Thèse sur la combustion humide et ses performances par Rémi Guillet

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La combustion par voie humide et ses performances 232 pages en .pdf

Thèse présentée en vue de l’obtention du titre de Docteur de l’Université Henri Poincaré, Nancy 1 en Science Mécanique et Énergétique. Par Rémi GUILLET.

Mots-clés: combustion / humidité / hygrométrie / environnement / efficacité / énergie / procédé thermique / oxydes d’azote / protection

Résumé

Pendant de nombreuses années, l’eau a été utilisée comme additif pour améliorer la combustion, la puissance des machines, voire comme antidétonant puis, plus récemment, comme inerte permettant la réduction de la formation des oxydes d’azote. Aujourd’hui le défi à relever concerne l’économie de la ressource rare qu’est l’énergie fossile et plus encore, la protection de l’environnement.

Avec la combustion humide, les performances des turbines à gaz terrestres peuvent être améliorées de façon très significative Ainsi, les cycles à injection de vapeur (STIG), les cycles régénératifs à air humidifié (HAT), peuvent approcher les performances des cycles combinés.

De son côté, le cycle de pompe à vapeur d’eau qui recycle les chaleurs ultimes, sensible et latente, habituellement rejetées à la cheminée, sous forme d’air de combustion préchauffé et humidifié, permet à de nombreux procédés d’approcher le rendement maximal de combustion de 100% du pouvoir calorifique supérieur du combustible.

Sous toutes ses formes, l’introduction d’eau dans les chambres de combustion est également connue pour réduire la formation des NOx : injection directe, en émulsion avec le combustible, sous forme vapeur générée par un récupérateur, une pompe à vapeur d’eau …

Alors, des performances énergétiques et écologiques remarquables sont possibles,
particulièrement pour les procédés qui valorisent la récupération de chaleur latente. Parmi les procédés les plus susceptibles de bénéficier des avantages de la combustion humide, on cite:
– les chaudières à condensation;
– les générateurs à contact direct;
-les séchoirs en direct avec récupération d’énergie;
– les turbines régénératives en cogénération ;
-les procédés d’incinération propres avec récupération d’énergie.

En combustion humide, trois fluides sont introduits dans la chambre de combustion: le combustible, l’air de combustion et l’eau additionnelle…

Pour analyser ces procédés, nous avons développé une méthode d’analyse utilisant la
température humide comme paramètre principal, dite Diagramme Hygrométrique de
Combustion. Cette méthode, présentée en détail ainsi que de nombreux diagrammes qui en sont issus, est à recommander pour :
-l’analyse, la prévision, l’amélioration, l’optimisation des rendements de combustion;
– la commande prédictive;
– la prévision de la condensation;
– le dimensionnement des échangeurs biphasiques.

Mais la méthode peut également être utilisée dans le cas de procédés traditionnels comme les chaudières et générateurs à condensation pour offrir des perspectives d’accès au rendement avec plus de précision et au moindre coût.
D’autres informations sur les modifications dues à la présence d’eau additionnelle dans les procédés thermiques avec combustion sont également fournies.

En savoir plus:
Résumé sur les apports de l’eau dans la combustion
La « combustion humide » explicitée par R.Guillet sur les forums
Synthèse de cette thèse: combustion par voie humide et ses performances
Autre thèse des Mines de Paris sur la combustion de fioul additionnée d’eau

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