Pre Combustion

8/6/2019 Pre Combustion

1/79


2/79

Introduction

Loxygne ncessaire la combustion est amen par uncomburant.

Celui-ci peut tre de lair atmosphrique ou de lair suroxy-

gn ou de loxygne pur.

La composition moyenne en volume de lair atmosphriquesec est la suivante :

Oxygne : 20,8%

Azote : 78,2%

Argon : 0,93%

Hydrogne, Hlium, Non, Krypton, Xnon, Ozone : TracesGaz carbonique : 0,03%

H. Meftah - ENSA dAgadir - [email protected] 2 / 79


3/79

Introduction

Pour les calculs relatifs la combustion, nous considre-

rons que la proportion en volume est de 20,8% doxygne

pour le complment en azote soit 79,2%.

La proportion en poids est alors :

32 20,8

22,4= 29,7 doxygne

28 79,2

22,4= 99 dazote

32 et 28 tant respectivement les masses molaires de loxy-

gne et de lazote.

Exprime en "pour cent" la proportion en poids doxygne

et dazote est la suivante :

29,7

29,7 + 99 100 = 23% doxygne

99

29,7 + 99 100 = 77% dazote



4/79

Produits de combustion

La combustion conduit la formation de rsidus solides etgazeux.

Les rsidus solides sont constitus par :

Les cendres que lon recueille dans les foyers sous formepulvrulente ou ltat de mchefers.

Le carbone imbrl que lon trouve dans les cendres ou lesmchefers.

Les particules de fine granulomtrie qui se trouvent en sus-pension dans les fumes et qui constituent les suies.

Les rsidus gazeux ou fumes comprennent essentielle-

ment lazote amen par le comburant ainsi que les gazissus de la combustion du carbone, de lhydrogne et du

soufre.



5/79


La composition des fumes dpend du combustible brl

ainsi que du ype de combustion ralise. On considre :La combustion stoechiomtrique ou neutre dans laquelle les

fumes contiennent CO2, H2O, N2 ventuellement SO2, pasdimbrls gazeux ni doxygne libre.La combustion oxydante dans laquelle les fumes contiennent

CO2, H2O, SO2, SO3, N2 et de loxygne libre. Cest unecombustion complte avec un excs dair.La combustion rductrice o lon trouve dans les fumesCO2, H2O, SO2, N2 des imbrls gazeux comme CO et par-fois H2, pas doxygne libre. Cest une combustion incom-

plte par dfaut dair.Les combustions mixtesdans lesquelles les fumes contiennentCO2, H2O, N2, SO2, SO3 de loxygne libre et des imbrlscomme CO et H2.



6/79


La prsence dimbrls et doxygne libre dpend de plu-sieurs facteurs :

Temprature trop leve qui entrane des dissociations.

Mauvaise pulvrisation dun combustible liquide (brleurs en

mauvais tat, prchauffage insuffisant dun fuel lourd).combustible solide ou mlange de combustibles solides quilibrent des cendres trop fusibles.

Foyer trop froid.

Turbulence insuffisante au foyer.

chambre de combustion mal dimensionne o la flamme nepeut pas se dvelopper normalement.



7/79


Analyse des fumes - Teneur en eau

La prsence de vapeur deau dans les fumes conditionne

leur temprature de rose (apparition deau condense).Celle-ci sera dautant plus basse que la proportion en H2O

sera forte. Sauf dans certains cas particuliers (chaudires

gaz condensation). Les fumes sont rejetes une tem-

prature suprieure du point de rose.


P d i d b i


8/79


Analyse des fumes - Teneur en SO2 et en SO3

Le soufre prsent dans un combustible peut se trouver as-

soci aux matires minrales sous forme de sulfates..

Le soufre peut aussi tre prsent sous forme de composs

organiques et de sulfures qui sont dtruits lors de la com-

bustion.

Le soufre se trouve alors entran dans les fumes sousforme de SO2 et de SO3.


P d it d b ti


9/79


Analyse des fumes - Teneur en SO2 et en SO3

Certains combustibles comme les fuels lourds N

2 peuventcontenir jusqu 4% de soufre.

En combustion neutre, ce soufre se retrouve sous forme de

SO2, avec un excs dair, il se produit la raction :

SO2 +12

O2 SO3

Cette raction sera favorise par une augmentation de la

concentration en oxygne donc de lexcs dair et, comme

elle est exothermique, elle sera plus importante bassetemprature.

Lorsquil y a condensation de vapeur deau, SO3 forme avec

celle-ci SO4H2 qui corrode les surfaces mtalliques situes

dans les parties froides du circuit fumes.


