WO2017077251A1 - Installation et procede de sechage d'un produit dans un etat pateux - Google Patents

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WO2017077251A1
WO2017077251A1 PCT/FR2016/052863 FR2016052863W WO2017077251A1 WO 2017077251 A1 WO2017077251 A1 WO 2017077251A1 FR 2016052863 W FR2016052863 W FR 2016052863W WO 2017077251 A1 WO2017077251 A1 WO 2017077251A1
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WO
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oil
drying
extrusion
product
upstream
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PCT/FR2016/052863
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English (en)
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Nicolas SECONDI
Paul MASSON
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Cleef System
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Publication date
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    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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    • C02F2209/02—Temperature
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    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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    • F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B2200/00—Drying processes and machines for solid materials characterised by the specific requirements of the drying good
    • F26B2200/18—Sludges, e.g. sewage, waste, industrial processes, cooling towers

Definitions

  • the invention relates to an installation and a method for drying a product in a pasty state.
  • the invention relates, in particular, to a drying installation of the type comprising:
  • a tank adapted to receive an oil bath at a drying temperature up to an oil level
  • a heating system adapted to heat the oil to the drying temperature
  • a feed system adapted to supply the tank product in the pasty state
  • a conveying system adapted to move the product in the tank.
  • the invention applies to the drying of any pasty product, that is to say any product having a solids content of between 10% and 40%, and in particular to the drying of sewage treatment plant sludge, with a view to the valorization of this product as fuel.
  • any pasty product that is to say any product having a solids content of between 10% and 40%
  • sewage treatment plant sludge with a view to the valorization of this product as fuel.
  • frying in an oil bath allows the sludge to be dried and enriched to obtain a hygienized fuel with good energy characteristics.
  • a drying plant of the aforementioned type is described in document EP-A-2 467 661.
  • This drying installation comprises a feed system opening directly into the oil bath of a first tank.
  • the conveying system moves the product in the first tank around an axis parallel to a vertical direction.
  • the product then moves in the vertical direction, by gravity settling, in a second tank disposed under the first tank, before being evacuated.
  • the time during which the product remains in the oil bath is dependent on the density of the product which tends to float on the surface of the oil bath at the beginning of frying.
  • the known drying plant therefore does not provide satisfactory control of the drying process of the product. It also does not allow to control the rate of drying of the product which is impregnated with oil during its stay in the oil bath.
  • drying installation which presents a risk of cooking the product directly in the feed system, poses problems of cleaning and maintenance.
  • Other drying plants of the aforementioned type are described in JP 06-218397 and JP 05-138197.
  • the vessel extends in a longitudinal direction and the conveying system has a continuously displaceable conveying surface on a conveying path extending at least partly in the vessel, below the level of oil, between upstream and downstream locations remote in the longitudinal direction.
  • the invention aims to overcome the problems mentioned above.
  • the invention relates to an installation for drying a product in a pasty state, in particular sludge of a purification plant, the drying installation comprising:
  • a vessel adapted to receive an oil bath at a drying temperature up to an oil level, the vessel extending in a longitudinal direction,
  • a heating system adapted to heat the oil to the drying temperature
  • a feed system adapted to supply the vat with product in the pasty state
  • a conveying system adapted to move the product in the tank, the conveying system having a continuously displaceable conveying surface on a conveying path extending at least partly in the tank between distant upstream and downstream locations according to the longitudinal direction, the conveying surface being intended to be placed below the oil level between the upstream and downstream locations,
  • the feeding system comprises an extrusion device adapted to deliver the product in the pasty state by extrusion in the form of at least one filament, the extrusion device being arranged at a distance in a vertical direction of the surface of conveying and having at least one extrusion orifice facing the conveying surface, the extrusion device being intended to be placed above the oil level, the product being displaced on the conveying surface in the form of at least one filament.
  • the invention makes it possible to deliver the product directly in a controlled and exploitable form and having an optimized exchange surface, namely that of an isolated filament, and to move it over a given conveying path.
  • the drying process and the time during which the product remains in the oil bath can thus be be mastered to give the product the desired energy characteristics.
  • the invention provides easy cleaning and maintenance of the components of the drying plant.
  • the extrusion device may be adapted to deliver at least one insulated filament through the extrusion orifice in an extrusion direction, the extrusion orifice having a surface of revolution about an axis parallel to the extrusion direction, such that the filament has a filament axis parallel to the extrusion direction during extrusion.
  • the extrusion orifice may have an end cross-section whose maximum dimension is between 5 mm and 25 mm, such that the filament has a cross section of between 5 mm and 25 mm.
  • the extrusion orifice may have a length greater than 20 mm, preferably greater than 30 mm, in particular between 20 mm and 100 mm, preferably between 40 mm and 80 mm.
  • the extrusion device may comprise a plurality of extrusion orifices arranged to respectively deliver filaments separated from one another.
  • the extrusion orifices may be spaced from each other by a distance greater than 1 mm, preferably greater than 2 mm.
  • the extrusion device may be adapted to deposit said at least one filament over a width in a transverse direction of the conveying surface.
  • the extrusion orifices may be aligned relative to one another in the transverse direction.
  • the extrusion device may comprise at least one extrusion head provided with said at least one extrusion orifice, the extrusion head being movable in the transverse direction with respect to the conveying surface.
  • the heating system may include an oil injection device adapted to inject oil at the drying temperature across the width of the conveying surface.
  • the conveying system may be a belt conveyor comprising at least one endless belt carrying the conveying surface and a guiding and driving system adapted to continuously scroll the endless belt opposite the extrusion orifice. and between the upstream and downstream locations.
  • the conveying system may comprise projecting conveying elements each extending from the conveying surface to a free end, the free end of each conveying element being intended to be displaced in the vicinity of the oil level on the at least part of the conveying path.
  • the drying installation may comprise an evacuation part adjoining the tank and located downstream of the downstream location, the conveying path extending in the discharge part.
  • the extrusion orifice may be placed facing the upstream location, so that the product in the pasty state is delivered directly into the oil bath.
  • the tank may have a bottom from which a side wall extends in the vertical direction and the heating system may comprise at least one oil circuit which has at least one oil inlet disposed above the conveying surface. and by which oil is injected into the tank, at least one oil outlet in the bottom of the tank and through which oil is discharged from the tank, a heater and a drive member adapted to circulate the oil from the oil outlet to the oil inlet through the heater.
  • the oil circuit may comprise at least one boom extending in a transverse direction and having a plurality of oil inlets, so as to inject the oil in the form of an oil curtain.
  • the heater may include a heat exchange device adapted to recover latent heat of steam from drying the product in the vessel and to transfer said latent heat of steam to the oil flowing in the oil circuit.
  • the heat exchange device may comprise a lid covering the tank, a compressor, a heat exchanger and a steam circuit connecting the lid to the heat exchanger through the compressor, the oil circuit extending to through the heat exchanger.
  • the lid can be mounted on the tank to form a sealed enclosure.
  • the heat exchange device then makes it possible to produce a vacuum in the chamber in order, on the one hand, to reduce a boiling temperature of the water and, on the other hand, to limit an escape of gaseous emissions outwards.
  • the heating system may comprise at least one upstream oil circuit adapted to heat the oil at an upstream drying temperature and a downstream oil circuit adapted to heat the oil to a downstream drying temperature, the drying temperature. uphill being lower than the downstream drying temperature, so as to move the product successively in the oil bath at the upstream drying temperature and in the oil bath at the downstream drying temperature.
  • the upstream and downstream oil circuits can be adapted to inject respectively an amount of upstream oil and a downstream amount of oil, the amount of downstream oil being less than the amount of upstream oil.
  • the upstream oil circuit may extend over a distance measured in the longitudinal direction greater than that of the downstream oil circuit.
  • the oil inlet and the oil outlet of the oil circuit can be arranged substantially opposite one another in the vertical direction. These arrangements, particularly advantageous in the case of an oil bath with at least two different drying temperatures, allow to obtain a vertical flow of the oil limiting the horizontal heat exchange.
  • the bottom may have at least one concavity in which the oil outlet of the oil circuit is formed.
  • the invention relates to a method of drying a product in a pasty state, in particular sludge of a purification plant, the drying process comprising the steps of:
  • the drying process can provide, during the step of delivering the product, to deliver an insulated filament in an extrusion direction, the filament having a filament axis parallel to the extrusion direction during extrusion .
  • the drying process may provide, during the step of delivering the product, that the filament has a cross section of between 5 mm and 25 mm.
  • the drying process may provide, during the step of delivering the product, to deliver the product as a plurality of filaments separated from one another.
  • the drying process may provide, during the step of dispensing the product, to deposit said at least one filament over a width in a transverse direction and, during the step of moving the product, to move said at least one filament over the width.
  • the drying process may provide, during the step of moving the product, to inject oil at the drying temperature across the width in which the filaments are deposited next to one another.
  • the drying process may provide, during the step of delivering the product in the pasty state, to deliver the product in the pasty state directly into the oil bath opposite the upstream location.
  • the drying process may provide, during the step of heating the oil, recovering latent heat of steam from drying the product and transferring said latent heat of steam to the oil.
  • the drying process can provide, during the step of moving the product, to move the product successively in the oil bath at an upstream drying temperature and in the oil bath at a downstream drying temperature, the upstream drying temperature being lower than the downstream drying temperature.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a drying installation according to one embodiment of the invention, the drying installation comprising a tank filled with an oil bath to an oil level, a conveying system adapted to move a product to be dried in the oil bath in a longitudinal direction of the tank, and an extrusion device adapted to deliver the product in the pasty state by extrusion, the conveying system having a surface conveying system below the oil level and the extruder being placed above the oil level,
  • FIG. 2 is a perspective view in a longitudinal section of the extrusion device of the installation of FIG. 1, the extrusion device comprising several extrusion orifices aligned in a transverse direction perpendicular to the longitudinal direction, each extrusion orifices being adapted to deliver the product in filament form such that a plurality of filaments separated from each other are moved side by side along a width in the transverse direction of the conveying surface
  • FIG. 3 is a perspective representation of a variant of the extrusion device of the installation of FIG. 1, the extrusion device comprising an extrusion head provided with several extrusion orifices, each of the orifices of FIG. extrusion being adapted to deliver the product in the form of a filament, the extrusion head being movable in the transverse direction, such that several filaments separated from each other are displaced next to one another over the width of the conveying surface,
  • FIG. 4 is an enlarged representation of the detail referenced IV in FIG. 3 illustrating a downstream face of the extrusion head of the extrusion device of FIG. 3;
  • FIGS. 5 and 6 are representations of the upstream and downstream faces of the extrusion head of the extrusion device of FIG. 3,
  • FIG. 7 is a schematic representation of a heating system of the drying plant of FIG. 1, the heating system comprising a heat exchange device adapted to recover a latent heat of vapor resulting from the drying of the product. in the tank and to transfer it to the oil,
  • FIG. 8 is a schematic representation of a variant of the heating system of the drying installation of FIG. 1, the heating system comprising upstream and downstream oil circuits adapted to heat the oil respectively at temperatures drying upstream and downstream, the upstream drying temperature being lower than the downstream drying temperature, the product being successively displaced in the oil bath at the upstream drying temperature and in the oil bath at the downstream drying temperature ,
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an energy balance resulting from the implementation of the drying installation of FIG. 1,
  • Figure 10 is a mass balance resulting from the implementation of the drying installation of Figure 1.
