FR2485328A1 - Plate heat exchanger air heating for grain drying tower - utilises oil fired direct air heater without damaging prod. - Google Patents

Plate heat exchanger air heating for grain drying tower - utilises oil fired direct air heater without damaging prod. Download PDF

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Abstract

An air heating system for a grain dryer employs air for at least 2 hot drying stages and one cooling stage. Air on its way to the drying stages is passed through the sec. circuit of a heat exchanger. The prim. circuit of the heat exchanger is supplied with hot gases other than steam, e.g. from an oil fired, direct air heater. Air to be used for drying is passed at least once through the grain, partic. for cooling purposes, and then channeled through the sec. circuit of the heat exchanger, at no time contacting a wall directly exposed to flame. In either drying stage, the drying air can be supplemented by air coming directly from the air heater and which has not been passed through the grain. The system may comprise two heat exchangers in series with a second air heater reheating air between the first and second exchangers. The system is used for heating air which contact dries the moisture from cereal grains.

Description

La présente invention concerne l'équipement thermique d'un séchoir de céréales dans lequel le séchage est obtenu par circulation d'air chaud à travers la masse de grain. Ce procédé de séchage bien connu est généralement réalisé de la maniére suivante: le grain humide est introduit à la partie haute d'une colonne de séchage constituée par un tour de section rectangulaire dont la largeur est très sensiblement plus petite que la longueur et la hauteur. Le grain séché est soutiré à la partie basse de la colonne. Cette colonne comporte de part et d'autre un caisson masquant les grandes faces verticales. The present invention relates to the thermal equipment of a cereal dryer in which drying is obtained by circulation of hot air through the grain mass. This well-known drying process is generally carried out in the following manner: the wet grain is introduced into the upper part of a drying column constituted by a tower of rectangular section, the width of which is very substantially smaller than the length and the height . The dried grain is drawn off at the bottom of the column. This column comprises on both sides a box masking the large vertical faces.

Cette colonne comporte sur tout ou partie de sa hauteur des rangées de conduit la traversant de part en part, débouchant par couches succèssives alternées soit dans le caisson de droite soit dans le caisson de gauche, ces conduites de formes diverses, traversant horizontalement la masse de grain contenu dans la colonne comportent une ouverture longitudinale sur toute leur longueur et de largeur appropriée suivant leur génératrice inférieure. This column comprises, over all or part of its height, rows of conduit passing right through it, opening out in successive alternating layers either in the right box or in the left box, these pipes of various shapes, horizontally crossing the mass of grain contained in the column have a longitudinal opening over their entire length and appropriate width according to their lower generatrix.

Un dispositif de ventilation crée une différence de pression entre les deux caissons. Sous l'effet de cette différence de pression de l'air chaud introduit dans le caisson sous la pression la plus élevée pénètre dans les conduits débouchant dans ce caisson, se disperse dans le grain par l90uverture longi- tudinale pratiquée dans les conduits, traverse le grain en absorbant par évaporation une partie de l'eau contenue dans le grain, se trouve ensuite, humide et refroidi collecté par les ouvertu res longitudinales existant dans le conduit débouchant dans l'autre caisson et évacué par ces conduits vers ce caisson. A ventilation device creates a pressure difference between the two boxes. Under the effect of this pressure difference, the hot air introduced into the box under the highest pressure enters the conduits opening into this box, disperses in the grain by the longitudinal opening made in the conduits, crosses the grain by absorbing by evaporation a part of the water contained in the grain, is then, moist and cooled, collected by the longitudinal openings existing in the duct opening into the other box and evacuated by these pipes towards this box.

Le soutirage de grain au bas de la colonne provoque à l'intérieur de la colonne une lente circulation du grain par gravité. Le débit de soutirage rapporté au volume de la colonne détermine le temps de séjour du grain dans la colonne. Il en résulte de cette technique un gradian d'humidité du grain croissant du bas de la colonne vers le haut. The withdrawal of grain at the bottom of the column causes a slow circulation of the grain by gravity inside the column. The withdrawal rate relative to the volume of the column determines the residence time of the grain in the column. The result of this technique is a gradian of grain moisture increasing from the bottom of the column to the top.

De multiples considérations relatives à la sauvegarde des qualités du grain, à l'éfficacité du sechoir et à son score énergétique défini comme étant la quantité d'énergie absorbée pour soustraire un kilogramme d'eau du grain, conduisent à constater qu'il est avantageux de décomposer la hauteur du séchoir en plusieurs niveaux et à réutiliser l'air usé de chaque niveau pour alimenter, après l'avoir réchauffé, le niveau immédiatement supérieur. Many considerations relating to the safeguarding of the qualities of the grain, the efficiency of the dryer and its energy score defined as being the quantity of energy absorbed to subtract one kilogram of water from the grain, lead to the conclusion that it is advantageous decompose the height of the dryer into several levels and reuse the used air from each level to supply, after having heated it, the level immediately above.

