Brevet FR2449257A1 — publié le 19800912

La présente invention se réfère aux séchoirs pneumatiques pour produits divisés, dans lequels on met les particules de ceux-ci en suspension dans un gaz chaud et sec, tel que l'air, ces particules étant transportées à travers un circuit approprié avant d'entre déchargées à l'état sec par un séparateur, par exemple un cyclone. Entre le point d'admission du produit humide et le séparateur final, le gaz qui entrain les particules se charge progressivement d'humidité en même temps que sa température s'abaisse, de sorte que son pouvoir de séchage diminue rapidement. Il est connu de re médier à cet inconvénient en injectant en des points convenables du circuit, du gaz de séchage additionnel chaud et sec, ne refermant pas de particules de produit. Le circuit peut notamment comporter un corps tubulaire vertical, cylindrique ou conique, dans lequel le gaz additionnel est injecté tangentiellement de manière à réaliser dans le corps une masse gazeuse ascendante qui tourne avec les particules en suspension. On améliore ainsi le contact entre celles-ci et le gaz tout en prolongeant le temps de résidence du produit dans le séchoir.Cependant la rotation ralentit vite à mesure que la masse s'élève au dessus du point d'injection. On prévoit donc généralement plusieurs corps successifs superposés, chacun comportant son dispositif d'injection tangentielle. Toutefois à mesure qu'on se rapproche de l'extrémité de sortie du circuit de séchage, la chaleur du gaz injecté est de moins en moins utilisée, car on se trouve dans une zone où le produit est presque sec ; l'évaporation est donc réduite et le rendement thermique du séchoir se trouve ainsi abaissé. Dans un séchoir pneumatique la totalité de la chaleur nécessaire est transmise par convection entre le gaz chaud et les particules de produit. On est donc amené à mettre en oeuvre d'importants volumes de gaz, que l'on ne peut généralement pas réduire en utilisant des températures élevées, lesquelles ne sont pas supportées par la plupart des produits chimiques ou alimentaires par exemple. De ce fait, les dimensions du séchoir, ainsi que la puissance absorbée par le ventilateur et le dispositif de dépoussiérage du gaz extrait, deviennent elles-mêmes très importantes à partir d'une certaine production. Par ailleurs pour obtenir des gaz de séchage à des températures qui s'échelonnent normalement entre 200 et 5000C, on utilise généralement en combustion directe du mazout, du gaz-oil, ou du gaz naturel, tous ces combustibles étant d'un prix relativement élevé. Il n'est pas possible d'employer ainsi directement, en raison de leurs impuretés, les gaz de combustion obtenus à partir des combustibles moins coûteux, mais de mauvaise qualité, par exemple des déchets de bois ou du charbon tout venant. En brûlant par contre ces combustibles dans une chaudière, la température de la vapeur passant à travers un échangeur, ne permet pas d'obtenir les températures ci-dessus mentionnées de l'air ainsi réchauffé. Il serait néanmoins intéressant d'utiliser la chaleur produite par de tels combustibles de mauvaise qualité, pour fournir au moins une partie de la chaleur consommée par le séchoir et pour réduire en même temps, le volume de gaz ainsi que par conséquent les dimensions du séchoir et le coût de l'énergie calorifique. Le point le plus délicat d'un séchoir pneumatique est l'intro- duction du produit humide dans le circuit de gaz chaud, opération qui doit instantanément disperser et entraîner le produit, sinon de gros agglomérats de particules risquent de se déposer sur les parois intérieures. Ces dépôts constituent un danger de colmatage du circuit et même d'incendie, dans le cas des produits combustibles. Dans une canalisation traversée par un gaz à écoulement linéaire, la vitesse minimale du gaz est à la périphérie de celle-ci, donc au point d'introduction du produit humide et cet inconvénient augmente avec l'importance de la section, donc avec celle du séchoir. Cet effet est donc éminemment défavorable pour la dispersion et l'entrainement des particules, et de toutes façons, quel que soit le système d'introduction utilisé, on ne peut pas éviter dans le cas de certains produits le dépot de quelques très gros agglomérats de particules dans une zone se trouvant en dessous du point d'introduction. Par ailleurs avec certains produits pâteux ou fibreux par