  • FIG. 1 shows schematically a drying installation 1 according to a particular embodiment of the invention.
  • the drying installation 1 applies to the drying of sludge treatment plant for the recovery of this product as a hygienized fuel.
  • the invention is, however, not limited to such an application and applies to the drying of any pasty product, that is to say any product having a solids content of between 10% and 40%.
  • the drying installation 1 uses the principle of frying in an oil bath 2 to dry the mud and enrich it to give it good energy characteristics.
  • the oil used may be an oil or a fat of animal or vegetable origin resulting in particular from the food industry or a wastewater treatment plant.
  • the drying installation 1 comprises:
  • a heating system 19 adapted to heat the oil to a drying temperature greater than a water evaporation temperature
  • a supply system 50 adapted to supply the enclosure 3 in mud in the pasty state.
  • the enclosure 3 is insulated and drawn to ensure a temperature maintenance of the oil bath 2 and the sludge. It extends in a longitudinal direction L and comprises a lower part forming a tank 4, and an upper part 12 adjacent to the tank 4 in a vertical direction V, perpendicular to the longitudinal direction L. There is also a perpendicular transverse direction T. to longitudinal L and vertical V.
  • the tank 4 comprises a bottom 5 from which a side wall 6 extends in the vertical direction V to a free edge.
  • the tank 4 is, for example, of generally parallelepipedal shape and comprises first 7 and second 8 end panels spaced from each other in the longitudinal direction L.
  • the tank 4 is composed several diamond-shaped lower elements 9, for example five in number in FIG. 1, assembled together such that the tip 10 of each of the lower elements 9 faces downwards.
  • the bottom 5 thus has several concavities turned towards the interior of the enclosure 3. Alternatively, one or more concavities could be made on the bottom 5 in any other appropriate manner.
  • the oil bath 2 is formed in the tank 4 filled with oil to a level of oil 11 which can be located in any appropriate manner and, in particular, materialized on an inner surface of the side wall 6 by a physical marking or detected by a suitable sensor.
  • the upper part 12 of the enclosure 3 comprises a cover 13 sealingly secured to the free edge of the tank 4.
  • the cover 13 is shaped to have one or more concavities turned towards the inside of the enclosure 3.
  • the cover 13 has two upper elements 14 at the end of diamond assembled to each other so that the tip 15 of each of the upper elements 14 is turned upwards.
  • the enclosure 3 also includes a discharge portion 16 extending the upper portion 12 in the longitudinal direction L beyond the second end panel 8.
  • the discharge portion 16 comprises a bottom wall shaped as an outlet hopper 17 the product resulting from frying the sludge in the oil bath 2 as will be apparent from the following description.
  • the heating system 19 comprises an oil circuit 20 which includes an oil discharge device provided with oil outlets 21 arranged to take oil from the chamber 3 and evacuate it. out of the tank 4, and an oil injection device provided with oil inlets 22 for injecting oil inside the enclosure 3.
  • the oil circuit 20 also comprises a device for heating 25 adapted to heat the oil at the drying temperature between 110 ° C and 140 ° C, and a drive member 34 adapted to circulate the oil from the oil outlets 21 to the inputs of oil 22 through the heater 25.
  • the heater 25 and the driver 34 will be described in more detail in connection with FIG. 5.
  • outlets 21 and the oil inlets 22 are arranged so as to respectively take / discharge and inject oil over a distance measured in the longitudinal direction L.
  • the outputs 21 and 22 inputs oil are, moreover, arranged substantially facing each other in the vertical direction V to obtain a vertical flow of the oil in the oil bath 2.
  • the oil outlets 21 are formed in the bottom 5 of the tank 4. At least one oil outlet 21 is formed in each of the concavities formed by the tips 10 of the lower elements 9 of the tank 4.
  • the oil inlets 22 are, for their part, arranged to inject the oil over a distance measured in the transverse direction T.
  • the oil inlets 22 are formed in injection ramps 23 each extending in the transverse direction T.
  • the injection manifolds 23 are, for example, mounted equidistant from each other on one or more rails 24 secured to the cover 13.
  • Each of the injection ramps 23 comprises one or more oil inlets 22, for example each made in the form of a spray nozzle, substantially aligned in the transverse direction T and adapted to inject the oil in the form of an oil curtain.
  • any other suitable arrangement of one or more oil outlets 21 and one or more oil inlets 22 could be provided.
  • an oil inlet 22 could be made in the form of a spray nozzle adapted to inject the oil in a spray cone whose diameter corresponds to the distance in the transverse direction T above.
  • Several spray nozzles aligned in the transverse direction T could also be provided in such a way that the sum of the diameters of the spray cones correspond to the above-mentioned distance.
  • an oil outlet 21 could be connected to an external oil supply source.
  • any other distribution of the outlets 21 and oil inlets 22 could be provided.
  • the feed system 50 comprises a slurry tank in the pasty state and an extruder 51 connected to the tank.
  • the extrusion device 51 is placed in an intake portion 18 of the enclosure located above the oil level 11.
  • the intake portion 18 is formed in the upper portion 12 of the enclosure 3, facing a portion of the vessel 4, in the vicinity of the first end panel 7.
  • the extrusion device 51 comprises one or more extrusion orifices 55 by each of which the product in the pasty state is delivered by extrusion in an extrusion direction E, at a given feed rate, in the form of an isolated filament.
  • the extrusion direction E is parallel to the vertical direction V.
  • the filament is generally cylindrical along a filament axis parallel to the extrusion direction E during extrusion.
  • the filament is, moreover, generally elongate, that is to say it has a length along the filament axis greater than a maximum dimension of a cross section perpendicular to the filament axis.
  • the cross section, circular, elliptical, polygonal or other, is chosen to obtain a homogeneous drying of the pasty product.
  • each extrusion orifice 55 may have a surface of revolution, in particular cylindrical or conical, around an axis parallel to the extrusion direction E.
  • the extrusion orifice 55 may have a cross section of end of which a maximum dimension D is between 5 mm and 25 mm.
  • the extrusion orifice 55 may have a length greater than 20 mm, preferably greater than 30 mm, in particular between 20 mm and 100 mm, preferably between 40 mm and 100 mm. mm and 80 mm. In the case of several extrusion orifices 55, these can be spaced from each other by a distance d greater than 1 mm, preferably greater than 2 mm, to prevent the filaments from agglomerating.
  • the extrusion device 51 comprises an extrusion ramp 52 integral with the cover 13 and provided with several extrusion orifices 55 aligned in the transverse direction T over a width corresponding to the distance on wherein the oil is injected through the oil inlets 22.
  • the extrusion orifices 55 are spaced from each other in the transverse direction T so as to deliver the product in the form of adjacent filaments in the transverse direction while remaining isolated and separated from each other.
  • the extrusion ramp 52 may be adapted according to the product to be treated, it may be a tube pierced with extrusion orifices 55, in which a member, such as a screw without a core, is mounted movable to avoid a clogging of the extrusion orifices 55, as in the embodiment shown. Alternatively, it may be a rolling mill with a guillotine, a system with a plate pierced extrusion orifices 55 moving over the extrusion width, or any other system for extruding the product in the desired form.
  • the extrusion device 51 comprises a metering system 53 connected to the extrusion ramp 52 via a sealed pipe 54 to introduce the sludge to be treated.
  • the metering system 53 may be a sparrow pump, a piston pump, a simple piston or any other metering system for controlling the sludge feed rate and to vary it.
  • the pipe 54 can be made up of easily dismountable elements with quick-release flanges to facilitate any type of maintenance.
  • any other arrangement of one or more extrusion orifices 55 each adapted to deliver an insulated filament above the oil level 11 could be provided.
  • the intake portion 18 of the enclosure 3 could be adjacent to the upper portion 12 in the longitudinal direction L, and offset outwardly relative to the first end panel 7 of the vessel 4.
  • Figures 3 and 4 show a variant of the extrusion device 5 of the drying plant 1 of Figure 1.
  • the extrusion device 51 comprises a frame 56 and an extrusion head 57 connected to the sludge tank in the pasty state by a flexible pipe 58.
  • the extrusion head 57 is movably mounted in the transverse direction T on the frame 56.
  • a rail 56a extending in the transverse direction T is fixed on the frame 56 and a carriage 56b, to which the extrusion head 57 is secured, is slidably mounted in the transverse direction T on the rail 56a.
  • the extrusion head 57 is provided with several extrusion orifices 55 each adapted, like the extrusion orifices described above, to deliver the product in the form of an isolated filament, separated from the filaments delivered by the other orifices. extrusion.
  • the displacement of the extrusion head 57 in the transverse direction T makes it possible to deposit the filaments separated from each other over the width corresponding to the distance over which the oil is injected by the oil inlets 22.
  • the extrusion head 57 is generally cylindrical along an axis parallel to the extrusion direction E.
  • each of the extrusion orifices 55 is bordered by an entry edge 55a provided with a chamfer 55b forming a peripheral guide surface converging towards the axis of the orifice
  • the extrusion orifices 55 are arranged to be separated from each other only by chamfers 55b, with no surface perpendicular to the extrusion direction E.
  • each extrusion orifice 55 can have an inclination of between 40 ° and 50 ° relative to the extrusion direction E.
  • each of the extrusion orifices 55 is bordered by an exit edge 55c, possibly provided with a chamfer diverging with respect to the axis of the extrusion orifice 55.
  • the extrusion head could comprise only one extrusion orifice 55 and the extruder 51 'could comprise a plurality of extrusion heads.
  • the conveying system 60 has a conveying surface 61 movable continuously over a conveying path in a conveying direction C.
  • the conveying system 60 extends at least partly in the oil bath 2 between upstream locations 62 and downstream 63, with respect to the direction of conveying C, distant in the longitudinal direction L.
  • the upstream location 62 constitutes the location where the sludge is introduced into the oil bath 2 and the downstream location 63 constitutes the location where the product resulting from the drying of the sludge can be extracted from the oil bath 2 after having remained in the oil bath 2 for a time sufficient to give it the desired characteristics.
  • the conveying surface 61 has a width in the transverse direction T at least equal to the width over which the extrusion orifices 55 of the extrusion device 51 extend and at the distance over which the oil is injected through the inlets of oil 22.
  • the conveying system 60 is a belt conveyor comprising an endless belt 65 carrying the conveying surface 61, and a guiding and driving system adapted to continuously scroll the endless belt 65 on the conveyance path.
  • the guide and drive system comprises in particular rollers 66, at least one of which is a motor and on which the endless belt 65 is wound.
  • the endless belt 65 then has an upper branch circulating in the conveying direction C, and a lower branch circulating under the upper branch in a direction opposite to the conveying direction C.
  • the endless belt 65 has an inner surface in contact with the rollers 66 and an outer surface forming, on the upper branch, the conveying surface 61.
  • the endless belt 65 may in particular be formed by a mesh belt or pierced so as to allow the passage of the oil in the vertical direction V but not that of the product.
  • the endless belt 65 may comprise projecting conveying elements, for example in the form of uniformly distributed conveying cleats 67, each extending from the outer surface of the belt to a free end.
  • the conveyor 60 comprises a transport section 68 carrying the upstream and downstream positions 62 between which the conveying surface 61 displaces the sludge in the form of one or more isolated filaments in the oil bath 2.
  • the transport section 68 is extends in the longitudinal direction L, generally horizontally, between first 68a and second 68b opposite ends.