La mise en oeuvre de cette technique se heurte à certaines difficultés résultant de l'entraînement par l'air de séchage de poussières végétales mélangées au grain. Ces poussières sont notamment susceptibles de colmater des équipements thermiques mal adaptés, et de s'enflammer au contact de surfaces trop chaudes, provoquant l'incendie du séchoir. The implementation of this technique encounters certain difficulties resulting from the entrainment by the drying air of plant dust mixed with the grain. This dust is particularly likely to clog improperly adapted thermal equipment, and to ignite on contact with excessively hot surfaces, causing fire in the dryer.

D'autre part, la teneur en soufre du fuel lourd in
dustriel, énergie actuellement la plus économique, crée de multiples contraintes qui en limitent l'emploi dans cette application.On the other hand, the sulfur content of heavy fuel oil in
industrial, currently the most economical energy, creates multiple constraints which limit its use in this application.

l'invention a pour objet-un équipement spécifique permettant d'obtenir un rendement élevé quelque soit le combustible en palliant les difficultés exposées, notamment avec du fuel lourd. the subject of the invention is specific equipment making it possible to obtain a high yield whatever the fuel by overcoming the difficulties exposed, in particular with heavy fuel.

Elle consiste essentiellement en un ensemble de dispositions et de structures permettant de maîtriser étroitement la température des parois au contact de l'air chargé de poussières et leur forme de manière à éviter le stationnement de poussières à leur contact. It essentially consists of a set of arrangements and structures making it possible to closely control the temperature of the walls in contact with the air charged with dust and their shape so as to avoid the parking of dust in contact with them.

Plus précisement l'invention concerne l'utilisation d'échangeurs à plaques dont la structure est considérée comme connue, dans un circuit original dont la température des gaz est contrôlée par dilution résultant d'un recyclage enthalpique. More precisely, the invention relates to the use of plate exchangers, the structure of which is considered to be known, in an original circuit whose gas temperature is controlled by dilution resulting from enthalpy recycling.

Le dispositif comprend essentiellement:
- un ventilateur pour animer la circulation du gaz dans le circuit.The system essentially includes:
- a fan to animate the circulation of gas in the circuit.

- un brûleur d'un type adapté au combustible choisi. - a burner of a type suitable for the chosen fuel.

- une chambre de mélange de strueture adapté au combustible dans laquelle s'éffectue la combustion et la dilution. - a structure mixing chamber adapted to the fuel in which combustion and dilution takes place.

- une batterie d'échangeurs dont le circuit primaire est connecté par des gaines à la chambre de combustion et au ventilateur. - a battery of exchangers, the primary circuit of which is connected by ducts to the combustion chamber and to the fan.

L'apport d'énergie du brûleur sert à élever la température du flux de gaz animé par le ventilateur. The energy input from the burner is used to raise the temperature of the gas flow driven by the fan.

Les gaz chauds sont introduits dans le circuit primaire des échangeurs de température incorporés ou associés au séchoir. le circuit secondaire des échangeurs est parcouru par l'air poussièreux du séchoir, repris à la sortie du niveau inférieur. Cet air est ainsi réchauffé avant dJêtre réin jecté dans le grain à un niveau supérieur. The hot gases are introduced into the primary circuit of the heat exchangers incorporated or associated with the dryer. the secondary circuit of the exchangers is traversed by the dusty air from the dryer, taken up at the outlet of the lower level. This air is thus heated before being reinjected into the grain at a higher level.

les gaz refroidis sortant du circuit primaire se divisent en deux parties. the cooled gases leaving the primary circuit are divided into two parts.

La part la plus importante est recyclée dans le circuit pour être à nouveau-réchauffée par dilution des gaz de combustion. The largest part is recycled in the circuit to be reheated by diluting the combustion gases.

l'autre partie correspondant exactement au volume résultant de la combustion pseudo stoechiométrique du combustible est relaché à l'atmosphère où, si la teneur en dérivés du soufre le tolère, injectée directement dans le séchoir. the other part corresponding exactly to the volume resulting from the pseudo-stoichiometric combustion of the fuel is released into the atmosphere where, if the content of sulfur derivatives tolerates it, injected directly into the dryer.

le flux de gaz chaud peut être à volonté dirigé dans lescircuits primaires de plusieurs échangeurs correspondant à différents niveaux du séchoir, afin de multiplier le nombre de traversées du grain par l'air séchant avant de le libérer à l'atmosphère. les circuits primaires de ces différents échangeurs peuvent être selon la commodité de l'installation connectés en parallèle ou en serie. the flow of hot gas can be directed as desired into the primary circuits of several exchangers corresponding to different levels of the dryer, in order to multiply the number of passages of the grain by the drying air before releasing it to the atmosphere. the primary circuits of these different exchangers can be, depending on the convenience of the installation, connected in parallel or in series.

