Brevet FR2427566A1 — publié le 19791228

La présente invention se rapporte d'une façon générale au séchage des produits granuleux. Il est connu de réaliser ce séchage dans des appareils comportant un caisson à l'intérieur duquel est disposée une colonne de cases, le grain humide arrivant à la partie supérieure de la colonne et le grain sec étant prélevé à sa partie inférieure, de l'air chaud traversant ces cases de manière à éliminer l'humidité du grain pour leur séchage. On conçoit que pour pouvoir éliminer par évaporation l'humidité du grain circulant à travers la colonne,. une quantité d'énergie importante est requise. Ainsi, on considère généralement dans cette technique qu'une quantité d'énergie d'environ 900 kilo-calories par kilogramme d'eau évaporée est nécessaire dans les meilleurs séchoirs à colonne conventionnels lors du séchage de malus, pour ramener sa teneur en humidité de 35 à 15 % environ. On a déjà proposé, pour tenter d'améliorer le séchage du grain et pour réduire l'énergie utilisée, de récupérer l'air ayant traversé les cases situées vers la partie inférieure de la colonne et de le recycler en le faisant passer à travers la ou les cases supérieures de cette colonne. Cet air ayant traversé du grain déjà en partie séché, il présente en effet encore une certaine capacité de fixation d'humidité. Le but de l'invention est de créer un séchoir pour produits granuleux permettant d'atteindre le résultat désiré avec une consommation d'énergie spécifique nettement plus faible. L'invention est matérialisée dans un séchoir économiseur pour produits granuleux, caractérisé en ce qu'il comporte un étage supérieur économiseur et un étage inférieur conventionnel, les deux étages étant superposés de manière à constituer une colonne de cases, des moyens prévus dans l'étage supérieur pour assurer un recyclage multiple de l'air ayant traversé les cases à grain de cet étage, des moyens pour réchauffer cet air à chaque cycle afin d'élever sa température et d'accroitre ainsi son point d4é- vaporateur, d'autres moyens pour prélever une partie de l'air chaque fois recyclé ayant un point de rosée élevé et pour admettre dans'ledit étage un volume d'air correspondant à l'air ainsi prélevé, des moyens pour transférer l'air prélevé à lté tage supérieur, fortement chargé en humidité, à un laveur dans lequel cet air est amené dans une relation de contact avec de l'eau, de manière å condenser son humidité tout en réchauffant l'eau venant à son contact, et des moyens pour récupérer la chaleur ainsi fournie à l'eau de lavage. De façon paraissant avantageuse, la circulation de l'air dans l'étage supérieur est assurée par dépression. L'enceinte formée par l'étage supérieur, entourant la partie supérieure de la colonne de cases, peut etre judicieusement subdivisée par un cloisonnement, ce qui permet d'agir directement par dépression sur la sortie des cases de cet étage, l'air ainsi aspiré passant ensuite b l'extérieur du cloisonnement après réchauffage, pour rejoindre l'entrée de ces mêmes cases. Les moyens de réchauffage de l'air sont ainsi prévus en aval du ventilateur mettant l'étage en dépression si l'on considère le trajet cyclique de l'air à l'intérieur de cet étage. Ces moyens de réchauffage de l'air peuvent etre consçi- tués avantageusement par un ou plusieurs brûleurs, notamment à gaz, qui sont reliés à l'extérieur pour permettre une admission d'air comburant. On voit que, de cette manière, l'air subit dans l'étage supérieur un recyclage multiple, en étant chaque fois aspiré à la sortie des cases, puis réchauffé avant d'êtrexenvoyé A l'entrée de ces cases. L'élévation de température de l'air, qui résulte de cette combinaison du recyclage et du réchauffage, fournit une élévation du point de rosée qui permet un prélève- ment maximum d'humidité au grain traversant les cases de cet étage supérieur au cours de sa progression vers le bas. Des moyens sont prévus judicieusement pour ajuster le complément d'air neuf admis dans cet étage supérieur, en vue de l'obtention d'un point de rosée optimum pour cet air. On conçoit également que, la sortie des cases-étant isolée par le cloisonnement mentionné précédemment de l'enceinte extérieure de cet étage et ce cloisonnement étant baigné par l'air réchauffé après passage dans le brûleur, on évite ainsi les condensations nuisibles qui pourraient résulter