Brevet FR2510736A1 — publié le 19830204

i La présente invention concerne un procédé et un dispositif de séchage de matières humides, notamment de végétaux. On connaît déjà des sécheurs "à chambre de combustion": leur consommation énergétique varie entre 600 Kcal et 750 Kcal/Kg d'eau évaporée selon les dispositifs de récupération utilisés En outre, l'emploi de ces sécheurs entraîne une consommation non négligeable de combustible. La présente invention vise un procédé de séchage dit "à basse température". Ce procédé consiste essentiellement à mettre en contact la matière humide avec les éléments de chauffe du sécheur, la vapeur issue de la matière humide étant recomprimée mécaniquement de manière à fournir le fluide calo- porteur alimentant les éléments de chauffe du sécheur. Selon une variante de l'invention on choisit les températures de façon à ce que le fluide caloporteur soit constitué d'une certaine quantité d'air tra- vaillant entre deux températures: l'air est saturé à la température basse et non saturé à la température haute. Les calories nécessaires à l'évaporation sont fournies dans le sécheur aus- si bien par contact surface de chauffe / solide que surface de chauffe I air humide. L'air humide chaud sortant du sécheur est, avant recompression, refroidi dans le faisceau d'un évaporateur, dont le fluide froid est constitué de l'eau condensée dans les éléments de chauffe et de l'eau condensée dans l'évaporateur lui-même. On a trouvé qu'il était particulièrement intéressant que la calandre de l'évaporateur soit équilibrée sur un condenseur barométrique et fournisse à l'aspiration du motocompresseur la vapeur, qui après recompression, ali- mente les éléments de chauffe du sécheur. La température de la matière humide à l'entrée du sécheur est avantageuse- ment comprise entre 501 C et 1000 C: elle est de préférence d'environ 600 C. Dans le cas o le sécheur ne comporte pas d'alimentation en air, la température de la vapeur alimentant les éléments de chauffe du sé- cheur est avantageusement comprise entre 1000 C et 1600 C: elle est, de préférence, de 105 'C. 10736 la température de la vapeur issue de la matière humide est comprise entre 'C et 1100 C: elle est, de préférence, de 950 C. la température des condensats provenant des éléments de chauffe est com- prise entre 700 C et 1000 C: elle est, de préférence, voisine de 100 'C. Dans le cas o le sécheur est alimenté, dans sa partie inférieure, par de l'air saturé: la température de la vapeur alimentant les éléments de chauffe du sé- cheur est comprise entre 1000 C et 1600 C: elle est, de préférence, voi- sine de 110 'C. la température du mélange vapeur / air issu de la vapeur humide est com- prise entre 80 'C et 1100 C: elle est, de préférence, voisine de 75 %C. la température des condensats provenant des éléments de chauffe est com- prise entre 700 C et 1000 C: elle est de préférence de 750 C. la température de l'air saturé injecté dans la partie inférieure du sé- cheur est comprise entre 600 C et 1000 C: elle est de préférence voisine de 70 'C. Les dessins annexés et les exemples, non limitatifs, suivants, permettront de mieux comprendre l'invention: la planche I illustre le principe de base du procédé de séchage selon l'invention. la planche II illustre une variante du procédé de séchage selon l'inven- tion. la planche III présente un dispositif de séchage permettant la mise en oeuvre du procédé. Sur la planche I on a représenté schématiquement un sécheur ( 1) pourvu d'élé- ments de chauffe ( 2) alimentés par de la vapeur ( 3) La matière humide ( 4) est introduite dans la partie supérieure du sécheur par une écluse ( 5). Un dispositif approprié permet de faire avancer la matière humide sur les éléments de chauffe Arrivée à l'extrémité ( 6) d'un élément, la matière tombe par gravité sur l'élément immédiatement inférieur. Le fond du sécheur comporte une écluse ( 7) destinée à évacuer la matière sèche. La vapeur ( 8) dégagée par la matière humide chauffée est recomprimée par un motocompresseur ( 9) et alimente ensuite les éléments de chauffe ( 2) du sécheur. Exemple 1: 3900 Kg de végétaux humides ( 4), de chaleur spécifique 0,29, contenant 23 % de matières sèches et dont la température est de 60 C sont introduits en ( 5). Les éléments de chauffe ( 2) sont alimentés par de la vapeur à 130 C. Au sommet du sécheur, on recueille 2900 Kg de vapeur ( 8) à 105 C. Le motocompresseur, à un seul étage ( 9) absorbe une puissance de 182 Kwh (rendement 76 %) et recomprime la vapeur de 105 C à 130 C. Après désurchauffe, on recueille 3109 Kg de vapeur qui alimente les é 11 ments de