Conception d'un réacteur en lit fluidisé pour l'étude de l'incinération de déchets PDF Download
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L'incinération en lit fluidisé des matières plastiques est un moyen économique de valoriser ce type de déchets car elle permet de récupérer leur fort pouvoir énergétique. Cette technologie assure également une bonne maîtrise de la combustion tout en limitant les émissions polluantes (oxydes d'azote et de soufre). Ce travail décrit tout d'abord la conception d'un dispositif d'incinération adapté à l'étude de la combustion de déchets en lit fluidisé dense. L'installation permet l'obtention de données de fonctionnement d'un régime stationnaire de combustion. Les comportements thermique et hydrodynamique ainsi que l'efficacité de la combustion sont suivis en continu par l'utilisateur en étudiant les évolutions temporelles des commandes (débit d'air, débit en déchet) et des différentes sorties du réacteur (températures, pressions statiques, concentrations en polluants). La répartition spatiale des gaz et des solides imbrûlés est effectuée en fonction des coordonnées axiales et radiales de la colonne de fluidisation. L'utilisation de cette installation à la combustion de grains de polyamide-6,6 a permis de rechercher les mécanismes de transformation de l'azote de ce combustible. Un mécanisme de décomposition du polyamide-6,6 a été proposé et les interactions entre les différents polluants dosées dans l'ensemble du réacteur ont été déterminées. Les réactions prépondérantes de réduction et d'oxydation des oxydes d'azote dans la colonne ont été identifiées. L'amélioration de la combustion du polyamide a été conduite en agissant sur l'excès d'air. Une simulation cinétique des réactions en phase gazeuse dans la zone de la colonne de fluidisation exempte de solide a été établie en utilisant le logiciel Chemkin et la base de données mécanistique de Miller et Bowman. Elle nous a permis d'approcher les résultats expérimentaux de l'essai de combustion réalisé en présence de 20% d'excès d'air
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L'incinération en lit fluidisé des matières plastiques est un moyen économique de valoriser ce type de déchets car elle permet de récupérer leur fort pouvoir énergétique. Cette technologie assure également une bonne maîtrise de la combustion tout en limitant les émissions polluantes (oxydes d'azote et de soufre). Ce travail décrit tout d'abord la conception d'un dispositif d'incinération adapté à l'étude de la combustion de déchets en lit fluidisé dense. L'installation permet l'obtention de données de fonctionnement d'un régime stationnaire de combustion. Les comportements thermique et hydrodynamique ainsi que l'efficacité de la combustion sont suivis en continu par l'utilisateur en étudiant les évolutions temporelles des commandes (débit d'air, débit en déchet) et des différentes sorties du réacteur (températures, pressions statiques, concentrations en polluants). La répartition spatiale des gaz et des solides imbrûlés est effectuée en fonction des coordonnées axiales et radiales de la colonne de fluidisation. L'utilisation de cette installation à la combustion de grains de polyamide-6,6 a permis de rechercher les mécanismes de transformation de l'azote de ce combustible. Un mécanisme de décomposition du polyamide-6,6 a été proposé et les interactions entre les différents polluants dosées dans l'ensemble du réacteur ont été déterminées. Les réactions prépondérantes de réduction et d'oxydation des oxydes d'azote dans la colonne ont été identifiées. L'amélioration de la combustion du polyamide a été conduite en agissant sur l'excès d'air. Une simulation cinétique des réactions en phase gazeuse dans la zone de la colonne de fluidisation exempte de solide a été établie en utilisant le logiciel Chemkin et la base de données mécanistique de Miller et Bowman. Elle nous a permis d'approcher les résultats expérimentaux de l'essai de combustion réalisé en présence de 20% d'excès d'air
