Contribution à l'étude du traitement par plasma d'arc transféré de particules de types REFIOM PDF Download
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Author: Stéphane Bernard (docteur en sciences).) Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 178
Book Description
Cette étude a pour objet la mise au point d'un procédé haute température par plasma d'argon à arc transféré destiné à inerter les REFIOM (Résidus d'Epuration des Fumées des Incinérateurs d'Ordures Ménagères). La difficulté principale réside dans la compréhension des mécanismes d'évaporation des métaux lourds et volatils (comme le plomb et zinc) lors de la vitrification des REFIOM dans le four plasma à arc transféré. Ce travail s'inscrit dans le cadre d'une étude scientifique coordonée par la structure ECODEV-CNRS-ADEME-EDF.Le dispositif mis au point, permet le traitement en bain dans un creuset de graphite et en continu d'un modèle chimique de REFIOM.Le contrôle en ligne du procédé est assuré par un système d'analyse par spectromètrie ICP (Inductive Coupled Plasma) qui donne en temps réel la composition de la phase gazeuse du réacteur durant le traitement.Le traitement d'un modèle chimique de REFIOM composé d'une matrice de zéolithe imprégée de sels de plomb ou de zing a permis de montrer l'influence de l'anion (chlorure ou sulfate) associé au plomb ou au zing sur l'évaporation de ces éléments.Ainsi, le chlorure d'un même métal s'évapore plus vite que son sulfate.De m^eme,le plomb est plus volatil que le zing, et tous les deux suivent des lois cinétiques du premier ordre.L'augmentationde la température du bain ou l'ajout de fondant comme l'oxyde de calcium contribuent à améliorer l'évaporation du plomb et du zinc.Le plomb et le zinc après leur évaporation se condensent spontanément et rapidement sur les parois refroidies du réacteurs et se déposent principalement sous leur forme oxydée et métallique offrant la possibilité d'une réduction en vue d'un recyclage...
Author: Stéphane Bernard (docteur en sciences).) Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 178
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Cette étude a pour objet la mise au point d'un procédé haute température par plasma d'argon à arc transféré destiné à inerter les REFIOM (Résidus d'Epuration des Fumées des Incinérateurs d'Ordures Ménagères). La difficulté principale réside dans la compréhension des mécanismes d'évaporation des métaux lourds et volatils (comme le plomb et zinc) lors de la vitrification des REFIOM dans le four plasma à arc transféré. Ce travail s'inscrit dans le cadre d'une étude scientifique coordonée par la structure ECODEV-CNRS-ADEME-EDF.Le dispositif mis au point, permet le traitement en bain dans un creuset de graphite et en continu d'un modèle chimique de REFIOM.Le contrôle en ligne du procédé est assuré par un système d'analyse par spectromètrie ICP (Inductive Coupled Plasma) qui donne en temps réel la composition de la phase gazeuse du réacteur durant le traitement.Le traitement d'un modèle chimique de REFIOM composé d'une matrice de zéolithe imprégée de sels de plomb ou de zing a permis de montrer l'influence de l'anion (chlorure ou sulfate) associé au plomb ou au zing sur l'évaporation de ces éléments.Ainsi, le chlorure d'un même métal s'évapore plus vite que son sulfate.De m^eme,le plomb est plus volatil que le zing, et tous les deux suivent des lois cinétiques du premier ordre.L'augmentationde la température du bain ou l'ajout de fondant comme l'oxyde de calcium contribuent à améliorer l'évaporation du plomb et du zinc.Le plomb et le zinc après leur évaporation se condensent spontanément et rapidement sur les parois refroidies du réacteurs et se déposent principalement sous leur forme oxydée et métallique offrant la possibilité d'une réduction en vue d'un recyclage...
