Brevet FR2369525A1 — publié le 19780526

La présente invention concerne un séchoir prévu notamment pour sécher les céréales et en particulier le maïs en grain, mais pouvant éventuellement s'appliquer a d'autres séchages. L'invention concerne plus particulièrement un séchoir de matière végétale, du type comportant au moins deux étages de séchage dans lesquels la matière végétale a sécher transite successivement, chaque étage étant muni de moyens pour chauffer la matière végétale et de moyens pour évacuer la vapeur d'eau issue de la matière végétale chauffée. Dans la quasi-totalité des installations actuelles, le séchage est obtenu par évaporation, cette évaporation étant provoquée par le passage d'un courant d'air chaud. Cet air chargé d'humidité étant évacué directement a l'atmosphère a une température nécessairement assez élevée (sinon il ne pourrait pas véhiculer la vapeur d'eau) il s'ensuit que - I) la dépense en calories est nettement supérieure d la chaleur de vaporisation de l'eau enlevée - 2) la totalité des calories apportées par la source de chaleur du séchoir est perdue dans l'atmosphère. L'invention a notamment pour but d'obtenir une économie de combustibles très importante par rapport aux techniques employées actuellement. Cette économie est d'autant plus intéressante que les combustibles employés sont dans la presque totalité des cas dérivés du pétrole. Ce but est atteint conformément à l'invention du fait que des moyens sont prévus pour établir une dépression dans chacun des étages, un premier étage étant à une pression inférieure à celle régnant dans l'autre étage, et du fait que les moyens de chauffage dudit premier étage sont alimentés par la vapeur produite dans l'autre étage par le chauffage de la matière végétale. Ainsi la présente invention se caractérise 1) Par l'emploi du vide au lieu d'air comme agent de séchage, ce qui évite la perte de calories sur la partie sèche de l'air évacué. Cela évite également l'énergie mécanique utilisée à mettre cet air en mouvement. 2) Par la récupération de la chaleur de condensation, cette condensation étant effectuée à l'intérieur du séchoir. Rappelons que cette chaleur est.egale à la chaleur de vaporisation et cela permet - au rendement de la récupération près - de supprimer la perte de calories pour la vaporisation. Avantageusement, chaque étage comprend une enceinte étanche à la vapeur, dans laquelle est disposée une colonne à parois ajourées contenant la matière végétale à sécher, les moyens de chauffage comprenant une tuyauterie reliée en amont à l'enceinte de l'étage suivant et, en aval, à un collecteur associé à des moyens d'évacuation du condensat. Avantageusement, le séchoir comporte plus de deux étages où règnent des pressions différentes et inférieures à la pression atmosphérique, cette pression, minimale pour la premier étage, croit jusqu'au dernier étage, les moyens de chauffagede chaque étage, sauf le dernier étage, étant alimentés par la vapeur produite dans l'étage suivant où règne une pression supérieure, par le chauffage de la matière à sécher. Avantageusement, une pompe à vide est reliée au premier étage et chaque étage est relié à un étage voisin par une soupape tarée, le dernier étage où règne la pression maximale étant relié à l'atmosphère par une soupape tarée. Avantageusement, la pompe à vide comprend un condenseur et un éjecteur de gaz incondensable. Avantageusement, les moyens de chauffage du dernier étage sont constitués par une tuyauterie reliée à une chaudière génera- trice de vapeur. 'D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant au dessin annexé dans lequel : - la figure unique est une vue schématique d'un séchoir selon un mode de réalisation de l'invention. Dans l'installation représentée, la matière à sécher 1, par exemple du grain, est introduite dans une trémie 2 disposée à l'extrémité supérieure de l'installation. La matière i pénètre alors dans un premier étage de séchage 3 par l'intermédiaire d'un sas rotatif d'entrée 4. La matière 1 passe ensuite par chacun des trois autres étages de séchage 5, 6 et 7 avant d'être évacuée à l'extérieur par un sas rotatif de sortie 8 situé à l'extrémité inférieure de l'installation. La trémie 2 et les quatre étages 3, 5, 6 et 7 sont superposés comme représenté sur le dessin. Un sas rotatif intermédiaire 9 est également prévu entre deux étages 3, 5, 6, 7 consécutifs. Chaque étage 3, 5, 6, 7 comprend a) une colonne à paroi latérale ajourée 10 contenant la matière à sécher ; les orifices de ladite paroi latérale sont dimensionnés de manière à laisser passer