  • the conveying surface 61 on the transport section 68 is located below the oil level 11, the free end of each conveying cleat 67 being placed in the vicinity, in particular above, of the oil level 11.
  • the transport section 68 is arranged at a distance in the vertical direction V of the extrusion device 51 with a part of the conveying surface 61 facing the extrusion orifices 55 of the extrusion ramp 52.
  • the upstream location 62 is, for example, located at the near the first end 68a of the transport section 68, which first end 68a can be arranged in the vicinity of the first end panel 7 of the tank 4 as shown in FIG. 1.
  • the downstream location 63 is chosen such that the conveying surface 61 runs below all the oil inlets 22 of the injection manifolds 23 between the upstream 62 and downstream 63 locations.
  • the downstream location 63 is located in the vicinity of the second end 68b of the section of transport 68, which second end 68b may be arranged in the vicinity of the second end panel 8 of the tank 4 as shown in Figure 1.
  • the sludge could be deposited on the conveying surface 61 outside the oil bath 2 before being introduced at the upstream location 62 of the transport section 68.
  • the extrusion orifices 55 can then to emerge above the oil level 11, facing or outside the tank 4, upstream of the transport section 68.
  • the conveyor 60 could then comprise an intake section adjoining the upstream location 62 of the transport section 68 and whose conveying surface 61 is placed facing the extrusion orifices 55.
  • the intake section could be provided in the intake portion 18 of the enclosure 3 shifted outwards relative to the first end panel 7 of the tank 4, as mentioned above.
  • the conveying path extends into the evacuation portion 16 of the enclosure 3.
  • the conveyor 60 also comprises an evacuation section 69 adjoining the downstream location 63 of the transport section. 68 and extending in the discharge portion 16 of the enclosure 3 to the outlet hopper 17.
  • the upper branch of the discharge section 69 carrying the conveying surface 61 comprises a first portion inclined from the downstream location 63 of the transport section 68 towards the upper part 12, and a second horizontal portion of which a free end is situated above the outlet hopper 17.
  • the transport sections 68 and evacuation 69 and, if appropriate, the intake section are made with a single endless band. These sections could, however, each be made with one or more distinct endless bands, connection platforms may be provided between the adjacent ends of two successive endless bands.
  • the tank 4 of the chamber 3 is filled with an oil bath 2 heated to a drying temperature greater than the evaporation temperature of the water, and especially between 110 ° C. and 140 ° C., up to at the oil level.
  • the sludge is injected through each of the extrusion orifices 55 in the form of one or more successive variable length filaments, isolated and separated from each other, in the enclosure 3 above the oil level 11. .
  • the mud filaments When introduced into the chamber 3, the mud filaments fall directly into the oil bath 2, at the upstream location 62 of the transport section 68. of the conveyor 60, and are moved next to each other continuously in the longitudinal direction L in the conveying direction C, to the downstream location 63. In particular, several mud filaments are adjacent to each other on the width of the conveying surface 61 while remaining isolated and separated from each other.
  • the mud filaments bathed on the surface of the oil bath 2 advance under the effect of the conveyor cleats 67 of the conveyor 60. They are, moreover, showered by the ramps injection system 23 of the oil circuit 20 injecting the oil at the drying temperature in the chamber 3.
  • the water contained in the sludge evaporates so as to to dry the mud.
  • An electronic control unit connected to the conveyor system 60 can make it possible to vary a conveying speed and thus a frying time during which the mud baths in the oil bath 2.
  • the frying time is generally between 10 minutes and 25 minutes.
  • the electronic control unit can, moreover, be connected to the supply system 50 and the heating system 19 to adjust the sludge feed rate, the drying temperature and the frying time according to the characteristics of the product. in the pasty form at the input, in particular its moisture or dryness, and desired characteristics for the dried product.
  • the outlet hopper 17 can lead to a recovery device 70 including a bucket 71.
  • the recovery device 70 may also comprise transfer and formatting members interposed between the output hopper 17 and the bucket 71.
  • the transfer and formatting members comprise, for example, an outlet screw 72, a sealed airlock 73 which opens and closes on two of its opposite ends with the aid of two guillotine valves 74 and an elevator 75 which discharges the product into the body 71.
  • the drying process works continuously but remains adaptable on a batch-upstream process.
  • FIG. 6 represents an embodiment of the heating system 19 of the drying installation 1 shown in FIG.
  • the heater 25 may then include a heat exchange device adapted to recover latent heat. of steam resulting from drying of the sludge in the enclosure 3 and of transferring this latent heat to the oil circulating in the oil circuit 20.
  • the concavities formed in the cover 13 of the enclosure 3 function as vapor collectors 26.
  • the heat exchange device comprises a compressor 27, a heat exchanger 28 and a steam circuit connecting the concavities of the cover 13 to the heat exchanger 28 through the compressor 27.
  • the compressor 27 draws steam into the vapor circuit, through a vapor filter 29 and a mist separator 30 to remove any particles present during the evaporation of water product.
  • the compressor 27 also makes it possible to compress the steam in order to raise its enthalpy level and to increase its condensation temperature to a temperature greater than that of the oil bath 2.
  • the compressed vapor then circulates in the heat exchanger 28 before being sub-cooled in a sub-cooling exchanger 31 and discharged through a condensate trap 32.
  • the oil is pumped through the oil outlets 21 of the oil circuit 20 into the concavities of the bottom 5 of the tank 4 forming oil collectors.
  • the oil collectors meet in a pipe passing through a first filter 33 allowing a coarse filtration before passing through the drive member 34, such as a pump.
  • the oil then passes into a second filter 35 adapted to achieve a finer filtration of the oil.
  • These first 33 and second 35 filters may be self-cleaning filters to avoid having to stop the oil circuit 20 to change them.
  • the oil then enters the heat exchanger 28, operating as a steam / oil condenser, at a temperature below the desired drying temperature to be heated by condensation of the steam to the drying temperature.
  • the oil can then pass through a new heating element 36, for example electric or thermal, before returning to the tank 4 via the oil inlets 22 of the injection manifolds 23.
  • An oil tank 37 is present near the tank 4 allowing injection by a booster pump 38 in the oil circuit 20 upstream of the first filter 33 to prevent the introduction of particles possibly present in the tank. oil 37.
  • the heat exchange device may be replaced by one or more appropriate heating elements including, in particular, electric heating elements, such as electrical resistances and / or thermal heating elements such as boilers.
  • the heating system 19 comprises an upstream oil circuit 20' and a downstream oil circuit 80.
  • the upstream oil circuit 20 ' is analogous to the oil circuit 20 described with reference to FIGS. 1 and 6. It comprises, in particular, a heating device 25' based on transfer of a latent heat of steam from the drying the sludge in the enclosure 3 to the oil circulating in the oil circuit 20 '.
  • the oil is heated therein an upstream drying temperature greater than the evaporation temperature of water, in particular between 110 ° C. and 140 ° C., for example between 110 ° C. and 125 ° C.
  • the upstream oil circuit 20 ' comprises upstream oil inlets 22 and outlets 21 arranged in an upstream part of the enclosure 3, on the side of the intake portion 18 and the extrusion device 51.
  • upstream oil inlets 22 may be arranged above the oil level 11 and a part of the conveying surface 61 on the upstream location side 62.
  • the upstream oil outlets 21 may be arranged in the bottom 5 of the tank 4 in correspondence in the vertical direction Z with the upstream oil inlets 22.
  • the downstream oil circuit 80 comprises inputs 22 'and outputs 21' of oil similar to those of the upstream oil circuit 20 '.
  • oil inlets 22 ' may be provided in injection manifolds 23 situated in the upper part 12 of enclosure 3 and oil outlets 21 can be formed in the concavities of the bottom 5 of the tank 4 forming oil collectors.
  • the downstream oil inlets 22 ' can be arranged in correspondence in the vertical direction Z with the oil outlets 21' downstream.
  • the oil collectors meet in a pipe passing through a first filter 81 allowing a coarse filtration before passing into the drive member 82, such as a pump.
  • the oil then passes into a second filter 83 adapted to achieve a finer filtration of the oil.
  • the oil then enters a heating element 84, for example thermal or electrical, to be heated up to a downstream drying temperature higher than the evaporation temperature of the water, in particular between 110 ° C. and 140 ° C. vs.
  • the downstream drying temperature is, moreover, greater than the upstream drying temperature, for example, greater than 130 ° C.
  • the oil can then return to the tank 4 by the oil inlets 22 'of the injection manifolds 23.
  • the product is successively displaced in the oil bath 2 at the upstream drying temperature and in the oil bath 2 at the downstream drying temperature, without it being necessary to provide for physical separation between the oil bath at the upstream drying temperature and the oil bath 2 at the downstream drying temperature, the vertical oil flows between the upstream oil inlets 22 and 21, on the one hand, and between the inputs 22 'and outputs 21' of downstream oil, on the other hand, limiting the horizontal heat exchange.
  • the upstream 20 'and downstream oil circuits 80 may be sized to inject amounts of upstream and downstream oil respectively in the enclosure 3, the amount of downstream oil may be less than the amount of upstream oil.
  • the upstream oil inlets 22 and outlets 21 may extend over a length of the chamber 3 measured along the longer longitudinal direction L, the upstream oil inlets 22 may have a higher density, For example, by bringing the corresponding injection ramps 23 closer together and / or the upstream oil circuit 20 'may have a flow rate greater than that of the downstream oil circuit 80.
  • a slurry with 15% dryness (85% water) is injected by a sparrow pump with a feed rate of 1.2 t / h in the extrusion ramp 52 and extruded into filaments 8 mm in diameter uniformly on the conveyor 60.
  • the conveyor 60 transports the sludge for 20 minutes in the oil bath 2 at the uniform drying temperature of 130 ° C.
  • a steam flow of the order of 1 t / h is obtained during frying.
  • the steam taken at about 0.95 bar is squeezed at about 4 bar to raise its condensing temperature from 97 ° C to 143 ° C to heat the oil in condenser 28 to the drying temperature of 130 ° C.
  • the fried product contains only 10% water and is extracted at a rate of 254kg / h by the output screw.
  • the product resulting from the process has a PCI higher than that of wood (20-25 MJ / kg), this fuel is in solid form and can be shaped in different ways using a press or a other formatting system.
  • FIGS 9 and 10 illustrate the energy balance and the mass balance of the drying process in the above implementation.
  • the product resulting from the implementation of the drying process in the drying installation can be upgraded to energy production by combustion, for example in a boiler replacing the heat exchange device. The recoverable energy is then greater than that required for frying the product.

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Abstract

Installation de séchage (1) comprenant : • - une cuve (4) adaptée pour recevoir un bain d'huile à une température de séchage jusqu'à un niveau d'huile (11), la cuve (4) s'étendant selon une direction longitudinale (L), • -un système de chauffage (19) adapté pour chauffer l'huile à la température de séchage, • - un système de convoyage (60) présentant une surface de convoyage (61) déplaçable en continu sur un trajet de convoyage s'étendant au moins en partie dans la cuve (4) entre des emplacements amont (62) et aval (63) distants selon la direction longitudinale (L), la surface de convoyage (61) étant destinée à être placée en-dessous du niveau d'huile (11) entre les emplacements amont (62) et aval (63), • - un dispositif d'extrusion (51) adapté pour délivrer le produit dans l'état pâteux par extrusion sous forme d'au moins un filament, le dispositif d'extrusion (51) étant disposé à distance selon une direction verticale (V) de la surface de convoyage (61) et présentant au moins orifice d'extrusion en regard de la surface de convoyage (61), le dispositif d'extrusion (51) étant destiné à être placé au-dessus du niveau d'huile (11), le produit étant déplacé sur la surface de convoyage (61) sous forme d'au moins un filament.