La régulation des différentes températures à contrô- ler dans le système est obtenue par la coordination judicieuse des réglages suivants:
- débit de combustible au brûleur
- débit du flux de gaz primaire à l'aide d'un regis
tre
- court-circuitage partiel du circuit secondaire des
différents échangeurs
La figure unique montre le schéma de principe d'un séchoir équipé de manière assez complète selon l'invention avec quatre passes dans le grain.The regulation of the different temperatures to be controlled in the system is obtained by judicious coordination of the following settings:
- fuel flow to the burner
- flow rate of the primary gas flow using a regis
be
- partial short-circuiting of the secondary circuit of
different exchangers
The single figure shows the block diagram of a dryer equipped fairly completely according to the invention with four passes through the grain.

On peut y voir la colonne sécheuse 1 maintenue pleine de grains par sa trémie de chargement 2, le soutirage du grain sec s'éffectuant à la base en 7.  You can see the dryer column 1 kept full of grains by its loading hopper 2, the withdrawal of the dry grain taking place at the base at 7.

le caisson adjacent de gauche est divisé en trois niveaux 4 a, 4 b, 4 c. le caisson adjacent de droite est lui, divisé en quatre niveaux 5 a, 5 b, 5 c, 5 d. les conduits 6 débouchent alternativement dans le caisson de droite et le caisson de gauche. the adjacent box on the left is divided into three levels 4 a, 4 b, 4 c. the adjacent box on the right is divided into four levels 5 a, 5 b, 5 c, 5 d. the conduits 6 open out alternately in the right box and the left box.

Un ventilateur 7 pulse l'air ambiant dans le caisson 4 a. A fan 7 pulses the ambient air in the box 4 a.

Cet air traverse le grain dans la partie basse de la colonne pour le refroidir. L'air, légèrement réchauffé par le grain est collecté dans le caisson 5 a. l'échangeur 8 permet à l'air-de passer du caisson 5 a au caisson 5 b en se réchauffant. Une nouvelle traversée du grain lui permet de venir dans le caisson 4 b où il se réchauffe par dilution d'air neuf très chaud pulsé par le ventilateur 9 et amené par la gaine 10. This air passes through the grain in the lower part of the column to cool it. The air, slightly warmed by the grain, is collected in the box 5 a. the exchanger 8 allows the air to pass from the box 5 a to the box 5 b while heating. A new crossing of the grain allows it to come into the box 4 b where it heats up by dilution of very hot new air blown by the fan 9 and brought by the sheath 10.

Une nouvelle traversée du grain ramène l'air de plus en plus chargé d'humidité dans le caisson 5 c d'où le transit par l'échangeur Il permet une nouvelle traversée du grain à partir du caisson 5 d vers le caisson 4 c où l'air humide est rejeté à l'atmosphère après dépoussièrage éventuel, par les orifices 12. A new crossing of the grain brings the air more and more charged with humidity in the box 5 c from where the transit by the exchanger It allows a new crossing of the grain from the box 5 d towards the box 4 c where the moist air is discharged into the atmosphere after possible dusting, through the orifices 12.

Nous trouvons d'autre part un brlileur 13 monté sur une chambre de mélange 14 qui produit des gaz chauds dirigés vers les échangeurs par des gaines 15.Les gaz refroidis sont collectés par les gaines 16 et pulsés dans la chambre de mélange par le ventilateur de recyclage 17. La cheminée 18 permet de relacher à l'atmosphère l'équivalent de la quantité de gaz introduite dans le circuit par le bru^leur 13. Des sondes de température 19 connectées à une armoire de régulation 20 p-ermattent le contrôle des différentes températures et leur régulation par action judicieuse sur des registres 21 et le dispositif de modulation du brûleur 22. We find on the other hand a burner 13 mounted on a mixing chamber 14 which produces hot gases directed towards the exchangers by ducts 15. The cooled gases are collected by the ducts 16 and pulsed into the mixing chamber by the blower recycling 17. The chimney 18 allows the equivalent of the quantity of gas introduced into the circuit by the burner to be released to the atmosphere 13. Temperature probes 19 connected to a control cabinet 20 allow control of the different temperatures and their regulation by judicious action on registers 21 and the burner modulation device 22.

