Caractérisation et combustion de fluides multiphasiques à base de solides divisés : application aux nouvelles utilisations du charbon

par Mourad Hazi

Thèse de doctorat en Génie des Procédés Industriels

Sous la direction de Gérard Antonini.

Soutenue en 1990

à Compiègne , dans le cadre de École doctorale 71, Sciences pour l'ingénieur (Compiègne) .

mots clés

• Dispersions multiphasiques
• Mélanges charbon-fuel
• Mélanges charbon-eau
• Combustion
• Combustion multiphasique
• Écoulement polyphasique
• Charbon
• Fluides non newtoniens
• Pulvérisation
• Suspensions (chimie)

Résumé

Le problème posé par la valorisation du charbon micronisé sous forme de fluide aisément manipulable est complexe : il s'agit d'élaborer des dispersions de solide micronisé avec la plus grande concentration massique en combustible et une viscosité d'écoulement la plus faible possible. Différentes voies de fluidification sont proposées : - une voie "dispersion biphasique" par l'élaboration de deux types de mélanges: d'une part, les mélanges binaires à base de charbon non décendré (mélanges charbon-eau ou MCE), d'autre part, les mélanges ternaires décendrés charbon-eau-fuel (ultra-carbofluides ou UCF) - une voie "dispersion triphasique" par l'élaboration de dispersions solide-liquide-gaz (mousses de charbon sous pression ou CEP). Différentes formulations à base de charbon Freyming micronisé sont alors étudiées. La caractérisation des différents mélanges est alors effectuée: par une étude rhéologique pour les dispersions biphasiques, et par la détermination des équations d'état caractéristiques pour la dispersions triphasiques. Cette caractérisation permet en outre de fixer les teneurs massiques maximales en solide admissibles dans les mélanges. En vue des essais de combustion, une étude sur la pulvérisation des suspensions est effectuée. Ces travaux ont conduit à l'établissement d'un modèle de pulvérisation qui permet d'estimer le diamètre moyen de goutte pour un jet de combustible, à partir des caractéristiques rhéologiques de la suspension considérée. En dernier lieu, les travaux ont concerné des études de combustion dans un foyer pilote de 100 kW. Pour les différents combustibles, les essais de combustion se déroulent dans des conditions analogues de fonctionnement du foyer.

Titre traduit

Characterization and combustion of multiphasic fluids with particulate solids : application to new coal utilizations

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