Brevet FR2798918A1 — publié le 20010330

La présente invention concerne un procédé et une installation de stockage de produits agricoles dans un silo comportant au moins une cellule de stockage, dans lequel est mis en oeuvre au moins une étape de manutention des produits organiques dans au moins un espace essentiellement clos du silo. Le stockage des produits agricoles, notamment les produits granuleux tels que le blé, l'orge, le maïs, le seigle, le tournesol ou encore les petits pois se fait couramment dans des silos. Ces derniers sont constitués par des réservoirs verticaux emplis depuis une entrée ménagée dans leur partie supérieure. Une sortie prévue en partie basse permet le recueil du grain après stockage. Chaque réservoir vertical est appelé une cellule de stockage. Dans les installations actuelles, le grain est stocké dans les conditions atmosphériques ambiantes. La température des grains lors de la récolte est souvent de l'ordre de 30 C. Ainsi, cette température est couramment constatée dans les silos. Même après une longue période de froid intense, la température dans les silos reste toujours supérieure à 20 C. Sous l'action de la chaleur, des phénomènes biologiques se produisent. Ils conduisent à la fermentation etlou à l'oxydation des produits agricoles entreposés. De plus, la chaleur favorise la germination des grains en cas de séchage incomplet. Les phénomènes de fermentation peuvent engendrer des gaz tels que du méthane qui sont inflammables dans certaines conditions. Ces gaz inflammables sont produits sous forme d'émissions continues et sont à l'origine de poches de gaz. De plus, des phénomènes de type grisou peuvent également être rencontrés dans les silos à grains. Ils résultent de la présence de nuages de poussières organiques formées lors de la manutention du grain. Aussi, les procédés actuels de stockage en silos à l'air ambiant conduisent à trois inconvénients majeurs. Tout d'abord, les risques d'incendie et d'explosion sont élevés du fait de l'émission de gaz inflammables, comme expliqué précédemment. Ces risques sont notamment très présents lors de la manutention des grains, qui, une fois mis en mouvement libèrent beaucoup de poussières formant des nuages explosifs. Dans les espaces clos du silo, un incendie même naissant est très difficile à combattre et celui-ci se propage alors à l'ensemble du silo provoquant sa destruction par explosion. De plus, les phénomènes de germination, fermentation et oxydation des grains conduisent à une dégradation progressive de la qualité du produit. Enfin, la présence de produits agricoles regroupés en un même lieu est propice au développement d'insectes ou d'arachnéides, dont le développement doit être stoppé par la mise en ceuvre de traitements chimiques dont l'emploi nuit à la préservation de l'environnement et la santé. Un procédé de conservation des céréales en silo est décrit dans la demande FR-A-2 688 382. Le procédé décrit dans ce document prévoit de balayer le silo à l'aide d'un gaz inerte, et notamment d'azote, à température ambiante. Le gaz inerte est obtenu par une séparation sélective de différents composants de l'air. Ce procédé réduit la concentration en oxygène de l'atmosphère contenue dans le silo lorsque celui-ci est déjà rempli. EP-13-0 412 471 décrit également l'utilisation d'un gaz tel que l'azote ou le dioxyde de carbone en vue de l'inertage du silo. Dans ces deux documents, seule la réduction de la teneur en oxygène de l'atmosphère dans le silo plein est envisagée afin de réduire les risques de destruction des produits stockés. Or, l'abaissement significatif et permanent de la teneur en oxygène de l'atmosphère dans le silo nécessite l'emploi de grandes quantités de gaz inerte, ce qui augmente le coût d'exploitation de silo. L'invention a pour but d'apporter une solution aux problèmes d'incendie et d'explosion rencontrés dans les silos, et ce pour un coût raisonnable. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de stockage de produits agricoles dans un silo comportant une enceinte de stockage du type précité, caractérisé en ce que, avant l'étape de manutention, au moins un espace essentiellement clos du silo est préalablement inerté avec un gaz pauvre oxygène, afin d'effectuer la manutention, dans le ou chaque espace clos essentiellement clos, sous une atmosphère pauvre oxygène. Suivant des modes particuliers de mise en oeuvre, le procédé comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes - avant toute étape de manutention des produits organiques dans des espaces essentiellement clos du silo, tous les espaces clos dans lesquels la manutention doit avoir lieu sont inertés préalablement avec un gaz pauvre en oxygène ; - lesdits produits agricoles sont manutentionnés dans des moyens de convoyage essentiellement clos du silo, lesquels moyens de convoyage sont préalablement inertés avec un gaz pauvre en oxygène avant la manutention des produits agricoles dans lesdits moyens de convoyage; - la ou chaque cellule de stockage est inertée avec un gaz pauvre en oxygène avant toute introduction de nouveaux produits agricoles ; - la teneur en oxygène de l'atmosphère pauvre en oxygène mise en oeuvre lors de l'inertage préalable d'un espace essentiellement clos du silo où des produits agricoles doivent être manipulés est comprise entre 4 et 15 %; - après remplissage d'une cellule de stockage avec des produits agricoles, la cellule de stockage est maintenue sous une atmosphère pauvre en oxygène pendant seulement une période de durée prédéterminée, par injection d'un gaz pauvre en oxygène dans ladite cellule de stockage, puis ladite cellule de stockage est laissée sans apport de gaz pauvre en oxygène supplémentaire pendant la période restante de stockage ; - ladite durée prédéterminée de maintien de la cellule de stockage sous une atmosphère pauvre en oxygène est comprise entre 15 jours et 1 mois; - la teneur en oxygène de l'atmosphère dans la cellule de stockage pendant la durée prédéterminée de maintien sous une atmosphère pauvre en oxygène est comprise entre 0,5 et 2% ; - après remplissage d'une cellule de stockage avec des produits agricoles, les produits agricoles sont refroidis par balayage avec un courant d'air frais ; et - ledit balayage des produits agricoles avec un courant d'air frais est réalisé après la période de maintien de la cellule de stockage sous une atmosphère pauvre en oxygène. L'invention a en outre pour objet une installation de stockage de produits agricoles dans un silo, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour, avant l'étape de manutention, inerter au moins un espace essentiellement clos du silo avec un gaz pauvre oxygène, afin d'effectuer la manutention dans le ou chaque espace essentiellement clos sous une atmosphère pauvre oxygène. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en référence à la figure unique qui est une vue schématique d'une installation de stockage de produits agricoles selon l'invention. L'installation représentée sur la figure 1 comporte une cellule 10 d'un silo vertical de stockage de produits agricoles en grain, tel que du blé. Celle- ci comporte, à son extrémité inférieure, une sortie 12 d'extraction des produits agricoles. Elle comporte, dans sa partie supérieure, une entrée 14 de chargement des produits agricoles. L'entrée 14 est reliée à des moyens 16 d'acheminement des céréales dans le silo. Ces moyens comportent une colonne montante 18 isolée du milieu extérieur par une enveloppe étanche. A l'intérieur de la colonne 18 est installé un élévateur à godets 20 assurant le transport du grain jusqu'au sommet du silo. A sa base, la colonne montante 18 est reliée à un convoyeur horizontal 22 de transport du grain. Celui-ci est entouré d'un capot étanche 24, assurant son isolation du milieu ambiant. Le capot 24 assure en particulier le confinement des poussières produites lors du mouvement du grain transporté par le convoyeur 22. A la sortie 12 de la cellule est installé un autre convoyeur 26 pour l'évacuation du grain. Ce convoyeur permet d'acheminer les grains vers une installation de chargement de véhicules de transport ou vers une autre cellule de stockage du silo. Le convoyeur 26 est également isolé de l'extérieur par un capot 28 l'entourant sur toute sa longueur. L'installation 10 comporte en outre des moyens 34 d'introduction dans le silo d'un flux gazeux de refroidissement, tel que de l'air atmosphérique frais. Ces moyens sont adaptés pour un balayage vertical de la cellule de sa partie inférieure vers sa partie supérieure avec le flux gazeux de refroidissement. Les moyens 34 d'introduction