Selon d'autres variantes on pourrait en tenant compte de la nature du combustible soit injecter les gaz de combustion dans l'air de séchage à un niveau approprié du séchoir soit puiser l'air comburant alimentant le brûleur dans l'air humide rejeté à l'atmosphère soit encore combiner ces deux variantes dans la mesure où les gaz de combustion réin jectés resteraient compte tenu des caractéristiques du séchoir une faible proportion de l'-air de séchage afin que l'air repris pour la combustion reste assez riche en oxygène.  According to other variants, taking into account the nature of the fuel, it is possible either to inject the combustion gases into the drying air at an appropriate level in the dryer or to draw the combustion air supplying the burner from the humid air discharged at l The atmosphere is still to combine these two variants insofar as the reinjected combustion gases would remain, taking into account the characteristics of the dryer, a small proportion of the drying air so that the air taken up for combustion remains fairly rich in oxygen.

Claims (7)

REVENDICATIONS 1. Equipement thermique pour le réchauffage de l'air d'un séchoir de céréales comportant au moins deux niveaux, refroidissement éventuel du grain compris à l'aide d'échangeurs caractérisé par le fait que le fluide circulant dans le circuit primaire est constitué par des gaz chauds autres que de la vapeur d'eau sous pression et que l'air ayant traversé au moins une fois le grain ne se trouve jamais en contact avec des parois directement exposées à la flamme. 1. Thermal equipment for reheating the air of a cereal dryer comprising at least two levels, possible cooling of the grain included using exchangers characterized in that the fluid circulating in the primary circuit consists of hot gases other than pressurized steam and that the air which has passed through the grain at least once is never in contact with walls directly exposed to the flame. 2. Equipement thermique selon la revendication 1 caractérisé par un équipement hybride où les échangeurs sont utilisés à un ou plusieurs niveaux. L'apport thermique à un ou plusieurs autres niveaux étant réalisé par dilution avec de l'air neuf préalablement réchauffé par refroidissement direct des parois de la chambre de mélange. 2. Thermal equipment according to claim 1 characterized by hybrid equipment where the exchangers are used at one or more levels. The thermal contribution to one or more other levels being carried out by dilution with fresh air previously heated by direct cooling of the walls of the mixing chamber. 3. Equipement thermique selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que la totalité du flux de gaz circulant dans le circuit primaire est injectée dans le séchoir après avoir traversé au moins un échangeur, la dilution des gaz de combustion étant réalisé avec de l'air neuf. 3. Thermal equipment according to claim 1 or 2 characterized in that the entire flow of gas circulating in the primary circuit is injected into the dryer after having passed through at least one exchanger, the dilution of the combustion gases being carried out with New air. 4.Equipement thermique selon la revendication 1, 2 ou 3 comportant au moins deux échangeurs en série caractérisé par la présence d'un deuxième brûleur dans le circuit entre deux échangeurs de manière à relever la température du flux de gaz avant l'entrée de l'échangeur suivant. 4.Thermal equipment according to claim 1, 2 or 3 comprising at least two exchangers in series characterized by the presence of a second burner in the circuit between two exchangers so as to raise the temperature of the gas flow before entering the 'next exchanger. 5. Equipement thermique selon les revendications 1, 2 ou 3 comportant plus de deux échangeurs ayant leur circuit primaire caractérisé par la présence de plusieurs brûleurs intercalés entre deux échangeurs sucèssif de manière à relever la température des gaz circulant dans le circuit primaire avec si nécéssaire introduction d'air neuf dans le circuit des gaz primaires pour permettre la combustion. 5. Thermal equipment according to claims 1, 2 or 3 comprising more than two exchangers having their primary circuit characterized by the presence of several burners interposed between two successive exchangers so as to raise the temperature of the gases circulating in the primary circuit with if necessary introduction fresh air in the primary gas circuit to allow combustion. 6. Equipement thermique selon les revendications 1,2, 3,4 ou 5 caractérisé par l'injection totale ou.partielle des gaz de combustion dans l'air de séchage à un niveau quelconque du séchoir le circuit primaire étant alimenté avec la quantité d'air neuf nécessaire, animée par un ou plusieurs ventilateurs.  6. Thermal equipment according to claims 1,2, 3,4 or 5 characterized by the total injection of the partial combustion gases into the drying air at any level of the dryer, the primary circuit being supplied with the quantity d fresh air required, powered by one or more fans. 7. Equipement selon les revendications 1,2,4, ou 5 caractérisé par l'utilisation d'une partie de l'air humide rejeté à l'atmosphère comme air comburant dans le circuit de gaz primaire.  7. Equipment according to claims 1,2,4, or 5 characterized by the use of part of the humid air discharged to the atmosphere as combustion air in the primary gas circuit.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2556460A1 (en) * 1983-12-07 1985-06-14 Comia Fao Sa Improvements to hot air driers for cereals aimed at increasing the evaporating power of the air
FR2630621A1 (en) * 1988-04-29 1989-11-03 Socoa Grain dryer
FR2650656A2 (en) * 1988-04-29 1991-02-08 So Co A Grain drier

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