CH628284A5 - Procede et dispositif de recuperation de l'energie calorifique contenue dans les vapeurs de solvants des encres d'imprimerie utilisees dans une presse a imprimer. - Google Patents
Procede et dispositif de recuperation de l'energie calorifique contenue dans les vapeurs de solvants des encres d'imprimerie utilisees dans une presse a imprimer. Download PDFInfo
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Description
La présente invention se rapporte à un procédé et à un dispositif de récupération de l'énergie calorifique contenue dans les vapeurs de solvants des encres d'imprimerie utilisées notamment dans une presse à imprimer une ou plusieurs couleurs comprenant plusieurs séchoirs.
On connaît une grande variété de moyens de récupération de l'énergie calorifique contenue dans les solvants des encres d'imprimerie. Un des moyens consiste à enflammer les solvants à l'aide d'un brûleur de type courant. Cette solution nécessite une consommation importante d'énergie. Un échangeur de chaleur peut être utilisé pour récupérer une partie de l'énergie des gaz d'échappement sortant du brûleur. Cependant, cette solution est désavantageuse en raison du coût d'entretien élevé de l'installation. De plus, il est difficile d'obtenir un rendement acceptable lorsque l'on se trouve en présence d'une grande diversité de concentrations de solvants. Un brûleur catalytique a également été développé. L'adjonction d'un catalyseur approprié présente l'avantage de pouvoir oxyder les solvants à des températures relativement basses, tandis que la demande énergétique est réduite dans ce système, les éléments catalytiques sont chers et demandent également un entretien important.
Une autre solution a été employée. Il s'agit d'oxyder thermique-ment les solvants et de récupérer l'énergie qu'ils contiennent. Cette solution implique le chauffage des gaz d'échappement dans une s
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chambre d'oxydation à environ 760° C avec récupération des gaz d'échappement pour chauffer de l'huile. Cette huile est ensuite utilisée pour préchauffer l'air devant être amené dans les séchoirs. Généralement, la quantité d'énergie requise pour chauffer l'air des séchoirs est petite en comparaison de la quantité d'énergie utilisée pour chauffer les gaz d'échappement à 760°C. La combinaison de ces deux exigences a conduit à de grandes difficultés sans pour cela déboucher sur de grands succès.
Un des principaux inconvénients des systèmes d'oxydation thermique habituels, tel que celui décrit dans le brevet US N° 3895918 est leur incapacité de travailler avec des niveaux élevés de concentration de solvants sans subir de détérioration. Les dommages résultants sont coûteux à réparer et à éviter, et ils limitent la durée de service de la chambre d'oxydation thermique. Le but de la présente invention est de fournir un procédé et un dispositif pour la récupération de l'énergie calorifique contenue dans les solvants des encres d'imprimerie qui permettent d'éliminer les inconvénients inhérents aux dispositifs existants. Pour ce faire, l'invention est définie par la revendication 1.
Une forme d'exécution d'un dispositif selon l'invention est décrite ci-après à titre d'exemple, à l'aide du dessin annexé, dans lequel:
la fig. 1 est une vue schématique de côté d'une presse à imprimer en héliogravure équipée d'un dispositif selon l'invention;
la fig. 2 est une vue de côté en coupe de l'un des groupes imprimeurs de la presse représentée par la fig.l;
la fig. 3 est une vue éclatée d'une première forme de réalisation de l'unité d'oxydation thermique;
la fig. 4 est une vue en coupe selon IV-IV de la fig. 3;
la fig. 5 est une vue en coupe d'un deuxième exemple de réalisation de l'unité d'oxydation thermique;
la fig. 6 est une vue schématique du système de réglage de la première forme de réalisation de l'unité d'oxydation thermique;
la fig. 7 est une vue schématique du système de réglage du deuxième exemple de réalisation de l'unité d'oxydation thermique, et la fig. 8 est une vue schématique illustrant le fonctionnement du dispositif de récupération de l'énergie selon l'invention.
La fig. 1 représente un local de presse, généralement désigné par la lettre A, dans lequel est placée une presse rotative héliographique désignée par la lettre B. Un dispositif d'échappement C, relié aux séchoirs de la presse, comprend une soufflerie D, une unité d'oxydation thermique E ainsi que des conduites appropriées reliant la soufflerie D et l'unité d'oxydation thermique E. Le dispositif d'échappement C est relié à une cheminée F débouchant à l'atmosphère. La presse hélio B située dans le local de presse A est équipée d'une section d'alimentation et de contrôle de la bande 10, de huit groupes imprimeurs notés de 12a à 12h ainsi que d'une station de découpage, de refoulage et d'empilage 14. Au-dessus de chaque groupe imprimeur 12a-12h, on a placé les séchoirs 16a-16h. Chaque groupe imprimeur 12a-12h comporte un tableau de commande individuel 18 sur lequel sont disposés les organes de commande des opérations d'impression propres à chaque groupe. Un collecteur 20, placé au-dessus des séchoirs 16a-16h, est relié à chaque sortie desdits séchoirs 16a-16h. Le collecteur 20 est relié au canal de ventilation 22 qui est, quant à lui, équipé d'une certaine quantité de prises d'air 24 situées près du sol du local A de la presse B, de façon à aspirer les vapeurs des solvants qui s'échappent inévitablement des séchoirs 16a-16h. De préférence, chaque groupe imprimeur est muni d'une telle prise d'air 24 reliée au canal de ventilation 22. Un clapet 26 est prévu dans le circuit du canal de ventilation 22. Le clapet 26 est commandé par un organe d'asservissement 28 qui règle la quantité de gaz passant dans le canal de ventilation 22 et dans le collecteur 20. Le collecteur 20 est relié à l'entrée de la soufflerie D. La sortie de la soufflerie D est reliée à l'unité d'oxydation thermique E par le canal 30. La sortie de l'unité d'oxydation thermique E est quant à elle reliée à l'aide du canal 31 à la cheminée F.
