Conditions de melange turbulent par injection normale dans un ecoulement transverse. Application a l'optimisation du procede natural gas reburning

• Auteur / Autrice : MANUEL AMARAL
• Direction : J. Thevenin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et techniques
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Dans le cadre general d'une etude des phenomenes de turbulence impliques dans le procede natural gas reburning faisant intervenir des injections de gaz naturel dans les ecoulements de fumees de combustion, la recherche a ete developpee suivant deux axes complementaires. Le premier axe plus fondamental concerne la simulation des conditions de melange turbulent au cours d'une injection normale dans un ecoulement transverse. Le second axe plus applique concerne l'experimentation du procede ngr dans une installation thermique semi-industrielle constituee par une cellule d'essais equipee par un bruleur a flamme plate. Le but de la recherche a consiste essentiellement a mettre en evidence l'influence du vrillage de l'injection ou de l'ecoulement sur les conditions de melange turbulent et donc sur les conditions d'efficacite du procede ngr. Le premier axe de recherche a permis d'etudier l'influence du vrillage dans deux cas limites : le cas du vrillage de l'injection normale dans un ecoulement transverse simple et le cas d'une injection normale simple au cours du vrillage d'un ecoulement transverse. L'analyse a ete essentiellement realisee d'apres les isocontours du taux de segregation et les isosurfaces de flux thermique moyen. Les resultats numeriques ont mis en evidence l'interet limite du cas de vrillage de l'injection normale (dans un ecoulement transverse simple), et l'interet tout particulier d'une injection au voisinage d'une zone de recirculation (par le vrillage d'un ecoulement transverse) dans l'amelioration des conditions de melange turbulent. Le second axe de recherche a permis de determiner les parametres d'efficacite du procede ngr en faisant intervenir des injections multiples de gaz naturel et d'air secondaire dans les ecoulements des fumees de combustion. L'efficacite maximale du procede de reduction des oxydes d'azote a ete obtenue dans le cas du vrillage des fumees de combustion dans la cellule d'essais equipee d'un bruleur a flamme plate. La simulation numerique des ecoulements (zones de recirculation) et des transferts (isocontours de concentration), d'apres la configuration generale de cette installation thermique semi-industrielle, a permis de preciser les conditions d'amelioration de l'efficacite du procede ngr.