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APRES UN PASSAGE EN REVUE DES DIFFERENTES TECHNIQUES UTILISEES POUR LA PROJECTION THERMIQUE, NOUS DECRIVONS L'EVOLUTION DES MODELES NUMERIQUES AINSI QUE LES METHODES DE MESURE ET DE DIAGNOSTIC DU PLASMA ET DES PARTICULES QUI Y SONT INTRODUITES. LA TECHNIQUE DE PROJECTION PAR PLASMA D'INDUCTION A ETE MISE EN UVRE ET UNE NOUVELLE TECHNIQUE DE CARACTERISATION PAR CAMERA VIDEO RAPIDE A ETE EMPLOYEE POUR VISUALISER DYNAMIQUEMENT LE PLASMA ET LES PARTICULES. DES MESURES STATISTIQUES SUR LA VITESSE DES PARTICULES ONT PERMIS DE COMPARER LES DEUX METHODES DE PROJECTION: PAR PLASMA D'INDUCTION ET PAR PLASMA D'ARC SOUFFLE
Author: Fabien Petit Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 120
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LES FOURS CHAUFFES PAR L'INTERMEDIAIRE DE BRULEURS, POUR LE TRAITEMENT DES DECHETS, PRESENTANT DE NOMBREUX INCONVENIENTS, LES PLASMA THERMIQUES VOIENT LEUR INTERET GRANDIR. DANS LE CADRE D'UNE COLLABORATION SCIENTIFIQUE DEVELOPPEE PAR LE CNRS, EDF ET L'ADEME, NOTRE TRAVAIL S'INTERESSE AU TRAITEMENT PAR PLASMA THERMIQUE DE POUSSIERES DE FERROSILICIUM OXYDEES CONTENANT DU PLOMB ET DU ZINC. CES PRODUITS ONT ETE CHOISIS POUR LEUR COMPOSITION PROCHE DE CELLE DES REFIOM (RESIDUS D'EPURATION DES FUMEES D'ORDURES MENAGERES). UN REACTEUR PLASMA A ARC TRANSFERE EN ATMOSPHERE CONTROLEE (10#5 PA) DE TAILLE LABORATOIRE (P 30 KW) A ETE DEVELOPPE POUR LE TRAITEMENT DE CES DECHETS ET LE SUIVI DES DIFFERENTS PARAMETRES QUI ENTRENT EN JEU, TELS QUE LA TEMPERATURE DU BAIN, LES PARAMETRES ELECTRIQUES, ET PRINCIPALEMENT L'EVAPORATION DES ELEMENTS METALLIQUES (PLOMB, ZINC, FER,), EN COURS DE TRAITEMENT, GRACE A LA MISE EN PLACE D'UN SYSTEME D'ANALYSE ICP (INDUCTIVELY COUPLED PLASMA) EN LIGNE. LE TRAITEMENT DES POUSSIERES, DANS NOTRE REACTEUR, A ETE ETUDIE EN VOL EN INJECTANT DIRECTEMENT LES FINES DANS LE JET PLASMA, ET EN BAIN EN INJECTANT CES FINES A LA SURFACE DU BAIN FONDU, SUR LEQUEL EST TRANSFERE L'ARC. LES CARACTERISTIQUES ELECTRIQUES DE L'ARC ONT ETE ETUDIEES POUR DIFFERENTS MODES D'INJECTION, ET LES REACTIONS DE REDUCTION ET EVAPORATIONS MESUREES A L'AIDE DE CALCULS THERMODYNAMIQUES. L'ETUDE DU TRAITEMENT EN VOL A MIS EN EVIDENCE LE PROBLEME DE L'INJECTION POUR CETYPE DE DECHETS, ET LES EVAPORATIONS SELECTIVES DU PLOMB ET DU ZINC, AVEC LES PARTICULES INJECTEES DANS LA COLONNE D'ARC OU DANS LE BAIN FONDU, ONT ETE SUIVIES EN FONCTION DES PARAMETRES EXPERIMENTAUX
Author: Nicolas Boudesocque Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages :
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Ce mémoire concerne la décontamination et la gazéification d'effluents organiques aqueux à l'aide d'une technologie utilisant des plasmas d'arc immergé. Le concept consiste à utiliser d'une part les hautes températures du plasma d'arc pour décomposer les composés organiques et d'autre part la trempe thermique (de l'ordre de 107-108K/s) obtenue par immersion du gaz produit dans la solution à traiter. Deux types de plasmas d'arc sont étudiés: un arc électrique immergé produit entre deux électrodes de graphite et un jet de plasma généré par une torche à plasma d'arc non transféré. Pour les effluents faiblement concentrés « 1 g/L) et contenant des molécules réfractaires aux traitements biologiques, les radicaux hydroxyles OH° produits en continu par l'éjection d'un jet de plasma dans la solution permettent la minéralisation complète en dioxyde de carbone et en eau des molécules; les hétéroatomes sont convertis en ions solvatés. Les décompositions de molécules telles que les chlorophénols et l'aniline, sont étudiées. Un mécanisme réactionnel est proposé à partir des produits intermédiaires identifiés. Le réacteur expérimental met en oeuvre le phénomène de gazosiphon: il assure la recirculation simultanée des phases liquide et gazeuse qui est évaluée par la mesure des vitesses issue de l'analyse d'images obtenues par cinématographie rapide. La simulation numérique du phénomène de recirculation est réalisée à l'aide d'un code CFD. Les vitesses obtenues lors de la simulation sont confrontées aux résultats expérimentaux. Pour les effluents plus fortement concentrés (> 100 g/L), le cracking thermique des molécules organiques conduit à la production d'un gaz de synthèse riche en monoxyde de carbone et en hydrogène (45 % de H2 et 45 % de CO quand on utilise le procédé à arc électrique immergé). Les deux types de plasmas d'arc sont évalués pour cette application. L'effluent est simulé par une solution de fructose et de glucose (quelques centaines de g/L). L'étude de l'arc électrique immergé est réalisée par spectroscopie d'émission optique et par cinématographie rapide. L'étude de la gazéification par plasma thermique est faîte selon une approche « génie des procédés » à l'aide d'un plan d'expériences. Des essais avec des effluents issus de l'industrie oléicole et papetière complètent ces travaux.