exemple, il est même nécessaire de désintégrer les particules agglutinées ou enchevêtrées, mais cette opération réalisée avant l'introduction dans le séchoir donne de mauvais résultats. L'invention concerne un séchoir pneumatique pour produits divisés qui comporte un dispositif de maintien de la rotation du gaz sécheur chargé de particules de produit, par des moyens mécaniques combinés avec des moyens aéroliques, assurant un temps de résidence important desdites particules et un bon rendement thermique du séchoir, ainsi que des dispositifs permettant de réduire le volume du gaz sécheur, les dimensions du séchoir et l'énergie mécanique et calorifique absorbées, en fournissant au moins une partie de l'éner gie calorifrique nécessaire par conduction et rayonnement à partir de vapeur produite de préférence par des combustibles de second ordre, donc peu coûteux. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer Fig. 1 est une vue en élévation avec coupe partielle d'une première forme d'exécution d'un séchoir suivant l'invention. Fig. 2, 3 et 4 sont des coupes de détail à grande échelle, respectivement suivant II-II, III-III et IV-IV (fig. 1). Fig. 5 est une vue similaire à celle de fig. 1, mais montrant une autre forme d'exécution. Fig. 6 est une coupe de détail à grande échelle suivant VI-VI (fig. 5). Fig. 7 reproduit à grande échelle de détail du désintégra- teur représenté en fig. 5 à l'entrée inférieure du corps du séchoir. Fig. 8 montre une troisième forme d'exécution de l'invention. Le séchoir représenté en fig. 1 comprend un générateur 1 de gaz de séchage, tel par exemple qu'un foyer à combustible liquide ou gazeux fonctionnant avec un très fort excès d'air comburant et avec de l'air de dilution des gaz brillés. Une canalisation 2 relie ce générateur à l'entrée tangentielle d'un volute 3 (fig. 1 et 2) du centre de laquelle s'élève une canalisation verticale 4. Dans cette canalisation débouche un transporteur horizontal constitué par une vis d'Archimède 5 tournant dans un tube 6, ce transporteur étant alimenté en matière à sécher par une trémie 7. La canalisation 4 s'ouvre dans l'extrémité inférieure tronconique 8a d'un corps cylindrique vertical 8 dont I'extremité supérieure Sb, également tronconique, est reliée par une canalisation 9 à l'entrée tangentielle d'un cyclone séparateur 10, la sortie centrale supérieure de celui-ci aboutissant par une canalisation 11 à un ventilateur d'extraction 12 qui assure par dépression la circulation du gaz de séchage et des particules en suspension qu'il renferme. A l'intérieur du corps 8 est disposé un autre corps ou corps de remplissage 13, lui aussi cylindrique avec extrémités coniques 13a, 13b et qui ménage entre lui-même et le corps extérieur 8 un espace annulaire 14 pour le passage du gaz et des particules. Sur le côté du corps 8 est rapporté un caisson latéral triangulaire 15 (Fig. 1 et 3) qui, dans l'exemple représenté, s'étend depuis le bas de la partie cylindrique du corps jusqu'à un niveau quelque peu inférieur à la moitié de la hauteur de celui-ci. Ce caisson est relié à la canalisation 2 précitée par une canalisation de dérivation verticale 16.Dans le bas et respectivement dans le haut du caisson on a prévu deux chambres d'injection 17a, 17b dont l'une 17b a été représentée en coupe en fig. 3. Comme montré, chacune de ces chambres est délimitée par 1 'une des parois horizontales du caisson (paroi supérieure pour la chambre représentée), par une cloison horizontale individuelle 17c, 17d, par l'une des deux parois latérales du caisson (paroi droite en fig. 3) et par une cloison verticale comprenant une partie fixe 18 et une partie réglable 19 qui ménage avec la précédente une sorte de passage.La chambre 17b (ainsi bien entendu que la chambre 17a) débouche tangentiellement dans l'espace annulaire 14 à travers la paroi du corps 8 suivant une direction angulaire par rapport à l'axe de celui-ci qui est la même que celle de l'entrée tangentielle de la volute 3 (sens sinistrorsum en fig. 2 et 3 > . Chaque chambre 17a, 17b comporte en outre une tubulure 20, respectivement 21, permettant l'aspiration d'air ambiant, réglée par des volets tels que 2-la. Au-dessus du caisson 15 l'espace 14 renferme une hélice 22 qui s'étend sur toute sa largeur suivant un tour complet, cette hélice étant orientée dans le sens sinistrorsum. Au-dessus de l'hélice 22 l'espace 14 renferme