Le procédé

 


Le procédé


 

Présentation Présentation du procédé Étude précédente Simulations numériques Résultats et conclusions
Le procédé Les lits fluidisés

 

Le procédé vise à valoriser l'usage de la gazéification de la biomasse à des fins industriels. Les gaz de synthèse produits serviront par exemple à alimenter des turbines pour produire de l'électricité.

Il est constitué de plusieurs étapes :

Figure 1: Schéma du procédé de gazéification

 

 

Le gazéifieur

La biomasse est d’abord introduite dans le gazéifieur, elle suivra deux étapes successives, la pyrolyse puis la gazéification.

La pyrolyse, on décompose la biomasse grâce à la chaleur dans notre cas 850°C, mais sans flamme pour éviter des réactions d’oxydation ou de combustion. Se faisant, la décomposition génère des gaz et une matrice appelée char.

Suit une étape de gazéification, le char, combustible solide issu de la pyrolyse, est transformé en un gaz sous l’action d’un réactif oxydant qui est dans notre cas de la vapeur d’eau. On parle alors de vapogazéification. Le catalyseur utilisé pour la gazéification est l'olivine qui joue également le rôle de caloporteur apportant la chaleur nécessaire dans le procédé. L'olivine permet également d'orienter la réaction dans le sens de la formation d'hydrogène et monoxyde de carbone.
En tête du réacteur, des gaz de synthèse tels que CO, H2, CH4, H2O ou encore CO2 sont récupérés.

 

 

Le combusteur

Si la gazéification a permis de récupérer du gaz de la biomasse, beaucoup d’énergie reste encore stockée dans le char et n’est plus capable d’être extraite. Le combusteur vient donc profiter de cette énergie résiduelle pour réguler la température dans le gazéifieur. Le mélange olivine, char et biomasse non convertie est entraîné vers le combusteur par une canalisation inclinée. Afin de faciliter la circulation des particules solides, de l'air est injectée le long de cette canalisation. La réaction de combustion est réalisée grâce à l'injection d'air en pied de réacteur et se fait à 950°C. Le combustible solide va ensuite suivre une étape de fluidisation  afin d'améliorer le transfert de chaleur gaz-particules et de permettre un contrôle du temps de séjours des particules. C’est l’hydrodynamique de cette étape que nous allons étudier au cours de ce BEI.

Trois zones sont à dénombrer dans le combusteur : le lit fluidisé, la zone de transition et le lit entrainé.

Le lit fluidisé est mis en mouvement par une arrivée d'air en pied de réacteur via une grille perforée. La zone de transition est due à la canne d'injection qui a un débit d'air nettement plus important que celui de la grille perforée. Ensuite le lit entrainé permet le transport des particules solides en tête de réacteur.

Afin de séparer les gaz produits par la combustion et les particules, un cyclone est utilisé en tête du combusteur et renvoie les particules dans le gazéifieur. C'est ainsi que la régulation thermique est assurée dans tout le procédé.

L'énergie nécessaire pour le chauffage du caloporteur est produite par la réaction de combustion du char. Cependant la température de gazéification peut être modifiée grâce à une boucle de recyclage qui alimente en gaz le brûleur.  

 

.