FR3089605A1 - Procédé de séchage intégré avec stockage et restitution d’énergie par adsorption. - Google Patents

Procédé de séchage intégré avec stockage et restitution d’énergie par adsorption. Download PDF

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de séchage intégré par circulation d’air avec stockage et restitution d’énergie thermique comprenant au moins une phase de pointe et au moins une phase creuse dudit séchage, dans lequel une partie de la chaleur nécessaire au séchage est fournie à l’unité de séchage (1002) par une unité de chauffage primaire (1001), et au moins une autre partie de la chaleur nécessaire au séchage est fournie à l’unité de séchage (1002) par un système de stockage thermochimique (1003) qui permet alternativement de céder ou de stocker de la chaleur. L’invention concerne également le système apte à mettre en œuvre le procédé. Figure 1 à publier

Description

Description
Titre de l'invention : Procédé de séchage intégré avec stockage et restitution d’énergie par adsorption.
Domaine technique
[0001] La présente invention se situe dans le domaine du stockage d’énergie. Plus particulièrement elle concerne le stockage d’énergie thermique par adsorption/désorption sur un solide de type zéolithe ou solide apparenté permettant d’améliorer l’efficacité énergétique d’un procédé de séchage ; l’énergie thermique étant stockée en période creuse (période d’attente) et restituée à l’unité de séchage en période de pointe (période de production).
Technique antérieure
[0002] Afin de répondre aux objectifs européens en matière de décarbonation de l’énergie, de développement d’énergies renouvelables et de réduction des émissions de gaz à effet de serre, des mesures réglementaires et des engagements ont été pris en France, et en Europe. L’amélioration de l’efficacité énergétique des industries consommatrices de chaleur, et la récupération de la chaleur fatale émise par les industries, sont deux axes qui peuvent contribuer de façon significative à la réalisation de ces objectifs.
[0003] On entend par « chaleur fatale » la partie de l’énergie apportée à un procédé de production ou de transformation qui n’est pas utilisée par le procédé et est inévitablement rejetée sous forme de chaleur. Cette chaleur est couramment appelée « chaleur perdue ». Cette appellation est en partie erronée, car c’est seulement si cette chaleur n’est pas récupérée qu’elle est perdue.
[0004] Les sources de chaleur fatale sont très diverses : il peut s’agir de sites de production d’énergie (les centrales nucléaires), de sites de production industrielle, de bâtiments tertiaires d’autant plus émetteurs de chaleur qu’ils en sont fortement consommateurs comme les hôpitaux, de réseaux de transport en lieu fermé, ou encore de sites d’élimination comme les unités de traitement thermique de déchets.
[0005] Les procédés de séchage sont des procédés industriels qui sont à la fois très consommateurs en énergie, ayant généralement recours à un combustible de type gaz et/ou au fioul pour chauffer l’air envoyé dans l’unité de séchage, et émetteurs d’une quantité importante de chaleur fatale.
[0006] En effet, environ 20% de la consommation de combustibles dans l’industrie sert à des procédés de séchage (données Ademe, d’après CEREN). LJne grande partie de l’énergie utilisée dans les procédés de séchage est rejetée sous forme de chaleur fatale, contenue dans les rejets gazeux en sortie de séchoir.
[0007] Les procédés de séchage constituent en général une étape parmi un ensemble d’opérations conduisant à la fabrication d’un produit fini. Parmi les étapes de la chaîne de production, on peut citer la réception, puis le stockage de la matière première, ainsi que d’éventuelles étapes de préparation de la matière, préalables au séchage (par exemple des traitements mécaniques, et/ou thermiques), puis d’éventuelles étapes de post-traitement suite au séchage et enfin le conditionnement du produit et son expédition.
[0008] Certaines de ces étapes étant discontinues, l’enchaînement des étapes ne permet généralement pas de réaliser l’opération de séchage en continu. Par conséquent, le procédé de séchage est le plus souvent opéré en batch ou de façon semi-continue.
[0009] Dans certains cas, le fonctionnement semi-continu du procédé de séchage est appliqué dans un but de gain d’efficacité énergétique. En effet, un mode de réalisation de procédé de séchage dit « intermittent » permet de réduire la consommation énergétique du procédé de séchage, tout en améliorant parfois la qualité des produits séchés. Ce mode, décrit dans “Intermittent drying of food products: A critical review” par Chandan Kumar et al., Journal of Food Engineering 121 (2014) 48-57, est le plus souvent réalisé en appliquant une stratégie marche/arrêt de la source d’énergie, c’est-à-dire en arrêtant et en redémarrant de façon périodique le système apportant l’énergie au procédé de séchage.
[0010] Pour un fonctionnement optimal des équipements, il est préférable de limiter les successions d’arrêts et redémarrages, préjudiciables à la durée de vie des équipements. Les procédés de séchage sont donc majoritairement opérés en continu, mais avec une succession de période(s) de pointe et de période(s) creuses. Pendant la période de pointe, l’unité de séchage contenant le produit à sécher, requiert un apport élevé en énergie, car il est alimenté avec de l’air chaud et sec. Pendant la période creuse, l’unité de séchage continue d’être alimenté en air à une température et un débit de préférence réduits par rapport à la température et au débit requis en pointe. Le choix de cette combinaison température et débit constitue un compromis entre l’énergie consommée pendant la période creuse avec maintien en température, et l’énergie requise pour remonter la température de l’unité de séchage jusqu’à la température de production. Pendant la période creuse, l’unité de séchage ne contient pas nécessairement le produit à sécher.
[0011] Dans un objectif d’efficacité énergétique, une des solutions que l’homme du métier peut chercher à mettre en œuvre consiste à valoriser la chaleur fatale, contenue dans les rejets gazeux en sortie de l’unité de séchage, pour l’apporter à un autre procédé ou un autre usage consommateur de chaleur. De façon similaire, une des solutions pour réduire la consommation énergétique de l’unité de séchage, consiste à utiliser de la chaleur fatale issue d’autres procédés pour préchauffer l’air envoyé dans l’unité de séchage.
[0012] Ces solutions sont souvent difficiles à mettre en œuvre, en raison de problèmes de synchronisation lorsque la source de production de chaleur fatale et le puits de consommation ne sont pas reliés, s’agissant en effet de procédés différents. Par ailleurs, les rejets gazeux en sortie de l’unité de séchage sont souvent chargés en humidité, ce qui constitue le plus souvent un problème plutôt qu’un avantage.
[0013] Une des solutions pour récupérer la chaleur fatale tout en remédiant au problème de synchronisation est le stockage de la chaleur fatale émise par le procédé excédentaire en chaleur, qui peut ensuite être restituée au procédé consommateur de chaleur au moment où ce dernier a un besoin en chaleur.
[0014] L’utilisation d’un stockage de chaleur peut en effet permettre d’améliorer l’efficacité énergétique d’un procédé consommateur de chaleur, tel que le procédé de séchage, grâce au couplage avec une source de production de chaleur, notamment de chaleur fatale.
[0015] Néanmoins, l’utilisation d’un stockage de chaleur pour améliorer l’efficacité énergétique d’un procédé de séchage est peu documentée.
[0016] Le document US4337585 propose de récupérer la chaleur de l’effluent gazeux en sortie d’un séchoir de textile, à l’aide d’un système de stockage de chaleur sensible, constitué de plusieurs masses thermiques en forme de disque. L’air injecté dans l’unité de séchage peut alors être préchauffé au contact avec les masses thermiques chaudes.
