Brevet FR3136275A1 — publié le 20231208

Installation de séchage L’invention concerne une installation de séchage (1) destinée au séchage en continu d’un matériau en bande mobile (2). L’installation comprend : - des éléments rayonnants ou chauffants (6), brûlant du gaz, - un système (8) de circulation de flux gazeux configuré pour aspirer des produits de combustion générés par les éléments rayonnants ou chauffants (6). Le système de circulation de flux gazeux (8) comporte également une conduite d’extraction (16) configurée pour l’évacuation hors de l‘installation (1), d’au moins une partie des produits de combustion aspirés par le système de circulation de flux gazeux (8). L’installation (1) comporte également un dispositif de traitement (18) du monoxyde de carbone et éventuellement d’oxydes d’azote, le dispositif de traitement (18) comportant un catalyseur (20) d’oxydation et éventuellement de réduction et étant monté sur ou en aval de ladite conduite d’extraction (16) afin de traiter le monoxyde de carbone et éventuellement les oxydes d’azote contenus dans les produits de combustion. L’installation (1) comporte notamment un moyen de régulation (22) configuré pour réguler la température du catalyseur (20) à une température supérieure ou égale à 130°C. Figure pour l’abrégé : Fig. 1. Installation de séchage La présente invention concerne une installation de séchage d’un matériau en bande mobile, en particulier du papier. Les dépôts sur un matériau en bande continue nécessitent un traitement thermique. Le traitement thermique doit souvent être réalisé sans contact afin de préserver la qualité de l'état de surface du matériau en bande ou du dépôt sur celui-ci. Ceci s'applique, par exemple, aux bandes de papier qui ont subi un traitement humide tel que le traitement pour produire du papier d'art. On connaît des systèmes de traitement thermique en continu de matériau en bande qui combinent rayonnement infrarouge et chauffage par convection. Il existe des systèmes comprenant des émetteurs infrarouges à gaz dont le gaz chaud est aspiré au moyen de buses d'aspiration et refoulé sur la bande au moyen de buses de soufflage, créant un système combiné de traitement thermique par rayonnement et convection. Le document US 6 088 930 divulgue un système de convection et de rayonnement pour le traitement thermique d'une bande qui se déplace en regard d'éléments radiants infrarouges à gaz et d'éléments soufflant de l'air chaud sur cette bande. Le système comprend une succession d'éléments soufflants séparés les uns des autres par au moins un élément rayonnant infrarouge à gaz. Chaque élément soufflant comprend de chaque côté un élément d'aspiration s'étendant à proximité d'un élément rayonnant infrarouge à gaz. Le document WO 2005/085729 décrit un système entraînant une consommation réduite d'énergie mécanique et une perte réduite d'énergie thermique, des coûts d'investissement et de fonctionnement réduits, et nécessitant moins d'espace. Cette installation de séchage est caractérisée par le fait que les dispositifs d'aspiration, et éventuellement de soufflage, du système de transfert de masse comportent au moins un dispositif d'aspiration, et éventuellement de soufflage, installé à l'opposé de la bande passante par rapport à des conduits d'aspiration et de soufflage correspondants qui s'étendent au moins dans la direction transversale de la bande, et agencé pour aspirer et/ou souffler lesdits produits de combustion de manière à optimiser les moyennes vectorielles. Les vecteurs représentent les trajectoires respectives des différents jets de produits de combustion aspirés et/ou soufflés. De cette manière, les transferts thermiques entre les produits de combustion et le plan de passage peuvent être maximisés, et il est également possible d'obtenir une installation sécheuse extrêmement compacte dans laquelle les produits de combustion sont insufflés à la température la plus élevée possible. La présente invention vise à améliorer le fonctionnement des installations décrites précédemment. En particulier, la présente invention vise à proposer une installation de séchage d’un matériau en bande mobile, qui est plus respectueuse de l’environnement. Plus précisément, la présente invention vise à proposer une installation de séchage d’un matériau en bande mobile, présentant un impact écologique plus faible. Ainsi, selon un aspect, il est proposé une installation de séchage destinée au séchage en continu d’un matériau en bande mobile. L’installation comprend : - des éléments rayonnants ou chauffants, brûlant du gaz, - un système de circulation de flux gazeux, ou système de transfert de masse, par exemple