encore deux ailettes 23-24 (fig. 1 et 4) dont l'inclinaison peut être réglée par un bouton 25, respectivement 26. La canalisation 4 sus-décrite se prolonge au-dessous de la volute inférieure 3 par une courte tubulure 27 normalement fermée par un clapet plat 28 articulé en 29 et soumis à l'action d'un contrepoids 30 (voir aussi fig. 2). Le fonctionnement est le suivant Du fait de la volute 3 le gaz qui circule sous l'effet d'aspiration du ventilateur 12, s'élève dans la canalisation 4 en tournant très rapidement sur lui-même et en assurant ainsi dans les meilleures conditions l'entratnement de la matière divisée qui lui est amenée par la vis 5 et il parvient avec elle dans l'espace annulaire 14 à l'intérieur duquel son mouvement de rotation tend à se poursuivre. Lorsque le gaz arrive dans cet espace, son pouvoir de séchage s'est déjà fortement abaissé du fait de l'absorption de l'humidité superficielle des particules. La masse gazeuse en rotation reçoit alors le gaz additionnel chaud injecté tangentiellement à partir de la chambre inférieure 17a, à une température mulon peut régler par adjonction d'air frais grâce aux tubulures telles que 20, 21. Cette injection relève le pouvoir de séchage du gaz et accélère ou à tout le moins maintient la rotation de la masse dans l'espace 14. Lorsque le gaz et les particules arrivent au niveau de la chambre supérieure 17b, ils reçoivent une nouvelle injection de gaz de séchage additionnel à température contrôlée qui maintient le mouvement rotatif, ce mouvement etant ensuite maintenu par l'hélice 22, puis par les ailettes 23 et 24 convenablement réglées. Le gaz renfermant les particules sèches, arrive au cyclone 10 qui sépare ces dernières, le gaz épuisé sortant à travers le ventilateur 12. Les deux injections réglables assurées par les chambres 17a et 17b permettent de maintenir sans excès le pouvoir de séchage du gaz en même temps que son mouvement de rotation de manière à allonger la trajectoire des particules de produit dans l'espace 14 et par conséquent le temps de résidence. Au-dessus du caisson 15 on pourrait évidemment prévoir d'autres injections, mais l'énergie calorifique correspondante serait mal utilisée, car dans cette zone l'évaporation est très faible, de sorte qu'on diminuerait ainsi le rendement thermique du séchoir. Au contraire l'hélice 22 et les ailettes 23-24 assurent le maintien du mouvement de rotation sans gaspillage de gaz chaud, ni augmentation du volume de gaz en circulation. Dans le cas où des morceaux de matière particulièrement gros et lourds sortant de la vis 5 ne pourraient pas être entrains par le gaz, ils retomberaient sur le clapet 28 qui, moyennant réglage précis du contrepoids 30, s'ouvrirait alors aussitôt pour les déverser à l'extérieur en se refermant immédiatement après. Bien entendu l'on pourrait multiplier les chambres telles que 17a et 17b, ne prévoir des tubulures d'admission d'air frais, telles que 20, 21, que pour les injections supérieures, etc... Le forme d'exécution de fig. 5 se distingue de celle de fig. 1 sur les points suivants Tout d'abord il est prévu vers l'extrémité supérieure de la canalisation 4 un désintégrateur tournant 31 porté par un arbre vertical 32 entraîné par un moteur 33 (fig. 6), ce dernier étant logé à l'intérieur de l'extrémité conique 13a du corps intérieur 13. La base de celle-ci est fermée par une cloison horizontale 13c (fig. 5) et il est d'autre part prévu deux tubulures 34, 35 qui permettent de faire circuler de l'air froid dans l'espace ainsi délimité pour assurer le refroidissement du moteur. Le désintégrateur 31 brise les morceaux de matière trop gros avant qu'ils n'arrivent à l'espace annulaire 14, en favorisant ainsi le séchage.Cette désintégration opérée sur les particules de produit déjà dispersées dans le gaz chaud est bien plus efficace que celle obtenue sur le produit en vrac avant son introduction dans le séchoir. Une autre particularité du séchoir de fig. 5 est que le corps 13 comporte une paroi interieure concentrique 36 (fig. 5 et 7) qui délimite ainsi un autre espace annulaire 37 dans lequel on peut injecter de la vapeur par une tubulure 38. Comme montré fig. 7, cette tubulure débouche tangentiellement dans l'espace 37, de fa çon à impartir à la vapeur un tourbillonnement dextrorsum. Grâce à cette disposition le corps intérieur 13 joue le rle d'un échangeur transmettant la