[0017] Les systèmes de stockage de chaleur sensibles sont caractérisés par une densité énergétique (exprimée en kWh/m3 par exemple) qui devient intéressante lorsque les températures de la chaleur stockée sont très élevées (typiquement 300-400°C). Pour des températures plus faibles, la densité énergétique du système de stockage de chaleur sensible se réduit, conduisant à un encombrement au sol important du système de stockage, qui est par conséquent difficile et coûteux à implanter dans une usine. Par ailleurs, ce type de stockage peut présenter des pertes thermiques importantes générant de fait une énergie récupérable plus faible lors des périodes où il est sollicité.
[0018] D’autres systèmes existent, dans lesquels l’énergie thermique est stockée sous forme de chaleur latente correspondant au changement d’état du matériau utilisé (appelé Matériau à Changement de Phase (MCP ou PCM, pour Phase Change Materials)). Dans la gamme de températures de 100 à 250°C, la capacité de stockage thermique est supérieure à celle du stockage de chaleur sensible.
[0019] Une autre solution utilisée dans le domaine du séchage par exemple par Buhler Aeroglide consiste à faire circuler de nouveau une partie de l’effluent gazeux après contact avec le produit à sécher, afin de minimiser la quantité de rejets gazeux et ainsi améliorer l’efficacité énergétique. La recirculation de l’effluent gazeux humide se fait après mélange avec un appoint d’air extérieur sec, de façon à obtenir un taux d’humidité absolue de l’air adéquat pour réaliser le séchage du produit. Cette solution reste cependant limitée et ce d’autant plus que le produit à sécher a un contenu en eau élevé.
[0020] L’approche proposée dans l’invention permet de remédier à ces inconvénients en utilisant un système de stockage thermochimique intégré dans le dispositif de séchage, et en utilisant au moins une partie des rejets gazeux de l’unité de séchage pour fournir un air chaud et sec à cette même unité.
Résumé de l’invention
[0021] L’invention concerne un procédé de séchage intégré par circulation d’air avec stockage et restitution d’énergie thermique comprenant au moins une phase de pointe et au moins une phase creuse dudit séchage, dans lequel une partie de la chaleur nécessaire au séchage est fourme à l’unité de séchage (1002) par une unité de chauffage primaire (1001), et au moins une autre partie de la chaleur nécessaire au séchage est fourme à l’unité de séchage (1002) par un système de stockage thermochimique (1003) qui permet alternativement :
- en phase de pointe : de céder sa chaleur pour chauffer au moins une partie du flux d’air humide et refroidi sortant de ladite unité de séchage , afin de fournir un air sec et chaud à ladite unité de séchage;
- en phase creuse : de stocker la chaleur du flux d’air chaud et sec sortant de ladite unité de séchage et/ou du flux d’air chaud et sec sortant directement de l’unité de chauffage primaire.
[0022] Ledit procédé peut mettre en œuvre une unité de chauffage primaire (1001), une unité de séchage (1002), un système de stockage thermochimique (1003) comprenant des moyens de stockage thermochimique par adsorption/désorption d’eau sur au moins un solide microporeux de type zéolithe ou apparenté, des moyens de circulation d’air comprenant au moins : une première conduite entre l’unité de chauffage primaire (1001) et l’unité de séchage (1002) ; une deuxième conduite entre l’unité de séchage (1002) et le système de stockage thermochimique (1003) et une troisième conduite entre le système de stockage thermochimique (1003) et l’unité de chauffage primaire (1001) et le procédé peut comprendre les étapes suivantes :
a. une phase de pointe dans laquelle
- l’unité de chauffage primaire (1001) fournit un flux (101) d’air chaud et sec à une température comprise entre 50 et 500°C et à un taux d’humidité absolue compris entre 0 et 50 g/kg à l’unité de séchage (1002) ;
- au moins une partie du flux d’air refroidi et humide (102) sortant de l’unité de séchage (1002) après séchage du produit à une température comprise entre 25 et 400°C et à un taux d’humidité absolue compris entre 20 et 2000 g/kg alimente, éventuellement en mélange avec un flux d’air sec extérieur (103) ayant une température comprise entre -10 et 40°C et un taux d’humidité absolue comprise entre 0 et 50 g/kg , le système de stockage thermochimique (1003),
- au moins une partie de la chaleur stockée par ledit système de stockage thermochimique est transmise auxdits moyens de circulation d’air, pour former un flux d’air chaud (105) sortant dudit système de stockage thermochimique (1003) à une température Te comprise entre 50°C et 400°C, de préférence entre 50 °C et 300 °C permettant d’alimenter au moins en partie l’unité de séchage (1002) en air chaud et sec.
b.une phase creuse dans laquelle :
- l’unité de séchage est maintenue en température par circulation d’un flux d’air chaud et sec issu de l’unité de chauffage primaire (1001) ,de température comprise entre 50 et 500°C et de taux d’humidité absolue compris entre 0 et 50 g/kg ;
-au moins une partie du flux d’air sec légèrement refroidi en sortie de l’unité de séchage, de température comprise entre 25 et 450°C et de taux d’humidité absolue compris entre 0 et 50 g/kg , alimente le système de stockage thermochimique (1003) pour désorber l’eau adsorbée lors de la phase de pointe sur ledit système de stockage thermochimique et stocker de la chaleur .
[0023] L’opération de séchage peut être effectuée en mode semi-continu ou batch.
[0024] Avantageusement, la partie dudit flux d’air sec légèrement refroidi (102) envoyée vers le système de stockage thermochimique (1003) en phase creuse représente une fraction massique supérieure à 50 % du flux (102) sortant de l’unité de séchage (1002), de préférence supérieure à 80%.
[0025] Dans un mode de réalisation, l’opération de séchage est effectuée en mode intermittent et dans la phase creuse au moins une partie du flux (101) sortant de l’unité de chauffage primaire (1001) est envoyée directement vers le système de stockage thermochimique (1003).
[0026] Avantageusement, le flux (105) sortant dudit système de stockage thermochimique (1003) en phase creuse a une température comprise entre 10 et 400°C.
[0027] Un appoint d’air extérieur peut être effectué en entrée du système de stockage thermochimique pour réguler la température du flux (104) au moyen d’un flux d’air extérieur (103) de température préférentiellement comprise entre -10 et 40°C et de taux d’humidité absolue préférentiellement compris entre 0 et 50 g/kg.
[0028] On peut alimenter au moins en partie ladite unité de chauffage primaire (1001) avec un flux d’air extérieur (106), de température préférentiellement comprise entre -10 et 40°C et de taux d’humidité absolue préférentiellement compris entre 0 et 50 g/kg.
[0029] On peut également alimenter au moins en partie ladite unité de chauffage primaire (1001) avec au moins une partie dudit flux sortant (105) dudit système de stockage thermochimique(1003) en phase de pointe.
[0030] Lorsque le flux sortant (105) dudit système de stockage thermochimique(1003) a une température supérieure à celle de l’air extérieur et un taux d’humidité absolue inférieur à 50g /kg , on peut alimenter au moins en partie ladite unité de chauffage primaire (1001) avec au moins une partie dudit flux sortant dudit système de stockage thermochimique(1003) en phase creuse.
[0031] On peut approvisionner directement l’unité de séchage (1002) par l’air issu du système de stockage thermochimique (1003) en phase de pointe au moyen d’une conduite de court-circuit.
[0032] De préférence, les moyens de stockage thermochimique dudit système thermochimique (1003) comprennent au moins un solide microporeux de type zéolithes ou apparentés choisi parmi les aluminosilicates, les aluminophosphates, désignés A1PO, et les silico-aluminophosphates, désignés SAPO.
