Titre : Etude des émissions polluantes de la combustion de biomasses dans une chaudière à granulés
Rapporteurs de thèse:
Pr C. Morain,
Pr S. Salvador
Examinateurs:
Ing. Rech. C. Dupont
Pr. G. Trouve
Pr Y. Rogaume
Dr C. Lacour
Dr J. Yon
Pr A. Coppalle
Encadrants:
Pr A. Coppalle
Dr C. Lacour
Dr J. Yon
Résumé :
Le besoin de combustibles alternatifs aux énergies fossiles a conduit à se tourner vers de nouveaux combustibles renouvelables. La biomasse est l’une des alternatives les plus utilisées. La biomasse peut être classée en fonction de son origine, comme la biomasse de bois qui est actuellement la plus utilisée. Il existe d’autres types de biomasse comme celle reposant sur les plantations énergétiques. Cependant, l’exploitation de cette biomasse alternative n’est pas toujours correcte et on sait qu’une mauvaise utilisation peut engendrer des comportements différents dans les appareils de combustion avec des conséquences en terme d’émissions polluantes. C’est pourquoi nous devons étudier l’effet de la nature et de la composition de la biomasse sur ses émissions lors de la combustion.
Afin d’étudier expérimentalement la combustion de biomasse, un banc expérimental basé sur une chaudière domestique à granulés de 20kW a été mis en place pendant la thèse. Les trois biomasses utilisées pour cette thèse sont le bois, le miscanthus et la paille. Les entrées d’air et de combustible sont contrôlés, le banc est instrumenté et permet des mesures d’émissions polluantes gazeuses et particulaires. De nombreux équipements sont utilisés pour le prélèvement (FPS) et les mesures d’émissions polluantes ont été mis en place (TESTO, SMPS, PPS, ELPI, TEOM). Des mesures de masse volumique effective des particules produites pendant la combustion de la biomasse ont également été réalisées.
Différents paramètres tels que le mode d’alimentation (pulsé ou continu), la distribution d’air au sein du foyer et la nature de la biomasse sont étudiés. Les résultats obtenus ont montré que les émissions de CO sont fortement influencées par le type d’alimentation de la chaudière. Nous avons réussi à réduire d’environ 40 % les émissions de CO d’un chauffage classique en modifiant simplement son mode d’alimentation. La distribution d’apport en air dans le foyer de combustion a un effet important sur la réduction des émissions polluantes gazeuses. Les résultats obtenus ont montré de nettes différences dans les niveaux d’émissions gazeuses des trois types de biomasse, le bois étant le moins émissif. Enfin, Au niveau des émissions des particules, il y a des différences évidentes dans la concentration de masse et la distribution de taille des particules, les images MET et la masse volumique spécifique montrent des différences dans la nature et la forme des particules produites par le miscanthus comparativement à celles produites par le bois.