du degré d'humidite élevé- de l'air dans ledit étage. Suivant une autre particularité paraissant judicieuse, des cases intercalaires formant réserve de grain sont prévues entre les cases de l'étage supérieur et les cases de l'étage inférieur. Il en résulte ainsi, entre les deux étages, une séparation qui évite d'avoir à prévoir entre elles des moyens d'isolation thermique particuliers. Dans ces cases de réserve, le grain peut, d'une manière en soi connue, subir un ressuyage. Suivant une disposition paraissant judicieuse, il est prévu pour le prélèvement d'une partie de l'air recyclé à l'étage supérieur une conduite aboutissant au laveur, et cette conduite est placée dans l'enceinte de l'étage inférieur du séchoir, du côté correspondant à la sortie de l'air d partir des cases. On évite de cette manière d'avoir à réaliser une isolation thermique de cette conduite. Le laveur est constitué avantageusement par une enceinte comportant un lit de matière à grande surface d'échange, qui est traversé en un mouvement ascendant par l'air saturé d'humidité provenant de l'étage supérieur et en un mouvement descen dant par de l'eau admise dans le laveur. Un ventilateur exerce une aspiration sur l'air provenant de l'étage supérieur du séchoir. Des moyens sont prévus pour récupérer l'eau admise dans le laveur après son contact avec l'air saturé d'humidité. Le volume de cette eau est alors légèrement augmenté du fait de la condensation de l'humidité de l'air, mais ce qui est plus important, l'eau est chauffée par l'énergie thermique résultant de cette condensation. Des moyens sont prévus, comme indiqué, pour récupérer la chaleur ainsi recueillie. Ces moyens comprennent judicieusement un système de pompe et un échangeur de chaleur. Suivant une disposition possible, cet échangeur de chaleur peut etre conjugué à l'étage inférieur du séchoir, de telle sorte qu'il se produise un échange de chaleur entre l'eau provenant du laveur et l'air admis dans cet étage inférieur. L'air ainsi chauffé peut être introduit directement dans l'étage inférieur du séchoir, ou bien sa température peut être encore augmentée par l'utilisation d'un ou plusieurs brûleurs. L'eau provenant de l'échangeur de chaleur peut être ren voyée au laveur. On conçoit toutefois qu'il est possible d'utiliser la chaleur ainsi récupérée du fait de la condensation de l'humidité contenue dans l'air provenant de l'étage supérieur du séchoir en partie pour fournir de l'air chaud à l'étage inférieur du séchoir et en partie pour d'autres applications, ou bien en totalité pour d'autres applications. On notera que, suivant une particularité de l'invention, le laveur réalise la filtration de l'air qui, après condensation de l'humidité, est renvoyé dans l'atmosphère. De cette manière, aucun dispositif de filtration additionnel n'a besoin d'être prévu. La description qui va suivre, faite en regard du dessin schématique annexé, donné à titre non limitatif, permettra de mieux comprendre l'invention. Sur le dessin, on a représenté en coupe verticale schématique un séchoir économiseur pour produits granuleux suivant l'invention. Ce séchoir comprend deux étages superposés, désignés respectivement par les références 1 et 2. Chaque étage comporte une enceinte 3, 4 à l'intérieur de laquelle est logée une colonne de cases 5, 6. Les deux colonnes de cases se trouvent verticalement alignées, de sorte que le grain introduit à la partie superieure de la colonne supérieure 5 peut être extrait après séchage à la partie inférieure de la colonne inférieure 6 en se déplaçant par gravité à travers la totalité du séchoir. Dans le cas du mode de réalisation représenté, la colonne supérieure 5 comprend une case supérieure de réserve 7 et des cases de séchage 8, tandis que la colonne inférieure comprend des cases de séchage 9 alimentées en air chaud et des cases de séchage 10 alimentées en air froid de la manière indiquée plus loin. L'admission du grain à sécher dans la case de réserve supérieure 7 est assurée ici par un tube Il qui est associé à des détecteurs de niveau 12 et qui peut être fermé par une vanne automatique 13 si la longueur de ce tube Il est insuffisante pour assurer une limitation naturelle des entrées d'air par cette voie. Un détecteur de niveau 14 est conjugué à la case de réserve supérieure 7 pour déclencher une alarme en cas de défaut d'alimentation