P d it d b ti


10/79


Moyens utiliss contre la formation dacide sulfurique

Ils ont t mis au point pour lutter contre les corrosions des

matriaux sur les faces basse temprature (au dessous

de 150

C).

Les produits utiliss agissent :

Comme anti-catalyseur de la conversion SO2 SO3.

Comme neutralisant de SO4H2 dans les circuits dutilisation.


P d it d b ti


11/79


Moyens utiliss contre la formation dacide sulfurique

On peut, dans ce domaine :

Injecter par soufflage dans le foyer des substances solidesfinement pulvrises (< 20) comme la magnsie MgO ou la

dolomie raison de quelques kgs (1 5) par tonne de fuel.

Mlanger au combustible, au moment du remplissage desrservoirs de stockage, des additifs qui rduisent la conver-sion de SO2 en SO3.

Injecter en fin de parcours des gaz, soit dans lappareil duti-lisation, soit dans la chemine, des substances gazeusescomme le gaz ammoniac. La proportion de gaz doit tre d-termine pour ne former que du sulfate neutre dammonium.


Combustion stoechiomtrique


12/79


Comme nous lavons vu prcdemment, la combustion stoe-

chiomtrique appele combustion neutre, est une combus-

tion complte sans excs ni dfaut dair qui conduit au ren-

dement de combustion maximum.

Pour des raisons techniques (temprature trop leve en-

tranant des dissociations, temps de contact trop faible entre

loxygne et le combustible) on la ralise rarement dans lapratique industrielle.

Elle joue cependant un rle capital car elle sert de base

ltude de toutes les autres combustions.

La combustion stoechiomtrique est caractrise par :Le pouvoir comburivore

Le pouvoir fumigne

La teneur en CO2 des fumes




13/79


Pouvoir comburivore

Cest la quantit dair sec ncessaire la combustion neutre

dun kg de combustible solide ou liquide ou dun m3N (m3

normal) de combustible gazeux.

Il sexprime en poids (Pa) ou en volume (Va) :

Pa kg dair/kg de combustible ou Pa kg dair/m3N de com-

bustible gazeux.

Va m3N dair/kg de combustible ou Va m3N dair/m3N decombustible gazeux.




14/79


Pouvoir fumigne

On appelle "pouvoir fumigne" le poids ou le volume de fu-me dgages par la combustion neutre dun kg de com-

bustible solide ou liquide ou dun m3N de combustible ga-

zeux.

Il sexprime en :

Sur fumes humides lorsque leau est a ltat de vapeur Pfkg de fumes humides/kg de combustible ou Pf kg de fu-mes humides/m3N de combustible gazeux.Sur fumes sches lorsque leau prsente dans les fumesest condense P

f

kg de fumes sches/kg de combustibleou Pf kg de fumes sches/m

3N de combustible.Le poids ou le volume de fumes humides intervient dans lecalcul des pertes par chaleur sensible la chemine.Le poids ou le volume de fumes sches intervient danslanalyse des fumes et le contrle de la combustion.




15/79


Teneur en CO2 des fumes neutres

Elle intervient dans le contrle de la combustion.

On lexprime sur fumes sches et on la dsigne par : 0%




16/79


Composition des combustibles solides, liquides et gazeux

Cest a partir de la composition lmentaire du combustibleque lon calcule :

Pouvoir comburivore

Pouvoir fumigne

Teneur en CO2 des fumes neutres



17/79



18/79


Composition des combustibles solides

Nous exprimions les teneurs en carbone, hydrogne, soufre,oxygne, azote sur combustible brut :

C% = (C%)pur100 E%

100

100 K%

100

H% = (H%)pur100 E%

100

100 K%

100

S% = (S%)pur100 E%

100

100 K%

100

O% = (O%)pur100 E%

100

100 K%

100

N% = (N%)pur100 E%

100

100 K%

100




19/79


Composition des combustibles liquides

La teneur en eau et la teneur en cendres sont ngligeables.

On pourra utiliser directement les teneurs C%, H%, S%,O%, N% sur combustible pur




20/79


Composition des combustibles gazeux

On connat la composition en volume exprime sur com-

bustible sec.

A la temprature ambiante, la vapeur deau associe un

combustible gazeux est ngligeable.




