le mercredi 6 avril 2016 à BOURG-EN-BRESSE (01) · 2017-08-11 · 6 avril 2016 Merci pour votre attention Comité Interprofessionnel du Bois-Energie E-mail : [email protected] - Site

Journée techniquele mercredi 6 avril 2016

à BOURG-EN-BRESSE (01)

Chaudières bois à condensation :Chaudières bois à condensation :haute performance énergétiquehaute performance énergétique

Intérêts et exigences d’une technologie émergenteIntérêts et exigences d’une technologie émergenteConférencesConférences (matin) &(matin) & visite (visite (aprèsaprès--midimidi))

Journée techniqueBourg-en-Bresse,

6 avril 2016

Condensation des fumées surdes installations bois énergie

Jean-Pierre TACHET, Conseiller technique du CIBE,animateur de la commission « REX »

1

Comité Interprofessionnel du Bois-EnergieE-mail : [email protected] - Site Internet : www.cibe.fr

Condensation des fumées surdes installations bois énergie

Jean-Pierre TACHET, Conseiller technique du CIBE,animateur de la commission « REX »

Principes de la combustion

AIR FUMEESAIR

COMBUSTIBLE

FUMEES

CENDRES2

TRANSFERTCHALEUR

1REACTIONCHIMIQUE

CHALEUR

2Condensation des fuméessur des installations bois énergie

2TRANSFERT

CHALEUR

1REACTIONCHIMIQUE

RAPPEL

Bourg-en-Bresse,6 avril 2016

Etapes de la combustion du bois

• Introduction combustible et air de combustion• Chauffage du combustible• Séchage du combustible (évaporation de l’eau) 100°+• Pyrolyse (décomposition du bois: carbone + gaz

combustible) 250° … 500°• Gazéification du carbone (>> CO2, vapeur eau), 500°+• Oxydation gaz (>> CO2, vapeur eau) 700° … 1300°• Transfert de chaleur (flammes > parois et combustible frais,

gaz chauds > échangeurs chaleur)• Évacuation des gaz (refroidis)• Évacuation des cendres









1.1Séchage(< 250°C)

1.2Pyrolyse

(250°C < T < 500°C) 1.3 Gazéification(500°C < T < 700°C)

2Oxydation des gaz

(CO, H2, hydrocarbures…)700°C < T < 1 500°C

Séchage >> vaporisationeau du combustible

Combustion en chaudière

FUMEES


1.2Pyrolyse


2Oxydation des gaz



1.2Pyrolyse


2Oxydation des gaz


Sour

ce C

EDENCOMBUSTIBLE



1.2Pyrolyse


2Oxydation des gaz


Sour

ce C

EDEN

AIR

CENDRES


Schéma simplifié du cyclede changement d’état de l’eau :

chaleur sensible et chaleur latente



L’eau dans le bois



Condensation des fumées: principe

Condenser la vapeur d’eau contenue dansles fumées de combustion et récupérer lachaleur latente libérée lors du changementd’état, en abaissant leur température au-delàdu point de rosée.

Condenser la vapeur d’eau contenue dansles fumées de combustion et récupérer lachaleur latente libérée lors du changementd’état, en abaissant leur température au-delàdu point de rosée.

Intérêt : récupérer une quantité de chaleurtrès importante qui sinon est dispersée àl ’atmosphère


Intérêt : récupérer une quantité de chaleurtrès importante qui sinon est dispersée àl ’atmosphère


Pouvoirs calorifiques(*) inférieur et supérieurd’un combustible

Pouvoir calorifique supérieur (PCS)=

Pouvoir calorifique inférieur (PCI)+ Chaleur latente de vaporisation

Pouvoir calorifique supérieur (PCS)=

Pouvoir calorifique inférieur (PCI)+ Chaleur latente de vaporisation


(*) exprimés en quantité d’énergie parunité de masse :

(Kcal/Kg, KWh/t, KJ/Kg, etc…)