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ETUDE EXPERIMENTALE DU FOUR A PLASMA. MODELISATION DU TRAITEMENT DES PARTICULES DE CHAMOTTE: COMPARAISON DES PRINCIPAUX MODELES ET MODELISATION DU FOUR A PLASMA
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CE TRAVAIL PORTE SUR L'ETUDE DES PHENOMENES DYNAMIQUES DU PIED D'ARC ET SUR LES CONSEQUENCES DU COMPORTEMENT DE CE DERNIER SUR LES JETS PLASMA PRODUITS PAR DES TORCHES DE TYPE PROJECTION FONCTIONNANT EN COURANT CONTINU. CES PHENOMENES ONT ETE EXTREMEMENT PEU ETUDIES COMME LE MONTRE LE CHAPITRE PREMIER QUI PRESENTE UNE REVUE BIBLIOGRAPHIQUE DES PHENOMENES PHYSIQUES INDUITS LORS DU FONCTIONNEMENT DES TORCHES A PLASMA. AVANT D'ABORDER LE FONCTIONNEMENT DYNAMIQUE DE L'ARC, UNE ETUDE DE SES CARACTERISTIQUES STATIQUES EST PRESENTE AU SECOND CHAPITRE ET DES RELATIONS SEMI-EMPIRIQUES SONT ETABLIES DONNANT L'EVOLUTION DE LA TENSION D'ARC ET DU RENDEMENT THERMIQUE EN FONCTION DES PARAMETRES EXPERIMENTAUX. L'ESSENTIEL DU TRAVAIL CORRESPOND AUX CHAPITRES III, IV ET V QUI PORTENT SUR LA DYNAMIQUE DE L'ARC AVEC DES MESURES RESOLUES EN TEMPS DE LA TENSION, DE LA TEMPERATURE ET DE LA VITESSE DE L'ECOULEMENT ET DE LEURS FLUCTUATIONS. L'ANALYSE DES SIGNAUX DE TENSION FAIT APPARAITRE DE NOUVELLES GRANDEURS CARACTERISTIQUES DE L'ARC, POUR LESQUELLES DE NOUVEAUX NOMBRES ADIMENSIONNELS ONT ETE TROUVES. LES CORRELATIONS OBTENUES AVEC CES NOMBRES DONNENT DE BONNES TENDANCES AVEC LES PARAMETRES EXPERIMENTAUX. LES DETERMINATIONS DE LA VITESSE D'ECOULEMENT ET DE LA TEMPERATURE DU JET ONT NECESSITE LA MISE EN PLACE DE NOUVELLES TECHNIQUES DE DIAGNOSTICS AINSI QUE DES METHODES DE TRAITEMENT DU SIGNAL PARTICULIERES POUR L'OBTENTION DE LEURS FLUCTUATIONS. LES RESULTATS MONTRENT QUE LA TEMPERATURE EST PEU SENSIBLE ALORS QUE LA VITESSE MAXIMALE VARIE FORTEMENT AVEC LES PARAMETRES EXPERIMENTAUX ET IL APPARAIT, PAR AILLEURS QUE LES FLUCTUATIONS DE VITESSE ET DE TEMPERATURE RESTENT INFERIEURES AUX FLUCTUATIONS DE TENSION QU'ELLES GENERENT. LE SIXIEME CHAPITRE UTILISE LES TECHNIQUES DE MESURE ET PRESENTE L'EVOLUTION DES CARACTERISTIQUES DE L'ARC
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Le contexte de cette thèse est la production du vecteur énergétique hydrogène par thermolyse de la vapeur d'eau consistant en la dissociation de la molécule H2O en oxygène (O) et hydrogène (H). Le dispositif employé est une torche à plasma d'arc non transféré développée au LAEPT. Après l'exposition de la théorie sur la physique des plasmas et la spectrométrie d'émission atomique nécessaire à l'exploitation des mesures, cette thèse présente l'évolution de la torche à plasma ainsi que son environnement nécessitée par la présence de gaz instables et explosifs. Les mesures des différentes grandeurs électriques, hydrauliques et spéctrométriques ont permis la détermination des caractéristiques physique et chimique d'un plasma formé d'un mélange de vapeur d'eau - d'argon. La détermination de grandeurs telles que la température du jet plasma, la conductivité électrique, l'enthalpie massique et la densité électronique, est basée sur la comparaison entre expérimentation et théorie.