les gaz (vapeur d'eau notamment) tout en retenant la matière à sécher ; b) une enceinte fermée de façon étanche aux gaz 11 dans laquelle est disposée la colonne de séchage 10 ; cette enceinte Il collecte la vapeur dégagée durant le séchage de la matière se trouvant dans la colonne 10 ; et c) un réseau de tuyauterie 12 traversant la colonne 10 ce réseau 12 étant alimenté en vapeur par l'intermédiaire d'un collecteur d'admission 13 auquel il est relié ; le réseau 12 débouche en aval dans un collecteur d'échappement 14 où s'accumule le condensat 15 produit dans ledit réseau 12 traversant la matière à sécher ; ce condensat 15 est évacué par une pompe 16. Le sas d'entrée 4 relie la trémie 2 à la colonne 10 du premier étage 3 ; les sas intermédiaires 9 relient la colonne 10 d'un étage 3, 5, 6 et 7 à celle de l'étage suivant et le sas de sortie 8 relie la colonne 10 du dernier étage 7 à l'extérieur ou à un dispositif d'évacuation de matibre séchée non représenté. Les sas q, 8 et 9 sont conçus de manière à pouvoir faire passer la matière I d'amont en aval en limitant au minimum le passage de gaz (air ou vapeur d'eau). Les quatre enceintes 11 des étages 3, 5, 6 et 7 sont reliées entre elles par dessoupapes 17, 18 et 19 et l'enceinte du dernier étage 7 est reliée à l'atmosphère par une soupape 20, les soupapes 17, 18, 19 et 20 étant tarées de manière à permettre, comme cela sera expliqué plus loin, l'établissement dans ces enceintes de niveaux de dépressions,par rapport à l'atmosphère, différents et échelonnés, la pression la plus faible étant celle régnant dans l'enceinte du premier étage 3, cette pression augmentant graduellement pour les enceintes suivantes jusqu'à celle maximale régnant dans la dernière enceinte 11 associée au dernier étage 7. Le collecteur d'admission 13 de chaque etage, mis à part le dernier7,est directement relié à l'enceinte 11 de l'étage suivant par une tubulure 21 afin de récupérer la vapeur produite au cours du séchage de la matière se trouvant dans la colonne 10 de cet étage suivant pour le chauffage de la matière 1 contenue dans la colonne 10 de l'étage qui précède. L'installation comprend de plus une chaudière 22 produisant de la vapeur vive dirigée par une canalisation 23 sur un thermocompresseur 24 ; ce dernier est alimenté en vapeur à basse pression par une tubulure 25 raccordée à l'enceinte de llavant- dernier étage 6. Le thermocompresseur 24 aspire ainsi la vapeur à basse pression contenue dans l'enceinte de l'avant-dernier étage 6 et la réinjecte par une tubulure 26 dans le collecteur d'admission 13 du dernier étage 7 après en avoir augmenté la température et la pression. Un condenseur à refroidissement 27 alimenté en eau froide par me canalisation 28 condense la vapeur produite dans le premier étage 3, cette vapeur parvenant dans ledit condenseur 27 par l'intermédiaire d'une tubulure 29 débouchant dans l'enceinte 11 dudit étage 3. Le condensat 30 produit est évacué par une pompe 31. Un éjecteur à vapeur 32 alimenté à partir de la chaudière 22 par l'intermèdiaire d'une.canalisation 33 assure l'extraction des gaz incondensables (surtout de l'air) de l'enceinte du premier étage 3. Le condenseur 27,muni de l'éjecteur 32, produit un vide poussé dans l'enceinte du premier étage 3. La soupape 20, ainsi que les soupapes de liaison intermédiaires 17, 18 et 19 assurent l'établissement d'un échelonnement de pressions convenable dans les enceintes des autres étages 5, 6 et 7. Le sas d'entrée 4 assure l'introduction de la matière à sécher depuis la trémie où règne la pression atmosphérique jusque dans la colonne 10 du premier étage 3 où règne une très faible pression, et le sas de sortie8 assure la réintroduction du grain dans l'atmosphère à pression normale. Le fonctionnement de l'installation qui vient d'être décrite est le suivant Le produit à sécher 1 introduit dans la trémie supérieure 2 est acheminé à travers les sas et les étages successifs de façon intermittente ou continue, de telle manière que les colonnes 10 soient toujours pleines de produit 1. L'évaporation est produite et entretenue dans chaque étage parce que la température de la vapeur de chauffe circulant dans la tubulure 12 est supérieure à la température d'ébullition de l'eau à la pression régnant dans l'étage en question, où le niveau de vide - c'est-à-dire la dépression - est plus élevé Les trois premiers étages-3, 5 et 6 sont alimentés en fluide chauffant par la vapeur dégagée par le séchage du produit dals les trois étages suivants 5, 6 et 7 ' ces trois étages 3, 5 et 6 ne consomment donc pas d'énergie. La consommation d'énergie du séchoir conforme à l'invention est donc réduite d'une fraction très importante (pouvant dépasser 50 %) par rapport à un séchoir traditionnel où aucune récupération d'énergie n'est réalisée. Le produit sec la sortant du séchoir pàr le sas 8 étant à une température relativement élevée, son refroidissement (d'ailleurs nécessaire) peut fournir des calories qui, ainsi que celles contenues dans les condensats 15 et 30 évacués par les pompes 16 et 31,peuvent être employées, soit en dehors du séchoir soit à un pré-chauffage du produit à sécher 1, soit au pré chauffage de l'eau d'alimentation de la chaudière 22. