Brevet FR2485328A1 — publié le 19811231

La présente invention concerne l'équipement thermique d'un séchoir de céréales dans lequel le séchage est obtenu par circulation d'air chaud à travers la masse de grain. Ce procédé de séchage bien connu est généralement réalisé de la maniére suivante: le grain humide est introduit à la partie haute d'une colonne de séchage constituée par un tour de section rectangulaire dont la largeur est très sensiblement plus petite que la longueur et la hauteur. Le grain séché est soutiré à la partie basse de la colonne. Cette colonne comporte de part et d'autre un caisson masquant les grandes faces verticales. Cette colonne comporte sur tout ou partie de sa hauteur des rangées de conduit la traversant de part en part, débouchant par couches succèssives alternées soit dans le caisson de droite soit dans le caisson de gauche, ces conduites de formes diverses, traversant horizontalement la masse de grain contenu dans la colonne comportent une ouverture longitudinale sur toute leur longueur et de largeur appropriée suivant leur génératrice inférieure. Un dispositif de ventilation crée une différence de pression entre les deux caissons. Sous l'effet de cette différence de pression de l'air chaud introduit dans le caisson sous la pression la plus élevée pénètre dans les conduits débouchant dans ce caisson, se disperse dans le grain par l90uverture longi- tudinale pratiquée dans les conduits, traverse le grain en absorbant par évaporation une partie de l'eau contenue dans le grain, se trouve ensuite, humide et refroidi collecté par les ouvertu res longitudinales existant dans le conduit débouchant dans l'autre caisson et évacué par ces conduits vers ce caisson. Le soutirage de grain au bas de la colonne provoque à l'intérieur de la colonne une lente circulation du grain par gravité. Le débit de soutirage rapporté au volume de la colonne détermine le temps de séjour du grain dans la colonne. Il en résulte de cette technique un gradian d'humidité du grain croissant du bas de la colonne vers le haut. De multiples considérations relatives à la sauvegarde des qualités du grain, à l'éfficacité du sechoir et à son score énergétique défini comme étant la quantité d'énergie absorbée pour soustraire un kilogramme d'eau du grain, conduisent à constater qu'il est avantageux de décomposer la hauteur du séchoir en plusieurs niveaux et à réutiliser l'air usé de chaque niveau pour alimenter, après l'avoir réchauffé, le niveau immédiatement supérieur. La mise en oeuvre de cette technique se heurte à certaines difficultés résultant de l'entraînement par l'air de séchage de poussières végétales mélangées au grain. Ces poussières sont notamment susceptibles de colmater des équipements thermiques mal adaptés, et de s'enflammer au contact de surfaces trop chaudes, provoquant l'incendie du séchoir. D'autre part, la teneur en soufre du fuel lourd in dustriel, énergie actuellement la plus économique, crée de multiples contraintes qui en limitent l'emploi dans cette application. l'invention a pour objet-un équipement spécifique permettant d'obtenir un rendement élevé quelque soit le combustible en palliant les difficultés exposées, notamment avec du fuel lourd. Elle consiste essentiellement en un ensemble de dispositions et de structures permettant de maîtriser étroitement la température des parois au contact de l'air chargé de poussières et leur forme de manière à éviter le stationnement de poussières à leur contact. Plus précisement l'invention concerne l'utilisation d'échangeurs à plaques dont la structure est considérée comme connue, dans un circuit original dont la température des gaz est contrôlée par dilution résultant d'un recyclage enthalpique. Le dispositif comprend essentiellement: - un ventilateur pour animer la circulation du gaz dans le circuit. - un brûleur d'un type adapté au combustible choisi. - une chambre de mélange de strueture adapté au combustible dans laquelle s'éffectue la combustion et la dilution. - une batterie d'échangeurs dont le circuit primaire est connecté par des gaines à la chambre de combustion et au ventilateur. L'apport d'énergie du brûleur sert à élever la température du flux de gaz animé par le ventilateur. Les gaz chauds sont introduits dans le circuit primaire des échangeurs de température incorporés ou associés au séchoir. le circuit secondaire des échangeurs est parcouru par l'air poussièreux du séchoir, repris à la sortie du niveau inférieur. Cet air est ainsi réchauffé avant dJêtre réin jecté dans le grain à un niveau supérieur. les gaz refroidis sortant du circuit primaire se divisent en deux parties. La part la plus importante est recyclée dans le circuit pour être à nouveau-réchauffée par dilution des gaz de combustion. l'autre partie correspondant exactement au volume résultant de la combustion pseudo stoechiométrique du combustible est relaché à l'atmosphère où, si la teneur en dérivés du soufre le tolère, injectée directement dans le séchoir. le flux de gaz chaud peut être à volonté dirigé dans lescircuits primaires de plusieurs échangeurs correspondant à différents niveaux du séchoir, afin de multiplier le nombre de traversées du grain par l'air séchant avant de le libérer