On notera que la presse à imprimer, illustrée par la fig. 1, a été représentée schématiquement dans un but d'illustration d'un exemple de l'une des nombreuses presses à imprimer qui pourraient être utilisées conjointement avec la présente invention.
La fig. 2 représente l'intérieur de n'importe quel groupe imprimeur 12 et du séchoir 16 qui lui est associé. La bande de carton ou de 5 papier 32 est introduite à l'entrée du groupe imprimeur 12 et passe entre une paire de cylindres rotatifs 34 et 36. Le cylindre 34 est partiellement immergé dans un bain d'encre 38 et est muni d'une série de rainures 40 réparties sur sa surface dans des positions appropriées. Les rainures 40 prennent l'encre du bain 38 et la transfèrent sur la io surface de la bande 32 lorsque celle-ci passe entre les cylindres 34 et 36. La bande 32 est d'abord conduite autour des rouleaux de renvoi 42 avant d'être introduite entre les cylindres 34 et 36, et de là dans le séchoir 16.
L'encre utilisée contient des solvants organiques différents qui 15 s'évaporent dans le séchoir 16. La bande 32 est dirigée, à l'intérieur du séchoir 16, à l'aide de plusieurs rouleaux de renvoi 44 disposés de manière à faire passer la bande 32 devant la canalisation 46. La canalisation 46 est munie d'une série d'ouvertures 47 placées le long du trajet de la bande 32. Chaque rouleau de renvoi 44 est placé en 20 regard desdites ouvertures 47 dans le but de soutenir la bande 32 pour l'empêcher de flotter sous l'effet de la pression de l'air provenant de la canalisation 46. La canalisation 46 est alimentée en air chaud par une soufflerie 48 et un générateur de chauffage 50, de façon à favoriser l'évaporation des solvants organiques contenus 25 dans les encres. L'air chaud provenant de la canalisation 46 est renvoyé à la soufflerie 48 par l'intermédiaire de la canalisation 52 après qu'il a passé au voisinage de la bande 32. La canalisation 52 est également située à l'intérieur du séchoir 16 et possède un certain nombre d'ouvertures 49 destinées à laisser passer l'air chaud ayant 30 passé au voisinage de la bande 32. Le circuit qui vient d'être décrit est un circuit de recyclage et de chauffage de l'air pour un séchoir.
Il est cependant nécessaire d'éliminer une partie de l'air de recirculation, de façon que la concentration des solvants organiques n'atteigne pas un niveau où une étincelle, ou autre cause, ne puisse 35 produire une explosion.
Dans l'industrie, la concentration de solvants organiques est souvent exprimée en LEL (unité US représentant la plus basse limite d'explosion). Cette concentration de solvants dans le séchoir est généralement réglée de façon qu'elle ne dépasse jamais 25% de LEL. 40 Une façon de réaliser cette régulation consiste à remplacer continuellement l'air de recirculation en l'évacuant par le canal 54 relié au collecteur 20. L'air chargé de solvants passant au travers du canal 54 entraîne l'aspiration de l'air situé dans le local de la presse par l'intermédiaire des ouvertures 56. Les ouvertures 56 sont situées à 45 l'extrémité de la canalisation 52. Cette façon de remplacer l'air de recirculation du séchoir d'une manière non contrôlée est efficace,
mais demande une grande installation d'oxydation thermique, capable de traiter le volume important de gaz d'échappement contenant une concentration relativement basse de solvants.
so Pour contrôler plus efficacement la concentration de solvants dans l'air de recyclage du séchoir 16 et de ce fait abaisser substantiellement le volume de l'air d'échappement, un système de réglage du LEL est utilisé dans chacun dès séchoirs. Les systèmes de réglage du LEL comprennent généralement un détecteur de concentration de 55 solvants 58 situé de manière à mesurer la concentration de solvants dans l'air de recyclage. Le détecteur 58 produit un signal qui est proportionnel au niveau de concentration de solvants organiques. Le signal est envoyé du détecteur 58 à un circuit de réglage du LEL 60 qui agit pneumatiquement sur les moyens d'ouverture et de ferme-60 ture d'un clapet 62 situé dans le canal 54. De cette façon, la concentration de solvants de l'air dans le séchoir est précisément réglée et maintenue au niveau désiré. L'utilisation d'un système de réglage du LEL permet de réduire considérablement le volume d'air passant au travers de la canalisation 54 et de ce fait de réduire 65 également le volume de gaz qui doit être oxydé thermiquement par l'unité d'oxydation thermique E. De plus, le système de réglage du LEL agit de façon à maintenir une concentration de solvants dans le séchoir, qui soit toujours dans des limites ne pouvant pas conduire à
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une explosion. D'autre part, ce système peut être réalisé de façon à stopper automatiquement la presse à imprimer si la concentration de solvants atteint un niveau dangereux en raison, par exemple, du fonctionnement défectueux de l'un des organes. En conclusion, le système de réglage du LEL réalise, d'une part, la sécurité de fonctionnement et, d'autre part, permet de réduire le volume des gaz qui doivent être traités.