à convection naturelle ou forcée, configuré pour aspirer des produits de combustion générés par les éléments rayonnants ou chauffants. Le système de circulation de flux gazeux comporte également une conduite d’extraction configurée pour l’évacuation hors de l’installation, d’au moins une partie des produits de combustion aspirés par le système de circulation de flux gazeux. L’installation comporte également un dispositif de traitement des produits de combustion, le dispositif de traitement comportant un catalyseur d’oxydation et/ou de réduction, et étant monté sur ou en aval de ladite conduite d’extraction afin de traiter respectivement le monoxyde de carbone et/ou les oxydes d’azote contenus dans les produits de combustion. Le catalyseur peut comprendre par exemple un catalyseur d’oxydation du monoxyde de carbone en dioxyde de carbone et/ou un catalyseur de réduction des oxydes d’azote NOx en diazote N2. Le dispositif de traitement permet de traiter les gaz rejetés par l’installation, de manière à limiter la quantité de monoxyde de carbone et/ou d’oxydes d’azote qui y sont présents. L’installation comporte notamment un moyen de régulation configuré pour réguler la température du catalyseur à une température supérieure ou égale à 130°C, de préférence supérieure ou égale à 150°C, et plus préférentiellement supérieure ou égale à 200°C, voire 300°C ou 400°C. Ainsi, l’installation est configurée pour faire fonctionner le dispositif de traitement dans ses conditions de température optimales. Plus précisément, l’installation est configurée pour faire fonctionner le dispositif de traitement à une température permettant d’obtenir une efficacité élevée, tout au long du fonctionnement de l’installation. Préférentiellement, le moyen de régulation est configuré pour chauffer le catalyseur à une température supérieure ou égale à 130°C, de préférence supérieure ou égale à 150°C, et plus préférentiellement supérieure ou égale à 200°C, voire 300°C ou 400°C, et/ou le moyen de régulation est configuré pour maintenir le catalyseur à une température supérieure ou égale à 130°C, de préférence supérieure ou égale à 150°C, et plus préférentiellement supérieure ou égale à 200°C, voire 300°C ou 400°C. Plus précisément, l’installation est configurée pour faire fonctionner le catalyseur dans ses conditions de température optimales, de manière à obtenir une efficacité élevée de la réaction d’oxydation et/ou de réduction, tout au long du fonctionnement de l’installation. Le chauffage du catalyseur à des températures très élevées, notamment 300°C ou 400°C, peut par ailleurs permettre d’obtenir, en sortie du dispositif de traitement, une même efficacité mais avec moins de métaux précieux dans le catalyseur que pour un dispositif de traitement fonctionnant à une température plus faible. Préférentiellement, le moyen de régulation comporte un élément chauffant, tel un élément électrique et/ou un échangeur thermique et/ou un moyen inductif, configuré pour fournir de la chaleur au catalyseur. Le moyen électrique ou inductif chauffant, par exemple une résistance chauffante ou une bobine, permet d’obtenir une élévation rapide et contrôlée de la température du catalyseur. Un tel moyen électrique ou inductif chauffant est notamment adapté lors des périodes de fonctionnement transitoire de l’installation, par exemple au démarrage, pendant lesquelles les produits de combustion à traiter peuvent présenter une température inférieure à celle souhaitée pour le fonctionnement du dispositif de traitement. En particulier, le moyen inductif chauffant est particulièrement avantageux pour concentrer, par choix du matériau et/ou de géométrie, le transfert d’énergie à des endroits du catalyseur où l’énergie thermique sera la plus utile. De même, l’échangeur thermique peut être utilisé afin de réutiliser des calories disponibles ailleurs, notamment dans l’installation, pour augmenter la température du catalyseur, tout en limitant la consommation énergétique, notamment électrique, de l’installation. Préférentiellement, le moyen de régulation comporte des moyens de commande configurés pour commander les éléments rayonnants ou chauffants, et/ou le système de circulation de flux gazeux et/ou le dispositif de traitement, afin de réguler la température du catalyseur. Les moyens de commande peuvent notamment être configurés pour commander des vannes, des clapets, etc, notamment dans le système de circulation des flux gazeux, ou bien encore l’alimentation, la puissance, la répartition, etc, des éléments rayonnants ou chauffants. Préférentiellement, le moyen de régulation comporte au moins un capteur de monoxyde de carbone et/ou d’oxydes