Séchoir rotatif à insertion directe

Principe

Un séchoir rotatif direct fonctionne selon le principe du transfert thermique direct entre les gaz chauds et le matériau humide. L’air chaud ou les gaz de combustion, produits par un four ou un brûleur, sont mis en contact direct avec le matériau à l’intérieur du tambour rotatif. La chaleur du gaz est transférée au matériau solide par convection et conduction, ce qui provoque une évaporation rapide de l’humidité. L’air chargé de vapeur est évacué par le système d’échappement, tandis que le matériau séché est évacué à l’autre extrémité du séchoir.

La vitesse de séchage dépend de la température et de la vitesse de l’air, du débit d’alimentation et du temps de contact entre le gaz chaud et le matériau. Ce procédé est très efficace et largement utilisé lorsque le contact direct entre le gaz et le produit est acceptable.

Construction

Un séchoir rotatif direct se compose des principaux éléments suivants :

• Coque rotative (tambour) :
  Le séchoir est constitué d’une enveloppe cylindrique rotative légèrement inclinée, généralement en acier doux ou en acier inoxydable, selon le matériau à sécher. Le tambour mesure typiquement de 4 à 10 diamètres de longueur et tourne à une vitesse de 2 à 10 tr/min. L’inclinaison (1° à 5°) facilite le passage du matériau de l’entrée à la sortie par gravité.
• Vols (Aveurs) :
  À l’intérieur du tambour, des ailettes de levage sont soudées sur toute sa circonférence. Celles-ci soulèvent le matériau et le font passer en cascade dans le flux d’air chaud lors de la rotation du tambour, assurant ainsi une exposition uniforme et un transfert de chaleur efficace.
• Dispositif d’alimentation et de déchargement :
  La matière humide est introduite dans la partie supérieure du tambour par une goulotte d’alimentation, une vis sans fin ou une vanne rotative. Au fur et à mesure que le tambour tourne, la matière se déplace progressivement vers l’extrémité de décharge, où le produit séché est recueilli par une goulotte ou un convoyeur à vis.
• Générateur d’air chaud / Four :
  Les gaz chauds sont produits par un brûleur à gaz, un brûleur à mazout ou un four à combustible solide. Ces gaz sont introduits dans le tambour soit à l’extrémité d’alimentation (écoulement à co-courant), soit à l’extrémité de décharge (écoulement à contre-courant), selon le produit et le procédé.
  • Flux co-courant : L’air chaud et le matériau se déplacent dans la même direction. Cela permet un séchage en douceur et convient aux matériaux thermosensibles. Flux à contre-courant : L’air chaud et le matériau se déplacent dans des directions opposées, ce qui permet une efficacité de séchage supérieure et un taux d’humidité final plus faible.
• Système d’échappement d’air :
  Les gaz d’échappement transportant de la vapeur d’eau sortent par un conduit à l’extrémité opposée et passent par un séparateur cyclonique, un filtre à sac ou un épurateur pour éliminer les particules de poussière entraînées avant d’être rejetés dans l’atmosphère.
• Mécanisme d’entraînement :
  Le tambour est supporté par des pneus et des rouleaux de support et entraîné par un moteur électrique et une boîte de vitesses via une chaîne, une courroie ou un système d’engrenages à couronne.
• Instrumentation et contrôle :
  La température et le débit d’air sont surveillés à l’aide de thermocouples et de manomètres, tandis que les systèmes modernes utilisent des contrôles PLC-HMI pour un fonctionnement précis.

Séchoir rotatif à séchage indirect

Principe

Un séchoir rotatif indirect (également appelé séchoir rotatif sous vide ou séchoir rotatif à conduction) fonctionne selon le principe du transfert de chaleur indirect : le fluide de séchage (généralement de la vapeur, de l’huile thermique ou des gaz chauds) n’entre pas en contact direct avec le matériau. La chaleur est transférée à travers la paroi métallique du tambour par conduction et rayonnement.

Le séchage s’effectue à température et atmosphère contrôlées, souvent sous vide, afin de prévenir l’oxydation, la contamination ou la dégradation des matériaux thermosensibles. La vapeur d’eau est éliminée du système par une pompe à vide ou un condenseur.

Cette conception est utilisée pour les matériaux qui sont toxiques, fins, poussiéreux ou chimiquement réactifs, où la contamination par les gaz de combustion ou l’oxydation doit être évitée.

Construction

Un séchoir rotatif indirect est composé de :

• Coque rotative (tambour) :
  Semblable à un séchoir direct, le tambour est une enveloppe cylindrique creuse montée horizontalement et tournant lentement (1 à 10 tr/min). Sa surface extérieure est souvent isolée pour éviter les pertes de chaleur. Le tambour est chauffé extérieurement par des enveloppes à vapeur, des serpentins à huile thermique ou des enveloppes à gaz chaud.
• Conception interne sans ailes :
  Contrairement aux séchoirs directs, les séchoirs indirects ne comportent généralement pas d’ailettes internes, le mouvement des matières étant assuré par la rotation lente du tambour et le doux écoulement des solides. Dans certains modèles, des palettes ou des élévateurs sont ajoutés pour améliorer le mélange et l’exposition à la surface chauffée.
• Système de chauffage :
  Le fluide caloporteur (vapeur, huile chaude ou gaz de combustion) circule dans des enveloppes, des serpentins ou des tubes entourant le tambour. La chaleur est transmise au matériau à travers la paroi métallique. Le fluide entre et sort par des joints rotatifs pour un chauffage continu.
• Mécanisme d’alimentation et d’évacuation :
  Le matériau est introduit dans le tambour par un alimentateur à vis étanche ou une vanne rotative afin d’éviter les fuites de gaz. Le produit séché est évacué par une goulotte de sortie ou un convoyeur à vis.
• Système d’échappement de vapeur :
  Lorsque l’humidité s’évapore, les vapeurs sont évacuées par un conduit d’évacuation ou de vide relié à un condenseur et à une pompe à vide. Le condensat est recueilli séparément, tandis que les gaz non condensables sont évacués en toute sécurité.
• Pilotage et assistance :
  Le tambour est supporté par des rouleaux et des pneus, mis en rotation par un moteur électrique et un réducteur. Un variateur de vitesse (VFD) permet un contrôle précis du temps de séjour.
• Instrumentation et contrôles :
  La température, la pression et le débit du fluide caloporteur sont contrôlés automatiquement à l’aide de capteurs, de vannes de régulation et de systèmes basés sur des automates programmables.