Etude de l'inflammation et de la combustion d'un nuage de particules de charbon en milieu suroxygéné

Study on the ignition and the combustion of a cloud of coal particles in superoxygenated atmosphere

• Auteur / Autrice : Youssef Rhandi
• Direction : Gilles Prado
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Énergétique
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Mulhouse

Mots clés

Mots clés contrôlés

Charbon -- Combustion

Résumé

Depuis deux décennies, les études sur la combustion du charbon se sont multipliées dans les secteurs industriels utilisant le charbon. Une course à la maîtrise de nouvelles technologies était lancée, et aujourd'hui de nouveaux procédés performants ont vu le jour. Parmi les nouvelles techniques qui existent en sidérurgie, l'injection de charbon aux tuyères du haut fourneau dans un vent froid et suroxygéné. La majorité des études expérimentales menées en laboratoire sur la combustion du charbon concerne surtout le cas du grain isolé. Il apparaît aujourd'hui que les connaissances acquises dans ce domaine précis ne sont pas forcément transposables au cas du nuage de grains. En effet, l'inflammation et la combustion d'un groupe de particules de charbon mettent en jeu des phénomènes nouveaux qu'il faut comprendre. Ce travail de thèse s'inscrit dans ce cadre et a pour but d'étudier les différents modes d'inflammation et de combustion d'un nuage de charbon en tenant compte du rôle de plusieurs paramètres : teneur en oxygène, température de paroi, température du vent et densité du nuage. La première partie de ce travail avait pour but de mettre au point un montage expérimental capable de fabriquer des nuages de charbon reproductibles et par la suite analyser leur inflammation et combustion à l'aide d'un pyromètre optique à trois longueurs d'onde. Cette étude a été complétée par une visualisation des nuages en combustion à l'aide d'une vidéo rapide. Il a été possible de définir certains paramètres caractéristiques au nuage : délai d'inflammation, durée de combustion et température moyenne de combustion. Ainsi, deux modes d'inflammation et de combustion limites ont pu être déterminés : inflammation homogène suivie d'une combustion en groupe et inflammation hétérogène ou chaque particule brûle individuellement. Selon les conditions expérimentales, on peut passer d'un mode à l'autre en modifiant un ou plusieurs paramètres. A ceci se rajoute une étude de modélisation de la combustion d'un grain isolé et d'un nuage de grains