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1 École des Mines de DOUAI Combustion en four tournant : Modélisation de la combustion dans un lit solide Lat Grand NDIAYE

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Présentation au sujet: "1 École des Mines de DOUAI Combustion en four tournant : Modélisation de la combustion dans un lit solide Lat Grand NDIAYE"— Transcription de la présentation:

1 1 École des Mines de DOUAI Combustion en four tournant : Modélisation de la combustion dans un lit solide Lat Grand NDIAYE Journée des doctorants en combustion 07/12/2006

2 2 Contexte de l’étude L’incinération demeure malgré quelques contradictions le mode d’élimination des déchets le plus sollicité.  Efficacité énergétique  Réduction des émissions Les outils de CFD demeurent la principale source de simulation donnent des réponses à de telles priorités. Bien élaborés, ils peuvent donc aider à une bonne compréhension des phénomènes et processus ayant lieu dans de telles applications.

3 3 Installation d’incinération et types de déchets utilisés Selon le type de déchet ; solide, liquide et gaz et Selon le mode d’alimentation : Les installations peuvent être des fours à grilles, à lit fluidisé, fours rotatifs et même de type co-incinération. Généralités

4 4 Propriétés physiques Propriétés chimiques Chaleur de combustion/PCI-PCS Teneur en humidité/volatiles Caractérisation des déchets De composition très complexe, les déchets doivent cependant être évalués afin d’en déterminer : Opérations faites à partir : Analyse spectroscopique ; Expériences thermogravimétrique/bombe calorimétrique ; Analyse élémentaire/immédiate.

5 5 Modélisation Types d’écoulement Plusieurs modes d’écoulement tranverse existent et sont définits suivants :  Le diamètre interne du tube ;  La vitesse de rotation ;  La profondeur locale du lit ou taux de remplissage local ;  La géométrie des particules et leurs propriétés ;  Le coefficient de frottement entre le lit solide et la paroi interne. En fonction du nombre de Froude on peut distinguer : Glissement-Eboulement-Roulement-Cascade-Cataracte-Centrifugation

6 6 Modélisation La combustion d’un lit de particule solide en four rotatif s’effectue normalement à travers cinq zones :  Chauffage ;  Pyrolyse ;  Combustion des particules solides ;  Formation et dépôt de cendres et  Combustion des gaz. Vu sous cet angle, nous nous proposons un modèle mathématique pouvant décrire ces cinq phénomènes. Il est donc nécessaire de choisir un modèle pouvant à la fois décrire l’écoulement du solide, de la phase gaz et la combustion.

7 7 Modélisation Choix d’un modèle mathématique !  Saeman (Descoins), décrit l’écoulement et  Yang et al., décrit les processus physico- chimiques. Lit homogène en écoulement piston ; Mode d’écoulement en rolling, axial ; Section tranversale constante ; Porosité du lit constante…

8 8 Modélisation Modèle de Descoins : Evolution du profil de charge sur lit. Alimentation et forme du lit. Accès à la vitesse axiale du lit solide : La vitesse de la phase gazeuse est donnée par la loi de darcy :

9 9 Modélisation Modèles de Yang et al. : Model 1D Ce modèle permet d’accéder aux profils de températures des particules de gaz en surface et de ceux du lit solide à travers :  Equations des taux d’humidité, de dévolatilisation et de la combustion des volatiles,  Equation de conservation de la phase gaz : Transfert : Continuité : Energie : Equation de conservation de la phase solide : Transfert : Continuité : Energie :

10 10 Modélisation Couplage des deux modèles ; Descoins et Yang et al., Description de l’écoulement et des transferts en mode axial de roulement du lit :  Développement du modèle 1D ; base de données par évaluation de la température axiale du lit de solides et des particules gaz au dessus du lit.  Accès au modèle 2D ; les transferts de matières et de chaleur sur le lit à travers les sections transversales du matériau refractaire du four seront évalués.

11 11 Conclusion Le modèle 1D perméttra donc :  D’accéder aux profils de températures sur le lit et de ceux des gaz au dessus du lit ;  D’aborder le modèle 2D plus aisément ; Tout cela pour une meilleure connaissance voir aussi pour une bonne conception des fours rotatifs !

12 12 Merci de voter attention !


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