loader

Séchoirs industriels en boucle fermée avec récupération de chaleur par condensation.

TERRAO présente sa technologie de mise en boucle fermée des séchoirs industriels.

Objet‭ : ‬justification scientifique et technique de la technologie de séchage en circuit fermé par déshumidification et récupération de chaleur par TERRAO‭, ‬incluant le séchage en atmosphère inerte‭. ‬

Résumé‭ 

Ce rapport détaille la technologie de mise en boucle fermée des séchoirs industriels développée par TERRAO‭. ‬Contrairement aux séchoirs traditionnels ouverts‭, ‬qui rejettent continuellement de l’air chaud et humide dans l’atmosphère‭, ‬notre système fonctionne en circuit fermé‭. ‬L’air humide sortant du séchoir est traité dans une unité de condensation qui le déshumidifie en récupérant l’eau‭. ‬L’humidité de l’air ainsi déshumidifié atteint le même niveau que celle de l’air extérieur‭ : ‬l’air est sec après la condensation‭. ‬L’énergie latente libérée lors de cette condensation est intégralement récupérée‭ ‬et utilisée pour réchauffer l’air sec avant son retour dans le séchoir‭. ‬Ce procédé permet non seulement des‭ ‬économies d’énergie drastiques de 30‭ ‬à 60%‭ ‬selon la température du séchage‭, ‬mais il crée également une atmosphère de séchage inerte‭ (‬sans oxygène‭), ‬ce qui améliore considérablement la sécurité‭ (‬prévention des incendies et explosions‭) ‬et préserve la qualité des produits en évitant leur oxydation‭. ‬

1‭. ‬Introduction‭ : ‬la problématique des séchoirs ouverts traditionnels‭ ‬

Le séchage industriel est l’un des procédés les plus énergivores de l’industrie‭.‬‭ ‬Les séchoirs conventionnels fonctionnent sur un principe simple mais inefficace‭ : ‬

De l’air ambiant‭ (‬avec une humidité voisine de 10‭ ‬g/kg sec‭) ‬est chauffé à haute température‭. ‬

Cet air chaud et sec est injecté dans le séchoir où il se charge de l’humidité du produit‭. ‬

L’air chaud‭, ‬maintenant saturé d’humidité et chargé de polluants‭ (‬COV‭, ‬odeurs‭, ‬poussières‭), ‬est rejeté à l’atmosphère via une cheminée‭. ‬

Ce modèle présente deux inconvénients majeurs‭ :‬‭ ‬

  • Gaspillage énergétique massif‭ :‬‭ ‬la totalité de l’énergie utilisée pour chauffer l’air et évaporer l’eau‭ (‬chaleur latente de vaporisation‭) ‬est perdue dans l’atmosphère‭. ‬
  • Pollution atmosphérique‭:‬‭ ‬les rejets gazeux peuvent contenir des composés organiques volatils‭ (‬COV‭), ‬des odeurs et des poussières‭, ‬entraînant des nuisances pour le voisinage et nécessitant potentiellement des systèmes de traitement des fumées coûteux‭. ‬

La technologie TERRAO a été conçue pour résoudre radicalement ces deux problèmes‭. ‬

2‭. ‬Le principe du séchoir en boucle fermée TERRAO‭ ‬

Notre solution consiste à‭ “‬boucler‭” ‬le circuit d’air du séchoir‭. ‬Au lieu de rejeter l’air humide‭, ‬nous le traitons et le réutilisons en continu‭.‬‭ ‬