d’azote monté en amont ou en aval du catalyseur et configuré pour mesurer respectivement la quantité de monoxyde de carbone et/ou d’oxydes d’azote contenus dans les produits de combustion en amont et/ou en aval du catalyseur. Par exemple, le moyen de régulation peut comprendre un capteur de monoxyde de carbone, et éventuellement d’oxydes d’azote, monté en amont du catalyseur, et un capteur de monoxyde de carbone, et éventuellement d’oxydes d’azote, monté en aval du catalyseur. Les capteurs de monoxyde de carbone et d’oxydes d’azote permettent de déterminer les quantités de monoxyde de carbone et d’oxydes d’azote présents dans les produits de combustion à traiter et alimentant le dispositif de traitement. De tels capteurs permettent également de déterminer l’efficacité du dispositif de traitement sur l’oxydation du monoxyde de carbone ou la réduction des oxydes d’azote. Par exemple, de tels capteurs peuvent permettre d’identifier une usure, normale ou anormale, du dispositif de traitement, ou bien une anomalie ou encore une dérive dans le fonctionnement du dispositif de traitement. Préférentiellement, le moyen de régulation est configuré pour déclencher une alerte lorsque la quantité de monoxyde de carbone et/ou d’oxydes d’azote contenus dans les produits de combustion en aval du catalyseur, est supérieure à un seuil défini. Préférentiellement, le moyen de régulation est configuré pour maintenir le catalyseur à une température supérieure ou égale à 130°C, de préférence supérieure ou égale à 150°C, et plus préférentiellement supérieure ou égale à 200°C, voire 300°C ou 400°C, lorsque la quantité de monoxyde de carbone et/ou d’oxydes d’azote contenus dans les produits de combustion en amont du catalyseur, est supérieure à un seuil défini. En particulier, si la quantité de monoxyde de carbone et/ou d’oxydes d’azote présents dans les produits de combustion à traiter est relativement faible, notamment par rapport à un ou plusieurs seuils définis, le dispositif de traitement peut être configuré pour ne pas réguler la température du catalyseur, notamment afin d’éviter toute dépense énergétique inutile. Préférentiellement, l’installation comporte également des moyens d’ajout d’air frais dans le gaz alimentant les éléments rayonnants ou chauffants, et le moyen de régulation comporte des moyens de commande configurés pour diminuer la quantité d’air frais ajoutée au gaz alimentant les éléments rayonnants ou chauffants, lorsque la quantité de monoxyde de carbone contenu dans les produits de combustion en amont du catalyseur, est inférieure à un seuil défini. La quantité d’air dans les gaz alimentant les éléments rayonnants ou chauffants est généralement supérieure à celle requise par la stœchiométrie de la réaction de combustion, afin de s’assurer d’une combustion complète. Toutefois, si la quantité de monoxyde de carbone est faible dans les produits de combustion, cela indique qu’une combustion complète a bien lieu : il est alors possible de diminuer la quantité d’air frais alimentant les éléments rayonnants ou chauffants, pour autant que la quantité de monoxyde de carbone dans les produits de combustion reste faible. Préférentiellement, le moyen de régulation est configuré pour réguler la température des produits de combustion entrant dans le catalyseur. L’installation peut également contrôler la température du catalyseur par l’intermédiaire des produits de combustion à traiter, en contrôlant la température de ceux-ci. Une telle régulation est notamment particulièrement avantageuse lors du fonctionnement continu de l’installation, lorsque la température des produits de combustion à traiter reste sensiblement constante dans le temps et peut donc être modifiée à la température de régulation voulue pour le dispositif de traitement. En régulant la température des produits de combustion alimentant le dispositif de traitement à la température voulue pour le fonctionnement du catalyseur, il devient alors possible d’obtenir le fonctionnement voulu pour ce dernier, avec une température sensiblement similaire. Préférentiellement, l’installation comporte également des moyens d’ajout d’air frais dans les produits de combustion et/ou dans le gaz alimentant les éléments rayonnants ou chauffants, et le moyen de régulation comporte un capteur de température monté dans la conduite d’extraction, en amont du catalyseur, et des moyens de commande contrôlant la quantité d’air frais ajoutée aux produits de combustion et/ou au gaz alimentant les éléments rayonnants ou chauffants. Afin de contrôler la température des produits de combustion alimentant le catalyseur, l’installation peut comprendre un capteur de