La fig. 3 représente une première réalisation d'une unité d'oxydation thermique E. L'imité comprend une structure métallique divisée en deux chambres 64 et 66 ainsi qu'une chambre d'oxydation thermique 69. Les chambres 64,66 et 69 sont doublées avec des panneaux constitués d'un matériel approprié destiné aux foyers. Ges panneaux ont une épaisseur d'environ 150 mm et sont disponibles dans le commerce. La composition et l'épaisseur de ces panneaux sont déterminées en partie par les températures de fonctionnement des chambres 64,66 et 69. Dans l'exemple choisi, les chambres 64,66 et 69 sont calculées pour travailler à une température d'environ 1093°C, mais elles seront généralement utilisées en dessous de cette température. Il est nécessaire, pour maintenir le coût d'entretien dans des limites raisonnables et pour augmenter la durée de vie des organes, de régler la température dans le système. Chaque chambre 64 respectivement 66 possède une première porte 68, respectivement 70, et une seconde porte 72, respectivement 74. Les secondes portes 72 et 74 des chambres 64 et 66 débouchent dans la chambre d'oxydation 69. Les premières portes 68 et 70 des chambres 64 et 66 sont reliées au collecteur entrée, sortie 76 qui, lui, est relié à son tour au canal 30 de la soufflerie D (voir fig. 1) et au canal d'échappement 31. Le collecteur 76 est divisé en-deux sections 76a et 76b qui sont reliées aux premières portes 68, respectivement 70. La section 76a est reliée au canal 30 par un manchon équipé d'un clapet 78a et la section 76b est reliée au canal 30 par un autre manchon possédant un clapet 78b. De façon à relier le système à l'atmosphère, la section 76a est raccordée au canal 31 par un manchon possédant un clapet 80a, et la section 76b est raccordée au canal 31 par un autre manchon équipé du clapet 80b.
Chaque chambre 64 et 66 possède quatre parois, les premières et secondes portes constituant les deux côtés opposés restant pour former une enceinte.
Deux canaux 82 et 84 sont placés à l'intérieur de chacune des chambres 64 et 66. Les canaux 82 et 84 ont une longueur quelque peu inférieure à la longueur de la chambre où ils sont situés. Toute la chambre, à l'exception du canal, est remplie avec du matériel échangeur de chaleur se présentant, préférablement, sous la forme de galets de façon à constituer un échangeur de chaleur à galets du type développé aux environs de 1929 par le Département américain de l'agriculture pour remplacer les échangeras de chaleur classiques utilisant la construction dite briques en quinconce. Ces galets ont la forme de croissants, cette forme ayant été jugée efficace pour produire le maximum d'échange de chaleur de par la surface offerte, tout en opposant aux gaz une résistance de passage minimale au travers d'un empilage de tels galets. La configuration non symétrique des galets leur permet d'être disposés un peu au hasard tout en garantissant le maximum de surface d'échange et le minimum de freinage du flux des gaz. Ce type de construction permet de mélanger intimement l'air chargé de solvants, de façon que l'air qui entre par la suite dans la chambre d'oxydation thermique 69 soit uniformément chargé de solvants, pour permettre l'oxydation thermique dès la sortie de l'échangeur de chaleur et, de ce fait, de réduire le format de la chambre d'oxydation thermique 69, en faisant démarrer immédiatement le processus d'oxydation thermique qui prend environ 0,6 s. Un écran (ou un grille—non représentée) est prévu à la sortie des canaux 82 et 84 et à la seconde porte des chambres 64 et 66, de façon que les galets de l'échangeur de chaleur soient maintenus en place.
L'unité d'oxydation thermique E travaille comme suit (nous négligerons pour l'instant l'explication du fonctionnement des canaux 82 et 84) : l'air chargé de solvants provenant du séchoir 16 est récolté dans la canalisation 20 (voir fig. 1) et envoyé, à l'aide de la soufflerie D dans le canal 30. L'un des clapets d'entrée 78a est ouvert tandis que l'autre, le clapet 78b, est fermé de façon que l'air chargé de solvants n'entre que dans la section 76a du collecteur 76. L'air chargé de solvants traverse la première porte 68 delà chambre 64 et, ensuite, il passe au travers du lit de galets 86. Le lit de galets 86 a été ! préalablement chauffé par le passage de l'air sortant de la chambre d'oxydation thermique 69 au cours d'un cycle antérieur. L'air chargé de solvants traversant le lit de galets 86 est de ce fait préchauffé. L'air chargé de solvants passe le long de toute la chambré 64 et, par conséquent, au travers du lit de galets 86 situé à l'intérieur de ladite chambre 64 et, ensuite, il atteint la seconde porte 72 au travers de laquelle il devra également passer. L'air ainsi préchauffé est ensuitë introduit dans la chambre d'oxydation thermique 69.