Description

Installation et procédé de séchage d'un produit dans un état pâteux
L'invention se rapporte à une installation et à un procédé de séchage d'un produit dans un état pâteux.
L'invention se rapporte, en particulier, à une installation de séchage du type comprenant :
- une cuve adaptée pour recevoir un bain d'huile à une température de séchage jusqu'à un niveau d'huile,
- un système de chauffage adapté pour chauffer l'huile à la température de séchage, - un système d'alimentation adapté pour alimenter la cuve en produit dans l'état pâteux,
- un système de convoyage adapté pour déplacer le produit dans la cuve.
L'invention s'applique au séchage de tout produit pâteux, c'est-à-dire tout produit présentant un taux de matière sèche compris entre 10% et 40%, et notamment au séchage de boue de station d'épuration, en vue de la valorisation de ce produit comme combustible. Dans le cas d'une boue de station d'épuration, la friture dans un bain d'huile permet de sécher la boue et de l'enrichir pour obtenir un combustible hygiénisé présentant de bonnes caractéristiques énergétiques.
Une installation de séchage du type précité est décrite dans le document EP-A-2 467 661. Cette installation de séchage comprend un système d'alimentation débouchant directement dans le bain d'huile d'une première cuve. Le système de convoyage déplace le produit dans la première cuve autour d'un axe parallèle à une direction verticale. Le produit se déplace ensuite selon la direction verticale, par décantation gravitaire, dans une deuxième cuve disposée sous la première cuve, avant d'être évacué.
Toutefois, la durée pendant laquelle le produit séjourne dans le bain d'huile est dépendante de la densité du produit qui a tendance à flotter à la surface du bain d'huile en début de friture. L'installation de séchage connue n'offre donc pas une maîtrise satisfaisante du procédé de séchage du produit. Elle ne permet pas non plus de maîtriser le taux de séchage du produit qui s'imprègne d'huile au cours de son séjour dans le bain d'huile.
En outre, l'installation de séchage connue, qui présente un risque de cuisson du produit directement dans le système d'alimentation, pose des problèmes de nettoyage et de maintenance. D'autres installations de séchage du type précité sont décrites dans les documents JP 06-218397 et JP 05-138197. Dans ces installations de séchage, la cuve s'étend selon une direction longitudinale et le système de convoyage présente une surface de convoyage déplaçable en continu sur un trajet de convoyage s'étendant au moins en partie dans la cuve, en-dessous du niveau d'huile, entre des emplacements amont et aval distants selon la direction longitudinale.
Toutefois, dans ces installations de séchage, le produit délivré sous forme d'une nappe sur la surface de convoyage n'offre pas, en sortie de l'installation de séchage, des caractéristiques énergétiques satisfaisantes. Il doit, en outre, subir des étapes additionnelles pour être pour être mis dans une forme exploitable.
L'invention vise à pallier les problèmes évoqués ci-dessus.
A cet effet, selon un premier aspect, l'invention concerne une installation de séchage d'un produit dans un état pâteux, notamment de boue d'une station d'épuration, l'installation de séchage comprenant :
- une cuve adaptée pour recevoir un bain d'huile à une température de séchage jusqu'à un niveau d'huile, la cuve s'étendant selon une direction longitudinale,
- un système de chauffage adapté pour chauffer l'huile à la température de séchage,
- un système d'alimentation adapté pour alimenter la cuve en produit dans l'état pâteux,
- un système de convoyage adapté pour déplacer le produit dans la cuve, le système de convoyage présentant une surface de convoyage déplaçable en continu sur un trajet de convoyage s'étendant au moins en partie dans la cuve entre des emplacements amont et aval distants selon la direction longitudinale, la surface de convoyage étant destinée à être placée en-dessous du niveau d'huile entre les emplacements amont et aval,
dans laquelle le système d'alimentation comprend un dispositif d'extrusion adapté pour délivrer le produit dans l'état pâteux par extrusion sous forme d'au moins un filament, le dispositif d'extrusion étant disposé à distance selon une direction verticale de la surface de convoyage et présentant au moins un orifice d'extrusion en regard de la surface de convoyage, le dispositif d'extrusion étant destiné à être placé au-dessus du niveau d'huile, le produit étant déplacé sur la surface de convoyage sous forme d'au moins un filament.
Ainsi, l'invention permet de délivrer le produit directement dans une forme contrôlée et exploitable et présentant une surface d'échange optimisée, à savoir celle d'un filament isolé, et de le déplacer sur un trajet de convoyage déterminé. Le procédé de séchage et la durée pendant laquelle le produit séjourne dans le bain d'huile peuvent ainsi être maîtrisés pour conférer au produit les caractéristiques énergétiques souhaitées. En outre, l'invention offre un nettoyage et une maintenance aisés des composants de l'installation de séchage.
Le dispositif d'extrusion peut être adapté pour délivrer au moins un filament isolé au travers de l'orifice d'extrusion selon une direction d'extrusion, l'orifice d'extrusion présentant une surface de révolution autour d'un axe parallèle à la direction d'extrusion, de telle manière que le filament présente un axe de filament parallèle à la direction d'extrusion lors de l'extrusion.
L'orifice d'extrusion peut présenter une section transversale d'extrémité dont une dimension maximale est comprise entre 5 mm et 25 mm, de telle manière que le filament présente une section transversale comprise entre 5 mm et 25 mm.
L'orifice d'extrusion peut présenter une longueur supérieure à 20 mm, de préférence supérieure à 30 mm, notamment comprise entre 20 mm et 100 mm, de préférence entre 40 mm et 80 mm.
Le dispositif d'extrusion peut comprendre une pluralité d'orifices d'extrusion agencés pour délivrer respectivement des filaments séparés les uns des autres.
Les orifices d'extrusion peuvent être écartés les uns des autres d'une distance supérieure à 1 mm, de préférence supérieure à 2 mm.
Le dispositif d'extrusion peut être adapté pour déposer ledit au moins un filament sur une largeur selon une direction transversale de la surface de convoyage.
Lorsque le dispositif d'extrusion comprend une pluralité d'orifices d'extrusion, les orifices d'extrusion peuvent être alignés les uns par rapport aux autres selon la direction transversale.
Le dispositif d'extrusion peut comprendre au moins une tête d'extrusion pourvue dudit au moins un orifice d'extrusion, la tête d'extrusion étant déplaçable selon la direction transversale par rapport à la surface de convoyage.
Le système de chauffage peut comprendre un dispositif d'injection d'huile adapté pour injecter de l'huile à la température de séchage sur la largeur de la surface de convoyage.
Le système de convoyage peut être un convoyeur à bande comprenant au moins une bande sans fin portant la surface de convoyage et un système de guidage et d'entraînement adapté pour faire défiler en continu la bande sans fin en regard de l'orifice d'extrusion et entre les emplacements amont et aval. Le système de convoyage peut comporter des éléments de convoyage saillants s'étendant chacun depuis la surface de convoyage jusqu'à une extrémité libre, l'extrémité libre de chaque élément de convoyage étant destinée à être déplacée au voisinage du niveau d'huile sur au moins une partie du trajet de convoyage.
L'installation de séchage peut comporter une partie d'évacuation attenante à la cuve et située en aval de l'emplacement aval, le trajet de convoyage s'étendant dans la partie d'évacuation.
L'orifice d'extrusion peut être placé en regard de l'emplacement amont, de telle manière que le produit dans l'état pâteux soit délivré directement dans le bain d'huile.
La cuve peut présenter un fond depuis lequel une paroi latérale s'étend selon la direction verticale et le système de chauffage peut comprendre au moins un circuit d'huile qui comporte au moins une entrée d'huile disposée au-dessus de la surface de convoyage et par laquelle de l'huile est injectée dans la cuve, au moins une sortie d'huile ménagée dans le fond de la cuve et par laquelle de l'huile est évacuée de la cuve, un dispositif de chauffage et un organe d'entraînement adapté pour faire circuler l'huile depuis la sortie d'huile jusqu'à l'entrée d'huile au travers du dispositif de chauffage.
Le circuit d'huile peut comprendre au moins une rampe s'étendant selon une direction transversale et comportant une pluralité d'entrées d'huile, de manière à injecter l'huile sous la forme d'un rideau d'huile.
Le dispositif de chauffage peut comprendre un dispositif d'échange de chaleur adapté pour récupérer une chaleur latente de vapeur issue du séchage du produit dans la cuve et pour transférer ladite chaleur latente de vapeur à l'huile circulant dans le circuit d'huile.
Le dispositif d'échange de chaleur peut comprendre un couvercle recouvrant la cuve, un compresseur, un échangeur de chaleur et un circuit de vapeur reliant le couvercle à l'échangeur de chaleur au travers du compresseur, le circuit d'huile s'étendant au travers de l'échangeur de chaleur.
Le couvercle peut être monté sur la cuve pour former une enceinte étanche. Le dispositif d'échange de chaleur permet alors de réaliser une dépression dans l'enceinte afin, d'une part, de diminuer une température d'ébullition de l'eau et, d'autre part, de limiter un échappement d'émanations gazeuses vers l'extérieur.
Le système de chauffage peut comprendre au moins un circuit d'huile amont adapté pour chauffer l'huile à une température de séchage amont et un circuit d'huile aval adapté pour chauffer l'huile à une température de séchage aval, la température de séchage amont étant inférieure à la température de séchage aval, de manière à déplacer le produit successivement dans le bain d'huile à la température de séchage amont et dans le bain d'huile à la température de séchage aval.
Les circuits d'huile amont et aval peuvent être adaptés pour injecter respectivement une quantité d'huile amont et une quantité d'huile aval, la quantité d'huile aval étant inférieure à la quantité d'huile amont.
Le circuit d'huile amont peut s'étendre sur une distance mesurée selon la direction longitudinale plus grande que celle du circuit d'huile aval.
L'entrée d'huile et la sortie d'huile du circuit d'huile peuvent être disposées sensiblement en regard l'une de l'autre selon la direction verticale. Ces dispositions, particulièrement avantageuses dans le cas d'un bain d'huile à au moins deux températures de séchages différentes, permettent d'obtenir un flux vertical de l'huile limitant les échanges de chaleur horizontaux.
Le fond peut présenter au moins une concavité dans laquelle la sortie d'huile du circuit d'huile est ménagée. Ces dispositions permettent d'entraîner des particules avec l'huile afin qu'elles ne s'accumulent pas sur le fond de la cuve.
Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un procédé de séchage d'un produit dans un état pâteux, notamment de boue d'une station d'épuration, le procédé de séchage comprenant les étapes consistant à :
- chauffer un bain d'huile présentant un niveau d'huile à une température de séchage,
- délivrer le produit dans l'état pâteux par extrusion sous forme d'au moins un filament au-dessus du niveau d'huile,
- déplacer le produit sous forme d'au moins un filament en continu dans le bain d'huile entre des emplacements amont et aval distants selon une direction longitudinale.
Le procédé de séchage peut prévoir, au cours de l'étape consistant à délivrer le produit, de délivrer un filament isolé selon une direction d'extrusion, le filament présentant un axe de filament parallèle à la direction d'extrusion lors de l'extrusion.
