Contribution à l'étude expérimentale et à la modélisation de la gazéification étagée de biomasse en lit fixe

par Pierre Lamarche

Thèse de doctorat en Énergétique. Thermique

Sous la direction de Mohand Tazerout et de Frédéric Paviet.


  • Résumé

    Véritable alternative à la combustion, la valorisation énergétique de la biomasse par gazéification puis cogénération, répond à la double problématique de la production d’énergie et de l’élimination des résidus de bois. Le travail présenté dans cette thèse concerne le développement d’un outil dédié au dimensionnement des réacteurs de pyrolyse à lit fixe continu à chauffage externe, pour les procédés de gazéification étagée de petite et moyenne puissance (< 500 kWe). Cet outil permet la prédiction des champs de température et de concentration au sein du lit en fonction des conditions opératoires (dimensions du réacteur, débit massique de bois, température de paroi) et des propriétés du combustible (humidité et granulométrie). Dans le cadre de la mise au point de cet outil, une installation expérimentale étagée composée d’un réacteur de pyrolyse à lit fixe à chauffage externe, et d’un réacteur de gazéification batch, a été développée. Les profils de températures instationnaires obtenus sur le réacteur de pyrolyse ont permis la validation d’un modèle de pyrolyse batch, et la détermination d’un paramètre clé du modèle : la conductivité thermique effective. A l’issue de cette validation, le modèle a été extrapolé pour la modélisation de la pyrolyse continue, et une étude paramétrique a permis d’identifier les paramètres limitants lors de la pyrolyse à chauffage externe. On présente ensuite, les résultats expérimentaux obtenus sur le réacteur pilote de gazéification, et on propose des recommandations pour l’amélioration des étages d’oxydation partielle et de gazéification du charbon.

  • Titre traduit

    Contribution to the experimental study and the modelling of the biomass staged gasification in fixed bed reactor


  • Résumé

    Real alternative with combustion, the energy valorization of the biomass by gasification and CHP answers to the double problem of energy production and wood residues elimination. The work presented in this thesis is related to the development of a dimensioning tool for the continuous fixed bed and external heating pyrolysis reactors integrated into staged gasification process for small and middle power plants (< 500 kWe). This tool allows the prediction of the temperature fields and species concentrations within the bed according to the operating conditions (reactor geometry, wood mass flowrate, wall temperature) and biomass properties (moisture, particle type). Within the framework of this tool development, a staged experimental device made up of a fixed bed and external heating pyrolysis reactor, and of a batch gasification reactor was developed. The obtained transient temperatures profiles on the pyrolysis reactor allowed the validation of a batch pyrolysis model and the determination of a key parameter of the model: the effective thermal conductivity. At the conclusion of this validation, the model was extrapolated for the modeling of continuous pyrolysis, and a parametric study made it possible the limiting parameters identification during pyrolysis with external heating. Lastly, experimental results obtained on the gasification reactor of the experimental device are presented, and recommendations for the improvement of partial oxidation and char reduction stages are given.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (234 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 195-204.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université de Nantes. Service commun de la documentation. BU Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.