Etude de la combustion d'ammoniac dans un brûleur à swirl

Study of ammonia combustion in a swirl burner

• Auteur / Autrice : Antoine Morel
• Direction : Toufik Boushaki
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Energétique
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2023
• Etablissement(s) : Orléans
• Ecole(s) doctorale(s) : Energie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers - EMSTU
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : ICARE - Institut de Combustion, Aérothermique, Réactivité, Environnement

Mots clés

Mots clés libres

Energie à bas carbone

Swirl

Flamme turbulente

Combustion

NOx

Réduction de CO2

Combustion

Low carbon energy

Turbulent flame

Swirl

NOx

CO2 reduction

Résumé

Le sujet proposé concerne la combustion de l'ammoniac (pur ou mélangé au gaz naturel « CH4 en majorité ») pour réduire l'empreinte carbone de la production de chaleur. C'est un sujet fondamental qui s'intéresse à l'étude des flammes NH3 et NH3-CH4 turbulentes non-prémélangées dans un brûleur à swirl. L'étude proposée permettra de contribuer à la compréhension et la caractérisation de la combustion de l'ammoniac dans les systèmes stationnaires. Le travail sera plus particulièrement focalisé sur l'étude de la stabilisation (stabilité, mélange, turbulence) des flammes NH3 pur et mélangé au CH4 ainsi que sur les émissions polluantes tels les NOx (NO, NO2, N2O) et CO. L'étude de la combustion se basera sur des dispositifs expérimentaux existants (brûleur, chambre de combustion), avec des modifications légères pour s'adapter au mélange NH3-air et CH4- NH3-air. Différentes métrologies et analyses (capteurs intrusifs, diagnostiques laser) seront employées pour étudier finement l'écoulement et la flamme, tels que : la chimiluminescence sur OH* et/ou NH*, la PIV, la spectroscopie et les analyseurs multi-gaz.

Tthe subject proposed concerns the combustion of ammonia (pure or mixed with natural gas) to reduce the carbon footprint of heat production. It is a fundamental subject which is interested in the study of non-premixed turbulent NH3 and NH3-CH4 flames in a swirl burner. The proposed thesis is intended to contribute to the understanding and characterization of ammonia combustion in stationary systems. The focus will be done on the stabilization phenomenon study (stability, mixing, turbulence) of pure NH3 flames and CH4-NH3 flames, as well as pollutant emissions such as NOx (NO, NO2, N2O). The combustion study will be based on existing proven experimental devices (combustor, burner) with slight modifications to adapt to the NH3-air and CH4-NH3-air flames. Different metrologies and analyzes (intrusive sensors, laser diagnostics) will be used to finely study the flow and the flame as chemiluminescence on OH* and/or NH*, PIV, spectroscopy, multi-gas analyzers.