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LE TRAITEMENT DES DECHETS PAR VOIE THERMIQUE EST DEVENU UN MOYEN INDISPENSABLE DE NOS JOURS. L'EVEIL DU SENS ECOLOGIQUE DE LA POPULATION A PROVOQUE UN RENFORCEMENT DES NORMES DE PROTECTION DE L'ENVIRONNEMENT. CELA EXIGE DES CONDITIONS OPTIMALES D'EXPLOITATION DES USINES D'INCINERATION. CES CONDITIONS OPTIMALES PEUVENT ETRE EN PARTIE OBTENUES PAR L'ETUDE DU MECANISME DE COMBUSTION AU NIVEAU DE L'INCINERATEUR. DANS LE CADRE DE CETTE THESE, LES ETUDES SONT EFFECTUEES SUR LA COMBUSTION A CONTRE COURANT, DANS UN REACTEUR A LIT FIXE, DE COMBUSTIBLES SOLIDES CONTENUS DANS LES DECHETS MENAGERS: CARTONS, BOIS, PLASTIQUES. LES INFLUENCES DE LA VITESSE ET DE LA TEMPERATURE DE L'AIR SUR LA VITESSE DE DEPLACEMENT DU FRONT D'INFLAMMATION ET SUR LA TEMPERATURE MAXIMALE DE COMBUSTION AINSI QUE L'INFLUENCE DE CETTE DERNIERE SUR LA PRODUCTION DES NO#X ONT ETE ETUDIEES. UNE APPROCHE ANALYTIQUE MONODIMENSIONNELLE DE LA VITESSE DE DEPLACEMENT DU FRONT D'INFLAMMATION A ETE ETABLIE A L'AIDE DES PARAMETRES CRITIQUES D'INFLAMMATION DEDUITS DE LA THEORIE DE SEMENOV DANS LE CAS OU UNE CONVECTION FORCEE EST ETABLIE. LE RESULTAT DE LA COMPARAISON ENTRE LES EXPERIENCES ET LA THEORIE EST SATISFAISANT ET CETTE ETUDE APPORTE DES ELEMENTS SUSCEPTIBLES D'AMELIORER LE FONCTIONNEMENT DES INSTALLATIONS INDUSTRIELLES
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LE DOMAINE D'APPLICATION DE LA COMBUSTION DIRECTE DU GAZ NATUREL EN REACTEUR A LIT FLUIDISE CONCERNE LES PROCEDES TELS QUE : LA REGENERATION OU LE TRAITEMENT DE DECHETS DE NATURE DIVERSE (SABLE DE FONDERIE, BOUES A FORT TAUX D'HUMIDITE), LA CALCINATION OU LE FRITTAGE THERMIQUE. DANS CES SYSTEMES, LA REACTION A LIEU NON SEULEMENT EN PHASE SOLIDE, MAIS EGALEMENT EN PHASE HOMOGENE. CETTE DERNIERE PEUT CONDUIRE A UN ECART DE TEMPERATURE SIGNIFICATIF ENTRE LES PHASES BULLE ET EMULSION, CE QUI REMET EN CAUSE L'HYPOTHESE DE L'ISOTHERMICITE DU LIT, HABITUELLEMENT RETENUE POUR CE TYPE DE CONTACTEUR. CETTE ETUDE VISE A AMELIORER LA COMPREHENSION DES MECANISMES MIS EN JEU LORS DE LA COMBUSTION D'UN PREMELANGE GAZEUX EN LIT FLUIDISE CONSTITUE DE PARTICULES INERTES. DANS UN PREMIER TEMPS, UNE ETUDE EXPERIMENTALE A ETE REALISEE SUR UN REACTEUR PILOTE DE 180 MM DE DIAMETRE. L'INFLUENCE DES PARAMETRES TELS QUE LA TEMPERATURE DU LIT, LA COMPOSITION INITIALE DU MELANGE COMBUSTIBLE, LA HAUTEUR DU LIT, LA VITESSE DE FLUIDISATION, LA TAILLE ET LA NATURE DES PARTICULES, ET LA NATURE DU DISTRIBUTEUR, SUR LE PROFIL AXIAL DE LA CONCENTRATION DES DIFFERENTS CONSTITUANTS (CH#4, O#2, CO#2, CO, NO, NO#2, N#2O) ONT ETE ETUDIES. LES RESULTATS EXPERIMENTAUX ONT MONTRE QUE LA COMBUSTION DU GAZ NATUREL EST INITIEE AU SEIN DE LA COUCHE FLUIDISEE AU DELA D'UNE VALEUR LIMITE DE LA TEMPERATURE DU LIT (SUPERIEURE A 750C), ET S'EFFECTUE SUIVANT UN PROCESSUS DE REACTION LENTE. CETTE ETUDE A FOURNI DES RENSEIGNEMENTS UTILES POUR LE CHOIX DES CONDITIONS OPERATOIRES PERMETTANT DE REDUIRE LES EMISSIONS DES IMBRULES ET DES POLLUANTS EN SORTIE DU LIT. EN PARTICULIER, IL FAUT SIGNALER QUE PARMI LES PARAMETRES ETUDIES, SEULE LA HAUTEUR DU LIT A UNE INFLUENCE NOTABLE SUR L'AVANCEMENT DE LA REACTION. DANS UN DEUXIEME TEMPS, UN MODELE A ETE ETABLI POUR LA COMBUSTION DU GAZ NATUREL EN LIT FLUIDISE. CE MODELE REPOSE SUR LES HYPOTHESES DU MODELE D'ASSEMBLAGE DE BULLES, QUI A ETE MODIFIE POUR TENIR COMPTE DES ECHANGES DE CHALEUR ENTRE LES PHASES, AINSI QU'ENTRE LE LIT FLUIDISE ET LA PAROI DU REACTEUR, EN INCLUANT LA CONTRIBUTION DU RAYONNEMENT. LA CONFRONTATION DES RESULTATS THEORIQUES ET EXPERIMENTAUX A MONTRE UNE BONNE ADEQUATION. L'ETUDE THEORIQUE A PERMIS EN OUTRE D'EXPLIQUER DE MANIERE PLUS PRECISE LES PHENOMENES QUI REGISSENT LE PROCESSUS DE COMBUSTION DU GAZ NATUREL EN LIT FLUIDISE.
