Optimisation thermo-économique d’une ligne de séchage industrielle

A l’heure où l’efficacité énergétique est bien plus qu’un thème d’actualité, ce travail a pour but d’améliorer les performances thermo-économiques, ainsi qu’environnementales, de groupes « imprimeur-séchoir » typiquement rencontrés dans l’industrie de l’emballage. L’opération de séchage étant essentiellement basée sur un phénomène de transport de chaleur, les trois modes de transfert de chaleur connus, que sont la conduction, la convection, et le rayonnement électromagnétique, sont abordés et discutés dans ce travail. En s’appuyant sur l’analyse pinch, une grande variété de solutions potentiellement capable de réaliser un travail de séchage est ensuite imaginée. Afin de pouvoir les confronter, deux scénarios basés sur des contextes économico-industrielles différents sont mis en scène. Le premier scénario est censé représenté les conditions pouvant typiquement être rencontrées dans un pays développé tel que la Suisse, à l’heure actuelle. Le deuxième est à l’image des conditions industrielles d’un pays tel que la Chine. Les résultats, suite à l’analyse thermo-économique, révèlent qu’un séchage convectif (jets d’air) caractérisé par un préchauffage de l’air frais, et de la bande de carton relève les performances, tant sur un plan économique qu’environnemental, des groupes « imprimeur-séchoir ». Deux échangeurs de chaleurs montés en parallèle sur la bande de carton et sur l’air vicié rendent possible le préchauffage de l’air frais. Une pompe à chaleur peut encore être rajoutée pour améliorer l’empreinte carbone sans pour autant alourdir de façon significative le coût total. De plus, parce que le prix du kWh thermique et électrique sont par définition moins cher dans les pays en voie de développement, la récupération de chaleur y est moins profitable. Un ajustement de la quantité de chaleur à récupérer par les échangeurs de chaleur est à considérer en fonction des coûts opératoires caractérisant le site de production. Finalement, une dernière solution originale et spécifique aux groupes « imprimeur-séchoir » impliquant de l’eau est encore proposée. En pariant sur un séchage convectif caractérisé par une humidité relative proche de la saturation, au niveau de la chambre de séchage, les performances économico-environnementales s’en retrouvent améliorées.