[0033] L’invention concerne également un système de séchage intégré apte à mettre en œuvre le procédé selon l’une quelconque des variantes décrites comprenant au moins :
- une unité de chauffage primaire (1001) comprenant avantageusement une conduite d’alimentation en air extérieur ;
- une unité de séchage (1002) ;
- un système de stockage thermochimique comprenant des moyens de stockage thermochimique (1003) par adsorption/désorption de vapeur d’eau ;
- des moyens de circulation d’un flux d’air comprenant au moins : une première conduite permettant la circulation d’un flux d’air entre l’unité de chauffage primaire (1001) et l’unité de séchage (1002) ; une deuxième conduite permettant la circulation d’un flux d’air entre les moyens de stockage thermochimique (1003) et l’unité de séchage (1002) ; une troisième conduite permettant la circulation d’un flux d’air entre les moyens de stockage thermochimique (1003) et l’unité de chauffage primaire (1001).
[0034] Les moyens de circulation d’air peuvent comprendre une conduite entre l’unité de chauffage primaire (1001) et le système de stockage thermochimique (1003) permettant d’envoyer directement au moins une partie du flux sortant dudit système de stockage thermochimique vers ladite unité de chauffage primaire (1001).
[0035] Les moyens de circulation d’air peuvent comprendre une conduite de court-circuit entre le système de stockage thermochimique (1003) et l’unité de séchage (1002) permettant l’approvisionnement direct de l’unité de séchage (1002) par l’air issu du système de stockage thermochimique (1003).
[0036] Les moyens de circulation d’air peuvent comprendre une conduite de court-circuit entre l’unité de chauffage primaire (1001) et le système de stockage thermochimique (1003) permettant d’envoyer directement une partie du flux sortant de ladite unité de chauffage primaire (1001) vers les moyens de stockage thermique (1003).
Liste des figures
[0037] D'autres caractéristiques et avantages du procédé selon l'invention, apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'exemples non limitatifs de réalisations, en se référant aux figures annexées et décrites ci-après.
[0038] La figure 1 représente un diagramme schématique du procédé selon l’invention, en phase de pointe.
[0039] La figure 2 représente un diagramme schématique du procédé selon l’invention, en phase creuse, dans un mode de fonctionnement batch ou semi-continu.
[0040] La figure 3 représente un diagramme schématique du procédé selon l’invention, en phase creuse, dans un mode de fonctionnement intermittent.
[0041] Les figures 1 à 3 illustrent l’invention à titre non limitatif.
[0042] La figure 4 représente un schéma d’un procédé de séchage selon l’art antérieur, sans mise en œuvre de moyens de stockage thermochimique.
Description des modes de réalisation
[0043] Sauf indication contraire, les débits d’air sont exprimés en kg d’air humide/ heure.
[0044] On entend dans l’ensemble de la description par « moyens de circulation d’air » tout moyen connu de l’homme du métier, notamment conduite, soufflante, compresseur, ventilateur, pompe...
[0045] De même, on entend par « unité de chauffage primaire » toute unité mettant en œuvre des moyens de chauffage utilisant toute source d’énergie, renouvelable, de récupération ou fossile. L’unité de chauffage primaire peut ainsi être électrique, solaire, alimentée en combustible...
[0046] Dans l’ensemble de la description, on entend par « unité de séchage » tout dispositif permettant de diminuer la teneur en eau d’un produit humide par exposition à un flux d’air, de préférence chaud et sec.
[0047] Les termes « chaud et sec » et « refroidi et humide » s’entendent en relatif. Ceci signifie que si le flux d’air chaud et sec (en entrée de l’unité de séchage en phase de pointe, ou en sortie de l’unité de séchage en phase creuse) a une température Tl et un taux d’humidité absolue T2, le flux d’air refroidi et humide (en sortie de l’unité de séchage) a une température T2 inférieure à Tl, et un taux d’humidité absolue H2>H1.
[0048] Dans l’ensemble de la description, on entend par « système de stockage thermochimique » tout système à adsorption mettant en jeu un couple solide/gaz. Les principaux matériaux adsorbants connus de l’homme du métier sont des matériaux poreux à grande surface spécifique tels que les gels de silice, les alumino-phosphates, les silico-phosphates et les zéolithes.
[0049] L'adsorption correspond à la fixation de manière réversible des molécules de gaz à la surface du solide adsorbant. Ce phénomène est exothermique, donc dégage de la chaleur (décharge de l'énergie thermique). La désorption correspond à la libération des molécules de gaz de la surface du solide. Ce phénomène est endothermique, donc consomme de la chaleur (stockage de l'énergie thermique).
[0050] Le matériau thermochimique utilisé pour le stockage de chaleur est de préférence un solide microporeux de type zéolithes ou apparentés, tel que décrit par exemple dans la demande US2011/0146939. Ce système de stockage thermochimique utilise l’enthalpie de sorption d’un fluide (par exemple de l’eau) mise en jeu lors d’un cycle d’adsorption/désorption dudit fluide sur le matériau thermochimique. Ces systèmes de stockage thermique par sorption sont connus pour avoir une densité énergétique intéressante et généralement supérieure à celle des Matériaux à Changement de Phase (typiquement de l’ordre de 100 à 250 kWh/m3) pour des températures stockées de l’ordre de 100 à 250°C.
[0051] La présente invention propose un système de stockage thermochimique permettant en phase de décharge de fournir au procédé de séchage en production, un flux d’air dont la qualité en terme de température et d’humidité absolue est compatible avec la qualité de l’air requise, à savoir un air chaud et sec.
[0052] Pendant cette phase de décharge, le système de stockage thermochimique admet comme flux d’entrée, un flux d’air dont la qualité en terme de température et d’humidité absolue est compatible avec la qualité de l’air rejeté par un procédé de séchage, à savoir un air refroidi et humide.
[0053] En phase de charge, le système de stockage thermochimique admet comme flux d’entrée, le flux d’air rejeté par l’unité de séchage lors de la période creuse pendant laquelle l’unité est maintenue en température. Ce flux d’air, chaud et sec, présente les qualités requises pour la charge du système de stockage thermochimique.
[0054] Cette solution permet de remédier aux problèmes de synchronisation entre la source de production de chaleur fatale et le puits de consommation, puisque l’intégration du système de stockage au dispositif de séchage permet de récupérer et de restituer de la chaleur de ce même procédé.
[0055] Par ailleurs, cette solution permet également de tirer avantage de la qualité en termes de température et d’humidité absolue des effluents gazeux rejetés par l’unité de séchage, tout en fournissant à cette même unité, un flux d’air avec les qualités requises en termes de température et d’humidité absolue pour réaliser l’opération de séchage.
[0056] Les solides microporeux de type zéolithes ou apparentés préférés dans le cadre de l’invention sont les aluminosilicates, tels que par exemple la zéolithe A, de type structural LTA, les zéolithes LSX, MSX, X et Y, de type structural EAU, et de rapport Si/Al respectivement égal à 1, 1.1, 1.2 et 2.7 ou plus, la zéolithe EMT de type structural EMC-2, mais aussi les aluminophosphates, désignés A1PO, tel que par exemple A1PO-18 de type structural AEI ou l’AlPO-LTA de type structural LTA, les silico-aluminophosphates, désignés SAPO, tel que par exemple SAPO-34 de type structural CHA, ainsi que les MOF (Metal Organic Framework) tels que UIO-66, MIL101, HKUST.