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Cette étude concerne l'incinération des boues résiduaires humides dans un réacteur à lit fluidisé chauffé par appoint de gaz naturel. Leur combustion est un ensemble de mécanismes qui comprend le séchage, la pyrolise et la combustion des volatiles. L'étude parmétrique sur le séchage de pastilles de boues en lit fluidié à flottation, validée par un modèle cinétique, montre que la cinétique de séchage peut être représentée par le déplacement d'un front humide de la surface de pastille vers son centre. Lors de la combustion des boues, des interactions entre l'avancement de la combustion et la formation et disparition de CO, NOx et N2O ont été mis en évidences. Une majorité du cadmium, du plomb et du cuivre se volatilisent alors que le zinc, le nickel et le chrome sont adsorbés par les particules de sable. Les émissions de CO, NOx et N2O et la répartition des métaux lourds sont fortement dépendantes de la température du lit et du débit d'alimentation des boues.
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L'objectif de ce travail est de concevoir, développer, mettre en œuvre et optimiser une technologie continue permettant une bonne maîtrise des réactions de précipitation, processus chimique rapide donnant naissance à une phase solide. Ce précipiteur est un réacteur multifonctionnel à lit fluidisé qui n'a pas connu le même essor que les cristallisoirs à lit fluidisé. Deux approches expérimentales ont été adoptées : (1) l'étude des phénomènes de mélange des réactifs et (2) l'étude de l'influence des conditions opératoires sur la précipitation d'un produit modèle. Le produit modèle choisi pour cette étude est la calcite, le polymorphe le plus stable du carbonate de calcium qui possède trois polymorphes : la vaterite, l'aragonite et la calcite. Cette dernière est obtenue via la réaction de précipitation entre les solutions de chlorure de calcium et de carbonate de sodium à une température de 20° C et en présence d'un agent complexant (citrate de sodium) pour orienter la forme cristalline recherchée. Une étude cinétique a été menée pour la détermination des cinétiques de nucléation et de croissance cristalline de la calcite en milieu citrate. Le réacteur à lit fluidisé, de volume de 10 L, constitué de deux zones : cylindrique de fluidisation et de classification des particules et cylindro-conique de décantation, a été conçu au Laboratoire des Sciences du Génie Chimique. L'étude du mélange global, réalisée à l'aide de la réaction de décoloration acide-base et l'étude hydrodynamique, réalisée à l'aide de suspensions de microbilles, ont permis de développer et d'optimiser ce réacteur multifonctionnel. La faisabilité de la précipitation de la calcite en lit fluidisé a été ensuite vérifiée. Les expériences effectuées en présence d'une charge solide conséquente ont permis de diminuer la sursaturation et de favoriser la croissance cristalline. Le précipité obtenu présente une distribution de taille relativement étroite et la forme des particules obtenues est sensiblement sphérique. Enfin, des essais de modélisation du réacteur à lit fluidisé ont été entrepris pour réaliser des simulations à l'aide du code de calcul commercial FLUENT.
Author: Lukanda Samy Mukadi Publisher: National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada ISBN: 9780612387287 Category : Languages : en Pages : 172
Author: Franck Hahnel
Author: Franck Hahnel
Author: Xiaohua Zhou
Author: Pascaline Pré-Goubelle
Author: Aurélia Gratias
Author: Marc-Étienne Lambert
Author: Jean Vincent (docteur en droit.)
Author: Jawhar Sellami
Author: ![Modélisation Et Simulation D'un Réacteur À Lit Fluidisé Circulant Interne Pour Le Traitement Thermique de Déchets Solides Industriels [microform] PDF](https://books.google.com/books/content/images/frontcover/PDhEzQEACAAJ?fife=w80-h100)
Author: Lukanda Samy Mukadi
Author: Reginald Biddle