|
|
|
Le séchage en vapeur d'eau surchauffée (VES) offre de nombreux avantages : qualité des produits séchés, vitesse de séchage importante, limitation de la quantité des rejets polluants dans l'atmosphère, réduction possible de la consommation énergétique... La société NIRO a développé un sécheur en VES utilisé depuis une dizaine d'années pour sécher de la pulpe de betterave. Un sécheur de ce type peut être utilisé sur d'autres produits (boues, drêches de mais, sons de blé ... ). Dans ces cas, il peut être couplé à un compresseur. Pour montrer l'intérêt industriel et les performances de cette technique, une plate-forme mobile a été mise en œuvre dans le cadre d'une collaboration entre NIRO et EDF. Des essais ont été menés sur divers produits. Les bilans énergétiques avec et sans utilisation de la compression mécanique de vapeur (CMV) ont été établis.
Le séchage en vapeur d'eau surchauffée (VES) a connu un développement industriel important ces dernières années avec l'arrivée sur le marché de plusieurs constructeurs dont la société NIRO. En 1990, un sécheur VES NIRO de 25 t/h était installé à la sucrerie Lesaffre à Nangis (77) dans le cadre de la création d'un atelier de déshydratation des pulpes de betterave. De 1992 à 1995, 14 sécheurs ont été mis en service en Europe
La première référence à Nangis a fait l'objet d'une parution dans le n' 44 des Cahiers de l'ingénierie de juin 1992, sous le titre "Le séchage à la vapeur d'eau surchauffée : une nouvelle technologie à la sucrerie Lesaffre". Cet article fait le point sur les résultats obtenus avec le pilote mobile NIRO-EDF couplé à une CMV lors d'essais de séchage VES de plusieurs produits. RAPPEL DU PROCÉDÉ
Lorsque ces particules glissent sur ces plaques, elles sont réorientées par des rails de guidage (non représentés) vers la cellule suivante. Elles progressent ainsi jusqu'à la dernière cellule d'où elles sont extraites à l'aide de la vis sans fin (10). La vapeur qui se trouve dans la partie supérieure peut contenir de fines particules qui sont séparées de la vapeur par un effet de cyclone obtenu par les aubes directrices stationnaires (2) : on assiste à la formation d'un courant centrifuge sous l'effet duquel les particules de poussière se rassemblent le long de la paroi du cylindre (3) ; elles sont alors récupérées dans le compartiment latéral (4) et ensuite rejetées dans la dernière cellule par l'éjecteur (5). La vapeur dépoussiérée passe dans le "frein à cyclone" (6) où sa vitesse est transformée en pression. La vapeur est alors surchauffée à nouveau dans les tubes du surchauffeur (7) qui sont chauffés par une vapeur à plus haute pression, La quantité de vapeur produite par le séchage s'échappe du sécheur par le conduit (9) placé au sommet de l'appareil. On peut remarquer la compacité de ce sécheur qui permet d'atteindre des capacités d'évaporation importantes (de 1 t/h à 40 t/h d'eau évaporée) pour un encombrement relativement réduit.
Les performances du sécheur NIRO, son adaptabilité potentielle à de nombreux produits de différents secteurs industriels et son couplage possible avec une CMV ont conduit EDF à développer avec la société NIRO une plate-forme mobile composée d'un sécheur et d'un compresseur. L'objectif est de montrer, pour divers produits, la faisabilité du séchage VES et celle du couplage avec la CMV.
Le synoptique de la figure ci-dessous met en évidence le principe du transfert des produits.
La figure ci-dessous montre le synoptique du circuit vapeur et l'implantation du compresseur de vapeur. Il s'agit d'un compresseur à vis AERZEN monoétagé, modèle VM 337 i. Il effectue une compression exempte d'huile. Des injecteurs d'eau permettent une désurchauffe de la vapeur dans le corps même de la machine. Le corps est en fonte grise GG 25. Il est équipé d'un moto-variateur Cegelec GD 2846 de 500 kW à 3 000 tr/min.
L'ensemble est placé dans un conteneur avec ventilation, chauffage électrique, éclairage, assurant également la fonction d'insonorisation. La masse de l'ensemble est de 11,5 t. Le pilotage du compresseur est assuré, au niveau du calculateur de supervision, par réglage de la consigne de la pression de refoulement.