[0057] Lors de leur synthèse, les zéolithes et matériaux microporeux apparentés forment des cristaux (généralement sous forme de poudre) dont l'emploi dans le stockage est particulièrement malaisé (manque d’homogénéité des cristaux au sein du stockage, pertes de charges importantes). On préfère alors les formes agglomérées de ces cristaux, sous forme de grains, de filés et autres agglomérés, ces dites formes pouvant être obtenues par extrusion, pastillage, et autres techniques d’agglomération connues de l’homme du métier. Ces agglomérés ne présentent pas les inconvénients inhérents aux matières pulvérulentes.
[0058] Ces agglomérés, qu'ils soient sous forme de plaquettes, de billes, d'extrudés, et autres, sont en général constitués de cristaux de zéolithe(s), qui constituent l'élément actif (au sens de 1’adsorption) et d'un liant destiné à assurer la cohésion des cristaux sous forme d’agglomérés et de leur conférer une résistance mécanique suffisante pour garantir une durée d’utilisation de plusieurs années.
[0059] Cependant, les propriétés d'adsorption de ces agglomérés sont évidemment réduites par rapport à la poudre de cristaux, en raison de la présence de liant d'agglomération inerte vis-à-vis de 1’adsorption.
[0060] Divers moyens ont déjà été proposés pour pallier cet inconvénient du liant d’agglomération d'être inerte quant aux performances d’adsorption, parmi lesquels, la transformation de la totalité ou d’au moins une partie du liant d’agglomération en zéolithe active du point de vue de 1’adsorption. Cette opération est maintenant bien connue de l’homme du métier, par exemple sous la dénomination de « zéolithisation ». Pour effectuer facilement cette opération, on utilise des liants zéolithisables, le plus souvent des argiles appartenant à la famille de la kaolinite, et de préférence préalablement calcinés à des températures généralement comprises entre 500°C et 700°C, afin de transformer l’argile en métakaolin, qui est une forme réactive de l’argile.
[0061] Les zéolithes cationiques peuvent être utilisées sous forme sodiques (généralement forme obtenue à l’issue de la synthèse) ou échangées avec des cations alcalins ou alcalino-terreux.
[0062] En phase de pointe, l’effluent gazeux rejeté par l’unité de séchage, constitué d’air humide, est réinjecté en totalité ou partiellement dans le système de stockage, après un éventuel mélange avec un complément d’air. L’eau, sous forme de vapeur, contenue dans le flux d’air injecté dans le système de stockage thermochimique, est adsorbée sur le matériau thermochimique en générant de la chaleur qui est transmise à l’air. Le flux en sortie du système de stockage est ainsi un flux d’air sec et chaud, qui peut alors être envoyé, après un éventuel mélange avec un complément d’air, soit directement dans l’unité de séchage, si la température atteinte par le flux d’air correspond à la température requise, soit dans un système de chauffage d’air pour atteindre la température requise.
[0063] En phase creuse, le système de chauffage d’air fournit un air à une température éventuellement réduite par rapport à la température de la phase de pointe. Cet air, selon le mode de mise en œuvre du procédé, est soit injecté dans l’unité de séchage, soit injecté directement dans le système de stockage.
[0064] Dans un fonctionnement en semi-continu ou en batch, pour les moments pendants lesquels l’unité de séchage ne contient pas de produit à sécher, l’air issu de l’unité de chauffage primaire est injecté dans l’unité de séchage pour maintenir en température l’unité de séchage. L’effluent gazeux en sortie de séchoir, est alors un air chaud et sec, correspondant à l’air fourni par le système de chauffage d’air après un léger refroidissement du fait des pertes thermiques lors du passage au sein de l’unité de séchage. Ce flux d’air a les qualités requises pour être injecté dans le système de stockage thermochimique, et va permettre de désorber l’eau contenue dans le matériau thermochimique.
[0065] Dans une autre mise en œuvre du procédé, par exemple dans le cas d’une opération de séchage intermittent avec stratégie de type « on/off » (arrêt/redémarrage) de l’alimentation en air chaud de l’unité de séchage, le flux chaud issu de l’unité de chauffage primaire d’air peut être envoyé directement dans le système de stockage thermochimique sans passer par l’unité de séchage.
[0066] Dans ces phases, l’intégration du système de stockage thermochimique avec le procédé de séchage permet d’utiliser sous certaines conditions une partie de la quantité de chaleur rejetée par le procédé de séchage.
[0067] L’invention concerne également le dispositif permettant de mettre en œuvre l’une quelconque des variantes du procédé intégré de séchage décrites.
[0068] La bonne compréhension de l’invention nécessite un rappel du schéma du procédé représenté sur la figure 1, et du dispositif permettant de le mettre en œuvre.
[0069] Globalement, on dispose d’une unité de chauffage d’air (1001) mettant en œuvre un système de chauffage d’air, par exemple alimenté en combustible (typiquement gaz naturel). Cette unité de chauffage d’air (1001) fournit l’air qui alimente l’unité de séchage (1002) à la température désirée pour le séchage du produit contenu dans l’unité de séchage. Le système de stockage thermochimique (1003) est intégré dans ce dispositif, et permet d’apporter des calories au flux d’air alimentant l’unité de séchage en phase de pointe, et de stocker les calories excédentaires en phase creuse.
[0070] On distingue deux phases de fonctionnement de ce système :
Phase de pointe
[0071] Durant cette phase l’unité de séchage contient un produit à sécher et est alimenté par un flux d’air (101) issu de l’unité de chauffage primaire d’air (1001).
[0072] Le flux d’air (101) sort de l’unité de chauffage primaire (1001) à une température avantageusement comprise entre 50°C et 500°C, de préférence entre 100 °C et 400 °C. Son taux d’humidité absolue est compris entre 0 et 50 g/kg, de préférence entre 0 et 20 g/kg, et de manière très préférée entre 0 et 10 g/kg. Il est envoyé dans l’unité de séchage (1002) où il est utilisé pour sécher le produit contenu dans l’unité de séchage. Le flux d’air refroidi et humide (102) sort de l’unité de séchage (1002) à une température avantageusement comprise entre 25 °C et 400 °C, de préférence entre 25 °C et 300 °C, et de manière très préférée entre 25 °C et 200 °C, et un taux d’humidité absolue compris entre 20 et 2000 g/kg. Le flux d’air (102) peut éventuellement sortir de l’unité de séchage en plusieurs points d’évacuation, à des températures et des taux d’humidité absolue différents, mais compris dans la gamme mentionnée ci-dessus. Au moins une partie de ce flux (102) est soutirée pour constituer le flux (102’), de même température et taux d’humidité absolue que le flux (102), qui est dirigé vers le système de stockage (1003), tandis que le flux (102”) résultant du partage du flux (102) sort du procédé. Ce flux (102”) est par exemple dirigé vers un évent, vers un système de traitement des rejets gazeux, ou vers un système de récupération d’énergie.