à l'atmosphère. les circuits primaires de ces différents échangeurs peuvent être selon la commodité de l'installation connectés en parallèle ou en serie. La régulation des différentes températures à contrô- ler dans le système est obtenue par la coordination judicieuse des réglages suivants: - débit de combustible au brûleur - débit du flux de gaz primaire à l'aide d'un regis tre - court-circuitage partiel du circuit secondaire des différents échangeurs La figure unique montre le schéma de principe d'un séchoir équipé de manière assez complète selon l'invention avec quatre passes dans le grain. On peut y voir la colonne sécheuse 1 maintenue pleine de grains par sa trémie de chargement 2, le soutirage du grain sec s'éffectuant à la base en 7. le caisson adjacent de gauche est divisé en trois niveaux 4 a, 4 b, 4 c. le caisson adjacent de droite est lui, divisé en quatre niveaux 5 a, 5 b, 5 c, 5 d. les conduits 6 débouchent alternativement dans le caisson de droite et le caisson de gauche. Un ventilateur 7 pulse l'air ambiant dans le caisson 4 a. Cet air traverse le grain dans la partie basse de la colonne pour le refroidir. L'air, légèrement réchauffé par le grain est collecté dans le caisson 5 a. l'échangeur 8 permet à l'air-de passer du caisson 5 a au caisson 5 b en se réchauffant. Une nouvelle traversée du grain lui permet de venir dans le caisson 4 b où il se réchauffe par dilution d'air neuf très chaud pulsé par le ventilateur 9 et amené par la gaine 10. Une nouvelle traversée du grain ramène l'air de plus en plus chargé d'humidité dans le caisson 5 c d'où le transit par l'échangeur Il permet une nouvelle traversée du grain à partir du caisson 5 d vers le caisson 4 c où l'air humide est rejeté à l'atmosphère après dépoussièrage éventuel, par les orifices 12. Nous trouvons d'autre part un brlileur 13 monté sur une chambre de mélange 14 qui produit des gaz chauds dirigés vers les échangeurs par des gaines 15.Les gaz refroidis sont collectés par les gaines 16 et pulsés dans la chambre de mélange par le ventilateur de recyclage 17. La cheminée 18 permet de relacher à l'atmosphère l'équivalent de la quantité de gaz introduite dans le circuit par le bru^leur 13. Des sondes de température 19 connectées à une armoire de régulation 20 p-ermattent le contrôle des différentes températures et leur régulation par action judicieuse sur des registres 21 et le dispositif de modulation du brûleur 22. Selon d'autres variantes on pourrait en tenant compte de la nature du combustible soit injecter les gaz de combustion dans l'air de séchage à un niveau approprié du séchoir soit puiser l'air comburant alimentant le brûleur dans l'air humide rejeté à l'atmosphère soit encore combiner ces deux variantes dans la mesure où les gaz de combustion réin jectés resteraient compte tenu des caractéristiques du séchoir une faible proportion de l'-air de séchage afin que l'air repris pour la combustion reste assez riche en oxygène. REVENDICATIONS 1. Equipement thermique pour le réchauffage de l'air d'un séchoir de céréales comportant au moins deux niveaux, refroidissement éventuel du grain compris à l'aide d'échangeurs caractérisé par le fait que le fluide circulant dans le circuit primaire est constitué par des gaz chauds autres que de la vapeur d'eau sous pression et que l'air ayant traversé au moins une fois le grain ne se trouve jamais en contact avec des parois directement exposées à la flamme. 2. Equipement thermique selon la revendication 1 caractérisé par un équipement hybride où les échangeurs sont utilisés à un ou plusieurs niveaux. L'apport thermique à un ou plusieurs autres niveaux étant réalisé par dilution avec de l'air neuf préalablement réchauffé par refroidissement direct des parois de la chambre de mélange. 3. Equipement thermique selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que la totalité du flux de gaz circulant dans le circuit primaire est injectée dans le séchoir après avoir traversé au moins un échangeur, la dilution des gaz de combustion étant réalisé avec de l'air neuf. 4.Equipement thermique selon la revendication 1, 2 ou 3 comportant au moins deux échangeurs en série caractérisé par la présence d'un deuxième brûleur dans le circuit entre deux échangeurs de manière à relever la température du flux de gaz avant l'entrée de l'échangeur suivant. 5. Equipement thermique selon les revendications 1, 2 ou 3 comportant plus de deux échangeurs ayant leur circuit primaire caractérisé par la présence de plusieurs brûleurs intercalés entre deux échangeurs sucèssif de manière à relever la température des gaz circulant dans le circuit primaire avec si nécéssaire introduction d'air neuf dans le circuit des gaz primaires pour permettre la combustion. 6. Equipement thermique selon les revendications 1,2, 3,4 ou 5 caractérisé par l'injection totale ou.partielle des gaz de combustion dans l'air de séchage à un niveau quelconque du séchoir le circuit primaire étant alimenté avec la quantité d'air neuf nécessaire, animée par un ou plusieurs ventilateurs. 7. Equipement selon les revendications 1,2,4, ou 5 caractérisé par l'utilisation d'une partie de l'air humide rejeté à l'atmosphère comme air comburant dans le circuit de gaz primaire.