La chambre d'oxydation thermique 69 est équipée d'un brûleur 90 et d'un capteur de température 92. Le brûleur 90 est alimenté par du gaz naturel, ou tout autre combustible approprié, et la température de la flamme, par conséquent la quantité de chaleur appliquée à Pair chargé de solvants dans la chambre d'oxydation thermique 69, peut être réglée. liest nécessaire, pour transformer 99% de solvants organiques en dioxide dé carbone et en vapeur d'eau, de chauffer l'air chargé de solvants à une température d'au moins 760°C pendant environ 0,6 s. De ce fait, la chambre d'oxydation thermique 69 pourra être construite de telle façon que l'air chargé de solvants la traversant atteigne la température d'oxyda-tion au moins pendant le temps nécessaire à l'oxydation thermique. De façon à empêcher l'air chargé de solvants de court-circuiter une partie de la chambre d'oxydation thermique 69 et, de Ce fait, de passer d'une chambre 64,66 à l'autre en moins de temps qu'il n'est nécessaire, une chicane 94 a été montée dans ladite chambre d'oxydation thermique 69. De ce fait, puisque la totalité de la chambre d'oxydation thermique 69 est maintenue à une température de 760° C ou au-dessus, il n'est pas nécessaire dans ce système que le gaz passe directement dans la flamme du brûleur comme cela est le cas dans les unités d'oxydation thermique existantes.
L'air oxydé sort de la chambre d'oxydation thermique 69 par la deuxième porte 74 de la chambre 66. L'air oxydé se déplace ensuite le long de la chambre 66, cela au travers du lit de galets 88, jusqu'à la première porte 70 et ensuite dans la section 76b du collecteur 76. Le clapet 80b du collecteur 76 est ouvert de façon que l'air oxydé passe parla canalisation 31 et, de là, soit rejeté dans l'atmosphère. L'air passant au travers du lit de galets 88 transférera sa chaleur audit lit de galets 88. Cette chaleur sera utilisée pour préchauffer l'air chargé de solvants arrivant à cet endroit lors du cycle suivant. Après une période donnée, par exemple 10 min, lorsque le lit de galets 86 aura transmis sa chaleur et qu'il ne sera plus suffisamment chaud pour préchauffer l'air chargé de solvants et que le lit de galets 88 aura, quant à lui, absorbé le plus possible de chaleur provenant de l'air oxydé, le flux des gaz sera inversé. Cette opération est accomplie en fermant le clapet 78a et en ouvrant le clapet 78b de façon que l'air provenant du canal 30 passe par la partie 76b du collecteur 76. De plus, le clapet 80b sera fermé et le clapet 80a ouvert de manière que l'air oxydé provenant de la chambre 64 puisse passer par le canal 31 et puisse être mis à l'atmosphère. De cette façon, l'air chargé de solvants passe par la première porte 70 de la chambre 66, puis au travers du lit de galets 88 qui le préchauffé et, ensuite, il passe par la seconde porte 74 dans la chambre d'oxydation 69. L'air oxydé sortant de la chambre d'oxydation thermique 69 entre dans la chambre 64 par la seconde porte 72 et sa chaleur est utilisée pour chauffer à nouveau le lit de galets 86. L'air oxydé passe ensuite tout au long de la chambre 64 par la première porte 68 et il est finalement rejeté dans le canal 31 après avoir traversé la section 76a du collecteur 76 en passant par le clapet 80a.
On peut admettre que l'unité d'oxydation thermique E peut comprendre plus de deux lits dé galets. Cependant, pour simplifier l'explication et lés dessins, seule une unité d'oxydation thermique utilisant deux lits de galets a été décrite.
Il ressort de cette brève description que, en ouvrant et en fermant les clapets appropriés au moment voulu, le flux de l'air dans l'unité
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d'oxydation thermique E peut être alternativement dirigé sur l'une ou l'autre des chambres 64 et 66 de façon à récupérer la chaleur provenant de l'air oxydé et de l'utiliser pour préchauffer l'air chargé de solvants. Un tel système, lorsqu'il travaille en fonction d'une faible valeur admissible du LEL, permet d'obtenir une récupération d'énergie de l'ordre de 85% par rapport à l'utilisation d'une unité d'oxydation thermique E dépourvue d'un échangeur de chaleur. De ce fait, pour une faible valeur admissible du LEL, seulement 15% du combustible normalement utilisé dans les systèmes existants sera exigé lors de l'utilisation d'un échangeur de chaleur à galets. Lorsque le niveau de concentration de solvants dépasse la valeur admissible du LEL, citée ci-avant, la chaleur de combustion des solvants peut être utilisée pour réduire la demande de combustible du brûleur de la chambre d'oxydation thermique 69 à des valeurs proches de zéro.
Dans une première forme de réalisation, la chaleur de combustion produite par l'air chargé de solvants est réglée par le contrôle de la quantité de chaleur de préchauffage appliquée au système. On réalise cela en utilisant des canaux 82 et 84 associés à des clapets 96 et 98. Le clapet 96 règle la quantité d'air chargé de solvants, qui passe de la section 76a du collecteur 76 au canal 82. De la même façon, le clapet 98 règle la quantité d'air chargé de solvants, qui passe de la section 76b au collecteur 76 au canal 84.