La capacité d'évaporation du pilote dépend des produits à sécher, de la pression interne... Elle est de l'ordre de 2 t/h d'eau évaporée. La puissance maximale du compresseur est alors de 450 kW pour une pression d'aspiration de 2 bars et une pression de refoulement de 12 bars.
Il est probable que l'agrandissement de ces orifices, de même que la modification de l'orientation des jets des plaques de fluidisation permettraient de résoudre ce problème. Faute de disponibilité du pilote, ces modifications n'ont pu être menées à l'heure actuelle. Elles sont envisagées sur un nouveau site. Malgré la brièveté de ces essais, on notera cependant l'aspect satisfaisant du produit séché, quoique légèrement bruni.
D'autres essais de séchage ont également été conduits sur divers produits. Les durées de tests ont été plus ou moins longues, allant jusqu'à quatre jours en continu. Les essais ont permis de régler les différents paramètres de fonctionnement (recirculation de produit séché, pressions de fonctionnement, fluidisation ... ).
Des bilans énergétiques ont pu être établis par NIRO. On notera que des essais de séchage de longue durée ont été menés sur les sons de blé (58 heures) et sur les boues biologiques (55 heures) afin de tester l'aspect "industriel " de la technologie. Dans le tableau ci-dessous, on donne les différentes siccités des produits, les énergies consommées (vapeur et électricité) et la quantité de vapeur produite qui peut être récupérée soit pour une utilisation en basse pression, soit pour être comprimée avec CMV. La "vapeur produite" est la somme de la vapeur issue du produit et de la vapeur obtenue lors de la détente des condensats de la vapeur de chauffe.
On constate que les performances énergétiques sont moins bonnes lors des essais de longue durée que lors des essais de courte durée. En effet, les premiers avaient pour but principal de montrer la capacité de l'installation à fonctionner en continu. Cela explique que des marges de sécurité importantes aient été prises pour éviter les problèmes comme les bourrages. On constate, notamment, une puissance de fluidisation importante (55 à 60 kWh/tee). Sur une installation industrielle, des réglages plus fins peuvent être trouvés et conduire, à terme, à de meilleures performances.
Après les essais de réception du compresseur, deux essais de séchage de longue durée avec la compression mécanique de vapeur ont eu lieu sur des sons de blé mélassés et sur des boues biologiques. On donne dans le tableau ci-dessous les valeurs essentielles issues des bilans énergétiques réalisés.
A la lecture des résultats, on peut noter une différence notable entre les capacités évaporatoires obtenues avec et sans CMV. La raison de l'écart tient au fait que la puissance de chauffe a été volontairement diminuée avec CMV, à la suite d'une défaillance du système de désurchauffe en cours de campagne. Il ne fallait pas risquer des arrêts du système en fonctionnement automatique. Les modifications de la désurchauffe n'ont eu lieu qu'à l'issue des essais et postérieurement à la campagne sur le blé. Sur la base des essais de réception du compresseur, on peut escompter une baisse de 25 % de la consommation spécifique globale (compresseur et ventilateur), soit environ 225 kWh par tonne d'eau évaporée au lieu de 300 actuellement.
La qualité des produits séchés est très satisfaisante. La boue se présente sous forme de petites billes biologiquement stables. Elles peuvent être agglomérées ou stockées en l'état en vue d'un épandage agricole. Les produits issus des industries agroalimentaires, excepté la luzerne, conservent leur couleur initiale et ont une siccité finale élevée garantissant leur conservation. En outre, ces essais auront démontré, sur les sons de blé et les boues biologiques, les bons résultats techniques du sécheur couplé avec une CMV. On a pu constater que le fonctionnement avec compresseur est confortable : pas de rejet de vapeur externe, travail silencieux (après isolation acoustique), pilotage souple et stabilité du procédé. Le sécheur NIRO a fait preuve d'une grande polyvalence. Il a été possible de sécher des produits aussi différents que des crèches de mais, des sons de blé, des pulpes de pomme de terre et des boues biologiques. Pour la luzerne, il semble que de petites modifications du sécheur seraient suffisantes pour rendre le séchage possible. Les essais ont également montré que les consommations spécifiques, lors du séchage en vapeur chaudière, sont faibles. Cela est dû à la grande compacité du sécheur. Le couplage du sécheur VIES NIRO en lit fluidisé avec une compression mécanique de vapeur est désormais une option technique industrielle.
Jean-François BERAIL - Philippe COSTA
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Essais
de séchage de luzerne
|
© ARIPA 2004 - Tous droits réservés Contact |