en grain humide. Un extracteur 15, qui peut être de type quelconque, est prévu par ailleurs à l'extrémité inférieure de l'ensemble de la colonne. Un autre extracteur 43 situé en bas de l'étage économiseur permet de renforcer l'étanchéité entre les circuits d'air de 1 t étage supérieur et de l'étage inférieur. Sur le dessin, on a désigné par la référence 16 des cases de réserve qui sont interposées entre la colonne supérieure 5 et la colonne inférieure 6 afin de permettre au grain de subir un ressuyage entre les deux étages 1, 2 du séchoir. Ces cases 16 assurent également un isolation thermique naturelle entre les deux étages. On décrira maintenant l'agencement de l'étage supérieur 1 du séchoir, qui constitue une particularité importante de l'invention. Comme indiqué précédemment, cet étage comporte une enceinte extérieure 3. Il est prévu en outre, comme représenté schématiquement, un cloisonnement 17 qui isole les cases 8, sur leur côté sortie, par rapport à la chambre délimitée par l'enceinte 3. Un ventilateur indiqué en 18 communiaue avec la chambre 19 délimitée par le cloisonnement 17, pour aspirer l'air à travers les cases 8 de la manière indiquée par la flèche et pour placer ainsi l'ensemble de cet étage du séchoir en dépression. Ce ventilateur est placé ici en position basse et est raccordé aux cases par des plans inclinés, ce qui concentre les écoulements d'eau condensée et facilite l'évacuation d'une certaine quantité de paillettes humides vers le laveur, auquel le point bas du circuit est relié.Un brûleur 20, qui est judicieusement un brûleur à gaz avec admission d'air comburant, est prévu dans le trajet de l'air à l'intérieur de cet étage du séchoir en aval du ventilateur 18. De l'air comburant est admis dans ce brûleur, comme indiqué par la flèche 21. Il est prévu à la base de l'enceinte 3 un orifice de prélèvement d'air 22 qui communique avec une conduite 23, ainsi qu'une trappe réglable 24 permettant d'ajuster le complément d'air neuf comme indiqué ci-après. Le fonctionnement de cet étage supérieur 1 du séchoir suivant l'invention est le suivant L'étage travaille avec recyclage multiple, c'est-à-dire que l'air chauffé par le brûleur 20 parvient sur le côté d'entrée des cases 8, dans le compartiment indiqué en 25. I1 traverse alors ces cases en prélevant de l'humidité au grain de la manière connue et il parvient dans le compartiment 19. Après avoir traversé le ventilateur 18, qui en mettant l'ensemble en dépression assure la circulation requise, cet air est réchauffé par le brûleur 20 et effectue un nouveau cycle. A chaque mouvement cyclique, cet air se charge d'une quantité d'humidité supplémentaire, ce qui est rendu possible par l'élévation de son point de rosée qui résulte de son élévation de température. A chaque mouvement cyclique, une fraction de l'air (par exemple 10% de celui-ci) est prélevée à l'étage supérieur 1 du séchoir par l'orifice 22. Le volume d'air prélevé est compensé par l'entrée d'air comburant et les gaz de combustion, ainsi que par l'entrée dtair assurée en 24 et par les fuites se produisant de l'extérieur vers l'intérieur, notamment par le circuit de grain. On crée ainsi, à l'intérieur de cet étage supérieur 1 du séchoir, une condition optimum de point de rosée, permettant un séchage du grain à haute température. Le fait que le cloisonnement 17 sépare le compartiment 19 de l'enceinte extérieure et que l'air ayant traversé le ventilateur 18 est repris et réchauffé par le brûleur 20 évite les condensations sur l'enceinte de cet étage, pouvant aboutir à une corrosion des parties métalliques. La base de l'étage supérieur 1 du séchoir peut également être légèrement inclinée en direction de l'orifice 22 pour permettre l'écoulement de l'eau de condensation qui pourrait apparaître à la sortie du ventilateur 18. Comme indiqué, des portes ou trappes 26 sont prévues à la base du compartiment 25 pour pouvoir, lors de l'arrêt du séchoir, faire pénétrer dans le circuit de ltair neuf évacuant la vapeur, en évitant ainsi au maximum la condensation sur les parois par suite du refroidissement. Comme indiqué précédemment, l'étage inférieur du séchoir comprend une enceinte 4 dans laquelle la colonne de- cases 6 est logée. Il est prévu en outre, du côté d'entrée de l'air dans les cases 9 une cloison verticale 27 subdivisant le compartiment d'entrée de l'enceinte 