[0073] Avant d’être envoyé dans le système de stockage (1003), le flux d’air humide (102’) est éventuellement mélangé avec un flux d’air extérieur (103) à une température avantageusement comprise entre -10°C et 40°C, de préférence entre 10°C et 30°C, et avec un taux d’humidité absolue avantageusement compris entre 0 et 50 g/kg , de préférence entre 0 et 20 g/kg, et de manière très préférée entre 0 et 10 g/kg, afin de maintenir le taux d’humidité du flux entrant dans le système de stockage (1003) de préférence en dessous de 150g/kg . Le flux d’air issu de ce mélange constitue le flux d’air (104), dont la température est avantageusement comprise entre 25°C et 200 °C, de préférence entre 25 °C et 150 °C, et le taux d’humidité absolue avantageusement compris entre 20 et 200 g/kg , de préférence entre 20 et 150 g/kg. Ce flux (104) est envoyé dans le système de stockage thermochimique (1003) où il est chauffé par la chaleur dégagée par 1’adsorption de l’eau présente dans le flux (104) sous forme vapeur sur le matériau thermochimique contenu dans le système de stockage (1003). Le flux (105) sortant du système de stockage (1003) a une température supérieure au flux (104), avantageusement comprise entre 50°C et 400°C, de préférence entre 50 °C et 300 °C. Son taux d’humidité absolue est avantageusement compris entre 0 et 200 g/kg, de préférence 0 et 50 g/kg, de manière très préférée entre 0 et 20 g/kg et de manière encore plus préférée entre 0 et 10 g/kg.
[0074] Le flux réchauffé (105) peut éventuellement être envoyé directement dans l’unité de séchage (1002) si son taux d’humidité absolue est inférieur à 50g/kg, de préférence inférieur à 20 g/kg et de manière préférée inférieur à 10 g/kg, et si sa température est suffisante pour le séchage. Si tel n’est pas le cas, le flux (105) est alors envoyé, intégralement ou partiellement, dans le système de chauffage d’air (1001) sous la forme du flux (105’) pour remonter sa température jusqu’à la température requise pour le séchage. Le flux (105”) résultant de l’éventuel partage du flux (105) sort du procédé. Ce flux (105”) est par exemple dirigé vers un évent, vers un système de traitement des rejets gazeux, ou vers un système de récupération d’énergie. Si le flux (105’) a un débit insuffisant par rapport au débit requis pour alimenter l’unité de séchage (1002) ou si son taux d’humidité absolue est supérieur à 50g/kg, de préférence supérieur à 20 g/kg et de manière préférée supérieur à 10 g/kg, un complément d’air extérieur (106) à une température avantageusement comprise entre -10°C et 40°C, de préférence entre 10°C et 30°C, et avec un taux d’humidité absolue avantageusement compris entre 0 et 50 g/ kg , de préférence entre 0 et 20 g/kg et de manière très préférée entre 0 et 10 g/kg, peut être mélangé avec le flux (105’) en amont ou dans le système de chauffage d’air (1001).
[0075] Le débit du flux d’air (101) injecté dans l’unité de séchage (1002) est la résultante du partage du flux d’air (102) sortant de l’unité de séchage (1002) pour former le flux d’air (102’), et des débits des compléments d’air (103) et (106).
[0076] Dans une mise en œuvre préférée, le complément d’air est assuré par le flux d’air (103) uniquement, et le flux d’air (106) a un débit nul. La demanderesse a constaté que cette façon d’opérer bien qu’a priori non favorable d’un point de vue de la perte de charge dans le système de stockage (1003) permet d’atteindre des températures à l’entrée de l’unité de chauffage primaire (1001) plus élevées, et par conséquent de réduire la consommation énergétique de l’unité de chauffage.
[0077] Le taux d’humidité absolue est exprimé en g d’eau /kg d’air sec. Sauf indication contraire, les débits sont exprimés en kg d’air humide/h.
Phase creuse
[0078] Mise en œuvre du procédé de séchage en semi-continu ou en batch, quand l’unité de séchage ne contient pas de produit à sécher
[0079] Ce mode de réalisation est décrit sur la Ligure 2.
[0080] Durant cette phase l’unité de séchage ne contient plus le produit à sécher, mais il est maintenu en température en étant alimenté par un flux d’air (101) issu de l’unité de chauffage primaire d’air (1001).
[0081] Le flux d’air (101) sort de l’unité de chauffage primaire (1001) à une température, qui peut être réduite par rapport à la température du même flux d’air durant la phase de pointe. La température du flux d’air (101) est avantageusement comprise entre 50°C et 500°C, de préférence entre 100 °C et 400 °C. Son taux d’humidité absolue est avantageusement compris entre 0 et 50 g/kg, de préférence entre 0 et 20 g/kg et de manière préférée entre 0 et 10 g/kg. Il est envoyé dans l’unité de séchage (1002) pour maintenir la température de l’unité de séchage. Le flux d’air peut subir quelques pertes thermiques dans l’unité de séchage (1002) et sortir sous la forme du flux (102) à une température avantageusement comprise entre 25 °C et 450 °C, de préférence entre 100 °C et 350 °C, mais son taux d’humidité absolue est toujours compris entre 0 et 50 g/kg, de préférence entre 0 et 20 g/kg et de manière préférée entre 0 et 10 g/kg. Le flux d’air (102) peut éventuellement sortir de l’unité de séchage en plusieurs points d’évacuation, à des températures et des taux d’humidité absolue différents, mais compris dans la gamme mentionnée ci-dessus. Une partie de ce flux (102) est soutirée pour constituer le flux (102’), de même température et taux d’humidité absolue que le flux (102), qui est dirigé vers le système de stockage (1003), tandis que le flux (102”) résultant du partage du flux (102) sort du procédé. Ce flux (102”) est par exemple dirigé vers l’évent, vers un système de traitement des rejets gazeux, ou vers un système de récupération d’énergie. Durant la phase creuse, la majorité du flux (102) est dirigé avantageusement vers le système de stockage, c’est-à-dire que le flux (102’) constitue une fraction supérieure à 50% du flux (102), de préférence supérieure à 80%.
[0082] Durant cette phase, le flux d’air (102’) peut être mélangé avec un flux d’air extérieur (103) , pour réguler la température du flux (104) ainsi formé entrant dans le système de stockage. Le flux d’air extérieur (103) a une température avantageusement comprise entre -10°C et 40°C, de préférence entre 10°C et 30°C, et avec un taux d’humidité absolue compris entre 0 et 50 g/kg , de préférence entre 0 et 20 g/kg et de manière préférée entre 0 et 10 g/kg. Le flux d’air issu de ce mélange constitue le flux d’air (104) , dont la température est comprise entre 25 °C et 400 °C, de préférence entre 100 °C et 350 °C, et le taux d’humidité absolue avantageusement compris entre 0 et 50 g/ kg , de préférence entre 0 et 20 g/kg et de manière préférée entre 0 et 10 g/kg. Ce flux (104) est envoyé dans le système de stockage (1003) où il va désorber l’eau adsorbée lors de la phase de pointe sur le matériau thermochimique contenu dans le système de stockage (1003). Le flux (105) sortant du système de stockage (1003) va être chargé en humidité, et a une température inférieure au flux (104), comprise entre 10°C et 400°C, de préférence entre 10 °C et 350 °C. Selon son taux d’humidité, le flux (105) peut soit sortir du procédé, totalement ou partiellement sous la forme d’un flux (105”), qui sera dirigé vers l’évent, vers un système de traitement des rejets gazeux, ou vers un système de récupération d’énergie, soit être envoyé vers le système de chauffage d’air (1001) sous la forme d’un flux (105’), si sa température est supérieure à la température de l’air extérieur, et si son taux d’humidité est inférieur à 50g/kg, de préférence inférieur à 20g/kg et de manière préférée inférieur à 10 g/kg.
