Brevet FR2510734A1 — publié le 19830204

L'invention se rapporte à un ensemble refroidisseur et épurateur à eau utilisable en association avec l'évaporateur d'une pompe à chaleur dans les installations de malterie notamment. Actuellement, les installations frigorifiques trouvent une application nouvelle sous la forme de pompes à chaleur utilisées pour le chauffage de l'air alimentant les installations de touraillage de l'orge germé. L'orge germé subit dans ces installations un traitement thermique qui consiste tout d'abord à sécher le grain à une température de l'ordre de 600 C, puis à le porter brièvement au moyen d'un chauffage d'appoint à une température supérieure pour finir la torréfaction. Durant les premières heures de séchage, l'air qui sort de la couche d'orge germé dont on doit extraire l'excédent d'eau, est chargé d'humidité jusqu a saturation et sa température initiale située entre 500 et 650 C s'abaisse jusqu'à 20 - 300 C. Cet air saturé à 20 - 300 C contient une quantité de chaleur importante libérable par condensation dans une source froide. On utilise comme source froide l'évaporateur de la pompe à chaleur dont l'échangeur est réalisé de façon traditionnelle sous la forme de batteries en tubes à ailettes parcourus par le fluide frigorigène. L'inconvénient de ce type d'échangeur traversé par le flux d'air extrait de la touraille est double malgré de nombreux dépoussiérages, cet air est chargé de poussières fines qui viennent se fixer entre les ailettes et colmatent rapidement toute la section de passage de l'air, diminuant ainsi fortement le rendement d'échange de la batterie. Il convient donc de les nettoyer fréquemment par jets d'eau ou de vapeur à haute pression. . une usure prématurée et rapide résultant de la combustion de soufre ou de l'injection d'anhydride sulfureux dans la veine d'air alimentant les différents plateaux de la touraille pour détruire les éléments toxiques, en particulier les nitrosamines dont l'orge peut être chargé. En effet, au contact de l'humidité ambiante élevée, cet anhydride sulfureux se transforme en acide sulfureux et en acide sulfurique en concentration suffisante pour que leur action corrosive sur les métaux usuels diminue de façon importante la durée de vie de la (ou des) batterie(s) d'échange en tubes à ailettes. On peut remédier à a cet inconvénient en construisant ces batteries en métaux inattaquables, par exemple en acier inoxydable. Malheureusement, l'incidence du coût matière et du coût de fabrication engendre une telle plus-value que l'intérêt même de cette réalisation devient discutable. L'invention a pour but de proposer une solution originale qui permet d'une part d'éviter la corrosion de la (ou des) batterie(s) d'échange de l'évaporateur, et d'autre part d'utiliser des échangeurs à faisceaux multitubulaires réputés moins chers et de faible entretien. Elle permet aussi d'améliorer le rendement global d'échange par sa grande surface d'échange et d'éviter tout phénomène d'encrassement. L'air rejeté ainsi traité ne présente plus qu'un très faible degré de pollution. A cet effet, l'invention concerne un ensemble refroidisseur et épurateur à eau utilisable en association avec l'échangeur multitubulaire d'un évaporateur de pompe à chaleur notamment dans les installations de malterie. Cet ensemble se montre remarquable par un circuit fermé d'eau diffusée, projetée ou ruisselée dans une chambre humide à travers le flux d'air chargé de vapeurs et de gaz corrosifs et porteurs de particules en provenance de la touraille, circuit se refermant à partir d'une collecte dans la structure d'échange d'une batterie d'évaporation multitubulaire et comprenant des dispositifs annexes pour l'évacuation des boues, la dilution de la solution collectée et la neutralisation de son acidité. Outre ceux mentionnés ci-dessus, l'ensemble refroidisseur et épurateur selon l'invention regroupe une multitude d'avantages tels que, par exemple, les suivants: La corrosion est rendue négligeable par la dilution et la neutralisation de la solution