La fonction des canaux 82 et 84 est mieux expliquée par la fig. 4 qui représente une vue fen coupe selon IV-IV de la fig. 3. Le clapet 96 est ouvert pour laisser passer l'air chargé de solvants de la section 76a au canal 82. L'air dans le canal 82 traverse seulement une petite partie du lit de galets 86. De cette façon, l'air qui passe par la canalisation 82 est préchauffé par une moins grande surface que l'air qui passe au travers du restant de la chambre 64. De ce fait, la quantité totale de chaleur de préchauffage, transmise à l'air chargé de solvants passant au travers de la chambre 64, est réglée par l'ouverture ou la fermeture du clapet 96. Le résultat obtenu est que la chaleur de combustion produite par les solvants contenus dans l'air chargé de solvants est réglée de façon que, virtuellement, aucune quantité de chaleur additionnelle ne soit communiquée, dans la chambre d'oxydation thermique 69, à l'air chargé de solvants. Cette absence de chaleur additionnelle permet de maintenir la température de la chambre d'oxydation thermique 69 dans des limites situées au-dessous des températures pouvant provoquer la destruction ou l'endommagement de ladite chambre d'oxydation thermique 69.
Avec cette solution, la consommation de carburant est réduite à des valeurs pratiquement nulles. Il est cependant recommandé de conserver la flamme du brûleur en veilleuse plutôt que de l'éteindre complètement.
Un autre avantage de cette solution réside dans le fait que les coûts d'entretien et de remplacement de la chambre d'oxydation thermique 69 sont pratiquement éliminés. Les clapets 96 et 98 sont conçus de façon à travailler ensemble de façon que l'efficacité du lit de préchauffage et du lit d'échappement soit modifiée simultanément.
Le dispositif, tel qu'il a été considéré jusqu'à présent dans cette description, a fonctionné avec le clapet d'admission de l'air du local de presse, en position fermée, impliquant de ce fait l'utilisation du seul air s'échappant des séchoirs des différents groupes imprimeurs. Lorsque les conditions le permettent, l'air du local de presse peut être directement rejeté dans l'atmosphère lorsque la presse est en travail. Cela s'effectue à l'aide d'une canalisation de ventilation reliée à une soufflerie (non représentée) directement connectée aux canalisations 22 et 31 (voir fig. 1) ainsi qu'à l'aide d'un clapet (également non représenté) qui commande le flux au travers du circuit de ventilation. Ce clapet sera seulement ouvert lorsque la presse sera en travail.
Cette manière de procéder n'est pas nuisible à l'environnement car, lorsque la presse travaille, le niveau de concentration de solvants dans l'air du local de presse est relativement bas.
La mise en service de l'installation de ventilation ne s'effectuera que lors du nettoyage des groupes imprimeurs, c'est-à-dire lorsque la presse à imprimer est arrêtée et que le niveau de concentration de solvants dans le local de presse A est quelque peu élevé. Cependant, durant la période de nettoyage de la presse, les clapets 96 ou 98
resteront fermés, car la concentration de solvants dans l'air du local de presse A n'est pas suffisante pour que cet air soit utilisé pour soutenir le processus d'oxydation thermique.
Une deuxième forme de réalisation du dispositif selon l'invention est représentée par la fig. 5. L'unité d'oxydation thermique E, décrite ci-avant, peut également être utilisée sans les canaux 82 et 84 et sans les clapets 96 et 98. Dans une réalisation de ce genre, le lit de galets 86 occupera toute la surface intérieure de chacune des chambres 64, respectivement 66, et il n'existera pas de moyens pour régler la quantité de chaleur de préchauffage qui sera appliquée à l'air chargé de solvants. De ce fait, lors de hautes concentrations de solvants, environ 9,1 % LEL ou au-dessus, la chaleur de combustion, produite par le préchauffage de l'air chargé de solvants, provoque une accumulation de chaleur dans la chambre d'oxydation thermique 69. Cette accumulation de chaleur peut éventuellement conduire à la détérioration des organes de la chambre d'oxydation thermique 69. Dans le but d'éviter cet écueil, la commande 28 (voir fig. 1) du clapet d'admission de l'air du local de la presse A est relié au détecteur de température 92 situé dans la chambre d'oxydation thermique 69. Lorsque la température de ladite chambre d'oxydation thermique 69 s'élève, la commande 28 du clapet d'admission de l'air du local de la presse actionne l'ouverture du clapet 26 et, de ce fait, autorise l'admission de l'air du local dans le canal 20 et, par là, dans l'unité d'oxydation thermique E. Puisque la concentration de solvants dans l'air du local de presse A est sensiblement plus basse que la concentration de solvants de l'air s'échappant des séchoirs, la combinaison de l'air provenant de ces deux sources aura une concentration de solvants légèrement plus basse que la concentration de solvants de l'air sortant des séchoirs pris pour lui-même.