du flux de refroidissement comportent une soufflante 36 prélevant de l'air atmosphérique frais et acheminant celui-ci à la base de la cellule 10 par l'intermédiaire d'une conduite d'injection 38. Dans sa partie supérieure, la cellule 10 comporte un évent 44 d'évacuation des excès gazeux résultant du balayage du silo. En outre, et selon l'invention, des moyens d'injection d'un gaz pauvre en oxygène, tel que de l'azote sont prévus à la base de la cellule 10 et sur chacun des moyens de manutention des grains, afin d'assurer un inertage de ceux-ci avant la mise en oeuvre de toute manipulation des grains. En particulier, un piquage 46 d'introduction d'azote est prévu à la base de chaque cellule de stockage 10. Des entrées d'introduction d'azote 48 et 50 sont prévues sur le capot 24 du convoyeur horizontal 22 et sur la colonne montante 18. De même, une entrée 52 d'introduction d'azote est prévue sur le capot 28 du convoyeur de sortie 26. Le piquage 46 et les entrées 48, 50 et 52 sont reliés par un réseau de distribution 54 à une unité locale 56 de production d'azote à partir d'air atmosphérique. En variante, l'unité locale 56 de production est remplacée par un réservoir 57 de stockage cryogénique d'azote en sortie duquel est installé un réchauffeur atmosphérique. Sur la figure, l'unité 56 et le réservoir 57 ont tous deux été représentés. Toutefois, seul l'un d'entre eux est mis en oeuvre. Le réseau 54 comporte en amont du piquage 46 et des entrées 48, 50, 52, une vanne pilotée 46a, 48a, 50a, 52a permettant l'alimentation sélective en azote, sous la commande d'une unité central de pilotage de l'installation. Le stockage d'azote 57 ou l'unité locale de production 56 est installée au voisinage immédiat du silo. Avantageusement, l'unité de production 56 comporte un générateur d'azote par perméation de l'air atmosphérique au travers d'une membrane perméable. Cette membrane est avantageusement formée d'un ensemble de fibres creuses en polymère de tout type adapté. De plus, le générateur comporte avantageusement des moyens de réglage de la pureté de l'azote obtenue en sortie. Alnsi, la teneur en azote est par exemple réglable de 92 à 99,9%. L'installation représentée sur la Figure 1 fonctionne de la manière suivante. De manière générale et selon l'invention, avec toute manipulation de grains dans un espace essentiellement clos du silo, cet espace est inerté avec un gaz pauvre en oxygène, préalablement à la manutention des céréales. Le gaz pauvre en oxygène est avantageusement de l'azote impur. L'azote impur a par exemple une pureté de 92 à 97%. En particulier, afin d'assurer le chargement de céréales dans le silo, on procède d'abord à l'inertage préalable de la cellule de stockage 10 et des moyens 16 d'acheminement du grain dans la cellule. A cet effet, on introduit de l'azote impur à l'intérieur de la cellule de stockage 10. Suivant le volume de la cellule 10 à inerter, de l'azote est introduit pendant une durée comprise entre 12 et 24 heures. De même, de l'azote impur de même qualité est introduit dans la colonne montante 18 et dans l'espace délimité par le capot 24 du convoyeur 22. L'espace sensiblement clos à l'intérieur duquel sont installés les moyens de manutention étant relativement réduit, de l'azote impur est introduit pendant une dizaine de minutes avant l'utilisation des moyens de manutention. Les quantités d'azote introduites pour l'inertage préalable de la cellule ou des moyens de manutention sont suffisantes pour que la teneur en oxygène soit comprise entre 4 et 15 % et soit avantageusement sensiblement inférieure à 9 %. La teneur en oxygène à l'intérieur du système clos (élévateur, convoyeur et cellule) est amenée à une valeur comprise entre 4 % et 15 d'oxygène. Cette teneur dépend de la nature du produit organique stocké et notamment de la nature des poussières qu'il produit. Par exemple, pour la poussière de blé, une teneur d'environ 9 % convient. Cette valeur est la teneur minimum pour laquelle quelle que soit la concentration en poussière, la combustion n'est pas possible. Cette teneur peut être atteinte par de l'azote impur d'une pureté de 92 à 97 % ou de l'azote pur (stocké sous forme liquéfiée ou comprimée) selon les conditions économiques. Alors que la cellule 10 est initialement inertée, ainsi que les moyens