Processus‭ : ‬

  1. Sortie du séchoir‭ :‬‭ ‬l’air chaud‭, ‬saturé en humidité sort du séchoir‭. ‬
  2. Déshumidification par condensation‭ :‬‭ ‬cet air traverse le système de lavage et condensation Terrao‭, ‬où il est refroidi entre 10‭ ‬et 15°C‭. ‬L’eau contenue dans l’air se condense et est récupérée‭. ‬En sortie de TERRAO‭, ‬l’air a un poids d’eau de même niveau que celui de l’extérieur au voisinage de 10‭ ‬g/kg sec‭. ‬
  3. Récupération de chaleur‭ : ‬la condensation de la vapeur d’eau libère une quantité massive d’énergie‭ (‬chaleur latente‭).‬Cette énergie est captée par le système‭. ‬
  4. Réchauffage de l’air‭ :‬‭ ‬l’air‭, ‬maintenant froid et sec‭, ‬est réchauffé en utilisant l’énergie récupérée à l’étape précédente‭. ‬Un appoint d’énergie minimal peut être nécessaire pour atteindre la température de consigne exacte‭. ‬
  5. Retour au Séchoir‭ :‬‭ ‬l’air chaud et sec est réinjecté dans le séchoir pour un nouveau cycle de séchage‭. ‬
  6. L’excès de chaleur est utilisé pour d’autres process‭.‬

Exemple de la connexion du condenseur laveur TERRAO sur un séchoir de 72‭ ‬000‭ ‬Nm3‭/‬h en sortie et chargé en particules fines collantes et opérationnel depuis 2019‭ :

3‭. ‬Justification scientifique et technique‭ ‬

3.1‭. ‬Thermodynamique‭ : ‬La Clé de l’Efficacité Énergétique‭ ‬

Le gain énergétique de notre système repose sur un principe physique fondamental‭ :‬‭ ‬le changement d’état de l’eau‭. ‬

  • Chaleur latente de vaporisation/condensation‭ : ‬pour transformer 1‭ ‬kg d’eau liquide en vapeur‭ (‬évaporation‭), ‬il faut fournir une quantité d’énergie considérable‭, ‬appelée chaleur latente de vaporisation‭, ‬qui est d’environ 2260‭ ‬kJ/kg‭ (‬ou‭ ‬~0,63‭ ‬kWh/kg‭). ‬Dans un séchoir traditionnel‭, ‬cette énergie est perdue‭. ‬
  • Notre innovation‭ :‬‭ ‬notre système fait le chemin inverse‭. ‬En forçant la vapeur d’eau à se condenser‭, ‬nous récupérons cette même quantité d’énergie‭.‬‭ ‬C’est cette énergie latente‭, ‬et non la simple chaleur sensible de l’air‭, ‬qui constitue la source principale d’économie‭. 
  • Électrification des séchoirs industriels‭ :‬‭ ‬grâce à la technologie TERRAO‭, ‬la pluparts des séchoirs industriels peuvent être totalement électrifiés avec‭ ‬des économies d’énergie entre 30‭ ‬à 60%‭ ‬selon la température de séchage‭ ‬

3.2‭ ‬Exemple d’un séchoir‭ ‬

Séchoir classique‭:

Principe de bouclage et de‭  ‬l’électrification du séchoir‭ : 

Calcul énergétique‭ : 

Bilan énergétique du séchoir‭ : ‬‭ ‬

Consommation‭  ‬électrique des PACs‭ :  ‬1424‭ ‬kW‭ ‬

Puissance de séchage‭ : ‬2829‭ ‬kW à 15°C‭ 

COP équivalent du séchoir bouclé‭ : ‬2‭ ‬

Puissance thermique disponible 35/40‭ : ‬1200‭ ‬kW‭ (‬perte 200‭ ‬kW‭) ‬

3.3‭. ‬Séchage en atmosphère inerte‭ :‬‭ ‬La Révolution pour la Sécurité et la Qualité‭ ‬

C’est l’un des avantages les plus importants et souvent sous-estimés de la technologie en boucle fermée par TERRAO‭. ‬

Création de l’atmosphère inerte‭ :‬‭ ‬le bouclage du séchoir permettant le séchage ne se fait donc plus à l’air‭, ‬mais dans un gaz inerte‭.‬