[0083] L’air en entrée de l’unité de chauffage primaire (1001) est constitué soit d’un flux d’air extérieur (106) de température avantageusement comprise entre -10°C et 40°C, de préférence entre 10°C et 30°C, et de taux d’humidité absolue compris entre 0 et 50 g/kg , de préférence entre 0 et 20 g/kg, et de manière préférée entre 0 et 10 g/kg, soit du flux d’air (105’) décrit précédemment si sa température est supérieure à la température de l’air extérieur et si son taux d’humidité est inférieur à 50g/kg, de préférence inférieur à 20g/kg et de manière préférée inférieur à 10 g/kg, soit d’un mélange des deux flux.
[0084] Le fait d’alimenter l’unité de chauffage primaire (1001) avec au moins une partie du flux (105), c’est-à-dire avec le flux (105’), lorsque celui-ci a une température supérieure à l’air extérieur, permet un gain de consommation énergétique de l’unité de chauffage primaire.
[0085] Le taux d’humidité absolue est exprimé en g d’eau /kg d’air sec.
[0086] Mise en œuvre du procédé de séchage en mode intermittent de l’alimentation en air chaud de l’unité de séchage
[0087] Ce mode de réalisation est illustré sur la Figure 3.
[0088] Dans cette mise en œuvre, durant urant la phase creuse, l’unité de séchage (1002) contient le produit à sécher, et l’objectif est de suspendre ou de réduire l’alimentation en air chaud de l’unité de séchage.
[0089] Le flux d’air (101) sort de l’unité de chauffage primaire de l’unité de chauffage primaire (1001) à une température, qui est de préférence réduite par rapport à la température de ce même flux d’air durant la phase de pointe. La température du flux d’air (101) est avantageusement comprise entre 50°C et 500°C, de préférence entre 100 °C et 400 °C. Son taux d’humidité absolue est avantageusement compris entre 0 et 50 g/ kg, de préférence entre 0 et 20 g/kg et de manière préférée entre 0 et 10 g/kg. La totalité ou une partie (101’) du flux d’air (101) est dirigé directement vers le système de stockage (1003). Le reste du flux d’air résultant du partage éventuel du flux d’air (101) forme le flux (101”) envoyé dans l’unité de séchage (1002). Ce flux (101”) peut par exemple avoir un débit nul lors d’un fonctionnement en mode de séchage intermittent de type on/off, pour lequel l’alimentation en air chaud de l’unité de séchage est suspendue pendant cette période. Le flux d’air (102) en sortie de l’unité de séchage (1002) sort du procédé sous forme d’un flux (102”) dirigé par exemple vers l’évent, vers un système de traitement des rejets gazeux, ou vers un système de récupération d’énergie, et/ou être dirigé vers le système de stockage (1003) sous forme d’un flux (102’).
[0090] Le flux (104), constitué du flux (101’) additionné d’un éventuel flux (102’), a une température comprise entre 25°C et 450 °C, de préférence entre 100 °C et 350 °C, et un taux d’humidité absolue avantageusement compris entre 0 et 50 g/kg , de préférence entre 0 et 20 g/kg et de manière préférée entre 0 et 10 g/kg. Ce flux (104) est envoyé dans le système de stockage (1003) où il va désorber l’eau adsorbée lors de la phase de pointe sur le matériau thermochimique contenu dans le système de stockage (1003). Le flux (105) sortant du système de stockage (1003) va être chargé en humidité, et a une température inférieure au flux (104), comprise entre 10°C et 400°C, de préférence entre 10 °C et 350 °C. Selon son taux d’humidité, le flux (105) peut soit sortir du procédé, totalement ou partiellement sous la forme d’un flux (105”), qui sera dirigé vers l’évent, vers un système de traitement des rejets gazeux, ou vers un système de récupération d’énergie, soit être envoyé vers le système de chauffage d’air (1001) sous la forme d’un flux (105’), si sa température est supérieure à la température de l’air extérieur, et si son taux d’humidité est inférieur à 50g/kg, de préférence inférieur à 20g/kg et de manière préférée inférieur à 10 g/kg.
[0091] L’air en entrée de l’unité de chauffage primaire (1001) est constitué soit d’un flux d’air extérieur (106) de température avantageusement comprise entre -10°C et 40°C, de préférence entre 10°C et 30°C, et de taux d’humidité absolue compris entre 0 et 50 g/kg , de préférence entre 0 et 20 g/kg et de manière préférée entre 0 et 10 g/kg, soit du flux d’air (105) décrit précédemment si sa température est supérieure à la température de l’air extérieur et si son taux d’humidité est inférieur à 50g/kg, de préférence inférieur à 20g/kg et de manière préférée inférieur à 10 g/kg, soit d’un mélange de ces deux flux. Le fait d’alimenter au moins en partie l’unité de chauffage primaire (1001) avec le flux (105), lorsque celui-ci a une température supérieure à l’air extérieur, permet un gain de consommation énergétique du système de chauffage de l’unité de chauffage primaire (1001).
[0092] Le taux d’humidité absolue est exprimé en g d’eau /kg d’air sec.
[0093] Applications du procédé de séchage selon l’invention
[0094] La procédé s’applique avantageusement dans le domaine agro-alimentaire, cosmétique, pharmaceutique, chimie dont plastiques, papier-carton...
Exemples Exemple 1 (comparatif)
[0095] Cet exemple concerne la configuration d’un procédé de séchage classique, sans intégration de système de stockage. Cette configuration est illustrée sur la Figure 4. La durée de la phase de pointe est de 16 heures, celle de la phase creuse est de 8 heures.
Phase de pointe
[0096] Le flux d’air (106), en entrée de l’unité de chauffage primaire (1001), est composé d’air extérieur à 15°C dont le taux d’humidité absolue est de 9 g d’eau/kg d’air sec. Le débit des flux (106), en entrée de l’unité de chauffage primaire , et du flux (101) en sortie de l’unité de chauffage primaire, est de 5000 kg/h. Le flux (101) sort de l’unité de chauffage primaire (1001) à la température fixée de consigne de 400°C et est envoyé dans l’unité de séchage (1002). On récupère en sortie de l’unité de séchage (1002) un flux d’air refroidi et humide (102), de température égale à 100°C et dont le taux d’humidité absolue est de 100 g d’eau/kg d’air sec. Cet air humide sort du dispositif de séchage et n’est pas utilisé dans le procédé.
Phase creuse
[0097] Le flux d’air (106) a un débit de 6000 kg/h, une température de 15°C et a pour taux d’humidité absolue 9 g d’eau/kg d’air sec. Le flux (106) est chauffé dans le système de chauffage (1001) pour atteindre en sortie la température de 250°C, le flux de sortie constituant le flux (101). Ce flux (101) est envoyé à l’unité de séchage (1002) afin de maintenir ce dernier à la température de 225°C en attendant la prochaine phase de pointe. Le flux (102) sort de l’unité de séchage à une température de 225°C et conserve le débit et le taux d’humidité absolue du flux (101), à savoir respectivement 6000 kg/h et 9 g d’eau par kg d’air sec . Le flux sort alors en intégralité du dispositif et n’est pas utilisé dans le procédé.
Exemple 2
[0098] Cet exemple concerne la configuration selon l’invention mettant en œuvre un système de stockage thermochimique (1003) selon les figures 1 et 2 et pour laquelle, en phase de pointe :
- un flux d’air complémentaire (106) est ajouté en entrée de l’unité de chauffage primaire (1001)
- il n’y a pas d’ajout d’air complémentaire (103) en entrée du système de stockage (1003).
[0099] La durée de la phase de pointe est de 16 heures, celle de la phase creuse est de 8 heures.