température monté en amont du catalyseur, et des moyens d’ajout d’air frais dans l’installation, afin de diminuer la température des gaz alimentant le catalyseur. L’ajout d’air frais peut ainsi être fait dans les produits de combustion alimentant le catalyseur, ou bien dans les gaz alimentant les éléments rayonnants ou chauffants. Préférentiellement, les moyens d’ajout d’air frais comportent une vanne commandée montée sur la conduite d’extraction, et configurée pour ajuster la quantité d’air frais mélangée aux produits de combustion. La commande de la vanne permet d’ajuster la quantité d’air frais ajoutée aux produits de combustion, pour en modifier la température. On ajuste alors la température des produits de combustion juste avant leur entrée dans le catalyseur. Préférentiellement, les moyens d’ajout d’air frais comportent une entrée d’air de refroidissement dans l’installation, de préférence à proximité des éléments rayonnants ou chauffants. Une autre possibilité de modification de la teneur en air frais des produits de combustion, et donc de la température des produits de combustion, est la modification de l’air de refroidissement utilisé dans l’installation, notamment à proximité des éléments rayonnants ou chauffants. Cette quantité d’air de refroidissement peut également être ajustée afin d’obtenir la température souhaitée pour les produits de combustion entrant dans le catalyseur. Préférentiellement, le catalyseur comporte un support métallique ou céramique en nid d’abeille, avec au moins une portion enrobée par un ou plusieurs métaux précieux et/ou avec un moyen d’injection d’un réducteur, par exemple de l’ammoniac. De tels supports, bien connus de l’homme du métier, permettent d’obtenir des surfaces actives très élevées pour un volume défini, ce qui permet d’obtenir des rendements plus élevés. Préférentiellement, l’installation comporte également un dispositif de décolmatage du catalyseur. Le dispositif de décolmatage est destiné à éliminer d’éventuelles accumulations de résidus au sein du catalyseur et susceptibles de boucher certains canaux de circulation du gaz à traiter. Afin de maintenir l’efficacité du catalyseur, le dispositif de décolmatage peut être utilisé à intervalle régulier ou lorsque la perte de charge à travers le catalyseur dépasse un seuil défini, afin de retrouver des performances nominales de celui-ci. Préférentiellement, le dispositif de décolmatage du catalyseur est un dispositif de circulation d’un fluide sous pression, par exemple de l’air comprimé, à travers le catalyseur. Afin de décolmater le catalyseur, il est possible d’utiliser de l’air comprimé. En particulier, l’injection brusque d’air comprimé dans les gaz d’entrée permet de créer une surpression brutale à l’entrée du catalyseur pouvant casser les accumulations de résidus et pouvant les évacuer avec le reste des gaz traités. On retrouve alors un catalyseur avec un fonctionnement voulu. La représente une vue schématique d’une installation de séchage avec un dispositif de traitement, selon l’invention. Installation de séchage (1) destinée au séchage en continu d’un matériau en bande mobile (2), l’installation (1) comprenant : - des éléments rayonnants ou chauffants (6), brûlant du gaz, - un système (8) de circulation de flux gazeux configuré pour aspirer des produits de combustion générés par les éléments rayonnants ou chauffants (6), dans laquelle le système de circulation de flux gazeux (8) comporte également une conduite d’extraction (16) configurée pour l’évacuation hors de l‘installation, d’au moins une partie des produits de combustion aspirés par le système de circulation de flux gazeux (8), caractérisée en ce que l’installation (1) comporte également un dispositif de traitement (18) des produits de combustion, notamment du monoxyde de carbone et éventuellement des oxydes d’azote, le dispositif de traitement (18) comportant un catalyseur (20) d’oxydation et éventuellement de réduction, notamment pour oxyder le monoxyde de carbone et éventuellement réduire les oxydes d’azote, et étant monté sur ou en aval de ladite conduite d’extraction (16) afin de traiter le monoxyde de carbone et éventuellement les oxydes d’azote contenus dans les produits de combustion, et en ce que l’installation (1) comporte également un moyen de régulation (22) configuré pour réguler la température du catalyseur à une température supérieure ou égale à 130°C, de préférence supérieure ou égale à 150°C, et plus préférentiellement supérieure ou égale à 200°C, voire 300°C ou 400°C. Installation (1) selon la revendication 1, dans laquelle le moyen de régulation (22) est configuré pour chauffer le catalyseur d’oxydation