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LA RAPIDITE, LA SOUPLESSE D'EMPLOI ET LE COUT DU DECOUPAGE PAR PLASMA D'ARC (D.P.A.) SUSCITE UN INTERET CROISSANT POUR CE PROCEDE. NOTRE ETUDE CONSISTAIT A DEGAGER LES PRINCIPAUX PHENOMENES PRESENTS EN DECOUPAGE PAR PLASMA D'ARC ET A LES RELIER A LA QUALITE DE COUPE (BAVURE, DEPOUILLE ET STRIES). CES PHENOMENES ONT ETE PEU ETUDIES COMME LE MONTRE LE PREMIER CHAPITRE QUI PRESENTE UNE BIBLIOGRAPHIE DES PROCEDES DE DECOUPAGE THERMIQUE ET DE LEUR QUALITE RESPECTIVE. DE LEUR COMPARAISON NOUS AVONS DEDUIT DES HYPOTHESES DE DEPART CONCERNANT NOTRE RECHERCHE. UNE ETUDE EXPERIMENTALE MENEE SUR UNE INSTALLATION DE D.P.A. COMMERCIALE AMENAGEE DE FACON A DISSOCIER CHAQUE PARAMETRE OPERATOIRE, NOUS A PERMIS DE METTRE EN EVIDENCE L'INFLUENCE DE CHACUN D'EUX. NOUS AVONS EGALEMENT INVALIDE CERTAINES HYPOTHESES NOTAMMENT LA RESPONSABILITE DES FLUCTUATIONS DU PIED D'ARC ET DES VIBRATIONS DES PLAQUES DANS LA FORMATION DES STRIES. NOUS AVONS MONTRE QUE L'ACCROCHAGE DE L'ARC ETAIT MULTIPLE ET SE SITUAIT DANS LA PARTIE SUPERIEURE DE L'EPAISSEUR DE LA PLAQUE. NOUS AVONS ENSUITE PRECISE LES MECANISMES DE TRANSFERT THERMIQUES ET LES FLUX THERMIQUES CORRESPONDANTS (ELECTRIQUE ET CONVECTIF) POUR UNE TORCHE A ARC TRANSFERE DE PETIT DIAMETRE. DES CORRELATIONS ONT ETE CALCULEES AFIN DE REGROUPER TOUS LES RESULTATS EXPERIMENTAUX ET DE MONTRER L'IMPORTANCE DES PARAMETRES DE FONCTIONNEMENT SUR LES FLUX THERMIQUES. LE DERNIER CHAPITRE PROPOSE DES MECANISMES SUSCEPTIBLES D'EXPLIQUER LA QUALITE D'UNE DPA ET NOTAMMENT LA FORMATION DES STRIES.
Author: Stéphane Bernard (docteur en sciences).)
Author: Stéphane Bernard (docteur en sciences).)
Author: Alain Roux
Author: Didier Degout
Author: Fabien Petit
Author: Luc REYNAUD
Author: Nicolas Boudesocque
Author: Anne-Christine Mathieu
Author: Marie-Pierre Planche
Author: Yves Marboutin
Author: Hélène Valetoux