Justification‭ ‬Technique et Bénéfices‭ : ‬

  1. Sécurité Incendie et Explosion‭ :‬‭ ‬la plupart des incendies et des explosions de poussières‭ (‬phénomène ATEX‭) ‬nécessitent trois éléments‭: ‬un combustible‭ (‬les poussières du produit séché‭), ‬une source d’inflammation‭ (‬point chaud‭, ‬étincelle‭) ‬et un comburant‭ (‬l’oxygène de l’air‭). ‬En supprimant‭ ‬l’oxygène‭, ‬nous éliminons le comburant et donc quasi totalement le risque d’incendie et d’explosion‭. ‬Cela permet souvent de déclasser les zones ATEX et de réduire les coûts d’investissement et d’assurance liés à la sécurité‭. ‬
  2. Préservation de la qualité du produit‭ :‬‭ ‬l’oxygène est un agent oxydant qui peut dégrader les produits sensibles à la chaleur‭. ‬En séchant en atmosphère inerte‭, ‬nous empêchons ces réactions d’oxydation‭ :‬
  • Produits alimentaires‭ :‬‭ ‬préservation des vitamines‭, ‬des couleurs‭, ‬des arômes et prévention du rancissement des graisses‭.
  • Produits chimiques ou pharmaceutiques‭ :‬‭ ‬maintien de la stabilité chimique du produit‭. ‬
  • Bois ou biomasse‭ :‬‭ ‬prévention du noircissement et de la dégradation thermique‭. ‬

3.4‭. ‬Contrôle des‭ ‬Émissions et de la Pollution‭ ‬

Dans un système ouvert‭, ‬les polluants sont dilués dans un grand volume d’air et rejetés‭.‬‭ ‬Notre système les confine‭ : ‬

  • Confinement des polluants‭ : ‬les COV‭, ‬les odeurs et les poussières fines restent piégés dans la boucle fermée‭. ‬
  • Concentration dans les condensats‭ :‬‭ ‬lors de l’étape de déshumidification‭, ‬les composés solubles dans l’eau‭ (‬comme certaines molécules odorantes‭) ‬et les particules‭ ‬sont transférés dans l’eau condensée‭. ‬
  • Traitement simplifié‭ :‬‭ ‬au lieu de traiter des dizaines de milliers de m³‭/‬h de gaz‭, ‬l’industriel n’a plus qu’à traiter un faible débit d’eau condensée‭, ‬ce qui est beaucoup plus simple et économique‭. ‬Les rejets de la pollution dans le voisinage‭, ‬comme les odeurs‭, ‬sont donc supprimés‭.‬

4‭. ‬Conclusion‭ ‬

La technologie de mise en boucle fermée des séchoirs industriels de TERRAO représente un changement de paradigme par rapport aux‭ ‬méthodes traditionnelles‭. ‬En s’appuyant sur des principes thermodynamiques robustes‭, ‬elle permet de récupérer une quantité massive d’énergie fatale‭, ‬réduisant ainsi drastiquement les coûts opérationnels‭. ‬

Plus important encore‭, ‬elle crée nativement une atmosphère de séchage inerte‭, ‬une avancée majeure qui garantit un niveau de sécurité inégalé contre les risques d’incendie et d’explosion‭, ‬tout en préservant l’intégrité et la qualité des produits séchés‭. ‬En confinant les polluants‭,‬‭ ‬elle offre une solution élégante et économique à la problématique des émissions industrielles‭. ‬

Avec plus de‭ ‬80‭ ‬installations fonctionnelles‭ ‬en Europe‭, ‬cette technologie a prouvé sa maturité‭, ‬sa fiabilité et sa performance économique‭, ‬la positionnant comme le nouveau‭ ‬standard pour un séchage industriel durable‭, ‬sûr et efficace‭. ‬

Auteur‭ : ‬Prof‭. ‬Jaouad Zemmouri‭ ‬

 

Pour en savoir plus