Phase de pointe
[0100] Le flux d’air (101), de débit 5000 kg/h et ayant un taux d’humidité absolue de 4 g d’eau/kg d’air sec, sort de l’unité de chauffage primaire (1001) à la température fixée de 400°C. Il est envoyé dans l’unité de séchage (1002). Un flux d’air refroidi et humide sort de l’unité de séchage (1002) pour constituer le flux (102) qui sort à la température de 100°C et à un taux d’humidité absolue de 100 g d’eau/kg d’air sec. Une partie du flux (102) est soutirée pour constituer le flux (102’), soit 3130,7 kg/h à un taux d’humidité absolue identique au flux (102). Aucun appoint d’air extérieur n’est effectué, le flux (103) est nul pour cette configuration. Le flux (102’) est donc dirigé vers le système de stockage (1003) (via le flux (104)) alors que le flux (102”) sort du procédé. L’air du flux (104) est chauffé au sein du système de stockage (1003) par la chaleur dégagée par 1’adsorption de l’eau contenue dans ce flux sous forme de vapeur d’eau sur le matériau thermochimique. Le flux d’air (105) sort alors du système de stockage à la température de 257,8°C et est constitué d’air totalement sec puisque toute l’humidité entrante a été adsorbée sur le matériau thermochimique. Son débit n’est alors plus que de 2846,1 kg/h, donc le débit d’eau adsorbée durant la phase de pointe est de 284,6 kg/h. Le flux (105) est alors envoyé dans sa totalité (le flux (105”) est donc nul) vers le système de chauffage (1001) pour atteindre la température requise en entrée de l’unité de séchage (1002) fixée à 400°C. Un flux d’air complémentaire (106) de 2153,9 kg/h à 15°C est ajouté au flux (105’) afin d’avoir le débit d’air chaud nécessaire en entrée de l’unité de séchage (1002). Son taux d’humidité absolue est de 9 g d’eau/kg d’air.
Phase creuse
[0101] Le flux (106) est de 6000 kg/h, à la température de 15°C et a pour taux d’humidité absolue 9 g d’eau/kg d’air sec. Le flux (106) est chauffé dans le système de chauffage (1001) pour atteindre en sortie (101) la température de 250°C. Ce flux (101) est envoyé à l’unité de séchage (1002) afin de la maintenir à la température de 225°C en attendant la prochaine phase de pointe. Le flux (102) sortant de l’unité de séchage a une température de 225°C et conserve le débit et le taux d’humidité absolue du flux (101). Ce flux est envoyé en intégralité et sans ajout complémentaire d’air vers le système de stockage (1003) où il va désorber l’eau qui s’est adsorbée sur le matériau thermochimique lors de la phase de pointe. Le flux (105) sortant du système de stockage (1003) est donc chargé en humidité. Le flux (105) est à la température de 61,2°C et son taux d’humidité est de 104 g d’eau/kg d’air sec. Ce flux est alors intégralement sorti du procédé via le flux (105”).
[0102] En raison de l’utilisation du système de stockage, une partie du flux d’air chaud en sortie du système de stockage étant envoyée vers l’unité de chauffage primaire, une économie sur le gaz naturel consommé dans l’unité de chauffage primaire peut être effectuée, de l’ordre de 41,6% en phase de pointe par rapport à l’exemple 1 et la chaleur fatale issue du flux de maintien en température en phase creuse peut être valorisée.
Exemple 3
[0103] Cet exemple concerne la configuration selon les figures 1 et 2 pour laquelle, en phase de pointe, un appoint d’air sous forme d’un flux d’air complémentaire (103) est effectué en entrée du système de stockage (1003) et pour laquelle il n’y a pas d’ajout d’air complémentaire (106) en entrée de l’unité de chauffage primaire (1001). La durée de la phase de pointe est de 16 heures, celle de la phase creuse est de 8 heures.
Phase de pointe
[0104] Le flux d’air (101), de débit 5000 kg/h et ayant un taux d’humidité absolue de 4 g d’eau/kg d’air sec, sort de l’unité de chauffage primaire (1001) à la température fixée de 400°C. Il est envoyé dans l’unité de séchage (1002). Un flux d’air refroidi et humide sort de l’unité de séchage (1002) pour constituer le flux (102), qui sort à la température de 100°C et avec un taux d’humidité absolue de 100 g d’eau/kg d’air sec. Seule une partie du flux (102) est soutirée pour constituer le flux (102’), soit 2903,5 kg/h à un taux d’humidité absolue identique au flux (102). Un flux d’air complémentaire (103) de 2381,1 kg/h à 15°C et de taux d’humidité absolue de 9 g d’eau/kg d’air est ajouté au flux (102’) afin d’avoir le débit d’air chaud nécessaire en entrée de l’unité de séchage (1002). Le flux (104), mélange des flux (102’) et (103), a donc un débit de 5284,6 kg/h, sa température de mélange est de 71 °C et son taux d’humidité absolue est de 57 g d’eau/kg d’air sec. Ce flux est dirigé vers le système de stockage (1003) et chauffé par la chaleur dégagée par 1’adsorption de l’eau contenue dans ce flux sous forme de vapeur d’eau sur le matériau thermochimique. Le flux (105) sort alors du système de stockage à la température de 247,2°C et totalement sec puisque toute l’humidité entrante a été adsorbée sur le matériau thermochimique. Son débit n’est alors plus que de 5000 kg/h, donc le débit d’eau adsorbée durant la phase de pointe est de 284,6 kg/h. Le flux (105) est alors envoyé dans sa totalité (le flux (105”) est donc nul) vers le système de chauffage (1001) afin d’atteindre la température en entrée de l’unité de séchage (1002) fixée à 400°C.
Phase creuse
[0105] Le flux (106) a un débit de 6000 kg/h, une température de 15°C et a pour taux d’humidité absolue 9 g d’eau/kg d’air sec. Le flux (106) est chauffé dans le système de chauffage (1001) pour atteindre en sortie (101) la température de 250°C. Ce flux (101) est envoyé à l’unité de séchage (1002) afin de le maintenir à la température de 225°C en attendant la prochaine phase de pointe. Le flux (102) sortant de l’unité de séchage est donc 225°C et conserve le débit et le taux d’humidité absolue du flux (101). Ce flux est envoyé en intégralité et sans ajout complémentaire d’air vers le système de stockage (1003) où il va désorber l’eau adsorbée sur le matériau thermochimique lors de la phase de pointe. Le flux (105) sortant du système de stockage (1003) est donc chargé en humidité. Le flux (105) est à la température de 61,2°C et son taux d’humidité est de 104 g d’eau/kg d’air sec. Ce flux est alors intégralement sorti du procédé via le flux (105’).
[0106] En raison de Futilisation du système de stockage thermochimique, la totalité du flux d’air chaud en sortie du système de stockage étant envoyée vers l’unité de chauffage primaire, une économie sur le gaz naturel consommé dans l’unité de chauffage primaire peut être effectuée, de l’ordre de 65,9% en phase de pointe par rapport au procédé de séchage conventionnel selon l’exemple 1 et la chaleur fatale issue du flux de maintien en température en phase creuse peut être valorisée.