21/79


Combustibles solides et liquides

Calcul pouvoirs comburivores Pa

Les quations de combustion scrivent :

C+ O2 CO2 soit 32kg de O2 pour brler 12kg de carbone

H2 +12 O2 H2O soit 16kg de O2 pour brler 2kg dhydrogne

S+ O2 SO2 soit 32kg de O2 pour brler 32kg de soufre

Le poids doxygne ncessaire pour brler 1kg de com-

bustible solide (sur brut) ou 1kg de combustible liquide est

donn par lexpression :

PO2 =

32

12

C%

100 +

16

2

H%

100 +

32

32

S%

100

O%

100

Puisque la proportion en poids doxygne dans lair est de

23%, on en dduit le poids dair :

Pa=100

23

PO2H. Meftah - ENSA dAgadir - [email protected] 21 / 79



22/79



Calcul Pouvoirs fumignes exprimes sur fumes humides

Le volume de fumes humides est la somme :

du volume des produits de la combustion VfO2du volume des inertes du combustible que lon retrouve

ltat gazeux Vidu volume dazote VN2 amen par le comburant, dans notrecas lair.

Le calcul de VfO2seffectue partir des quations de com-

bustion :

C+ O2 CO2 soit 22,4 m3 de CO2 pour 12 kg de carbone

H2 +12 O2 H2O soit 22,4 m

3 de H2O pour 2 kg dhydrogne

S+ O2 SO2 soit 22,4 m3 de SO2 pour 32 kg de soufre




23/79

Co bust o stoec o t que



On en dduit :

VfO2=

22,4

12

C%

100+

22,4

2

H%

100+

22,4

32

S%

100

Les inertes que lon trouve ltat gazeux dans les fumes

sont constitus par leau et lazote :

Vi =22,4

28

N%

100+

22,4

18

E%

100

La proportion dazote dans lair est, en volume, de 79,2%,

on en dduit :

Vi =79,2

100Va

En dfinitive, le pouvoir fumigne exprime sur fumes hu-

mides aura pour expression :




24/79

q



En dfinitive, le pouvoir fumigne exprime sur fumes hu-

mides aura pour expression :

Vf = VfO2 + Vi + VN2

=

Vf =22,4

12

C%

100+

22,4

2

H%

100+

22,4

32

S%

100

+ 22,428

N%100

+ 22,418

E%100

+ 79,2100

Va




25/79

q


Calcul Pouvoirs fumignes exprimes sur fumes sches

Le pouvoir fumigne en volume Vf est gal au pouvoir fu-

migne Vf sur fumes humides diminue du volume deau,

soit :Vf = Vf

22,4

18

E%

100

22,4

2

H%

100

do

Vf = 22,412

C%100

+ 22,432

S%100

+ 22,428

N%100

+ 79,2100

Va




26/79

q


Calcul de la teneur en CO2 des fumes sches

la teneur en CO2 des fumes sches est calcule par :

0%

100=

VCO2Vf

=22,4

12C%100

Vf




27/79

q

Combustibles gazeux

Calcul du pouvoirs comburivores

Les quations de combustion sont les suivantes :

CO+1

2O2 CO2

soit1

2 volume de O2 pour brler 1 volume de CO

H2 +1

2O2 H2O

soit 1

2volume de O

2pour brler 1 volume de H

2

CnHm + (n+m

4)O2 nCO2 +

m

2H2O

soit (n+ m4

) volume de O2 pour brler 1 volume CnHm




28/79

q

Combustibles gazeux

Calcul du pouvoirs comburivores

Comme il peut y avoir plusieurs hydrocarbures en prsence,

le volume doxygne ncessaire pour brler 1 m3N de gaz

est :

VO2 =1

2

CO%

100+

1

2

H2%

100+

(n+m

4)

CnHm%

100

O2%

100

La proportion en volume doxygne dans lair tant de 20,8%,onaura :

Va =100

20,8VO2 m

3N/m3N de gaz

do lon tire le poids dair : Pa = 1,293Va kg/m3N de gaz




29/79

Combustibles gazeux

Calcul du pouvoirs fumignes exprims sur fumes humides

Le volume de fumes humides est la somme des produits

de combustion, des inertes et de lazote du comburant do :

Vf = VfO2+ Vi + VN2

Le calcul de Vf seffectue partir des quations de com-

bustion. On en dduit :

VfO2= CO%

100+ H2%

100+

nCnHm%100

+

m2

CnHm%100




30/79

Combustibles gazeux

Calcul du pouvoirs fumignes exprims sur fumes humides

A ceci il faut ajouter :les inertes du combustible :

Vi =CO2%

100+

N2%

100

Lazote amen par le comburant :

VN2 =79,2

100Va

Finalement, le volume de fumes humides a pour valeur :