collectée en partie inférieure du refroidisseur. Les boues se sédimentent dans la partie inférieure tron conique du volume de collecte et sont évacuées à l'égout, évitant ainsi l'encrassement et le colmatage de l'échangeur tubulaire. Les particules se déposant éventuellement sur les tubes du faisceau de l'échangeur multitubulaire sont soit nettoyées par ringardage de tubes en enlevant les couver cles d'extrémité, soit évacuées par des dispositifs automatiques de nettoyage, par exemple en mouvements de va et vient de brosses ou de boules traversant l'évapo rateur de part en part. La possibilité de placer le refroidisseur et épurateur selon l'invention à la sortie de la touraille en amont de l'échangeur de chaleur air-air ou associé à celui ci de façon à traiter les vapeurs corrosives dès leur sortie de la touraille et préserver ainsi le matériel de la corrosion. D'autres caractéristiques techniques et avantages de l'invention sont consignés dans la description qui suit, effectuée à titre d'exemple non limitatif sur quelques variantes d'exécution des moyens généraux prévus. La description ci-après est effectuée en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est le schéma général d'une installation de chauffage d'une touraille avec récupération représen tant plusieurs implantations possibles du refroidisseur selon l'invention; la figure 2 est une vue en coupe schématique d'un premier mode de réalisation du refroidisseur conforme à l'inven t ion; la figure 3 est une vue en coupe schématique d'un autre mode de réalisation du refroidisseur conforme à I # i l,inven- tion. L'ensemble refroidisseur et épurateur à eau selon l'invention est placé dans la boucle de récupération et d'alimentation de chaleur au plateau supérieur 1 d'une touraille 2, soit en sortie de la touraille, disposé alors en amont de l'échangeur en tubes de verre 3, soit en association avec l'évaporateur 4 de la machine frigorifique 5 fonctionnant en pompe à chaleur. L'installation comprend schématiquement les circuits suivants. L'air neuf alimente l'échangeur en tubes de verre 3- en 6. 1 I s'y réchauffe et est acheminé par un conduit 7 d'une part vers le plateau supérieur 1 à travers un ventilateur commun 8, et d'autre part vers le condenseur 9 de la pompe à chaleur où sa température s'élève de quelques dizaines de degrés. Le complément nécessaire est fourni par une batterie chaude 10 alimentée par deux modules de chauffe, électrique 11 et au fuel 12, et par une chaufferie d'appoint 13. Cette batterie chaude est reliée au plateau inférieur 14 de torréfaction par une liaison aéraulique 15. L'air chaud, à une température comprise entre 60 et 800 C sortant du plateau inférieur, est repris par le ventilateur 8 et alimente en proportions variables le plateau supérieur avec l'air provenant de l'échangeur à tubes de verre 3. Dans sa réalisation de base (figure 2), le refroidisseur-épurateur selon l'invention comprend une chambre de pulvérisation 16 à rampe de diffusion supérieure 17, une entrée d'air latérale basse 18, une sortie d'air haute 19. La chambre de pulvérisation 16 est équipée, en partie inférieure, d'un bac de collecte 20 à fond conique 21 et sortie verticale 22 permettant l'accumulation et l'évacuation des boues. La reprise de l'eau collectée s'effectue en partie supérieure par l'intermédiaire d'un dispositif à surverse 23 alimentant un échangeur multitubulaire 24 à travers un filtre 25 et une pompe de circulation 26. L'échangeur 24 fait partie de la batterie d'échange pour l'évaporateur 4. Un dispositif annexe 27 apportera la dilution souhaitée à l'eau de collecte en même temps que les traitements appropriés de neutralisation de l'acidité, traitement algicide, etc... par substances injectées dans un pot de mélange 28. La boucle d'apport 29 permet aussi de compenser la perte de volume due à l'évacuation des boues qui emportent une certaine quantité d'eau du circuit fermé. L'échange entre l'air vicié et l'eau pulvérisée s'effectue à contre courant. Un effet quasi identique s'obtient par