chaleur de condensation de la vapeur à la fois par conduction, par rayonnement et par convection, en complétant ainsi le pouvoir de séchage du gaz chauffant dans l'espace 14. En outre le fait de la rotation en sens inverse de la vapeur et du gaz favorise les échanges.On notera d'ailleurs que la paroi intérieure 36 ne s'élève pas jusqu'au sommet du corps intérieur 13,'de façon à ne pas fournir inutilement de la chaleur dans la zone à faible évaporation où au contraire il est préférable de mettre en oeuvre une température de séchage modérée. On notera que le séchoir de fig. 5 comporte l'hélice 22, mais non pas les ailettes 23 et 24 ; il va sans dire que celles-ci pourraient également être prévues soit au-dessus, soit au-dessous de l'hélice 22. Une troisième particularité du séchoir de fig. 5 est la présence d'une chemise chauffante extérieure réalisée par une paroi 39. L'arrivée de vapeur s'effectue par une tubulure 41, qui débouche tangentiellement dans le sens dextrorsum, comme la tubulure 38 sus-décrite, dans un espace annulaire 40 délimité par les deux cloisons 8 et 39. Cette disposition permet de chauffer le haut du corps 8 dans une mesure réglable suffisante à tout le moins pour compenser les déperditions de chaleur. I1 est à remarquer que le double chauffage, intérieur par l'espace 37 et extérieur par l'espace 40, permet de mettre en oeuvre des températures différentes, sb on le désire. Dans l'exemple de fig. 5 l'espace extérieur 40 s'élève au-dessus de l'espace inté- rieur 37, de sorte qu'il est possible de chauffer un peu moins la paroi du corps 8 au-dessus du niveau de l'extrémité du corps intérieur 26 qu'au-dessous. Les deux espaces à vapeur 37 et 40 comportent des canalisations d'évacuation d'eau 42, 43, avec purgeurs 44, 45, qui aboutissent à une canalisation d'eau condensée 46. Cette dernière débouche dans un échangeur 47 qui permet de réchauffer l'air insufflé dans le générateur de gaz chaud 1 en récupérant ainsi la majeure partie de la chaleur de l'eau de condensation. I1 est à noter que le générateur 1 pourrait être remplacé par un échangeur à vapeur dans le cas où la totalité de l'énergie calorifique serait fournie à partir d'une chaudière. La forme d'exécution de fig. 5 permet d'utiliser des combustibles solides poussiéreux, tels que les déchets de bois et le charbon dans la chaudière qui fournit la vapeur, le combustible liquide ou gaz étant limité au générateur 1, ce qui entrain des économies notables. Par ailleurs une partie de l'énergie calorifique étant fournie par conduction et rayonnement, le volume du gaz de séchage et par conséquent les dimensions du séchoir, ainsi que l'énergie consommée par le ventilateur et l'importance du dispositif de dépoussiérage du gaz évacué se trouvent sensiblement réduits. Fig. 8 montre une troisième forme d'exécution de l'invention qu'on peut considérer dans une certaine mesure comme une variante de celle de fig. 5. Ici la canalisation 2 traverse axialement la volute 3 sans communiquer avec celle-ci. Elle s'élève à l'inté- rieur de la canalisation 4, prévue à fort diamètre, pour déboucher dans le c8ne inférieur 13a du corps intérieur 13. Ce dernier renferme à son tour un troisième corps 48 qui délimite avec lui un espace annulaire 49 équipé d'une hélice dextrorsum 50. L'extrémité supérieure 13b est reliée par une canalisation 51 à l'entrée tangentielle de la volute 3. C'est à cette volute qu'est associé le dispositif de clapet chargé 28, 29, 30.On a en outre disposé une tubulure d'évacuation 52 au bas du coude de la canalisatioh 2 pour faciliter le nettoyage de celle-ci, cette tubulure étant bien entendu fermée en service normal. Avec une telle disposition le gaz chaud provenant du générateur 1 circule d'abord dans le corps 13 en tournant à l'intérieur de celui-ci. Puis il arrive à la volute 3 pour s'élever ensuite dans l'espace 14 à la façon décrite en référence à fig. 1. On retrouve le caisson 15 et l'hélice 22. Les ailettes 23 et 24, non figurées, pourraient se retrouver dans cette forme d'exécution. L'avantage est de permettre de chauffer l'intérieur du corps 8 à partir du générateur 1 sans exiger un générateur de vapeur auxiliaire. En principe la disposition de fig. 8 nécessite l'emploi d'un combustible propre pour ne pas mêler des poussières aux particules du produit à sécher. Si toutefois les gaz de combustion sortant du générateur renferment quelques