chauffe ( 2). On récupère en ( 10) à la sortie des éléments de chauffe 3109 Kg d'eau à C et à l'extrémité inférieure du sécheur 100 Kg de matière sèche à 90 % de siccité, à une température de 95 C. Abstraction faite des pertes par rayonnement, le sécheur a une consommation de 0,062 Kwh par Kg d'eau évaporée. Ce chiffre est à comparer avec la consommation de sécheurs à chambre de com- bustion: 600 à 750 Kcal/Kg d'eau évaporée. On a cependant constaté que le sécheur décrit dans l'exemple 1 présente quel- ques inconvénients: le coefficient d'échange entre un solide et une surface chauffante est faible. il est assez difficile d'obtenir de la vapeur recomprimable directement, car certains défauts d'étanchéité permettent des rentrées d'air et la matière humide contient de l'air ou des gaz inclus ou occlus. une condensation se produit dans la partie froide de l'appareil. Une variante de l'invention permet d'apporter une solution aux inconvénients précités. La planche II illustre cette variante, décrite dans l'exemple ci-après. Exemple 2: 3900 Kg de végétaux humides ( 4), de chaleur spécifique 0,29, contenent 23 % de matières sèches et dont la température est de 60 C sont introduits en ( 5). Les éléments de chauffe ( 2) sont chauffés par de la vapeur à 110 C. A la base du sécheur, on introduit en ( 11) de l'air saturé chauffé à 70 C 10736 par passage sur des tubes ( 21) dans lesquels circule l'eau condensée de la vapeur recompressée, à l'aide d'un ventilateur ( 17). L'air saturé est constitué de 3708 Kg d'air sec et de 1031 Kg de vapeur. Au sommet du réacteur on récupère en ( 8) un mélange constitué de 3708 Kg d'air et de 3931 Kg de vapeur, à une température de 950 C. Ce mélange est dirigé vers un évaporateur sous vide ( 12). Il est ramené à saturation à 70 'C dans le faisceau ( 13) par échange avec un fluide froid constitué d'eau à 600 C température réglée par le conden- seur ( 16) qui fournit de la vapeur à 60 'C. Le fluide froid a pour source 3021 Kg d'eau à 75 WC ( 10) provenant du retour des éléments de chauffe et de l'eau des retours de l'évaporateur, recyclés côté fluide froid. On recueille à la sortie du faisceau 2900 Kg à 75 WC ( 14) que l'on dirige vers une cuve ( 15) on obtient ainsi 5921 Kg à 750 C. -15 A la sortie de l'évaporateur, on récupère 3112 Kg de vapeur: 222 Kg sont dirigés vers un condenseur ( 16) et 2890 KG vers le motocompresseur ( 9) La vapeur est recomprimée à 1100 C. Pour faire fonctionner le sécheur on a estimé qu'il fallait lui fournir 3323 Kg de vapeur à 1100 C alors que théoriquement 3021 Kg seraient suffisants (condensats récupérés en ( 10)) : il y a donc 302 Kg de pertes, soit environ %. Le motocompresseur a absorbé 422 Kwh: la consommation du sécheur est donc de 0,146 Kwh/kg d'eau évaporé ( 2900 Kg évaporés). On récupère en ( 7) 1000 Kg de matières sèches à 90 % de siccité, dont la température est de 850 C. Le procédé de séchage selon l'invention permet de travailler à "basse tempé- rature" Il ne présente, dans la variante exposée à l'exemple 2, aucun incon- vénient quant aux rentrées d'air parasite puisque le séchage se fait en mi- lieu air-vapeur: les calories contenues dans l'air refroidi sont recyclées dans le sécheur à la sortie du faisceau de l'évaporateur En outre, l'air participe au transfert des calories et améliore le séchage. Bien que les exemples précédents décrivent un procédé de séchage conduit à la pression atmosphérique, il est bien évident que l'on peut envisager de sécher la matière humide sous une pression supérieure. Sur la planche III, on a représenté un sécheur permettant de mettre en oeuvre le procédé de séchage qui vient d'être décrit. Il est constitué d'une enveloppe cylindrique verticale ( 1) dans laquelle sont disposés des plateaux chauffants horizontaux ( 2) montés en quinconce de façon à permettre à la matière humide ( 4) pénétrant dans le sécheur par l'écluse ( 5) de circuler d'un plateau à l'autre par gravité. Les plateaux sont complétés par des tubes ( 3) dans lesquels circule de la vapeur. La matière à sécher est entrainée sur les plateaux par des vis de transport ( 20) dont les axes sont parallèles. Les vis fonctionnent sans jeu et la surface ( 19) des plateaux ( 2) est can- nelée La matière sèche est évacuée par l'écluse ( 7) Le sécheur est pourvu dans sa partie inférieure d'une ouverture ( 11) permettant l'entrée d'air préchauffé par passage sur des tubes ( 21) dans lesquels circule l'eau con- densée de la vapeur recomprimée et dans sa partie supérieure d'une ouver- ture ( 18) permettant l'évacuation du mélange air/vapeur issu de la matière à sécher. ÂO 736 REVENDICATIONS 1 Procédé de séchage d'une matière humide circulant sur les éléments de chauffe d'un sécheur vertical, caractérisé en ce que la vapeur issue de la matière humide est recomprimée à l'aide d'un motocompresseur de façon à fournir le fluide caloporteur aux éléments de chauffe du sécheur. 