Thèse sur la combustion de solides pulvérisés dans les précalcinateurs de cimenterie
Julien Cances, ingénieur Insa de Lyon et doctorant de l'Ecole des Mines d'Albi-Carmaux , vient de soutenir sa thèse " Combustion de solides pulvérisés et formation/réduction de polluants dans les précalcinateurs de cimenterie". Le directeur en est le Pr.Sylvain Salvador du Laboratoire de Génie des Procédés des Solides Divisés...
Voici un bref résumé de la thèse de Julien Cances :
L'industrie cimentière est extrêmement consommatrice d'énergie. Cette énergie est principalement fournie par la combustion de solide carboné pulvérisés. Jusqu'à 60 % de cet apport en combustible peut être injecté dans le précalcinateur. Or la combustion de solides carbonés produit des polluants, au premier rang desquels on trouve les NOx. Plusieurs techniques de réduction de NOx existent à l'heure actuelle. L'une des plus prometteuse en terme d'efficacité, conjuguée à son coût, est le reburning qui consiste en une injection secondaire de combustible, créant ainsi une zone riche et réductrice. L'injection de combustibles solides dans les précalcinateurs de cimenteries s'apparente à cette technique. Ces solides interagissent avec les NOx à différents niveaux :
par l'intermédiaire de réactions dans la phase gaz avec les matières volatiles dégagées lors de la pyrolyse,
et de réactions hétérogènes entre le résidu solide et son environnement gazeux : l'oxydation du char et la réduction du NO sur le char.
Une démarche couplée d'expérimentation et de modélisation a été développée pour déterminer l'influence relative de ces différents phénomènes. Les combustibles utilisés sont de quatre types distincts et sont communément utilisés dans les cimenteries : lignite, charbon, anthracite et petcoke. Ainsi, les réactions hétérogènes élémentaires - dévolatilisation, oxydation du char et réduction du NO sur le char - ont-elles été caractérisées individuellement par des expériences et modélisations spécifiques.
Enfin, les expériences et modélisations représentatives du reburning en précalcinateur de cimenteries ont été conduites. Il apparaît que la réduction du NO dans la phase gaz est du même ordre de grandeur que la réduction sur le char après un temps de séjour des particules de 2 s. La réduction du NO sur le char croît continuellement avec la température alors que la réduction dans la phase gaz présente des singularités en fonction de la température pour les combustibles à forte teneur en matières volatiles : la réduction du NO est plus faible à 900°C dans le cas du lignite et du charbon qu'à 800 et 1000°C. L'étude détaillée de ces singularités a été menée et a permis de déterminer les chemins réactionnels intervenant dans la phase gaz.