thomas-bertus.jpg, par jfages

Soutenance de thèse de Thomas BERTUS

doctorant au Centre RAPSODEE UMR CNRS 5302

Énergétique et transferts

sur "Devenir de l’azote lors de la combustion de biomasse dans le lit d’une chaudière à grille"

vendredi 13 décembre à 9h30

Amphithéâtre 2 - IMT Mines Albi

sous réserve de la validation du processus d'autorisation de soutenance

Composition du jury

• M. Sylvain SALVADOR : Centre RAPSODEE UMR CNRS 5302 IMT Mines Albi - Directeur de thèse
• M. Javier ESCUDERO SANZ : Centre RAPSODEE UMR CNRS 5302 IMT Mines Albi - Co-encadrant de thèse
• M. Roger GADIOU : Institut des Sciences des Matériaux de Mulhouse IS2M - Rapporteur
• M. Yann ROGAUME : Laboratoire d'Études et de Recherche sur le Matériaux Bois LERMAB - Rapporteur
• Mme Enrica MASI : Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse IMFT - Examinatrice
• M. Jean-Michel COMMANDRÉ : CIRAD - Examinateur

Résumé

La combustion de biomasse dans des chaudières industrielles à grille produit plusieurs espèces polluantes dont les oxydes d'azote, aussi appelés NOx. Ces molécules sont nocives pour l'environnement (causes de pluies acides, gaz à effet de serre). Ces polluants sont majoritairement formés par l’oxydation de l’azote initialement contenu dans la biomasse. La limitation de leurs émissions est donc un enjeu important dans le domaine de la combustion de biomasse. Pour y parvenir, le recours à la modélisation est courant. La chimie de l’azote en phase gaz est bien connue ; la modélisation du devenir de l’azote dans la phase gaz au-dessus du lit ne pose donc pas de problème. En revanche, les phénomènes régissant la combustion hétérogène du lit de biomasse restent mal connus. Cela se traduit par une mauvaise prédiction de la forme de l’azote en sortie de lit. L’objectif de cette thèse est alors de proposer un modèle de lit permettant de fournir des données d’entrée fiables à un modèle numérique de chaudière ne simulant que la phase gaz. Pour ce faire, un modèle a été développé sur MATLAB à partir du code BASIC développé par l’université de Aalborg. Ce modèle de lit est un modèle de type 1D Euler-Euler pouvant modéliser le lit d’une chaudière biomasse via l’approche de la colonne mobile. La chimie de l’azote a été ajoutée à ce modèle et un modèle à deux températures a également été implémenté. Pour confronter le modèle, des expériences en lit fixe traversé ont été réalisées. Pour cela, un dispositif expérimental existant a été adapté afin de pouvoir quantifier l’azote dans les différents produits de la combustion. Trois séries d’expériences ont été réalisées sur ce dispositif expérimental. La première consistait à comparer le devenir de l’azote de trois agrocombustibles lors de leur pyrolyse et de leur combustion. La deuxième série consistait en une étude paramétrique sur l’influence de la taille des particules et de la température de combustion sur les émissions de NOx lors de la combustion de panneaux de particules. La troisième série est une étude de l’influence du traitement chimique de panneaux de particules sur les émissions de NOx lors d’une pyrolyse ou d’une combustion. Les résultats des expériences en lit fixe traversé ont permis de caler certains paramètres cinétiques du modèle 1D. Le modèle développé constitue une première étape dans la modélisation des émissions d’espèces azotées lors de la combustion d’un lit de biomasse.

Mots-clés

Oxydes d'azote, Combustion, Biomasse, Chaudière, Précurseurs de NOx.