4 pour réaliser une admission de l'air chaud dans les cases 9 d'une manière fournissant des gaz à température et débit décroissant de haut en bas sur la hauteur de la partie de colonne considérée, selon une disposition décrite dans le brevet français n" 75-04.344 au nom de la Société Demanderesse. L'admission de l'air dans l'enceinte 4 s'effectue à partir d'une gaine 28 de la façon décrite plus loin Un brûleur 29 est ici prévu pour assurer un réchauffage de l'air. Sur le côté sortie des cases 9, l'enceinte 4 ménage un compartiment 30 qui, comme visible, est traversé sur toute sa hauteur par la conduite 23. Un ventilateur 31 assure la mise en dépression de la totalité de l'étage inférieur 2 du séchoir pour assurer la circulation de l'air. On voit que, dans le cas du mode de réalisation représenté, les deux cases inférieures 10 sont alimentées en air froid par des portes 32, de sorte que le grain quittant le séchoir est ainsi refroidi. Il est prévu également des portes 32 pour les deux ou quatre cases 10 inférieures, en combinaison avec des volets 33 qui permettent, par leur commande, d'alimenter ces deux cases en air chaud ou en air froid à volonté. On voit sur le dessin que la conduite 23 traverse le compartiment 30 de l'étage inférieur 2 sur toute sa hauteur. Cette disposition évite, du fait de la température régnant dans ce compartiment 30, d'avoir à isoler thermiquement la conduite 23 sur sa hauteur. Cette conduite 23 aboutit à un laveur désigné dans son ensemble par la référence 34. Ce laveur comporte une enceinte 35, par exemple de forme cylindrique, dans laquelle est disposé un garnissage 36 à grande surface d'échange, formé par-exemple par des anneaux Raschig. La conduite 23 débouche dans l'enceinte 35 au-dessous de ce garnissage 36, de sorte que l'air saturé d'humidité arrivant de l'étage supérieur du séchoir traverse ledit garnissage en un mouvement ascendant. Une canalisation 37 d'arrivée d'eau pénètre dans l'en- ceinte 35 du laveur au-dessus du garnissage 36 ; elle comporte des moyens permettant de fractionner le courant d'eau admis pour sa répartition sur la section droite du garnissage 36, l'eau traversant ce dernier en un mouvement descendant. Le laveur 34 est surmonté d'un ventilateur 38 qui exerce une aspiration dans enceinte 35, en assurant le mouvement de l'air par dépression. Ainsi, l'humidité de l'air arrivant par la conduite 23 va, au contact de l'eau arrivant par la canalisation 37, se condenser à l'intérieur du garnissage 36, en assurant le chauffage de cette eau par l'énergie thermique de condensation qui lui est ainsi abandonnée. L'eau est recueillie en 39 à la base de l'enceinte 35. Le contact intime oui se produit entre l'air et l'eau à l'intérieur du garnissage 36 assure une filtration efficace de l'air, qui peut être rejeté dans l'atmosphère par le ventilateur 38 à la sortie de l'enceinte. Ainsi, aucune autre fil tration n'a besoin d'être prévue dans l'étage supérieur du séchoir. Suivant le mode de réalisation représenté, l'eau recueillie à la base du laveur 34, chauffée par l'énergie thermique de condensation de l'humidité de l'air arrivant par la conduite 23, est utilisée pour chauffer l'air de séchage admis dans l'étage inférieur du séchoir. Il est prévu à cet effet une pompe 40 prélevant l'eau à la base du laveur 34 et l'envoyant à un échangeur à ailette ou de type analogue 41, placé ici à l'entrée de l'air dans l'étage inférieur du séchoir. L'eau est ensuite renvoyée à la canalisation 37 alimentant le- laveur. Un trop-plein indiqué en 42 peut être prévu si désiré à la base du laveur 34. On comprend à la lecture de la description qui précède que l'utilisation d'un étage supérieur à recyclage permet, par suite de l'élévation du point de rosée de l'air en circulation, d'assurer un prélèvement efficace de l'humidité au grain admis à la partie supérieure de la colonne, dans des conditions correspondant à un rendement thermique de séchage particulièrement élevé. Le grain ayant traversé cet étage supérieur parvient ensuite par gravité dans l'étage inférieur, où le séchage est complété La chaleur contenue dans l'air recyclé chaud de étage supérieur est également récupérée par le laveur et utiliséesoit pour réchauffer l'air admis dans l'étage inférieur, soit pour d'autres applications. Ce laveur assure en outre également la filtration de l'air provenant