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'8tre décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif, sans sortir du cadre de l'invention. En particulier, on peut inverser le sens du cheminement du produit à sécher, c'est-à-dire introduire le produit humide 1 dans l'étage 7 à haute pression et à haute température et recueillir le produit sec la sortant due l'étage 3 à basse pression et basse température . Par l'emploi dans ce dernier étage 3 d'une température relativement basse (50C par exemple) on obtient (dans le cas où le produit à sécher 1 est du grain) un grain à une température telle qu'il peut être conservé en silo pendant de nombreux mois avec une très grande sécurité et sans maintenance supplémentaire. Le dessin prévoit une forme préférée de l'invention mais il en existe beaucoup d'autres : l'acheminement du produit 1, la, au lieu d'avoir lieu par gravité, peut être obtenu par tout moyen mécanique achaine transporteuse, vis d'Archimède, etc.) dans un sens horizontal, oblique descendant, même oblique montant. L'échange de chaleur entre la vapeur de chauffe et le produit à sécher peut avoir lieu à travers une paroi, dans une paroi circulaire à double enveloppe etc. Dans tous les cas, il y a toujours plusieurs étages entre lesquels le produit est acheminé par un sas, deux autres sas étant nécessaires pour l'entrée et la sortie du produit. Il y a également entre les différents étages des soupapes tarées permettant de régler les niveaux de pression intermédiaires. Le séchoir décrit ci-dessus présente comme autres avantages - pas de danger d'incendie dans le colonne sécheuse - pas de pollution de l'atmosphère environnante, comme dans le cas (actuellement général pour le grain) du séchage à l'air chaud, les grandes quantités d'air usé rejetées entraînant forcément des poussières. REVENDICATIONS 1. Séchoir de matière végétale, du type comportant au moins deux étages de séchage dans lesquels la matière végétale à sécher transite successivement, chaque étage étant muni de moyens pour chauffer la matière végétale et de moyens pour évacuer la vapeur d'eau issue de la matière végétale chauffée, caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour établir une dépression dans chacun des étages, un premier étage étant à une pression inférieure à celle régnant dans l'autre étage, et en ce que les moyens de chauffage dudit premier étage sont alimentés par la vapeur produite dans l'autre étage par le chauffage de la matière végétale. 2. Séchoir selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque étage comprend une enceinte étanche à la vapeur, dans laquelle est disposee une colonne à parois ajourées contenant la matière végétale à sécher, les moyens de chauffage comprenant une tuyauterie reliée en amont à l'enceinte de l'étage suivant et, en aval, à un collecteur associé à des moyens d'évacuation du condensat. 3. Séchoir selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte plus de deux étages où règnent des pressions différentes et inférieures à la pression atmosphérique, cette pression,minimale pour le premier étage, croit jusqu'au dernier étage, les moyens de chauffage de chaque étage, sauf le dernier étage, étant alimentés par la vapeur produite dans l'étage suivant où règne une pression supérieure, par le chauffage de la matière à sécher. 4. Séchoir selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'une pompe à vide est reliée au premier étage, et en ce que chaque étage est relié à un étage voisin par une soupape tarée, le dernier étage où règne la pression maximale étantrelié à l'atmosphère par une soupape tarée. 5. Séchoir selon la revendication 4, caractérisé en ce que la pompe à vide comprend un condenseur et un éjecteur de gaz incondensable. 6. Séchoir selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens de chauffage du dernier étage sont constitués par une tuyauterie reliée à une chaudière génératrice de vapeur.