2 Procédé de séchage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'air saturé est injecté dans la partie inférieure du sécheur. 3 Procédé de séchage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le mélange vapeur issue de la matière humide / air saturé injecté passe avant recompression dans un évaporateur dans lequel circule un fluide froid. 4 Procédé de séchage selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'éva- porateur est un évaporateur sous vide. 5 Procédé de séchage selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que le fluide froid est constitué de l'eau condensée dans les éléments de chauffe du sécheur et de l'eau condensée de l'évaporateur lui-même. 6 Procédé de séchage selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que la calandre de l'évaporateur est équilibrée sur un condenseur barométrique et fournit à l'aspiration du motocompresseur la vapeur, qui après recompression, alimente les éléments de chauffe du sécheur. 7 Procédé de séchage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la température de la matière humide à l'entrée du sécheur est comprise entre 500 C et 100 %C. 8 Procédé de séchage selon la revendication 7, caractérisé en ce que la température de la matière humide à l'entrée du sécheur est d'environ 600 C. 9 Procédé de séchage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la température de la vapeur et/ou de la vapeur mélangée à de l'air issue de la matière humide est comprise entre 80 'C et 110 'C. 10736 Procédé de séchage selon les revendications 1, 7, 8 ou 9, caractérisé en ce que la température de la vapeur issue de la matière humide est d'en- viron 105 'C. 11 Procédé de séchage selon les revendications 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou 9, caractérisé en ce que la température du mélange air / vapeur issu de la matière humide est d'environ 950 C. 12 Procédé de séchage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la température de la vapeur recomprimée est com- prise entre 100 et 1600 C. 13 Procédé de séchage selon l'une des revendications 1, 7, 8, 9, 10 ou 12, caractérisé en ce que la température de la vapeur recomprimée est d'en- viron 130 'C. 14 Procédé de séchage selon l'une des revendications-2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 11 ou 12, caractérisé en ce que la température de la vapeur recomprimée est d'environ 1100 C. Procédé de séchage selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, 11, 12 ou 14, caractérisé en ce que la température du fluide froid circulant dans l'évaporateur est d'environ 600 C. 16 Procédé de séchage selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, 11, 12, 14 ou 15, caractérisé en ce que la température de l'eau condensée dans les éléments de chauffe du sécheur est d'environ 750 C. 17 Procédé de séchage selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, 11, 12, 14 à 16, caractérisé en ce que la température de l'eau condensée de l'évaporateur est d'environ 75 C. 18 Procédé de séchage selon l'une des revendications 2 à 9, 11, 12, 14 à 17, caractérisé en ce que la température de l'air saturé injecté dans la partie inférieure du sécheur est d'environ 700 C. 19 Procédé de séchage selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la matière humide présente une siccité d'environ 23 %. 10736 Sécheur vertical caractérisé en ce qu'il est constitué d'une enveloppe cylindrique dans laquelle sont disposés des plateaux chauffants horizon- taux placés en quinconce. 21 Sécheur selon la revendication 20, caractérisé en ce que les plateaux chauffants sont complétés de tubes de chauffe dans lesquels circule de la vapeur. 22 Sécheur selon l'une des revendications 20 ou 21, caractérisé en ce que la surface des plateaux est cannelée. 23 Sécheur selon l'une des revendications 20 à 22, caractérisé en ce que des vis transporteuses, dont les axes sont parallèles, sont montées sur les plateaux. 24 Sécheur selon la revendication 23, caractérisé en ce que les vis trans- porteuses travaillent sans jeu. Sécheur selon l'une des revendications 20 à 24, caractérisé en ce qu'il comporte, à son extrémité inférieure, une ouverture permettant l'entrée d'air chaud et à son extrémité supérieure une ouverture permettant l'éva- cuation du mélange air / vapeur issu de la matière à sécher.