Le procédé de séchage peut prévoir, au cours de l'étape consistant à délivrer le produit, que le filament présente une section transversale comprise entre 5 mm et 25 mm.
Le procédé de séchage peut prévoir, au cours de l'étape consistant à délivrer le produit, de délivrer le produit sous forme d'une pluralité de filaments séparés les uns des autres. Le procédé de séchage peut prévoir, au cours de l'étape consistant à délivrer le produit, de déposer ledit au moins un filament sur une largeur selon une direction transversale et, au cours de l'étape consistant à déplacer le produit, de déplacer ledit au moins un filament sur la largeur.
Le procédé de séchage peut prévoir, au cours de l'étape consistant à déplacer le produit, d'injecter de l'huile à la température de séchage sur la largeur selon laquelle les filaments sont déposés les uns à côté des autres.
Le procédé de séchage peut prévoir, au cours de l'étape consistant à délivrer le produit dans l'état pâteux, de délivrer le produit dans l'état pâteux directement dans le bain d'huile en regard de l'emplacement amont.
Le procédé de séchage peut prévoir, au cours de l'étape consistant à chauffer l'huile, de récupérer une chaleur latente de vapeur issue du séchage du produit et de transférer ladite chaleur latente de vapeur à l'huile.
Le procédé de séchage peut prévoir, au cours de l'étape consistant à déplacer le produit, de déplacer le produit successivement dans le bain d'huile à une température de séchage amont et dans le bain d'huile à une température de séchage aval, la température de séchage amont étant inférieure à la température de séchage aval.
D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif, la description étant faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une représentation schématique d'une installation de séchage selon un mode de réalisation de l'invention, l'installation de séchage comprenant une cuve remplie d'un bain d'huile jusqu'à un niveau d'huile, un système de convoyage adapté pour déplacer un produit à sécher dans le bain d'huile selon une direction longitudinale de la cuve, et un dispositif d'extrusion adapté pour délivrer le produit dans l'état pâteux par extrusion, le système de convoyage présentant une surface de convoyage placée en-dessous du niveau d'huile et le dispositif d'extrusion étant placé au-dessus du niveau d'huile,
- la figure 2 est une représentation en perspective selon une coupe longitudinal du dispositif d'extrusion de l'installation de la figure 1, le dispositif d'extrusion comprenant plusieurs orifices d'extrusion alignés selon une direction transversale perpendiculaire à la direction longitudinale, chacun des orifices d'extrusion étant adapté pour délivrer le produit sous la forme de filament de telle manière que plusieurs filaments séparés les uns des autres soient déplacés les uns à côté des autres sur une largeur selon la direction transversale de la surface de convoyage, - la figure 3 est une représentation en perspective d'une variante du dispositif d'extrusion de l'installation de la figure 1, le dispositif d'extrusion comprenant une tête d'extrusion pourvue de plusieurs orifices d'extrusion, chacun des orifices d'extrusion étant adapté pour délivrer le produit sous la forme de filament, la tête d'extrusion étant déplaçable selon la direction transversale, de telle manière que plusieurs filaments séparés les uns des autres soient déplacés les uns à côté des autres sur la largeur de la surface de convoyage,
- la figure 4 est une représentation agrandie du détail référencé IV sur la figure 3 illustrant une face aval de la tête d'extrusion du dispositif d'extrusion de la figure 3,
- les figures 5 et 6 sont des représentations des faces amont et aval de la tête d'extrusion du dispositif d'extrusion de la figure 3,
- la figure 7 est une représentation schématique d'un système de chauffage de l'installation de séchage de la figure 1, le système de chauffage comprenant un dispositif d'échange de chaleur adapté pour récupérer une chaleur latente de vapeur issue du séchage du produit dans la cuve et pour la transférer à l'huile,
- la figure 8 est une représentation schématique d'une variante du système de chauffage de l'installation de séchage de la figure 1, le système de chauffage comprenant des circuits d'huile amont et aval adaptés pour chauffer l'huile respectivement à des températures de séchage amont et aval, la température de séchage amont étant inférieure à la température de séchage aval, le produit étant déplacé successivement dans le bain d'huile à la température de séchage amont et dans le bain d'huile à la température de séchage aval,
- la figure 9 est un diagramme illustrant un bilan énergétique résultant de la mise en œuvre de l'installation de séchage de la figure 1,
- la figure 10 est un bilan massique résultant de la mise en œuvre de l'installation de séchage de la figure 1.
Sur les figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou analogues.
La figure 1 représente schématiquement une installation de séchage 1 selon un mode de réalisation particulier de l'invention. Dans ce mode de réalisation, l'installation de séchage 1 s'applique au séchage de boue de station d'épuration en vue de la valorisation de ce produit comme combustible hygiénisé. L'invention n'est, toutefois, pas limitée à une telle application et s'applique au séchage de tout produit pâteux, c'est-à-dire tout produit présentant un taux de matière sèche compris entre 10% et 40%. L'installation de séchage 1 utilise le principe de friture dans un bain d'huile 2 afin de sécher la boue et de l'enrichir pour lui donner de bonnes caractéristiques énergétiques. L'huile utilisée peut être une huile ou une graisse d'origine animale ou végétale issue notamment de l'industrie agro-alimentaire ou d'une station d'épuration.
L'installation de séchage 1 comprend :
- une enceinte 3 recevant le bain d'huile 2,
- un système de chauffage 19 adapté pour chauffer l'huile à une température de séchage supérieure à une température d'évaporation de l'eau,
- un système d'alimentation 50 adapté pour alimenter l'enceinte 3 en boue dans l'état pâteux.
- un système de convoyage 60 adapté pour déplacer le produit dans l'enceinte 3. L'enceinte 3 est calorifugée et tracée pour assurer un maintien en température du bain d'huile 2 et de la boue. Elle s'étend selon une direction longitudinale L et comprend une partie inférieure formant une cuve 4, et une partie supérieure 12 attenante à la cuve 4 selon une direction verticale V, perpendiculaire à la direction longitudinale L. On définit également une direction transversale T perpendiculaire aux directions longitudinale L et verticale V.
La cuve 4 comprend un fond 5 depuis lequel une paroi latérale 6 s'étend selon la direction verticale V jusqu'à un bord libre. La cuve 4 est, par exemple, de forme globalement parallélépipédique et comporte des premier 7 et deuxième 8 panneaux d'extrémité écartés l'un de l'autre selon la direction longitudinale L. Dans le mode de réalisation représenté, la cuve 4 est composée de plusieurs éléments inférieurs 9 en pointe de diamant, par exemple au nombre de cinq sur la figure 1, assemblés les uns aux autres de telle manière que la pointe 10 de chacun des éléments inférieurs 9 soit tournée vers le bas. Le fond 5 présente ainsi plusieurs concavités tournées vers l'intérieur de l'enceinte 3. En variante, une ou plusieurs concavités pourraient être réalisées sur le fond 5 de toute autre manière appropriée. Le bain d'huile 2 est formé dans la cuve 4 remplie d'huile jusqu'à un niveau d'huile 11 qui peut être repéré de toute manière appropriée et, en particulier, matérialisé sur une surface intérieure de la paroi latérale 6 par un marquage physique ou détecté par un capteur approprié.
La partie supérieure 12 de l'enceinte 3 comprend un couvercle 13 solidarisé de manière étanche au bord libre de la cuve 4. Le couvercle 13 est conformé pour présenter une ou plusieurs concavités tournées vers l'intérieur de l'enceinte 3. Dans le mode de réalisation représenté, le couvercle 13 présente deux éléments supérieurs 14 en pointe de diamant assemblés l'un à l'autre de telle manière que la pointe 15 de chacun des éléments supérieurs 14 soit tournée vers le haut.
L'enceinte 3 comprend également une partie d'évacuation 16 prolongeant la partie supérieure 12 selon la direction longitudinale L au-delà du deuxième panneau d'extrémité 8. La partie d'évacuation 16 comprend une paroi inférieure conformée en une trémie de sortie 17 du produit résultant d'une friture de la boue dans le bain d'huile 2 comme il ressortira des suites de la description.
Sur la figure 1, le système de chauffage 19 comprend un circuit d'huile 20 qui comporte un dispositif d'évacuation d'huile pourvu de sorties d'huile 21 agencées pour prélever de l'huile dans l'enceinte 3 et l'évacuer hors de la cuve 4, et un dispositif d'injection d'huile pourvu d'entrées d'huile 22 pour injecter de l'huile à l'intérieur de l'enceinte 3. Le circuit d'huile 20 comporte également un dispositif de chauffage 25 adapté pour chauffer l'huile à la température de séchage comprise entre 110°C et 140°C, et un organe d'entraînement 34 adapté pour faire circuler l'huile depuis les sorties d'huile 21 jusqu'aux entrées d'huile 22 au travers du dispositif de chauffage 25. Le dispositif de chauffage 25 et l'organe d'entraînement 34 seront décrits plus en détails en relation avec la figure 5.
Dans le mode de réalisation représenté, les sorties 21 et les entrées 22 d'huile sont ménagées de manière à respectivement prélever/évacuer et injecter de l'huile sur une distance mesurée selon la direction longitudinale L. Les sorties 21 et entrées 22 d'huile sont, par ailleurs, disposées sensiblement en regard les unes des autres selon la direction verticale V afin d'obtenir un flux vertical de l'huile dans le bain d'huile 2.
En particulier, les sorties 21 d'huile sont ménagées dans le fond 5 de la cuve 4. Au moins une sortie d'huile 21 est ménagée dans chacune des concavités formées par les pointes 10 des éléments inférieurs 9 de la cuve 4.
Les entrées d'huile 22 sont, quant à elles, agencées pour injecter l'huile sur une distance mesurée selon la direction transversale T. Dans le mode de réalisation représenté, les entrées d'huile 22 sont ménagées dans des rampes d'injection 23 s'étendant chacune selon la direction transversale T. Les rampes d'injection 23 sont, par exemple, montées à équidistance les unes des autres sur un ou plusieurs rails 24 solidaires du couvercle 13. Chacune des rampes d'injection 23 comprend une ou plusieurs entrées d'huile 22, par exemple réalisées chacune sous la forme d'une buse de pulvérisation, sensiblement alignées selon la direction transversale T et adaptées pour injecter l'huile sous la forme d'un rideau d'huile. En variante, tout autre agencement approprié d'une ou plusieurs sorties d'huile 21 et d'une ou plusieurs entrées d'huile 22 pourrait être prévu. En particulier, une entrée d'huile 22 pourrait être réalisée sous la forme d'une buse de pulvérisation adaptée pour injecter l'huile selon un cône de pulvérisation dont un diamètre correspond à la distance selon la direction transversale T précitée. Plusieurs buses de pulvérisation alignées selon la direction transversale T pourraient également être prévues de telle manière que la somme des diamètres des cônes de pulvérisation corresponde à la distance précitée. Par ailleurs, une sortie d'huile 21 pourrait être connectée à une source d'alimentation en huile extérieure. Par ailleurs, toute autre répartition des sorties 21 et entrées 22 d'huile pourrait être prévue.
Le système d'alimentation 50 comprend un réservoir en boue dans l'état pâteux et un dispositif d'extrusion 51 relié au réservoir. Le dispositif d'extrusion 51 est placé dans une partie d'admission 18 de l'enceinte située au-dessus du niveau d'huile 11. Dans le mode de réalisation représenté, la partie d'admission 18 est formée dans la partie supérieure 12 de l'enceinte 3, en regard d'une partie de la cuve 4, au voisinage du premier panneau d'extrémité 7.
