Mod

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Modélisation de la combustion du bois dans les
chaudières de petites puissances
École des Mines de Douai Département Énergétique
Industrielle
Ing. Kristýna Stiovová Kristyna.Stiovova_at_ensm-doua
i.fr
Paris, 7 décembre 2006
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BOIS
Type de bois
Caractéristique essentielle

• Analyse élémentaire chimique identique pour tous
  types de bois
• 50 C
• 43 O
• 5,8 H
• 0,2 N
• 1 Cendres

Relation entre lessence et la production de CO

• Analyse chimique
• dépendante du type
• de bois
• 40-50 cellulose
• 20-35 hemicellulose
• 15-35 lignine
• 1-2 matières
• organiques

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BOIS
Humidité
Caractéristique essentielle
PCI (bois sec) 18,5 MJ/kg
Dépendance entre humidité et PCI
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BOIS
Granulométrie
Caractéristique essentielle

• Avec la diminution de la surface

• La vitesse de combustion augmente
• Les périodes entre les rechargements se
  raccourcissent et lautomatisation du procédé de
  combustion devient plus réalisable

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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
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CHARTREUSE 22
Performances Pn 18 kW Ts,eau 80
C Veau 40 l Tfumées 350 C Dimensions
1165 x 785 x 682 mm
Principe de fonctionnement
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ESSAIS PRATIQUES

• Conditions pour obtenir la label Flamme Verte
  (ADEME)
• COV (100 mg/m3, 10 dO2)
• Poussières (150 mg/m3, 10 dO2)
• Critère de rendement (67 6 log Pn)
• Pn est la puissance nominale de la
  chaudière kW

Paramétres sourveillés

• Température
• Pression
• Concentrations dans les fumées
• CO, CO2, NOx, goudron, particules solides, PCDD,
  PCDF, autres matériaux organiques

Installation expérimentale
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MODÉLISATION MATHEMATIQUE

• Plusieurs simplifications ont été utilisées
• Régime permanent
• Combustible-matière volatile uniquement
• Débit dair 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-e standard

Maillage
Contour de températures
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PROBLÈMES DÉTECTÉS
Contour de vitesses et écoulement inversé
Contour de températures et zones froides
PCI 32 MJ/kg
PCI 16,5 MJ/kg
Contour de températures et stoechiométrie (PCI)
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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

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Merci pour votre attention Kristyna.Stiovova_at_ensm-
douai.fr