de l'étage supérieur. On réunit ainsi, dans un séchoir à deux étages, des conditions optimales de séchage du grain pour une réduction de consommation spécifique d'énergie thermique. Des modifications peuvent être apportées au mode de réa libation décrit, dans le domaine des équivalences techniques, sans s'écarter de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Séchoir économiseur pour produits granuleux, caractérisé en ce qu'il comporte un étage supérieur économiseur (1) et un étage inférieur conventionnel (2), les deux étages autant superposés de manière à constituer une colonne de cases (7, 8, 9), des moyens (18) prévus dans l'étage supérieur pour assurer un recyclage multiple-de l'air ayant traversé les cases à grain (8) de cet étage, des moyens (20) pour réchauffer cet air à chaque cycle afin d'élever sa température et d'accroître son pouvoir évaporateur, d'autres moyens (23, 22) pour prélever une partie de l'air chaque fois recyclé ayant un point de rosée élevé et pour admettre dans ledit étage un volume d'air correspondant à l'air ainsi prélevé, des moyens pour transférer l'air prélevé à étage supérieur, fortement chargé en humidité, à un laveur (3*) dans lequel cet air est amené dans une relation de contact avec de l'eau, de manière à condenser son humidité tout en réchauffant l'eau venant à son contact, et des moyens (41) pour récupérer la chaleur ainsi fournie à l'eau de lavage. 2.- Séchoir économiseur pour produits granuleux suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la circulation de l'air dans l'étage supérieur (1) est assurée par dépression. 3.- Séchoir économiseur pour produits granuleux suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'enceinte isolée (3) de l'étage supérieur (1) entourant la partie supérieure de la colonne de cases (8) est subdivisée par un cloisonnement (17), les moyens (18) assurant la mise en dépression de cet étage communiquant directement avec la sortie des cases (8) dudit étage. 4.- Séchoir économiseur pour produits granuleux suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens (20) de réchauffage de l'air sont prévus en aval des moyens (18) de mise en dépression, afin de faire circuler à l'extérieur du cloisonnement (17) de l'air réchauffé et d'éviter les condensations sur l'enceinte (3) de l'étage supérieur (1). 5.- Séchoir économiseur pour produits granuleux suivant la revendication 1 ou 4, caractérisé en ce que les moyens (20) de réchauffage de l'air sont constitués par un ou plusieurs brûleurs, notamment à gaz, reliés à l'extérieur pour permettre une admission d'air comburant (21). 6.- Séchoir économiseur pour produits granuleux suivant l'une quelconaue des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une ou plusieurs trappes ou éléments analogues (24) sont prévus pour admettre de 1'air dans l'étage supérieur (1) afin d'ajuster le point de rosée à la valeur optimale. 7.- ;échoir économiseur pour produits granuleux suivant la revendication 1, caractérisé en ce que des cases de réserve (17), permettant un ressuyage du grain et assurant une isolation thermique naturelle entre les deux étages, sont interposées entre les cases de 1'étage supérieur (1-) et les cases de l'étage inférieur (2), éventuellement en combinaison avec un extracteur ayant une étanchéité renforcée pour obtenir une limitation des échanges d'air entre l'étage supérieur et l'étage inférieur. 8.- Séchoir économiseur pour produits granuleux suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu une conduite (23) prélevant une partie de l'air recyclé à l'étage supérieur, cette conduite traversant l'enceinte (4) de l'étage inférieur (2) du séchoir. 9.- Séchoir économiseur pour produits granuleux suivant la revendication 1, caractérisé en ce que des moyens tels qu'un échangeur de chaleur (41) sont prévus pour assurer le chauffage de l'air admis dans l'étage inférieur (2) du séchoir à-partir d'une partie ou de la totalité de la chaleur récupérée par l'eau traversant le laveur (34). 10.- Séchoir économiseur pour produits granuleux suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le laveur (34) est combiné à des moyens de mise en dépression (38) aspirant l'air prélevé à l'étage supérieur (1) de façon à le renvoyer vers l'atmosphère, la filtration de cet air prélevé à l'étage supérieur étant ainsi assurée uniquement par le laveur.