Diagramme de Mollier (ou d’Enthalpie) de l’eau

0,01 bar

0,10 bar

1,00 bar

10,00 bar

100,00 bar

1000,00 bar

0 kJ/kg 500 kJ/kg1000 kJ/kg1500 kJ/kg2000 kJ/kg2500 kJ/kg3000 kJ/kg3500 kJ/kg

Température50° 150° 250° 350° 500°0° 100° 200° 300° 400° Courbe de saturation

0,01 bar

0,10 bar

1,00 bar

10,00 bar

100,00 bar

1000,00 bar


Pression

état de vapeur saturante état de vapeursurchauffée

état liquide


0,01 bar

0,10 bar

1,00 bar

10,00 bar

100,00 bar

1000,00 bar


Enthalpie kJ/kg

état de vapeursurchauffée

Chaleur sensible Chaleur sensibleChaleur latente


Diagramme de Mollier (ou d’Enthalpie) de l’eau

Exemple, lu sur le diagramme :

• Chaleur sensible (eau) entre 80 et100°C : 23 KWh/t• Chaleur latente vaporisation/condensation : 626 KWh/t• Chaleur sensible (vapeur) entre 100 et 200°C : 58 KWh/t

NB Attention il s’agit de valeurs numériquesconcernant de la vapeur pure,

pas un mélange vapeur d’eau/fumées


NB Attention il s’agit de valeurs numériquesconcernant de la vapeur pure,

pas un mélange vapeur d’eau/fumées


Condensation des fumées:3 paramètres principaux

• Le niveau de température des fumées

• L’humidité du combustible

• L’excès d’O2 dans les fumées

• Le niveau de température des fumées

• L’humidité du combustible

• L’excès d’O2 dans les fumées



Impact de l’humidité du combustibleet de la température des fumées

Accroissement dela chaleurrécupérée (%) enfonction de latempérature desfumées pourdifférenteshumidités relativesdu combustible


Points de roséepour différenteshumidités ducombustible

55% HR

10% HR


source : CFP sept.2015.



Impact de l’excès d’O2 dans les fumées

Évolution delatempératuredu point derosée enfonction dutauxd’oxygènedans lesfumées

50

55

60

65

70

2% 4% 6% 8% 10% 12%

Point de rosée des fumées en fonction de laconcentration en oxygène

Poin

t de

rosé

e(°

C)Évolution delatempératuredu point derosée enfonction dutauxd’oxygènedans lesfumées

50

55

60

65

70

2% 4% 6% 8% 10% 12%


Poin

t de

rosé

e(°

C)

Courbe pourcombustible à40% HR



Source : The Handbook of Biomass Combustion and Co-firing .

Évolution delatempératuredu point derosée enfonction dutauxd’oxygènedans lesfumées

50

55

60

65

70

2% 4% 6% 8% 10% 12%


Poin

t de

rosé

e(°

C)



Impact de l’excès d’O2 dans les fumées

Évolutionde laquantité dechaleurcontenuedans lesfumées enfonction dutauxd’oxygène




Source : The Handbook of Biomass Combustion and Co-firing .


Deux technologies principales

• Lavage des fumées (pulvérisation d’eaudans les fumées, voie humide)

– Récupération des condensats– Echange condensats / source froide

• Condensation par échange indirect (voiesèche) :

– Echange fumées / source froide











Lavage des fumées (pulvérisation d’eau dansles fumées, voie humide), principe :

fumées vers cheminée

condensats

fumées

chaudière

condenseur

pulvérisation



condensats

boues

récupération

Condensation par échange indirect (voiesèche), principe :

fumées vers cheminée

récupération

fumées

chaudière

condenseur



Des architectures différentes

• Condensation puis dépoussiérage aval>> impact de la condensation sur ledépoussiérage

• Dépoussiérage puis condensation surfumées

>> condensation neutre sur dépoussiérage









Condensation et dépoussiérage

Zone d’efficacitédes systèmes decondensationà voie humide



source : CFP sept.2015.

Contraintes et points de vigilance

• Encrassement, si pas de dépoussiérageamont

• Corrosion / tenue dans le temps desmatériaux (condenseur, cheminée)

• Traitement et élimination des résidus detraitement









Pour aller plus loin …

Condensation des fumées sur desinstallations bois énergie

21Condensation des fuméessur des installations bois


Journée techniqueBourg-en-Bresse,

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