Il est évident que, si la concentration de solvants de l'air d'échappement des séchoirs augmente, le clapet 26 sera ouvert un peu plus, augmentant de ce fait le volume d'air frais provenant du système de ventilation du local de presse A. De ce fait, la capacité du système de ventilation du local de presse A sera augmentée pendant les périodes de grande nécessité de ventilation de telle manière que l'air du local de presse soit toujours maintenu à un niveau de concentration de solvants acceptable. De plus, lors du nettoyage des locaux, c'est-à-dire lorsque la presse est arrêtée, tout l'air devant être traité par l'unité d'oxydation thermique E proviendra du local de presse et le dispositif d'oxydation thermique, selon la présente invention, consommera seulement 15% de la quantité de carburant nécessaire au fonctionnement d'un système dépourvu de récupérateur de chaleur et cela même si la concentration de solvants est relativement basse. De ce fait, lors du nettoyage du local de presse, la capacité totale du dispositif d'oxydation thermique est utilisée efficacement pour éliminer les solvants dans l'air de la pièce.
En réglant la quantité d'air frais introduite dans le système par l'intermédiaire du circuit de ventilation du local de presse A, il est possible de contrôler précisément la concentration de solvants de l'air préchauffé entrant dans la chambre d'oxydation thermique 69 et, de ce fait, de régler la quantité de chaleur de combustion produite. En réglant la chaleur de combustion produite, il est possible de faire fonctionner le système avec un minimum de combustible et, par là, de prévenir toute détérioration des organes tout en obtenant une ventilation efficace du local de presse sans pour cela être obligé d'investir de l'argent dans un dispositif de ventilation supplémentaire.
En fait, la deuxième forme de réalisation de l'invention agit en fonction de la quantité de chaleur produite par la combustion des solvants dans la chambre d'oxydation thermique 69, ainsi que le fait l'exemple donné par la première forme de réalisation de l'invention, mais avec en plus l'avantage de fournir un système de ventilation du local de presse A sans coût additionnel.
Il faut également relever que davantage de récupération d'énergie peut être obtenue en traitant la chaleur non utilisée à la sortie du dispositif d'oxydation thermique. Une certaine quantité de chaleur n'est pas emmagasinée par le lit de galets et la température de l'échappement du dispositif d'oxydation thermique peut dépasser
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150°C. Cet air peut être utilisé pour chauffer de l'huile ou un autre fluide qui peut être conduit vers les séchoirs pour chauffer leur air d'entrée.
La fig. 6 est un diagramme représentant le système de commande des clapets 96 et 98, utilisé conjointement avec la première forme de réalisation de l'invention. Ainsi que représenté dans la fig. 6, la sortie du détecteur de température 92 est reliée à la commande 100 du brûleur. Le détecteur de température 92 produit un signal électrique fonction de la température régnant dans la chambre d'oxydation thermique 69. La commande 100 du brûleur est équipée de façon à régler la quantité de combustible qui alimente le brûleur 90 et, par là, règle la quantité de chaleur additionnelle qui est transmise aux gaz chargés de solvants dans la chambre d'oxydation thermique 69. Le réglage de la quantité de combustible du brûleur 90 par la commande 100 du brûleur peut être réalisé de n'importe quelle manière traditionnelle connue, par exemple à l'aide d'une valve électropneumatique ou autre élément similaire. De préférence, la commande 100 du brûleur 90 est conçue pour alimenter le brûleur 90 avec une consommation minimale constante, de façon que, si la température de la chambre d'oxydation thermique 69 est à un niveau supérieur au niveau de température nécessaire, le brûleur 90 reste en veilleuse. Ce mode de faire évite l'obligation de rallumer constamment la flamme du brûleur 90. En utilisant une boucle de réglage du type décrit ci-avant, seule la quantité de chaleur additionnelle exacte sera appliquée à la chambre d'oxydation thermique 69 par le brûleur 90 pour maintenir le processus d'oxydation thermique.
Comme indiqué ci-dessus, la chaleur de combustion produite par l'air chargé de solvants, après qu'il a été préchauffé au-dessus de la température d'inflammation, est souvent plus importante que celle nécessaire à maintenir la chambre d'oxydation thermique 69 à la température requise de 760° C pour provoquer le processus d'oxydation thermique. Une fois que la quantité de chaleur de combustion produite provoque l'élévation de la température dans la chambre d'oxydation thermique 69 au-dessus d'un niveau déterminé, le système by-pass (clapets 96 et 98) de la première forme de réalisation est actionné pour éviter toute production excessive de chaleur. Le détecteur de température 82 est également relié au système de commande 102 des clapets 96 et 98. La commande 102 des clapets 96 et 98 est disponible dans le commerce et transforme le signal de sortie du détecteur de température 92 en une pression hydraulique, ou pneumatique, ou alors plus simplement en un signal électrique. De ce fait, lorsque le circuit de commande 102 détecte un signal d'entrée dépassant une amplitude donnée, les clapets 96 et 98, reliés de façon à travailler conjointement, seront ouverts. Puisque le signal de sortie de la commande 102 est fonction de la température détectée, les clapets 96 et 98 seront ouverts en fonction de la température de la chambre d'oxydation thermique 69. La commande 102 des clapets 96 et 98 est transmise auxdits clapets à l'aide de moyens pneumatiques, hydrauliques ou électriques, de façon que leur position soit définie précisément en fonction de la température détectée. Des clapets commandés hydrauliquement ou pneumatiquement seront choisis de préférence en raison des risques d'explosion. Un système entièrement électrique peut être utilisé à condition qu'il soit construit de façon à éliminer tout risque d'explosion dans le local de presse A.
