Préparation, rhéologie et combustion de mélanges ternaires de charbon de bois décendré : liquides ou bio-ultracarbofluides

Preparation, rheological and combustion characterization of ternary deashed charcoal/liquids mixtures or bio-ultracarbofluids

• Auteur / Autrice : Adipoh Boni
• Direction : Gérard Antonini
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des Procédés Industriels
• Date : Soutenance en 1991
• Etablissement(s) : Compiègne
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale 71, Sciences pour l'ingénieur (Compiègne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rhéologie

Cendres

Charbon de bois

Charbon -- Combustion

Mots clés libres

Décendrage

Résumé

Différents charbons de bois (charbons de bois de méranti, de bouleau et de peuplier) ainsi que des bois de méranti torréfiés ont été utilisés au cours des travaux pour la préparation des mélanges charbons de bois/fuel domestique/eau. Le décendrage est effectué grâce à la technique d'agglomération sélective. En effet, cette technique permet la séparation de particules solides qui présentent des propriétés superficielles différentes : les unes étant hydrophobes (ce qui est le cas de la partie carbonée du charbon); les autres hydrophiles (cendres contenues dans le charbon). Cette technique nous a permis, en utilisant une poudre de charbon de bois de diamètre moyen de l'ordre de 8 microns, de disposer d'un charbon de bois décendré à moins de 1% de taux de cendres résiduelles. Nous proposons une relation qui permet de prédire, à 6% prés, la durée d'agglomération correspondant aux taux de cendres résiduelles minimum. Les agglomérats, obtenus à l'issue du procédé d'agglomération, sont fluidifiés par adjonction d'une certaine quantité d'un agent tensio-actif (environ 1% en masse du mélange total) dans le fluide porteur (eau+fuel domestique). Les tensio-actifs utilises sont des non ioniques étoxyéthylénés de la famille des éthers polyglycoliques. Cette étude a montré que les poudres de charbon de bois d'indices de matières volatiles compris entre 20 et 30% conviennent mieux à la formulation de ces mélanges appelés bio-ultracarbofluides (ou bio-ucf). En effet ces charbons permettent d'obtenir les mélanges les plus concentrés (particulièrement lorsque l'indice de matières volatiles (ou imv) est égal à 30%). Nous avons ainsi pu préparer des mélanges de concentration massique en charbon de bois de 47%, 48% et 50% avec les charbons de bois de bouleau de imv egal a 21% et de méranti de imv égal à 28% et 30% respectivement. La stabilité des bio-ucf peut varier de 7 jours à 2 semaines. L'étude du comportement rhéologique des suspensions préparées a été faite par viscosimétrie directe à l'aide d'un viscosimètre rotatif à cylindres coaxiaux du type couette. Cette étude a permis de montrer que lorsque une poudre de bois de diamètre moyen supérieur à 15 microns est utilisée, pour la préparation des bio-ucf, les mélanges obtenus ont un comportement rhéologique pseudoplastique quelque soit le tensio-actif (nombre d'oxyde d'éthylène et structure). Par contre lorsque le diamètre moyen de la poudre de charbon de bois diminue (inférieur à 15 m), le mélange devient légèrement dilatant lorsqu'il est préparé avec un tensio-actif de nombre d'oxydes d'éthylène supérieur à 6 et pseudoplastique dans le cas contraire. Enfin, des essais de combustion des bio-ucf ont été effectués sur un foyer pilote de 100 kw. Ces essais ont montré que la combustion des bio-ucf peut se faire sans modification des installations existantes avec un taux de conversion du charbon de bois de 0,98.