Claims (1)

  1. Revendications [Revendication 1] Procédé de séchage intégré par circulation d’air avec stockage et restitution d’énergie thermique comprenant au moins une phase de pointe et au moins une phase creuse dudit séchage, dans lequel une partie de la chaleur nécessaire au séchage est fournie à l’unité de séchage (1002) par une unité de chauffage primaire (1001), et au moins une autre partie de la chaleur nécessaire au séchage est fournie à l’unité de séchage (1002) par un système de stockage thermochimique (1003) qui permet alternativement : - en phase de pointe : de céder sa chaleur pour chauffer au moins une partie du flux d’air humide et refroidi sortant de ladite unité de séchage , afin de fournir un air sec et chaud à ladite unité de séchage; - en phase creuse : de stocker la chaleur du flux d’air chaud et sec sortant de ladite unité de séchage et/ou du flux d’air chaud et sec sortant directement de l’unité de chauffage primaire. [Revendication 2] Procédé de séchage intégré avec stockage et restitution d’énergie thermique selon la revendication 1 mettant en œuvre une unité de chauffage primaire (1001), une unité de séchage (1002), un système de stockage thermochimique (1003) comprenant des moyens de stockage thermochimique par adsorption/désorption d’eau sur au moins un solide microporeux de type zéolithe ou apparenté, des moyens de circulation d’air comprenant au moins : une première conduite entre l’unité de chauffage primaire (1001) et l’unité de séchage (1002) ; une deuxième conduite entre l’unité de séchage (1002) et le système de stockage thermochimique (1003) et une troisième conduite entre le système de stockage thermochimique (1003) et l’unité de chauffage primaire (1001), le procédé comprenant les étapes suivantes : a. une phase de pointe dans laquelle - l’unité de chauffage primaire (1001) fournit un flux (101) d’air chaud et sec à une température comprise entre 50 et 500°C et à un taux d’humidité absolue compris entre 0 et 50 g/kg à l’unité de séchage (1002); - au moins une partie du flux d’air refroidi et humide (102) sortant de l’unité de séchage (1002) après séchage du produit à une température comprise entre 25 et 400°C et à un taux d’humidité absolue compris entre 20 et 2000 g/kg alimente, éventuellement en mélange avec un flux d’air sec extérieur (103) ayant une température comprise entre -10 et
    40°C et un taux d’humidité absolue comprise entre 0 et 50 g/kg , le système de stockage thermochimique (1003), - au moins une partie de la chaleur stockée par ledit système de stockage thermochimique est transmise auxdits moyens de circulation d’air, pour former un flux d’air chaud (105) sortant dudit système de stockage thermochimique (1003) à une température Te comprise entre 50°C et 400°C, de préférence entre 50 °C et 300 °C permettant d’alimenter au moins en partie l’unité de séchage (1002) en air chaud et sec. b.une phase creuse dans laquelle : -l’unité de séchage est maintenue en température par circulation d’un flux d’air chaud et sec issu de l’unité de chauffage primaire (1001) ,de température comprise entre 50 et 500°C et de taux d’humidité absolue compris entre 0 et 50 g/kg ; -au moins une partie du flux d’air sec légèrement refroidi en sortie de l’unité de séchage, de température comprise entre 25 et 450°C et de taux d’humidité absolue compris entre 0 et 50 g/kg , alimente le système de stockage thermochimique (1003) pour désorber l’eau adsorbée lors de la phase de pointe sur ledit système de stockage thermochimique et stocker de la chaleur. [Revendication 3] Procédé de séchage intégré avec stockage et restitution d’énergie thermique selon la revendication 1 ou 2 dans lequel l’opération de séchage est effectuée en mode semi-continu ou batch. [Revendication 4] Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel la partie dudit flux d’air sec légèrement refroidi (102) envoyée vers le système de stockage thermochimique (1003) en phase creuse représente une fraction massique supérieure à 50 % du flux (102) sortant de l’unité de séchage (1002), de préférence supérieure à 80%. [Revendication 5] Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel l’opération de séchage est effectuée en mode intermittent et dans la phase creuse au moins une partie du flux (101) sortant de l’unité de chauffage primaire (1001) est envoyée directement vers le système de stockage thermochimique (1003). [Revendication 6] Procédé selon la revendication 1 à 5 dans lequel le flux (105) sortant dudit système de stockage thermochimique (1003) en phase creuse a une température comprise entre 10 et 400°C. [Revendication 7] Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel un appoint d’air extérieur est effectué en entrée du système de stockage thermochimique pour réguler la température du flux (104) au moyen
    d’un flux d’air extérieur (103) de température préférentiellement comprise entre -10 et 40°C et de taux d’humidité absolue préférentiellement compris entre 0 et 50 g/kg. [Revendication 8] Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel on alimente au moins en partie ladite unité de chauffage primaire (1001) avec un flux d’air extérieur (106), de température préférentiellement comprise entre -10 et 40°C et de taux d’humidité absolue préférentiellement compris entre 0 et 50 g/kg. [Revendication 9] Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel on alimente au moins en partie ladite unité de chauffage primaire (1001) avec au moins une partie dudit flux sortant (105) dudit système de stockage thermochimique(1003) en phase de pointe. [Revendication 10] Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel le flux sortant (105) dudit système de stockage thermochimique(1003) a une température supérieure à celle de l’air extérieur et un taux d’humidité absolue inférieur à 50g /kg et on alimente au moins en partie ladite unité de chauffage primaire (1001) avec au moins une partie dudit flux sortant dudit système de stockage thermochimique(1003) en phase creuse. [Revendication 11] Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel on approvisionne directement l’unité de séchage (1002) par l’air issu du système de stockage thermochimique (1003) en phase de pointe au moyen d’une conduite de court-circuit. [Revendication 12] Procédé selon l’une des revendications précédentes dans lequel les moyens de stockage thermochimique dudit système thermochimique (1003) comprennent au moins un solide microporeux de type zéolithes ou apparentés choisi parmi les aluminosilicates, les aluminophosphates, désignés A1PO, et les silico-aluminophosphates, désignés SAPO. [Revendication 13] Système de séchage intégré apte à mettre en œuvre le procédé selon l’une des revendications 1 à 12 comprenant au moins : - une unité de chauffage primaire (1001) comprenant avantageusement une conduite d’alimentation en air extérieur ; - une unité de séchage (1002) ; - un système de stockage thermochimique comprenant des moyens de stockage thermochimique (1003) par adsorption/désorption de vapeur d’eau ; - des moyens de circulation d’un flux d’air comprenant au moins : une première conduite permettant la circulation d’un flux d’air entre l’unité de chauffage primaire (1001) et l’unité de séchage (1002) ; une
    deuxième conduite permettant la circulation d’un flux d’air entre les moyens de stockage thermochimique (1003) et l’unité de séchage (1002) ; une troisième conduite permettant la circulation d’un flux d’air entre les moyens de stockage thermochimique (1003) et l’unité de chauffage primaire (1001). [Revendication 14] Système selon la revendication 13 dans lequel les moyens de circulation d’air comprennent une conduite entre l’unité de chauffage primaire (1001) et le système de stockage thermochimique (1003) permettant d’envoyer directement au moins une partie du flux sortant dudit système de stockage thermochimique vers ladite unité de chauffage primaire (1001). [Revendication 15] Système selon l’une quelconque des revendications 13 ou 14 dans lequel les moyens de circulation d’air comprennent une conduite de courtcircuit entre le système de stockage thermochimique (1003) et l’unité de séchage (1002) permettant l’approvisionnement direct de l’unité de séchage (1002) par l’air issu du système de stockage thermochimique (1003). [Revendication 16] Système selon l’une quelconque des revendications 13 à 15 dans lequel les moyens de circulation d’air comprennent une conduite de courtcircuit entre l’unité de chauffage primaire (1001) et le système de stockage thermochimique (1003) permettant d’envoyer directement une partie du flux sortant de ladite unité de chauffage primaire (1001) vers les moyens de stockage thermique (1003).
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