d'acheminement 16, le grain est transféré progressivement à l'intérieur de la cellule 10 à l'aide des transporteur 22 et 20. Pendant le remplissage de la cellule 10, qui peut durer plusieurs heures, de l'azote impur de même qualité est introduit en continu dans la cellule 10 et dans les moyens d'acheminement 16. Après remplissage de la cellule 10, de l'azote pur, c'est-à-dire ayant une concentration en azote supérieure à 99,5% est introduit par le piquage 46 à la base de la cellule. L'azote est introduit avec un débit compris en fonction du volume de la cellule 10 entre 50 et 200 m3lh et notamment de 100 m3/h. L'introduction de l'azote pur est effectuée en quantité suffisante pour assurer l'obtention, dans la cellule 10, d'une teneur en oxygène comprise entre 0, 5 et 2%. Cette faible teneur en oxygène est maintenue pendant une durée prédéterminée, comprise entre 8 jours et 1 mois et avantageusement sensiblement égale à 15 jours. Le maintien de la teneur très faible en oxygène dans la cellule est assuré par l'introduction en continu d'azote pur afin de compenser les pertes d'azote et les entrées d'oxygène résultant des fuites inévitables au travers des parois de la cellule. Lors du maintien, le débit d'azote pur est compris en fonction du volume de la cellule entre 50 et 200 m31h. Le maintien d'une très faible teneur en oxygène à l'intérieur de la cellule pendant un temps déterminé assure la destruction des insectes introduit lors du chargement du silo. Au terme de la phase de maintien d'une très faible teneur en oxygène à l'intérieur de la cellule, celle-ci est soumise à un balayage à l'air frais depuis les moyens 34 afin d'assurer le refroidissement des grains stockés. Ce refroidissement est effectué lors d'une nuit fraîche, afin d'introduire de l'air frais prélevé hors du silo. Grâce au balayage ainsi effectué de la cellule, la température des grains stockés passe de la température d'introduction des grains sensiblement égal à 30 C à une température proche de 20 C. A l'issue de cette phase de refroidissement, effectuée sur la durée d'une nuit, la cellule est laissée en l'état, sans introduction ultérieure d'air ou d'azote. Ainsi, tant qu'aucune manipulation n'est effectuée sur les grains stockés, ceux-ci sont laissés dans le silo dans une atmosphère d'air atmosphérique. Lors de la manipulation des grains contenus dans la cellule 10, et notamment l'extraction des grains de celle-ci, la cellule 10 est d'abord inertée par introduction d'azote impur par le piquage 46 avant tout mouvement des grains. De même, l'enceinte délimitée par le capot 28 du convoyeur de sortie 26 est inertée par introduction d'azote impur depuis l'entrée 52 avant toute circulation de grains. Ainsi, lors de la mise en mouvement du grain, tous les espaces clos à l'intérieur desquels le grain est manipulé sont préalablement inertés, de sorte que la teneur en oxygène y est très faible. De même, si les grains doivent être transférés d'une cellule de stockage vers une autre, avant toute manipulation des grains, les moyens de manipulation, ainsi que les cellules de départ et d'arrivée du grain sont inertés, assurant ainsi que le grain ne circule que dans des espaces clos où la teneur en oxygène est très faible et avantageusement inférieure à 6%. On conçoit que en effectuant préalablement à toute manipulation des produits agricoles un inertage des espaces clos dans lesquels ceux-ci sont manipulés, tout risque d'incendie ou d'explosion est écarté du fait de la très faible teneur en oxygène dans les espaces de circulation ou de réception des produits agricoles. En variante, le procédé de remplissage des cellules peut être mis en oeuvre en inversant la phase de refroidissement à l'air atmosphérique et la phase de maintien du silo pendant une durée prédéterminée sous une très faible teneur en oxygène. Toutefois, le refroidissement à l'air est avantageusement effectué seulement à l'issue du maintien du silo sous une très faible teneur en oxygène. En effet, la température élevée régnant dans le silo, associée à l'absence d'oxygène favorise la destruction des insectes. Le procédé décrit ici permet d'écarter l'essentiel des risques d'explosion ou d'incendies involontaires, tout en utilisant qu'une quantité réduite d 'azote. A titre d'exemple pour un silo ayant des cellules