Le dispositif d'extrusion 51 comprend un ou plusieurs orifices d'extrusion 55 par chacun desquels le produit dans l'état pâteux est délivré par extrusion selon une direction d'extrusion E, à un débit d'alimentation déterminé, sous la forme d'un filament isolé. La direction d'extrusion E est parallèle à la direction verticale V. Le filament est globalement cylindrique selon un axe de filament parallèle à la direction d'extrusion E lors de l'extrusion. Le filament est, par ailleurs, généralement allongé, c'est-à-dire qu'il présente une longueur selon l'axe de filament supérieure à une dimension maximale d'une section transversale perpendiculaire à l'axe de filament. La section transversale, circulaire, elliptique, polygonale ou autre, est choisie pour obtenir un séchage homogène du produit pâteux. La dimension maximale de la section transversale du filament est, par exemple, comprise entre 5 mm et 25 mm. Pour ce faire, chaque orifice d'extrusion 55 peut présenter une surface de révolution, notamment cylindrique ou conique, autour d'un axe parallèle à la direction d'extrusion E. L'orifice d'extrusion 55 peut présenter une section transversale d'extrémité dont une dimension D maximale est comprise entre 5 mm et 25 mm. En outre, pour assurer la délivrance d'un filament isolé, l'orifice d'extrusion 55 peut présenter une longueur 1 supérieure à 20 mm, de préférence supérieure à 30 mm, notamment comprise entre 20 mm et 100 mm, de préférence entre 40 mm et 80 mm. Dans le cas de plusieurs orifices d'extrusion 55, ceux-ci peuvent être écartés les uns des autres d'une distance d supérieure à 1 mm, de préférence supérieure à 2 mm, pour éviter que les filaments ne s'agglomèrent.
En particulier, sur les figures 1 et 2, le dispositif d'extrusion 51 comprend une rampe d'extrusion 52 solidaire du couvercle 13 et pourvue de plusieurs orifices d'extrusion 55 alignés selon la direction transversale T sur une largeur correspondant à la distance sur laquelle l'huile est injectée par les entrées d'huiles 22. Les orifices d'extrusion 55 sont écartés les uns des autres selon la direction transversale T de manière à délivrer le produit sous la forme de filaments adjacents selon la direction transversales tout en restant isolés et séparés les uns des autres. La rampe d'extrusion 52 peut être adaptée suivant le produit à traiter, il peut s'agir d'un tube percé des orifices d'extrusion 55, dans lequel un organe, tel qu'une vis sans âme, est monté déplaçable pour éviter un colmatage des orifices d'extrusion 55, comme dans le mode de réalisation représenté. En variante, il peut s'agir d'un laminoir avec une guillotine, d'un système avec une plaque percée des orifices d'extrusion 55 se déplaçant sur la largeur d'extrusion, ou de tout autre système permettant d'extruder le produit dans la forme voulue. Le dispositif d'extrusion 51 comprend un système de dosage 53 relié à la rampe d'extrusion 52 par l'intermédiaire d'une canalisation 54 étanche pour y introduire la boue à traiter. Le système de dosage 53 peut être une pompe moineau, une pompe à piston, un simple piston ou tout autre système de dosage permettant de maîtriser le débit d'alimentation en boue et de le faire varier. La canalisation 54 peut être composée d'éléments démontables facilement à l'aide de brides à démontage rapide afin de faciliter tout type de maintenance.
En variante, tout autre agencement d'un ou plusieurs orifices d'extrusion 55 adaptés chacun pour délivrer un filament isolé au-dessus du niveau d'huile 11 pourrait être prévu. En particulier, la partie d'admission 18 de l'enceinte 3 pourrait être attenante à la partie supérieure 12 selon la direction longitudinale L, et décalée vers l'extérieur par rapport au premier panneau d'extrémité 7 de la cuve 4.
Par exemple, les figures 3 et 4 représentent une variante du dispositif d'extrusion 5 de l'installation de séchage 1 de la figure 1.
Le dispositif d'extrusion 51 ' comprend un bâti 56 et une tête d'extrusion 57 reliée au réservoir de boue à l'état pâteux par un tuyau 58 souple. La tête d'extrusion 57 est montée déplaçable selon la direction transversale T sur le bâti 56. En particulier, un rail 56a s 'étendant selon la direction transversale T est fixé sur le bâti 56 et un chariot 56b, auquel la tête d'extrusion 57 est solidarisée, est monté coulissant selon la direction transversale T sur le rail 56a. La tête d'extrusion 57 est pourvue de plusieurs orifices d'extrusion 55 adaptés chacun, comme les orifices d'extrusion décrits précédemment, pour délivrer le produit sous la forme d'un filament isolé, séparé des filaments délivrés par les autres orifices d'extrusion. Le déplacement de la tête d'extrusion 57 selon la direction transversale T permet de déposer les filaments séparés les uns des autres sur la largeur correspondant à la distance sur laquelle l'huile est injectée par les entrées d'huiles 22.
Sur les figures 5 et 6, la tête d'extrusion 57 est globalement cylindrique selon un axe parallèle à la direction d'extrusion E. Sur une face amont 57a de la tête d'extrusion 57 du côté du réservoir et par laquelle le produit dans l'état pâteux entre dans la tête d'extrusion 57, chacun des orifices d'extrusion 55 est bordé par une arête d'entrée 55a pourvue d'un chanfrein 55b formant une surface de guidage périphérique convergeant vers l'axe de l'orifice d'extrusion 55. Les orifices d'extrusion 55 sont disposés pour n'être séparés les uns des autres que par des chanfreins 55b, sans surface perpendiculaire à la direction d'extrusion E. Le chanfrein 55b de chaque orifice d'extrusion 55 peut présenter une inclinaison comprise entre 40° et 50° par rapport à la direction d'extrusion E. Sur une face aval 57b de la tête d'extrusion 57 du côté de la cuve 4 et par laquelle le produit dans l'état pâteux sort de la tête d'extrusion 57, chacun des orifices d'extrusion 55 est bordé par une arête de sortie 55c, éventuellement pourvue d'un chanfrein divergeant par rapport à l'axe de l'orifice d'extrusion 55.
En variante, la tête d'extrusion pourrait ne comprendre qu'un seul orifice d'extrusion 55 et le dispositif d'extrusion 51 ' pourrait comprendre plusieurs têtes d'extrusion.
Le système de convoyage 60 présente une surface de convoyage 61 déplaçable en continu sur un trajet de convoyage dans un sens de convoyage C. Le système de convoyage 60 s'étend au moins en partie dans le bain d'huile 2 entre des emplacements amont 62 et aval 63, par rapport au sens de convoyage C, distants selon la direction longitudinale L. L'emplacement amont 62 constitue l'emplacement où la boue est introduite dans le bain d'huile 2 et l'emplacement aval 63 constitue l'emplacement où le produit résultant du séchage de la boue peut être extrait du bain d'huile 2 après avoir séjourné dans le bain d'huile 2 pendant une durée suffisante pour lui conférer les caractéristiques souhaitées. La surface de convoyage 61 présente une largeur selon la direction transversale T au moins égale à la largeur sur laquelle s'étendent les orifices d'extrusion 55 du dispositif d'extrusion 51 et à la distance sur laquelle l'huile est injectée par les entrées d'huile 22. Dans le mode de réalisation représenté, le système de convoyage 60 est un convoyeur à bande comprenant une bande sans fin 65 portant la surface de convoyage 61, et un système de guidage et d'entraînement adapté pour faire défiler en continu la bande sans fin 65 sur le trajet de convoyage. Le système de guidage et d'entraînement comprend notamment des rouleaux 66 dont au moins l'un est moteur et sur lesquels la bande sans fin 65 est enroulée. La bande sans fin 65 présente alors une branche supérieure circulant dans le sens de convoyage C, et une branche inférieure circulant sous la branche supérieure dans un sens opposé au sens de convoyage C. La bande sans fin 65 présente une surface intérieure en contact avec les rouleaux 66 et une surface extérieure formant, sur la branche supérieure, la surface de convoyage 61. La bande sans fin 65 peut notamment être formée par un tapis à maille ou percé de manière à permettre le passage de l'huile dans la direction verticale V mais pas celui du produit. La bande sans fin 65 peut comporter des éléments de convoyage saillants, par exemple sous la forme de tasseaux de convoyage 67 équirépartis, s'étendant chacun depuis la surface extérieure du tapis jusqu'à une extrémité libre.
Le convoyeur 60 comporte un tronçon de transport 68 portant les emplacements amont 62 et aval 63 entre lesquels la surface de convoyage 61 déplace la boue sous la forme un ou plusieurs filaments isolés dans le bain d'huile 2. Le tronçon de transport 68 s'étend selon la direction longitudinale L, globalement horizontalement, entre des première 68a et deuxième 68b extrémités opposées. La surface de convoyage 61 sur le tronçon de transport 68 est située en dessous du niveau d'huile 11, l'extrémité libre de chaque tasseau de convoyage 67 étant placée au voisinage, en particulier au-dessus, du niveau d'huile 11. Dans le mode de réalisation représenté, le tronçon de transport 68 est disposé à distance selon la direction verticale V du dispositif d'extrusion 51 avec une partie de la surface de convoyage 61 en regard des orifices d'extrusion 55 de la rampe d'extrusion 52. Cette partie de la surface de convoyage 61 en regard des orifices d'extrusion 55 définit alors l'emplacement amont 62 où la boue est introduite dans le bain d'huile 2. L'emplacement amont 62 est, par exemple, situé au voisinage de la première extrémité 68a du tronçon de transport 68, laquelle première extrémité 68a peut être agencée au voisinage du premier panneau d'extrémité 7 de la cuve 4 comme représenté sur la figure 1. Par ailleurs, dans le mode de réalisation représenté, l'emplacement aval 63 est choisi de telle manière que la surface de convoyage 61 défile en-dessous de l'ensemble des entrées d'huile 22 des rampes d'injection 23 entre les emplacements amont 62 et aval 63. En particulier, l'emplacement aval 63 est situé au voisinage de la deuxième extrémité 68b du tronçon de transport 68, laquelle deuxième extrémité 68b peut être agencée au voisinage du deuxième panneau d'extrémité 8 de la cuve 4 comme représenté sur la figure 1.
En variante, la boue pourrait être déposée sur la surface de convoyage 61 en dehors du bain d'huile 2 avant d'y être introduite au niveau de l'emplacement amont 62 du tronçon de transport 68. Les orifices d'extrusion 55 peuvent alors déboucher au-dessus du niveau d'huile 11, en regard ou à l'extérieur de la cuve 4, en amont du tronçon de transport 68. Le convoyeur 60 pourrait alors comprendre un tronçon d'admission attenant à l'emplacement amont 62 du tronçon de transport 68 et dont la surface de convoyage 61 est placée en regard des orifices d'extrusion 55. En particulier, le tronçon d'admission pourrait être prévu dans la partie d'admission 18 de l'enceinte 3 décalée vers l'extérieur par rapport au premier panneau d'extrémité 7 de la cuve 4, comme évoqué précédemment.