La fig. 7 est un diagramme du système de commande et de réglage pour la deuxième forme de réalisation de l'invention. Dans ce cas, le détecteur de température 92, la commande 100 du brûleur et le brûleur 90 travaillent également suivant le principe décrit ci-avant.
Cependant, dans cette réalisation, le signal provenant du détecteur de température 92 est transmis à la commande 28 du clapet 26 du dispositif de ventilation. Cette commande, comme la commande 102 des clapets 96 et 98, est électropneumatique et actionne l'ouverture ou la fermeture du clapet 26 du dispositif de ventilation, en fonction du signal émis par le détecteur de température 92. Ainsi, lorsque la température mesurée dans la chambre d'oxydation thermique 69 s'élève au-dessus d'un niveau donné, la commande 100 du brûleur 90 agit sur ledit brûleur 90 de façon qu'il se mette en veilleuse. Lorsque la température dépasse le niveau donné, la commande 28 du clapet du système de ventilation agira aussi sur l'ouverture du clapet 26, permettant ainsi à l'air provenant du local de presse A de passer dans le canal 30 (voir fig. 1). L'air provenant du canal 30 aura pour effet de réduire la concentration en solvants des gaz chargés de solvants, dans le dispositif d'oxydation thermique.
La commande 28 du clapet 26 du système de ventilation a également une seconde entrée qui est reliée à la sortie de la commande 104 de la mise en service du système de ventilation du local de presse A, située à proximité du pupitre de commande principal de la presse à imprimer B. La commande 104 de mise en service du système de ventilation du local de presse A est destinée à produire un signal régissant l'ouverture complète dû clapet 26, par l'intermédiaire delà commande 28, aussitôt que la presse à imprimer B n'est plus en fonction et, de ce fait, l'unité d'oxydation thermique E sera utilisée uniquement dans le but de ventiler le local de presse A.
Dans ce dernier cas, le signal provenant du détecteur de température 92 n'agira pas sur la position du clapet 26, mais continuera à influencer la commande 100 du brûleur de façon à maintenir la température nécessaire au processus d'oxydation thermique dans la chambre d'oxydation thermique 69. Lorsque le système fonctionne en tant que système de ventilation du local de presse A, une quantité de chaleur additionnelle devra être fournie à la chambre de combustion thermique 69 par le brûleur 90, cela en raison de la concentration de solvants relativement basse provenant de l'air du local de presse, ladite concentration de solvants ne suffisant pas à produire, à elle seule, une quantité de chaleur de combustion capable de maintenir le processus d'oxydation thermique sans addition de combustible.
La fig. 8 est une vue schématique illustrant le fonctionnement du dispositif de récupération de l'énergie. Les gaz chargés de solvants 110, sortant des séchoirs de l'imprimeuse à une température d'environ 65°C, sont mélangés avec l'air du local dans lequel se trouve l'imprimeuse, puis acheminés par un premier circuit 108 dans un premier échangeur de chaleur 105 qui a été porté initialement à la température d'environ 760°C, Ces gaz préchauffés sont alors enflammés dans une chambre d'oxydation thermique 106, puis rejetés à une . température d'environ 850° C au travers d'un deuxième échangeur de chaleur 107 qu'ils vont amener lui aussi à une température proche de 760°C. Cette combustion transformera les gaz chargés de solvants en vapeur d'eau et en dioxyde de carbone qui, eux, ne sont absolument pas dangereux et qui finalement seront rejetés dans l'atmosphère en 111, après avoir été préalablement utilisés dans un réchauffeur de fluide 113 par exemple, pour chauffer les séchoirs.
Le processus est alors inversé et les gaz chargés de solvants seront amenés à la chambre d'oxydation thermique 106 par un deuxième circuit 109 qui les conduira au travers de l'échangeur de chaleur 107 préalablement chauffé par les gaz venant d'être brûlés et, ensuite, ils seront rejetés dans l'atmosphère ou réutilisés.
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Claims (15)
1. Procédé de récupération de l'énergie calorifique contenue dans les vapeurs de solvants des encres d'imprimerie utilisées dans une presse à imprimer une ou plusieurs couleurs comprenant plusieurs séchoirs, caractérisé en ce que l'on collecte de l'air chargé de solvants provenant des séchoirs de la presse (16a-16h), en ce que l'on collecte de l'air chargé de solvants provenant d'un local (A) de la presse, en ce que l'on mélange ces deux airs, en ce que l'on mesure et que l'on règle la concentration de solvants dans le gaz obtenu par ledit mélange en modifiant soit le débit de l'air provenant du local (A), soit le débit des séchoirs, soit les deux débits, en ce que l'on préchauffe dans une première chambre (64), constituant un échangeur de chaleur, au moins une partie du volume dudit mélange et qu'on l'introduit dans une unité d'oxydation thermique (E), en ce que l'on provoque dans l'unité d'oxydation thermique (E) la combustion dudit mélange, en ce que l'on contrôle dans l'unité d'oxydation thermique (E) la température provoquée par la combustion dudit mélange, en ce que l'on refroidit au travers d'une deuxième chambre (66) constituant un échangeur de chaleur les gaz engendrés par la combustion dudit mélange, en ce que l'on utilise avant de la rejeter dans l'atmosphère la chaleur résiduelle produite par la combustion dudit mélange pour chauffer l'air d'entrée des séchoirs (16a-16h) et en ce que l'on inverse par alternance le passage dudit mélange dans la première et la deuxième chambre.
