Principe

Un séchoir à faisceau tubulaire rotatif (RTBD) est un type de séchoir à transfert de chaleur indirect largement utilisé dans les industries chimiques, alimentaires, des engrais et minières pour le séchage de matériaux fluides et granulaires. Son fonctionnement repose sur le principe de la conduction : la chaleur est transférée indirectement de la vapeur (ou d’un autre fluide caloporteur) circulant dans un faisceau de tubes rotatifs au matériau humide qui les entoure. L’humidité du produit s’évapore sans que celui-ci n’entre en contact direct avec le fluide caloporteur, ce qui le rend idéal pour les produits thermosensibles, poussiéreux ou susceptibles d’être contaminés.

Principe de fonctionnement

Le principe d’un séchoir à faisceau tubulaire rotatif est basé sur le transfert de chaleur indirect par conduction et convection douce.

• Le séchoir est constitué d’une enveloppe rotative contenant un grand nombre de tubes chauffés à la vapeur (le « faisceau tubulaire »).
• Le matériau d’alimentation humide est introduit dans la coquille rotative et continuellement brassé et mélangé par le mouvement de rotation du tambour.
• La vapeur circule dans les tubes, transférant la chaleur à travers les parois des tubes dans le matériau humide environnant.
• Lorsque la chaleur est conduite des surfaces du tube au produit, l’humidité s’évapore et la vapeur est évacuée par un petit flux d’air d’échappement à basse température ou de gaz inerte.
• Le produit séché est évacué en continu par l’autre extrémité du tambour.

Comme il n’y a pas de contact direct entre le produit et le milieu chauffant, le procédé est propre, contrôlé et adapté aux matériaux thermosensibles ou oxydables.

Construction

Un séchoir à faisceau tubulaire rotatif se compose des principaux éléments suivants :

1. Coque (tambour extérieur) :

Le corps principal du séchoir est une enveloppe cylindrique creuse qui tourne lentement autour de son axe. Cette enveloppe est légèrement inclinée (1° à 5°) afin de permettre au matériau de se déplacer progressivement, par gravité, de l’entrée à la sortie. Elle est fabriquée en acier au carbone ou en acier inoxydable (SS 304 / SS 316), selon les caractéristiques du produit. L’enveloppe est généralement revêtue d’une double enveloppe de vapeur pour limiter les pertes de chaleur et maintenir une température constante.

Le rapport longueur/diamètre varie généralement de 4:1 à 8:1, et le tambour tourne à une vitesse de 2 à 10 tr/min, entraîné par un moteur et un système d’engrenages.

2. Assemblage du faisceau de tubes :

L’élément central du sécheur est le faisceau tubulaire, composé de centaines de tubes de petit diamètre (généralement de 25 à 75 mm de diamètre extérieur) fixés à leurs deux extrémités à des plaques tubulaires et montés à l’intérieur de l’enveloppe rotative. De la vapeur (ou un autre fluide caloporteur) circule dans ces tubes.

• Les tubes sont disposés parallèlement à l’axe du tambour, recouvrant tout l’intérieur de la coque.
• Le nombre et la disposition des tubes dépendent de la capacité du séchoir et des besoins en transfert de chaleur.
• La rotation du faisceau tubulaire assure une agitation continue et un mélange uniforme du matériau, exposant des surfaces fraîches pour le transfert de chaleur.

3. Système d’entrée de vapeur et de sortie de condensats :

De la vapeur est injectée par un joint rotatif à une extrémité du faisceau tubulaire. La vapeur circule dans les tubes, se condense sur les parois internes et libère de la chaleur latente dans le matériau extérieur. Le condensat formé est évacué par un collecteur de condensats et rejeté soit par le même joint rotatif, soit par une sortie séparée.

Un purgeur de vapeur est installé pour assurer l’évacuation continue des condensats et maintenir une efficacité de transfert de chaleur maximale.

4. Modalités d’alimentation et de déchargement :

• L’alimentation humide est introduite dans l’extrémité supérieure du tambour par une goulotte d’alimentation ou un alimentateur à vis qui assure un chargement uniforme.
• Au fur et à mesure que le tambour tourne et que le faisceau de tubes agite le matériau, le produit se déplace progressivement vers l’extrémité de décharge, où le matériau séché sort par une goulotte de décharge ou un convoyeur à vis.
• Le temps de séjour du matériau à l’intérieur du tambour peut être ajusté en contrôlant la vitesse du tambour et le débit d’alimentation.

5. Système d’échappement air/vapeur :

Bien que le séchoir fonctionne par chauffage indirect, une petite quantité d’air ou de gaz inerte est introduite pour évacuer les vapeurs d’humidité. L’air humide est ensuite évacué par un conduit d’évacuation relié à un séparateur cyclonique ou à un filtre à manches afin de récupérer les particules fines avant son rejet. Dans certains cas, des condenseurs de vapeur sont utilisés lorsque la récupération du solvant est nécessaire.

6. Mécanisme d’entraînement :

Le tambour est monté sur des rouleaux de support ou des tourillons et mis en rotation par un moteur électrique avec réducteur via une transmission par chaîne, courroie ou engrenage. Le système d’entraînement est conçu pour supporter la charge combinée du tambour et du faisceau tubulaire tout en assurant une rotation fluide.

7. Isolation et enveloppe :

L’ensemble de la coque extérieure est isolé avec de la laine de verre ou de la laine minérale et recouvert d’une tôle d’acier protectrice pour minimiser les pertes de chaleur et assurer un fonctionnement sûr.

8. Système d’instrumentation et de contrôle :

Le RTBD est équipé de manomètres, de thermocouples, de débitmètres de condensats et de régulateurs de température pour contrôler la pression de la vapeur, la vitesse du ballon et le débit d’alimentation.

Les systèmes modernes sont automatisés grâce à des panneaux PLC-IHM pour un contrôle précis, l’enregistrement des données et les dispositifs de sécurité.