Sur la figure 1, le trajet de convoyage s'étend dans la partie d'évacuation 16 de l'enceinte 3. En particulier, le convoyeur 60 comporte également un tronçon d'évacuation 69 attenant à l'emplacement aval 63 du tronçon de transport 68 et qui s'étend dans la partie d'évacuation 16 de l'enceinte 3 jusqu'à la trémie de sortie 17. La branche supérieure du tronçon d'évacuation 69 portant la surface de convoyage 61 comprend une première portion inclinée depuis l'emplacement aval 63 du tronçon de transport 68 vers la partie supérieure 12, et une deuxième portion horizontale dont une extrémité libre est située au- dessus de la trémie de sortie 17.
Les tronçons de transport 68 et d'évacuation 69 ainsi que, le cas échéant, le tronçon d'admission sont réalisés avec une seule et même bande sans fin. Ces tronçons pourraient toutefois être réalisés chacun avec une ou plusieurs bandes sans fin distinctes, des plateforme de connexion pouvant être prévue entre les extrémités adjacentes de deux bandes sans fin successives.
En relation avec la figure 1, un procédé de séchage mettant en œuvre l'installation de séchage 1 est décrit.
La cuve 4 de l'enceinte 3 est remplie d'un bain d'huile 2 chauffé à une température de séchage supérieure à la température d'évaporation de l'eau, et notamment comprise entre 110°C et 140°C, jusqu'au niveau d'huile.
La boue est injectée au travers de chacun des orifices d'extrusion 55 sous la forme d'un ou plusieurs filaments de longueur variable successifs, isolés et séparés les uns des autres, dans l'enceinte 3 au-dessus du niveau d'huile 11.
Lors de son introduction dans l'enceinte 3, les filaments de boue tombent directement dans le bain d'huile 2, sur l'emplacement amont 62 du tronçon de transport 68 du convoyeur 60, et sont déplacés les uns à côté des autres en continu selon la direction longitudinale L dans le sens de convoyage C, jusqu'à l'emplacement aval 63. En particulier, plusieurs filaments de boue sont adjacents les uns aux autres sur la largeur de la surface de convoyage 61 tout en restant isolés et séparés les uns des autres. Lors du convoyage, et en particulier en début de convoyage, les filaments de boue baignant à la surface du bain d'huile 2 avancent sous l'effet des tasseaux de convoyage 67 du convoyeur 60. Ils sont, par ailleurs, douchés par les rampes d'injection 23 du circuit d'huile 20 injectant l'huile à la température de séchage dans l'enceinte 3. Au cours du déplacement dans le bain d'huile 2, l'eau contenue dans la boue s'évapore de manière à sécher la boue.
Une unité de commande électronique reliée au système de convoyage 60 peut permettre d'en faire varier une vitesse de convoyage et ainsi un temps de friture pendant lequel la boue baigne dans le bain d'huile 2. Le temps de friture est généralement compris entre 10 minutes et 25 minutes. L'unité de commande électronique peut, par ailleurs, être reliée au système d'alimentation 50 et au système de chauffage 19 pour régler le débit d'alimentation en boue, la température de séchage et le temps de friture en fonction des caractéristiques du produit sous la forme pâteuse en entrée, notamment son humidité ou sa siccité, et des caractéristiques souhaitées pour le produit séché.
Les filaments sont ensuite sortis du bain d'huile 2 et égouttés sur le tronçon d'évacuation 69 du convoyeur 60 avant de tomber dans la trémie de sortie 17. Sur la figure 1, la trémie de sortie 17 peut déboucher sur un dispositif de récupération 70 comprenant notamment une benne 71. Le dispositif de récupération 70 peut également comprendre des organes de transfert et de mise en forme interposés entre la trémie de sortie 17 et la benne 71. Les organes de transfert et de mise en forme comprennent, par exemple, une vis de sortie 72, un sas étanche 73 qui s'ouvre et se ferme sur deux de ses extrémités opposées à l'aide de deux vannes guillotine 74 et un élévateur 75 qui déverse le produit dans la benne 71.
Le procédé de séchage fonctionne en continu mais reste adaptable sur un procédé amont fonctionnant par lots.
La figure 6 représente un mode de réalisation du système de chauffage 19 de l'installation de séchage 1 représentée sur la figure 1.
Lors de la friture, la vapeur générée par l'évaporation de l'eau contenue dans la boue peut être captée pour réchauffer l'huile. Le dispositif de chauffage 25 peut alors comprendre un dispositif d'échange de chaleur adapté pour récupérer une chaleur latente de vapeur issue du séchage de la boue dans l'enceinte 3 et pour transférer cette chaleur latente à l'huile circulant dans le circuit d'huile 20.
Les concavités formées dans le couvercle 13 de l'enceinte 3 fonctionnent comme des collecteurs de vapeur 26. Le dispositif d'échange de chaleur comprend un compresseur 27, un échangeur de chaleur 28 et un circuit de vapeur reliant les concavités du couvercle 13 à l'échangeur de chaleur 28 au travers du compresseur 27.
Le compresseur 27 aspire la vapeur dans le circuit de vapeur, au travers d'un filtre vapeur 29 et d'un dévésiculeur 30 afin d'enlever les éventuelles particules présentes lors de l'évaporation de l'eau du produit. Le compresseur 27 permet également de compresser la vapeur afin de rehausser son niveau d'enthalpie et de faire passer sa température de condensation à une température supérieure à celle du bain d'huile 2. La vapeur comprimée circule ensuite dans l'échangeur de chaleur 28 avant d'être sous-refroidie dans un échangeur de sous refroidissement 31 et d'être évacuée par un purgeur de condensât 32.
Par ailleurs, comme indiqué précédemment, l'huile est pompée au travers des sorties d'huile 21 du circuit d'huile 20 dans les concavités du fond 5 de la cuve 4 formant des collecteurs d'huile. Les collecteurs d'huile se rejoignent en une canalisation passant dans un premier filtre 33 permettant une filtration grossière avant le passage dans l'organe d'entraînement 34, tel qu'une pompe. L'huile passe ensuite dans un deuxième filtre 35 adapté pour réaliser une filtration plus fine de l'huile. Ces premier 33 et deuxième 35 filtres peuvent être des filtres autonettoyants permettant de ne pas avoir à arrêter le circuit d'huile 20 pour les changer. L'huile entre ensuite dans l'échangeur de chaleur 28, fonctionnant comme un condenseur vapeur/huile, à une température inférieure à la température de séchage souhaitée pour être chauffée par condensation de la vapeur jusqu'à la température de séchage. L'huile peut ensuite passer au travers d'un nouvel organe de chauffage 36, par exemple électrique ou thermique, avant de retourner dans la cuve 4 par les entrées d'huile 22 des rampes d'injection 23.
Pendant la friture, le produit s'imprègne d'huile. Un appoint continuel en huile peut donc être prévu. Un réservoir d'huile 37 est présent aux abords de la cuve 4 permettant une injection par une pompe d'appoint 38 dans le circuit d'huile 20 en amont du premier filtre 33 pour empêcher l'introduction de particules éventuellement présentes dans le réservoir d'huile 37.
Lors de l'aspiration de la vapeur, une dépression est créée dans l'enceinte 3 fermée de façon étanche, ce qui diminue légèrement la température d'ébullition de l'eau et permet d'empêcher les émanations gazeuses. En variante, le dispositif d'échange de chaleur peut être remplacé par un ou plusieurs organes de chauffage approprié comprenant notamment des organes de chauffage électrique, tels que des résistances électriques et/ou des organes de chauffage thermique tels que des chaudières.
Dans une autre variante illustrée sur la figure 7, le système de chauffage 19' comprend un circuit d'huile amont 20' et un circuit d'huile aval 80.
Le circuit d'huile amont 20' est analogue au circuit d'huile 20 décrit en relation avec les figures 1 et 6. Il comprend, en particulier, un dispositif de chauffage 25 ' basé sur transfert d'une chaleur latente de vapeur issue du séchage de la boue dans l'enceinte 3 à l'huile circulant dans le circuit d'huile 20'. L'huile y est chauffée une température de séchage amont supérieure à la température d'évaporation de l'eau, notamment comprise entre 110°C et 140°C, et par exemple comprise entre 110°C et 125°C. Le circuit d'huile amont 20' comprend des entrées 22 et sorties 21 d'huile amont disposées dans une partie amont de l'enceinte 3, du côté de la partie d'admission 18 et du dispositif d'extrusion 51. Comme décrit précédemment, les entrées d'huile 22 amont peuvent être agencées au- dessus du niveau d'huile 11 et d'une partie de la surface de convoyage 61 du côté de l'emplacement amont 62. Les sorties d'huile 21 amont peuvent être ménagées dans le fond 5 de la cuve 4 en correspondance selon la direction verticale Z avec les entrées d'huile 22 amont.
Le circuit d'huile aval 80 comprend des entrées 22' et sorties 21 ' d'huile analogues à celles du circuit d'huile amont 20'. En particulier, comme décrit précédemment en relation avec les figures 1 et 6, des entrées d'huile 22' peuvent être ménagées dans des rampes d'injection 23 situées dans la partie supérieure 12 de l'enceinte 3 et des sorties d'huile 21 ' peuvent être ménagées dans les concavités du fond 5 de la cuve 4 formant des collecteurs d'huile. Les entrées d'huile 22' aval peuvent être ménagées en correspondance selon la direction verticale Z avec les sorties d'huile 21 ' aval. Les collecteurs d'huile se rejoignent en une canalisation passant dans un premier filtre 81 permettant une filtration grossière avant le passage dans l'organe d'entraînement 82, tel qu'une pompe. L'huile passe ensuite dans un deuxième filtre 83 adapté pour réaliser une filtration plus fine de l'huile. L'huile entre ensuite dans un organe de chauffage 84, par exemple thermique ou électrique, pour être chauffée jusqu'à une température de séchage aval supérieure à la température d'évaporation de l'eau, notamment comprise entre 110°C et 140°C. La température de séchage aval est, par ailleurs, supérieure à la température de séchage amont, par exemple supérieure à 130°C. L'huile peut ensuite retourner dans la cuve 4 par les entrées d'huile 22' des rampes d'injection 23.
Dans cette variante, le produit est déplacé successivement dans le bain d'huile 2 à la température de séchage amont et dans le bain d'huile 2 à la température de séchage aval, sans qu'il soit nécessaire de prévoir de séparation physique entre le bain d'huile à la température de séchage amont et le bain d'huile 2 à la température de séchage aval, les flux verticaux d'huile entre les entrées 22 et sorties 21 d'huile amont, d'une part, et entre les entrées 22' et sorties 21 ' d'huile aval, d'autre part, limitant les échanges de chaleur horizontaux.
Les circuits d'huile amont 20' et aval 80 peuvent être dimensionnés pour injecter respectivement des quantités d'huile amont et aval dans l'enceinte 3, la quantité d'huile aval pouvant être inférieure à la quantité d'huile amont. Pour ce faire, les entrées 22 et sorties 21 d'huile amont peuvent s'étendre sur une longueur de l'enceinte 3 mesurée selon la direction longitudinale L plus importante, les entrées d'huile 22 amont peuvent présenter une densité plus importante, par exemple en rapprochant les rampes d'injection 23 correspondantes et/ou le circuit d'huile amont 20' peut avoir un débit supérieur à celui du circuit d'huile aval 80.
