transporteur 9a. La matière passe alors successive ment sur les transporteurs 9c et 9d, l'épaisseur de la couche augmentant et sa vitesse de progression diminuant progressivement d'un transporteur au suivant La matière séchée qui aboutit dans la trémie 22 est extraite par la vis transporteuse 20 ou par tout autre dispositif conçu pour etre étanche à l'air. I1 doit être entendu que tant le procédé de séchage que l'appareil peuvent subir des modifications, dans le cadre des revendications énoncées ci-après. RERENDICATIONS 1 Procédé de séchage de produits en couche mobile au moyen d'un fluide gazeux chaud amené à traverser ladite couche, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs phases de séchage au moyen d'un fluide gazeux présentant une température inférieure à lO00C, l'épaisseur de produit dans chacune des couches augmentant progressivement d'une phase à l'autre tandis que la vitesse d'avancement des couches diminue progressivement d'une phase à l'autre. 2. Procédé de séchage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise de l'air réchauffé dans des échangeurs de chaleur traversés par un fluide chauffant contenant des calories excédentaires dans un processus technologique d'ensemble. 3. Procédé de séchage selon l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur des couches successives et leur vitesse, de la première à l'avant-dernière couche, sont réglées pour que le fluide gazeux de séchage soit sensiblement saturé après son passage à travers la couche et compte tenu de ce que l'épaisseur et la vitesse de la dernière couche sont adaptéEs pour amener le fluide gazeux de séchage à une teneur d'humidité en équilibre avec l'humidité finale du produit à sécher. 4. Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des-revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs compartiments superposés de séchage, comprenant chacun une bande transporteuse perméable au fluide de séchage, pour les produits à sécher en couche, des moyens de transfert des produits à sécher d'une bande transporteuse à l'autre, des moyens pour régler l'épaisseur de la couche de produits sur chaque bande transporteuse, d'autres moyens pour régler la vitesse de chacune des bandes transporteuse, et une alimentation en fluide de séchage associée à chaque compartiment. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que chacune des alimentations comprend un échangeur de chaleur traversé par un fluide chauffant contenant des calories excédentaires dans un processus technologique d'ensemble. 6. Appareil selon l'une ou l'autre des reven dications 4 et 5, caractérisé en ce qu'à chacune des extrémités de la bande transporteuse de chaque compartiment est disposée une trémie respectivement de chargement et de déchargement des produits1 la trémie de déchargement d'un compartiment constituant la trémie de chargement du compartiment immédiatement inférieur.