impuretés, celles-ci se déposent en pratique dans le corps intérieur 13 sans parvenir à la volute 3. Pour nettoyer les espaces intérieurs du corps 13, on peut envisager d'y faire passer une substance abrasive pulvérulente, telle que du sable. On arrête alors l'arrivée du produit à sécher et après l'avoir complétement évacué, on déverse le sable dans la canalisation 2 par une trémie auxiliaire 53. Celui-ci suit le circuit des gaz en le nettoyant pour être recueilli dans le cyclone 10, préalablement vidé. Le sable non entrains peut être évacué par le dispositif de clapet 28, 29, 30 et par la tubulure 52 équipée d'un organe d'obturation amovible approprié. I1 doit d'ailleurs être entendu que le description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. REVENDICATIONS 1. Séchoir pneumatique pour produit divisé, du genre dans lequel on fait passer longitudinalement le gaz de séchage avec les particules qu'il retient en suspension dans au moins un corps substantiellement de révolution à l'intérieur duquel on le fait tourner, ce corps comportant au moins une arrivée tangentielle de gaz additionnel chaud et sans particules, caractérisé en ce qu'il comporte entre la dernière arrivée de gaz additionnel et l'extrémi- té de sortie du corps ou de la série de tels corps une zone dans laquelle sont disposés des moyens propres à maintenir en rotation sur elle-même la masse gazeuse renfermant les particules sans aucune admission de gaz additionnel. 2. Séchoir suivant la revendication 1, du genre comprenant un corps cylindrique substantiellement vertical, une canalisation d'entrée tangentielle débouchant dans le bas de ce corps, une canalisation de sortie partant du haut du corps, des moyens pour amener à la canalisation d'entrée un gaz de séchage chaud et sec, des moyens pour impartir à ce gaz un mouvement de rotation rapide autour de l'axe du corps, des moyens pour charger le gaz de séchage de particules du produit à sécher avant son entrée dans le corps, et des moyens pour injecter tangentiellement dans le corps du gaz de séchage additionnel non chargé de produit, caractérisé en ce que - le corps renferme un corps intérieur qui ne communique pas directement avec lui - l'injection tangentielle de gaz additionnel s'effectue à partir de l'extérieur dans espace annulaire ménagé entre le corps principal et le corps intérieur pour le passage du gaz de séchage chargé de particules ; - cette injection tangentielle est limitée à la partie inférieure du corps principal - dans la moitié supérieure du corps l'espace annulaire renferme des surfaces de guidage propres à impartir au gaz ascendant un mouvement de rotation de sens correspondant à celui des insections tangentielles. 3. Séchoir suivant la revendication 2, caractérisé en ce que certaines au moins des surfaces de guidage sont constituées par des ailettes réglables en orientation. 4. Séchoir suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le corps intérieur est équipé de moyens chauffants. 5. Séchoir suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens chauffants du corps intérieur sont constitués par une chemise s'étendant sur une partie de la hauteur de celui-ci à partir du bas et dans laquelle de la vapeur est injectée tangentiellement en sens inverse de l'injection tangentielle de gaz de séchage additionnel. 6. Séchoir suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le chauffage du corps intérieur est assuré par le gaz de séchage chaud et sec non encore chargé de particules. 7. Séchoir suivant l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le corps extérieur comporte dans sa partie haute une chemise de chauffage à vapeur. 8. Séchoir suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la vapeur est injectée dans la chemise du corps extérieur en sens inverse de l'injection tangentielle de gaz de séchage additionnel. 9. Séchoir suivant l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que la canalisation d'entrée renferme un désintégrateur propre à agir sur les amas de produit entraînés par le gaz de séchage. 10. Séchoir suivant l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que la canalisation d'entrée comporte, au-dessous du point d'introduction du produit à sécher, un débouché inférieur fermé par un clapet chargé propre à s'ouvrir automatiquement pour évacuer les morceaux de ce produit non entrainés par le gaz de séchage.