et éventuellement de réduction (20) à une température supérieure ou égale à 130°C, de préférence supérieure ou égale à 150°C, et plus préférentiellement supérieure ou égale à 200°C voire 300°C ou 400°C, et/ou dans laquelle le moyen de régulation (22) est configuré pour maintenir le catalyseur d’oxydation et éventuellement de réduction (20) à une température supérieure ou égale à 130°C, de préférence supérieure ou égale à 150°C, et plus préférentiellement supérieure ou égale à 200°C, voire 300°C ou 400°C. Installation (1) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle le moyen de régulation (22) comporte un élément chauffant (24), tel un élément électrique et/ou un échangeur thermique, configuré pour fournir de la chaleur au catalyseur d’oxydation et éventuellement de réduction (20). Installation (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le moyen de régulation (22) comporte au moins un capteur de monoxyde de carbone, et éventuellement d’oxydes d’azote, monté en amont et/ou en aval du catalyseur (20) et configuré pour mesurer la quantité de monoxyde de carbone et éventuellement d’oxydes d’azote contenus dans les produits de combustion en amont et/ou en aval du catalyseur (20), par exemple un capteur de monoxyde de carbone, et éventuellement d’oxydes d’azote, monté en amont du catalyseur (20) et un capteur de monoxyde de carbone, et éventuellement d’oxydes d’azote, monté en aval du catalyseur (20). Installation (1) selon la revendication précédente, dans laquelle le moyen de régulation (22) est configuré pour maintenir le catalyseur (20) à une température supérieure ou égale à 130°C, de préférence supérieure ou égale à 150°C, et plus préférentiellement supérieure ou égale à 200°C, voire 300°C ou 400°C, lorsque la quantité de monoxyde de carbone, et éventuellement d’oxydes d’azote, contenus dans les produits de combustion en amont du catalyseur (20), est supérieure à un seuil défini. Installation (1) selon la revendication 4 ou 5, dans laquelle l’installation (1) comporte également des moyens d’ajout d’air frais dans le gaz alimentant les éléments rayonnants ou chauffants (6), et dans laquelle le moyen de régulation (22) comporte des moyens de commande (26) configurés pour diminuer la quantité d’air frais ajoutée au gaz alimentant les éléments rayonnants ou chauffants (6) lorsque la quantité de monoxyde de carbone contenu dans les produits de combustion en amont du catalyseur (20), est inférieure à un seuil défini. Installation (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le moyen de régulation (22) est configuré pour réguler la température des produits de combustion entrant dans le catalyseur d’oxydation et éventuellement de réduction (20). Installation (1) selon la revendication précédente, dans laquelle l’installation (1) comporte également des moyens d’ajout d’air frais dans les produits de combustion et/ou dans le gaz alimentant les éléments rayonnants ou chauffants (6), et dans laquelle le moyen de régulation (22) comporte un capteur de température monté dans la conduite d’extraction (16), en amont du catalyseur d’oxydation et éventuellement de réduction (20), et des moyens de commande (26) contrôlant la quantité d’air frais ajoutée aux produits de combustion et/ou au gaz alimentant les éléments rayonnants ou chauffants (6). Installation (1) selon la revendication précédente, dans laquelle les moyens d’ajout d’air frais comportent une vanne commandée (28) montée sur la conduite d’extraction (16), et configurée pour ajuster la quantité d’air frais mélangée aux produits de combustion. Installation (1) selon la revendication 8 ou 9, dans laquelle les moyens d’ajout d’air frais comportent une entrée d’air de refroidissement dans l’installation, de préférence à proximité des éléments rayonnants ou chauffants (6). Installation (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le catalyseur d’oxydation et éventuellement de réduction (20) comporte un support métallique ou céramique en nid d’abeille, avec au moins une portion enrobée par un ou plusieurs métaux précieux et éventuellement avec un moyen d’injection d’un réducteur, par exemple de l’ammoniac. Installation (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant également un dispositif de décolmatage (30) du catalyseur d’oxydation et éventuellement de réduction (20). Installation (1) selon la revendication précédente, dans lequel le dispositif de décolmatage (30) du catalyseur d’oxydation et éventuellement de réduction (20) est un dispositif de circulation d’un fluide sous pression, par exemple de l’air comprimé, à travers le catalyseur d’oxydation et éventuellement de réduction (20).