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VSB – TU d´Ostrava, République Tchèque, Centre de Recherche 1 Modélisation de la combustion du bois dans les chaudières de petites puissances Ing. Kristýna.

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1 VSB – TU d´Ostrava, République Tchèque, Centre de Recherche 1 Modélisation de la combustion du bois dans les chaudières de petites puissances Ing. Kristýna Stiovová École des Mines de Douai Département Énergétique Industrielle Paris, 7 décembre 2006

2 VSB – TU d´Ostrava, République Tchèque, Centre de Recherche 2 Analyse élémentaire chimique identique pour tous types de bois : 50% C 43% O 5,8% H 0,2% N 1% Cendres Analyse chimique dépendante du type de bois : 40-50% cellulose 20-35% hemicellulose 15-35% lignine 1-2% matières organiques Relation entre l´essence et la production de CO [%] BOIS Caractéristique essentielle : Type de bois

3 VSB – TU d´Ostrava, République Tchèque, Centre de Recherche 3 BOIS Dépendance entre humidité et PCI PCI (bois sec) = 18,5 MJ/kg Caractéristique essentielle : Humidité

4 VSB – TU d´Ostrava, République Tchèque, Centre de Recherche 4 BOIS Caractéristique essentielle : Granulométrie La vitesse de combustion augmente Les périodes entre les rechargements se raccourcissent et l´automatisation du procédé de combustion devient plus réalisable Avec la diminution de la surface :

5 VSB – TU d´Ostrava, République Tchèque, Centre de Recherche 5 COMBUSTION DU BOIS Cinq phases Chauffage Séchage Dégagement des matières volatiles Combustion des matières volatiles Combustion du résidu carboneux Déroulement du procédé de combustion du bois au cours du temps Vitesse de combustion du bois

6 VSB – TU d´Ostrava, République Tchèque, Centre de Recherche 6 CHARTREUSE 22 Performances : P n = 18 kW T s,eau = 80 °C V eau = 40 l T fumées = 350 °C Dimensions : 1165 x 785 x 682 mm Principe de fonctionnement

7 VSB – TU d´Ostrava, République Tchèque, Centre de Recherche 7 ESSAIS PRATIQUES Installation expérimentale Paramétres sourveillés : Température Pression Concentrations dans les fumées : CO, CO 2, NO x, goudron, particules solides, PCDD, PCDF, autres matériaux organiques Conditions pour obtenir la label Flamme Verte (ADEME) : COV (100 mg/m 3, 10% d´O 2 ) Poussières (150 mg/m 3, 10% d´O 2 ) Critère de rendement ( log Pn*) * Pn est la puissance nominale de la chaudière [kW]

8 VSB – TU d´Ostrava, République Tchèque, Centre de Recherche 8 MODÉLISATION MATHEMATIQUE Plusieurs simplifications ont été utilisées : Régime permanent Combustible-matière volatile uniquement Débit d´air calculé Débit de matière volatile égal au débit de bois enregistré (en kJ/s) Surface des obstacles intéreures adiabatique Modèle 2D Modèles utilisés : Modèle de la fraction de mélange Modèle de Finite Rate/Eddy Dissipation Milieu poreux Turbulence k-ε standard Maillage Contour de températures

9 VSB – TU d´Ostrava, République Tchèque, Centre de Recherche 9 PROBLÈMES DÉTECTÉS Contour de vitesses et écoulement inversé Contour de températures et zones froides Contour de températures et stoechiométrie (PCI) PCI 16,5 MJ/kg PCI 32 MJ/kg

10 VSB – TU d´Ostrava, République Tchèque, Centre de Recherche 10 CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES Compréhension de la combustion du bois est nécessaire pour sa modélisation Plusieurs problèmes ont été détectés dans le modèle numérique (zones froides, écoulement inverse dans la cheminée, champs de température ne correspondent pas toujours à la réalité) Levée de certaines incertitudes Vérification du modèle avec plus de données expérimentales

11 VSB – TU d´Ostrava, République Tchèque, Centre de Recherche 11 Merci pour votre attention


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