Dans un exemple non- limitatif de mise en œuvre de l'installation de séchage 1, une boue à 15 % de siccité (85 % d'eau) est injectée par une pompe moineau avec un débit d'alimentation de 1,2 t/h dans la rampe d'extrusion 52 et extrudée en filaments de 8 mm de diamètre uniformément sur le convoyeur 60.
Le convoyeur 60 transporte la boue pendant 20 minutes dans le bain d'huile 2 à la température de séchage uniforme de 130°C. Un débit de vapeur de l'ordre de 1 t/h est obtenu lors de la friture. La vapeur prélevée à environ 0,95 bar est comprimée à environ 4 bars pour faire passer sa température de condensation de 97°C à 143°C pour réchauffer l'huile dans le condenseur 28 à la température de séchage de 130°C.
Le produit frit ne contient plus que 10% d'eau et est extrait à un débit de 254kg/h par la vis de sortie. Le produit issu du procédé possède un PCI supérieur à celui du bois (20-25 MJ/kg), ce combustible se présente sous forme solide et peut être mis en forme de différentes manières à l'aide d'une presse ou d'un autre système de mise en forme.
Lors de la friture on constate aussi une imprégnation de l'huile dans le produit (de l'ordre de 30% de la MS à traiter), cette imprégnation est dépendante du temps de séjour dans la cuve 4, ainsi une cuisson rapide permet de minimiser l'imprégnation en huile. Les figures 9 et 10 illustrent le bilan énergétique et le bilan massique du procédé de séchage dans la mise en œuvre précitée. Le produit issu de la mise en œuvre du procédé de séchage dans l'installation de séchage peut être valorisé en production énergétique par combustion, par exemple dans une chaudière en remplacement du dispositif d'échange de chaleur. L'énergie récupérable est alors supérieure à celle nécessaire à la friture du produit.

Claims

REVENDICATIONS
1. Installation de séchage (1) d'un produit dans un état pâteux, notamment de boue d'une station d'épuration, l'installation de séchage (1) comprenant :
- une cuve (4) adaptée pour recevoir un bain d'huile (2) à une température de séchage jusqu'à un niveau d'huile (11), la cuve (4) s'étendant selon une direction longitudinale (L),
- un système de chauffage (19 ; 19') adapté pour chauffer l'huile à la température de séchage,
- un système d'alimentation (50) adapté pour alimenter la cuve (4) en produit dans l'état pâteux,
- un système de convoyage (60) adapté pour déplacer le produit dans la cuve (4), le système de convoyage (60) présentant une surface de convoyage (61) déplaçable en continu sur un trajet de convoyage s'étendant au moins en partie dans la cuve (4) entre des emplacements amont (62) et aval (63) distants selon la direction longitudinale (L), la surface de convoyage (61) étant destinée à être placée en-dessous du niveau d'huile (11) entre les emplacements amont (62) et aval (63),
l'installation de séchage (1) étant caractérisée en ce que le système d'alimentation (50) comprend un dispositif d'extrusion (51) adapté pour délivrer le produit dans l'état pâteux par extrusion sous forme d'au moins un filament, le dispositif d'extrusion (51) étant disposé à distance selon une direction verticale (V) de la surface de convoyage (61) et présentant au moins un orifice d'extrusion (55) en regard de la surface de convoyage (61), le dispositif d'extrusion (51) étant destiné à être placé au-dessus du niveau d'huile (11), le produit étant déplacé sur la surface de convoyage (61) sous forme d'au moins un filament.
2. Installation de séchage (1) selon la revendication 1, dans laquelle le dispositif d'extrusion (51) est adapté pour délivrer au moins un filament isolé au travers de l'orifice d'extrusion (55) selon une direction d'extrusion (E), l'orifice d'extrusion (55) présentant une surface de révolution autour d'un axe parallèle à la direction d'extrusion (E), de telle manière que le filament présente un axe de filament parallèle à la direction d'extrusion (E) lors de Γ extrusion.
3. Installation de séchage (1) selon la revendication 2, dans laquelle l'orifice d'extrusion (55) présente une section transversale d'extrémité dont une dimension maximale est comprise entre 5 mm et 25 mm, de telle manière que le filament présente une section transversale comprise entre 5 mm et 25 mm.
4. Installation de séchage (1) selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, dans laquelle l'orifice d'extrusion (55) présente une longueur supérieure à 20 mm, de préférence supérieure à 30 mm, notamment comprise entre 20 mm et 100 mm, de préférence entre 40 mm et 80 mm.
5. Installation de séchage (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle le dispositif d'extrusion (51) comprend une pluralité d'orifices d'extrusion (55) agencés pour délivrer respectivement des filaments séparés les uns des autres.
6. Installation de séchage (1) selon la revendication 5, dans laquelle les orifices d'extrusion (55) sont écartés les uns des autres d'une distance supérieure à 1 mm, de préférence supérieure à 2 mm.
7. Installation de séchage (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle le dispositif d'extrusion est adapté pour déposer ledit au moins un filament sur une largeur selon une direction transversale (T) de la surface de convoyage (61).
8. Installation de séchage (1) selon la revendication 7 lorsqu'elle dépend de la revendication 5, dans laquelle les orifices d'extrusion (55) sont alignés les uns par rapport aux autres selon la direction transversale (T).
9. Installation de séchage (1) selon la revendication 7, dans laquelle le dispositif d'extrusion comprend au moins une tête d'extrusion pourvue dudit au moins un orifice d'extrusion (55), la tête d'extrusion étant déplaçable selon la direction transversale (T) par rapport à la surface de convoyage (61).
10. Installation de séchage (1) selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, dans laquelle le système de chauffage (19 ; 19') comprend un dispositif d'injection d'huile adapté pour injecter de l'huile à la température de séchage sur la largeur de la surface de convoyage (61).
11. Installation de séchage (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans laquelle le système de convoyage (60) est un convoyeur à bande comprenant au moins une bande sans fin (65) portant la surface de convoyage (61) et un système de guidage et d'entraînement (66) adapté pour faire défiler en continu la bande sans fin (65) en regard de l'orifice d'extrusion (55) et entre les emplacements amont (62) et aval (63).
12. Installation de séchage (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans laquelle l'orifice d'extrusion (55) est placé en regard de l'emplacement amont (62), de telle manière que le produit dans l'état pâteux soit délivré directement dans le bain d'huile (2).
13. Installation de séchage (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans laquelle la cuve (4) présente un fond (5) depuis lequel une paroi latérale (6) s'étend selon la direction verticale (V) et dans laquelle le système de chauffage (19 ; 19') comprend au moins un circuit d'huile (20 ; 20', 80) qui comporte au moins une entrée d'huile (22 ; 22') disposée au-dessus de la surface de convoyage (61) et par laquelle de l'huile est injectée dans la cuve (4), au moins une sortie d'huile (21 ; 21 ') ménagée dans le fond (5) de la cuve (4) et par laquelle l'huile est évacuée de la cuve (4), un dispositif de chauffage (25 ; 25', 84) et un organe d'entraînement (34 ; 82) adapté pour faire circuler l'huile depuis la sortie d'huile (21 ; 21 ') jusqu'à l'entrée d'huile (22 ; 22') au travers du dispositif de chauffage (25 ; 25 ' , 84).
14. Installation de séchage (1) selon la revendication 13, dans laquelle le dispositif de chauffage (25 ; 25') comprend un dispositif d'échange de chaleur adapté pour récupérer une chaleur latente de vapeur issue du séchage du produit dans la cuve (4) et pour transférer ladite chaleur latente de vapeur à l'huile circulant dans le circuit d'huile (20 ; 20').
15. Installation de séchage (1) selon l'une quelconque des revendications 13 et 14, dans laquelle le système de chauffage (19') comprend au moins un circuit d'huile amont (20') adapté pour chauffer l'huile à une température de séchage amont et un circuit d'huile aval (80) adapté pour chauffer l'huile à une température de séchage aval, la température de séchage amont étant inférieure à la température de séchage aval, de manière à déplacer le produit successivement dans le bain d'huile (2) à la température de séchage amont et dans le bain d'huile (2) à la température de séchage aval.
16. Installation de séchage (1) selon la revendication 15, dans laquelle les circuits d'huile amont (20') et aval (80) sont adaptés pour injecter respectivement une quantité d'huile amont et une quantité d'huile aval, la quantité d'huile aval étant inférieure à la quantité d'huile amont.
17. Installation de séchage (1) selon l'une quelconque des revendications 13 à 16, dans laquelle l'entrée d'huile (22 ; 22') et la sortie d'huile (21 ; 21 ') du circuit d'huile (20 ; 20', 80) sont disposées sensiblement en regard l'une de l'autre selon la direction verticale (V).
18. Installation de séchage (1) selon l'une quelconque des revendications 13 à 17, dans laquelle le fond (5) présente au moins une concavité dans laquelle la sortie d'huile (21 ; 21 ') du circuit d'huile (20 ; 20', 80) est ménagée.
19. Procédé de séchage d'un produit dans un état pâteux, notamment de boue d'une station d'épuration, le procédé de séchage comprenant les étapes consistant à :
- chauffer un bain d'huile (2) présentant un niveau d'huile (11) à une température de séchage,
- délivrer le produit dans l'état pâteux par extrusion sous forme d'au moins un filament au-dessus du niveau d'huile (11),
- déplacer le produit sous forme d'au moins un filament en continu dans le bain d'huile (2) entre des emplacements amont (62) et aval (63) distants selon une direction longitudinale (L).
20. Procédé de séchage selon la revendication 19, prévoyant, au cours de l'étape consistant à délivrer le produit, de délivrer un filament isolé selon une direction d'extrusion (E), le filament présentant un axe de filament parallèle à la direction d'extrusion (E) lors de Γ extrusion.
21. Procédé de séchage selon la revendication 20, prévoyant, au cours de l'étape consistant à délivrer le produit, que le filament présente une section transversale comprise entre 5 mm et 25 mm.
22. Procédé de séchage selon l'une quelconque des revendications 19 à 21, prévoyant, au cours de l'étape consistant à délivrer le produit, de délivrer le produit sous forme d'une pluralité de filaments séparés les uns des autres.
23. Procédé de séchage selon l'une quelconque des revendications 19 à 22, prévoyant, au cours de l'étape consistant à délivrer le produit, de déposer ledit au moins un filament sur une largeur selon une direction transversale (T) et, au cours de l'étape consistant à déplacer le produit, de déplacer ledit au moins un filament sur la largeur.
24. Procédé de séchage selon la revendication 23, prévoyant, au cours de l'étape consistant à déplacer le produit, d'injecter de l'huile à la température de séchage sur la largeur.
25. Procédé de séchage selon l'une quelconque des revendications 19 à 24, prévoyant, au cours de l'étape consistant à délivrer le produit dans l'état pâteux, de délivrer le produit dans l'état pâteux directement dans le bain d'huile (2) en regard de l'emplacement amont (62).
26. Procédé de séchage selon l'une quelconque des revendications 19 à 25, prévoyant, au cours de l'étape consistant à chauffer l'huile, de récupérer une chaleur latente de vapeur issue du séchage du produit et de transférer ladite chaleur latente de vapeur à l'huile.
27. Procédé de séchage selon l'une quelconque des revendications 19 à 26, prévoyant, au cours de l'étape consistant à déplacer le produit, de déplacer le produit successivement dans le bain d'huile (2) à une température de séchage amont et dans le bain d'huile à une température de séchage aval, la température de séchage amont étant inférieure à la température de séchage aval.
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