pulvérisation latérale dans un passage d'air horizontal. L'air chargé chimiquement et porteur de fines particules provient, selon l'emplacement du refroidisseur-épurateur, soit directement de la touraille 2, soit de l'échangeur à tubes de verre 3. Dans le premier cas représenté en pointillé en figure 1, on peut envisager de modifier l'échangeur à tubes de verre 3 car il ne sera plus soumis à corrosion, ou de faire jouer au refroidisseur-épurateur et à son échangeur le rôle de l'échangeur à tubes de verre 3. En effet, il suffit de prévoir une structure d'échange adaptée de l'évaporateur à deux voies pour retrouver un schéma équivalent. L'air neuf vient alors se réchauffer sur un échangeur intermédiaire 30 représenté en pointillé. On peut également dans ce cas supprimer l'échangeur 3. Dans le second cas, l'air épuré est évacué directement à l'atmosphère. On a représenté en figure 3 une variante de réalisation à ruissellement et à dispersion. Cette variante comporte les mêmes éléments généraux constitutifs à part l'ensemble de diffusion de l'eau qui est réalisé ici par une rampe de déversement 31 sous la forme, par exemple, d'un tube perforé 32 associé à une cuvette linéaire de répartition 33 à partir d'un compartiment supérieur d'admission d'eau froide 34. La chambre d'échange 35 possède plusieurs étages de dispersion-tels que 36, formés chacun d'une ucces- sion de lamelles obliques parallèles 37 réalisées, de préférence, en matière résistant à la corrosion : acier inoxydable, matière plastique telle que polystyrène... Deux étages successifs présenteront, de préférence, des inclinaisons symétriques. L'avantage de cette variante consiste a ne nécessiter qu'une faible pression d'alimentation en eau. Bien d'autres variantes s'avèrent possibles, par exemple à atomisation, centrifugation... L'invention a été décrite ci-dessus à propos d'une réalisation particulière. Il est bien entendu toutefois qu'elle ne saurait se limiter aux seuls moyens particuliers décrits et que diverses modifications simples, substitutions par des moyens et matériaux équivalents et autres variantes directes sans apport inventif procèdent du même concept inventif entrent pleinement dans le cadre de la présente protection. REVENDICATIONS 1. Ensemble refroidisseur et épurateur à eau ut i I i s#b I t #vec I 'échangeur primaire ou avec Itéchangéur d'un évaporateur cie pompe à chaleur dans les installations de malterie, caractérisé par un circuit fermé d'eau diffusée, projetée ou ruisselée à l'intérieur d'une chambre (16) à travers le flux d'air chargé de particules, de vapeurs et de gaz corrosifs en provenance, par exemple, de la touraille par une entrée latérale, circuit se ré'germant à partir d'un bac col lecteur (20) dans la structure d'échange d'une bat ter ie multitubulaire d'évaporateur (24) traversant au besoin un échangeur intermédiaire (30j, ledit circuit comprenant des dispositifs annexes pour l'évacuation des boues et la dilution de la solution collectée ainsi que la neutralisation de son acidité. 2. Ensemble selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend, en partie supérieure, une rampe de diffusion (17) et, dans le bac collecteur (20), une évacuation basse pour les boues, une sortie à surverse (23) ainsi qu'un dispositif de dilution (27) et un pot de mélange (28). 3. Ensemble selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la chambre (16) comporte en partie supérieure une rampe de déversement (31) associée à une cuvette linéaire de répartition (33), ladite chambre comportant une pluralité d'étages de dispersion tels que (36) formés d'une succession de lamelles obliques parallèles (37) à inclinaison identique ou symétrique. 4. Ensemble selon la revendication 1 caractérisé en ce que le refroidisseur-épurateur selon l'invention est placé à la sortie de la touraille. 5. Ensemble selon la revendication 1 caracté- risé en ce que la division de l'eau s'effectue par atomisation. 6. Ensemble selon la revendication 1 caracte- risé en ce que l'atomisation est réalisée par centrifugation.