2. Dispositif pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour collecter l'air chargé de solvants provenant des séchoirs (16a-16h), des moyens pour collecter l'air chargé de solvants provenant du local (A), des moyens pour mélanger ces deux airs, des moyens pour régler le débit de l'air chargé de solvants provenant du local (A), des moyens pour régler le débit de l'air provenant des séchoirs (16a-16h), des moyens pour préchauffer au moins une partie du volume de gaz obtenu par ledit mélange, une unité d'oxydation thermique (E) des moyens pour chauffer ladite unité d'oxydation thermique (E), des moyens pour contrôler dansl'unité thermique (E) la température provoquée par la combustion dudit mélange, des moyens pour utiliser la chaleur résiduelle produite par la combustion dudit mélange et des moyens pour inverser alternativement le sens d'écoulement des gaz circulant dans le dispositif.
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REVENDICATIONS
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens pour collecter l'air chargé de solvants provenant des séchoirs (16a-16h) sont constitués par un dispositif d'échappement (c) comprenant une soufflerie (D) reliée aux séchoirs (16a-16h) par un collecteur (20).
4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens pour collecter l'air chargé de solvants provenant du local (A) sont constitués par un canal de ventilation (22) muni de prises d'air (24) situées près du sol du local (A).
5. Dispositif selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que les moyens pour mélanger l'air chargé de solvants provenant des séchoirs (16a-16h) avec l'air chargé de solvants provenant du local (A) sont constitués par une canalisation (52) possédant des ouvertures (49) en liaison avec les séchoirs (16a-16h), des ouvertures (56) débouchant dans le local (A) et un canal (54) relié au collecteur (20) lui-même relié au canal de ventilation (22).
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens pour régler le débit de l'air chargé de solvants provenant du local (A) sont constitués par un clapet (26) commandé par un organe d'asservissement (28), ledit clapet (26) étant situé entre le canal de ventilation (22) et le collecteur (20).
7. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens pour régler la concentration de solvants dans l'air chargé de solvants provenant des séchoirs (16a-16h) sont constitués par un clapet (62) actionné pneumatiquement par un circuit dé réglage (60) commandé par un signal provenant d'un détecteur (58).
8. Dispositif selon la revendicaiton 2, caractérisé en ce que les moyens pour préchauffer au moins une partie du volume de gaz obtenu par le mélange de l'air chargé de solvants provenant des séchoirs (16a-16h) et du local (A) sont constitués par au moins deux échangeras de chaleur placés côte à côte et reliés entre eux à l'une de leurs extrémités par une chambre d'oxydation thermique (69) et à leur autre extrémité par un collecteur (76).
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les échangeurs de chaleur sont constitués chacun par une chambre (64, 66) munie d'une première porte (68,70) débouchant dans le collecteur (76), d'une seconde porte (72,74) débouchant dans la chambre d'oxydation thermique (69) et d'un canal (82,84) équipé d'un clapet (96,98) à son extrémité, débouchant dans la section (76a, 76b) du collecteur (76), le volume compris entre les parois extérieures du canal (82, 84) étant rempli par un lit de galets (86, 88).
10. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le collecteur entrée, sortie (76) est constitué de deux sections (76a, 76b) reliées à un canal (30) par un premier manchon équipé d'un clapet (78a) et par un second manchon équipé d'un clapet (78b), les sections (76a, 76b) sont en outre reliées à un canal d'échappement (31) par l'intermédiaire de deux manchons possédant des clapets (80a, 80b).
11. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'unité d'oxydation thermique (E) comprend une chambre d'oxydation thermique (69) équipée d'un brûleur (90), d'un capteur de température (92) et d'ime chicane (94).
12. Dispositif selon les revendications 6 et 11, caractérisé en ce que le capteur de température (92) est relié électriquement, d'une part, à l'organe d'asservissement (28) du clapet (26) du canal de ventilation (22) et, d'autre part, à la commande (100) du brûleur (90).
-13. Dispositif selon les revendications 9 et 11, caractérisé en ce que le capteur de température (92) est relié électriquement, d'une part, à la commande (100) du brûleur (90) et, d'autre part, à la commande (102) des clapets (96 et 98).;
14. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens pour utiliseria chaleur résiduelle produite par la combustion du mélange formé par l'air chargé de solvants provenant des séchoirs (16a-16h) et du local (A) sont constitués par un réchauffeur de fluide (113).
15. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens pour inverser alternativement le sens d'écoulement des gaz circulant dans le dispositif sont constitués par une commande agissant séquentiellement sur l'ouverture ou la fermeture alternative des clapets (80a et 80b) du canal d'échappement (31).
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