Recherche Avancée

Thèse soutenue

Formulation, rhéologie et transport de systèmes triphasiques solide-liquide-gaz : mise au point d'une unité pilote de production de mousses chargées pour l'alimentation des foyers de combustion à lit fluidisé

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Auteur / Autrice : Brice Mesmin Mbama Gaporaud
Direction : Gérard Antonini
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie des procédés industriels
Date : Soutenance en 1994
Etablissement(s) : Compiègne
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale 71, Sciences pour l'ingénieur (Compiègne)

Résumé

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L'objectif de cette recherche, financée par le programme Joule de la Commission Européenne, est la préparation de mélanges triphasiques (ou mousses chargées), pour l'alimentation des foyers de combustion à lit fluidisé sous pression. Des mousses chargées ont été préparées et caractérisées (stabilité, compressibilité, et rhéologie), en utilisant différents combustibles. Les tests de stabilité ont montré une variation du volume inferieure à 5% pendant 30 minutes, ce qui est suffisant, les produits étant préparés pour une utilisation immédiate, sans nécessité de stockage. L'étude de la compressibilité indique un comportement similaire à celui des gaz parfaits. Il y a cependant une différence dans les volumes, due à la présence d'un volume incompressible dans les mousses (généré par la présence du liquide et du solide). Un modèle d'équation d'état des mousses chargées a été établi. Un modèle rhéologique a aussi été établi pour déterminer la variation de la contrainte de cisaillement en fonction du taux de cisaillement, et il indique un comportement de type Herschel Buckley. Une unité pilote de production en continu de mousses chargées sous pression a été dimensionnée et mise au point. La faisabilité d'une préparation en continu de 400 kg/h de mousses chargées à plus de 75% sous 7 bars, pour alimenter des lits fluidisés a été démontrée. La combustion en lit fluidisé indique une efficacité des mousses supérieure à celle des slurries, et proche de celle des charbons secs. L'utilisation des mousses chargées est un moyen prometteur pour l'alimentation des foyers de combustion à lit fluidisé, car : pour une même distribution de taille des particules, l'humidité est moindre que celle du slurry ; les émissions de NO2 et de SO2 sont plus faibles que dans le cas du slurry ou du charbon sec ; la désulfuration est franchement améliorée lorsqu'on mélange du calcaire à la mousse.