verticales de 950 m3 d'une hauteur de 33,5 m et de 6 m de diamètre, la consommation annuelle d'azote par cellule est d'environ 4000 m3. Le calcul de la consommation est effectué avec les hypothèses suivantes - débit de fuite des cellules de 10 m3/h - débit d'inertage des moyens de manutention : 120 m31h - temps de fonctionnement par utilisation des moyens de manutention 20 mn - débit des moyens de manutention : 150 t/h - nombre de remplissages annuels : 2 par cellule - nombre de transilages annuels: 6 par cellules - durée de maintien à 2% d'oxygène dans la cellule: 15 jours. Le procédé décrit ici convient également au stockage de tout type de produits organiques tels que du cacao, de la farine, ou du sucre. REVENDICATIONS 1.- Procédé de stockage de produits organiques dans un silo comportant au moins une cellule de stockage (10), dans lequel est mis en oeuvre au moins une étape de manutention des produits organiques dans au moins un espace essentiellement clos du silo, caractérisé en ce que, avant l'étape de manutention, au moins un espace essentiellement clos du silo est préalablement inerté avec un gaz pauvre oxygène, afin d'effectuer la manutention, dans le ou chaque espace clos essentiellement clos, sous une atmosphère pauvre oxygène. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que avant toute étape de manutention des produits organiques dans des espaces essentiellement clos du silo, tous les espaces clos dans lesquels la manutention doit avoir lieu sont inertés préalablement avec un gaz pauvre en oxygène. 3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits produits agricoles sont manutentionnés dans des moyens de convoyage (20, 22, 26) essentiellement clos du silo, lesquels moyens de convoyage (20, 22, 26) sont préalablement inertés avec un gaz pauvre en oxygène avant la manutention des produits agricoles dans lesdits moyens de convoyage (20, 22,26). 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ou chaque cellule (10) de stockage est inertée avec un gaz pauvre en oxygène avant toute introduction de nouveaux produits agricoles. 5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la teneur en oxygène de l'atmosphère pauvre en oxygène mise en oeuvre lors de l'inertage préalable d'un espace essentiellement clos du silo où des produits agricoles doivent être manipulés est comprise entre 4 et 15 %. 6.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, après remplissage d'une cellule de stockage (10) avec des produits agricoles, la cellule de stockage est maintenue sous une atmosphère pauvre en oxygène pendant seulement une période de durée prédéterminée, par injection d'un gaz pauvre en oxygène dans ladite cellule de stockage (10), puis ladite cellule de stockage (10) est laissée sans apport de gaz pauvre en oxygène supplémentaire pendant la période restante de stockage. 7.- Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite durée prédéterminée de maintien de la cellule de stockage (10) sous une atmosphère pauvre en oxygène est comprise entre 15 jours et 1 mois. 8.- Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que la teneur en oxygène de l'atmosphère dans la cellule de stockage (10) pendant la durée prédéterminée de maintien sous une atmosphère pauvre en oxygène est comprise entre 0,5 et 2%. 9.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que après remplissage d'une cellule de stockage avec des produits agricoles, les produits agricoles sont refroidis par balayage avec un courant d'air frais. 10.- Procédé selon la revendication 9 prise avec l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que ledit balayage des produits agricoles avec un courant d'air frais est réalisé après la période de maintien de la cellule de stockage sous une atmosphère pauvre en oxygène. 11.- Installation de stockage de produits agricoles comportant un silo muni d'au moins une cellule de stockage (10) et comportant des moyens de manutention (20, 22, 26) des produits agricoles dans au moins un espace essentiellement clos du silo, caractérisé en ce qu'elle comporte des moyens pour, avant l'étape de manutention, inerter au moins un espace essentiellement clos du silo avec un gaz pauvre oxygène, afin d'effectuer la manutention dans le ou chaque espace essentiellement clos sous une atmosphère pauvre oxygène.