Étude du transport et de la rétention de particules dans un milieu granulaire : application à l'injection de charbon pulvérisé dans le haut fourneau

par Bertrand Bitaud

Thèse de doctorat en Génie des procédés

Sous la direction de Denis Leclerc.

Soutenue en 1995

à Vandoeuvre-les-Nancy, INPL .

Le président du jury était Noël Midoux.


  • Résumé

    L’injection de charbon pulvérisé aux tuyères des hauts fourneaux tend à se généraliser. Des particules imbrulées de charbon migrent alors et se déposent au sein du lit granulaire du haut fourneau. Dans cette perspective, le but de cette étude est de comprendre les mécanismes de transport et de rétention de particules dans un lit granulaire. Une maquette du lit de coke du haut fourneau a été réalisée en similitude, le haut fourneau étant assimilé à un filtre granulaire. Des grains de coke sont utilisés pour fabriquer le lit de la maquette ; des microsphères de verre sont injectées pour représenter le charbon pulvérisé. L’injection des microsphères entraine d'une part une augmentation des pertes de charge dans le lit, et d'autre part une accumulation des particules dans le lit granulaire. Trois comportements différents sont observés. Les particules peuvent être déposées sur le sommet des grains de coke, transportées par le gaz, ou bien accumulées dans le bas du lit. Deux régimes d'accumulation ont été mis en évidence en fonction de la vitesse du gaz: une forte accumulation intervient aux faibles vitesses du gaz, et inversement une faible accumulation aux vitesses élevées. Les pertes de charge dans le lit sont directement reliées aux accumulations de particules. Ces phénomènes sont analogues à ceux observés dans les lits fluidisés. Nous avons étudié l'influence sur l'accumulation des particules dans le lit granulaire de la granulométrie des grains constituant le lit, de la granulométrie des particules injectées, de leur masse volumique et de leur débit. Une représentation théorique du transport et de l'accumulation des particules dans le lit a été élaborée en vue d'une extrapolation des résultats expérimentaux au cas réel du haut fourneau. Cette représentation est basée sur les équations de conservation de la masse et de la quantité de mouvement dans l'écoulement diphasique gaz-particules

  • Titre traduit

    Study of the transport and accumulation of powders in a granular bed : application to the injection of pulverized coal in the blast furnace


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Informations

  • Détails : 1 vol. (153 p.)
  • Annexes : 56 réf.

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