Abstract FR:

Le domaine d'application de la combustion directe du gaz naturel en reacteur a lit fluidise concerne les procedes tels que : la regeneration ou le traitement de dechets de nature diverse (sable de fonderie, boues a fort taux d'humidite), la calcination ou le frittage thermique. Dans ces systemes, la reaction a lieu non seulement en phase solide, mais egalement en phase homogene. Cette derniere peut conduire a un ecart de temperature significatif entre les phases bulle et emulsion, ce qui remet en cause l'hypothese de l'isothermicite du lit, habituellement retenue pour ce type de contacteur. Cette etude vise a ameliorer la comprehension des mecanismes mis en jeu lors de la combustion d'un premelange gazeux en lit fluidise constitue de particules inertes. Dans un premier temps, une etude experimentale a ete realisee sur un reacteur pilote de 180 mm de diametre. L'influence des parametres tels que la temperature du lit, la composition initiale du melange combustible, la hauteur du lit, la vitesse de fluidisation, la taille et la nature des particules, et la nature du distributeur, sur le profil axial de la concentration des differents constituants (ch#4, o#2, co#2, co, no, no#2, n#2o) ont ete etudies. Les resultats experimentaux ont montre que la combustion du gaz naturel est initiee au sein de la couche fluidisee au dela d'une valeur limite de la temperature du lit (superieure a 750c), et s'effectue suivant un processus de reaction lente. Cette etude a fourni des renseignements utiles pour le choix des conditions operatoires permettant de reduire les emissions des imbrules et des polluants en sortie du lit. En particulier, il faut signaler que parmi les parametres etudies, seule la hauteur du lit a une influence notable sur l'avancement de la reaction. Dans un deuxieme temps, un modele a ete etabli pour la combustion du gaz naturel en lit fluidise. Ce modele repose sur les hypotheses du modele d'assemblage de bulles, qui a ete modifie pour tenir compte des echanges de chaleur entre les phases, ainsi qu'entre le lit fluidise et la paroi du reacteur, en incluant la contribution du rayonnement. La confrontation des resultats theoriques et experimentaux a montre une bonne adequation. L'etude theorique a permis en outre d'expliquer de maniere plus precise les phenomenes qui regissent le processus de combustion du gaz naturel en lit fluidise.