Vf =CO%

100+

H2%

100+

nCnHm%

100+ m

2

CnHm%

100

+CO2%

100+

N2%

100+

79,2

100Va




31/79

Combustibles gazeux

Calcul du pouvoirs fumignes exprimes sur fumes sches

On obtient facilement le pouvoir fumigne en volume Vf

:

Vf =CO%

100+

nCnHm%

100+

CO2%

100+

N2%

100+

79,2

100Va




32/79

Combustibles gazeux

Calcul de la teneur en CO2 des fumes sches

Le CO2 provient de la combustion du CO et des hydrocar-

bures et du CO2 sous forme dinertes. On aura :

0%

100=

VO2Vf

=CO%100 +

nCnHm%100 +

CO2%100

Vf


Combustion oxydante


33/79

Dans un foyer, le temps de contact entre les lments com-bustibles et loxygne est trs limit.

De ce fait, certaines molcules nont pas la possibilit de

sassocier aux molcules doxygne, on constate alors la

prsence dimbrls.

Pour remdier a cet tat de choses, on augmente la concen-

tration en oxygne en admettant dans la chambre de com-

bustion un volume dair VA suprieur au pouvoir comburi-vore Va.


Combustion oxydante


34/79

Lexcs dair ainsi mis en oeuvre dpend :

De la nature du combustible brl (solide, liquide, gazeux)

De sa granulomtrie (combustible solide en morceaux)

Du degr de pulvrisation (combustible liquide, charbon pul-

vris)De la turbulence au foyer

De la chambre de combustion.

Lair en excs est distribue dans la zone de combustion(air primaire) et galement en fin de combustion (air secon-

daire).


Combustion oxydante


35/79

Le taux dexcs dair, e% est dfini par la relation :

e%

100=

VA Va

Va

Dans la conception dune chambre de combustion, on peut

en se basant sur lexprience acquise, se fixer "a priori" le

taux dexcs dair.

Toutefois, ce nest que par le contrle de la combustion

que lon peut "a posteriori" dterminer lexcs dair optimumpour une installation en fonctionnement.



36/79

Combustion oxydante


37/79

Expressions du poids PA et du volume VA dair utilis

Si Paet Vareprsentent le pouvoir comburivore en poids et

en volume, on aura :

PA =

Pa1+

e%

100

VA = Va

1 +

e%

100

Cette quantit dair sera exprime en Kg/Kg de combus-tible solide ou liquide, Kg/m3Nde combustible gazeux, m3N/kgou m3N/m3N de combustible.


Combustion oxydante


38/79

Expressions du poids PF et du volume VF de fumeshumides

Si Pf et Vf reprsentent le pouvoir fumigne en poids et on

volume, on aura :

PF = Pf +e%

100Pa

VF = Vf +e%

100Va


Combustion oxydante


39/79

Expressions du poids PF et du volume VF de fumessches

Si Pf et Vf reprsentent le pouvoir fumigne en poids et

on volume, on aura :

PF = Pf +e%

100Pa

VF = Vf +e%

100Va


Combustion oxydante


40/79

Expressions des teneurs en CO2, O2, N2 des fumes

sches

Dsignons par VCO2 , VO2 et VN2 les volumes de gaz carbo-

nique, doxygne et dazote prsents dans les fumes.

%, % et % reprsentent les teneurs en CO2, O2 et N2de ces mme fumes.

Nous pouvons crire :

%

100=

VCO2VF

=

0%Vf100

Vf +e%100

Va


Combustion oxydante


41/79

Expressions des teneurs en CO2, O2, N2 des fumes

sches


%

100

=VO2

VF

=20,8100

e%100 Va

Vf +e%

100 Va

%

100=

VN2VF

=79,2100 Va(1 +

e%100 )

Vf +e%100

Va

Lazote provient du combustible et du comburant.

On remarque que, lorsque le taux dexcs dair e% crot, lesteneurs % et % en oxygne et en azote augmentent etla teneur % en CO2 dcrot.


Combustion oxydante


42/79

Diagramme de Grbel

Des expressions prcdentes, on peut en dduire :

%

20,8=

e%100 Va

Vf +e%100 Va

%

0%=

Vf

Vf +e%100 Va

Ajoutons ces deux expressions, on obtient :

%

20,8+

%

0%=

Vf + e%100 Va

Vf +e%100 Va

= 1


Combustion oxydante


43/79

Diagramme de Grbel

qui peut encore se mettre sous la forme :

% =

0

%0%

20,8%

cest lquation dune droite dont la pente est :

d%

d

%

= 0%

20,8


Combustion oxydante


44/79

Diagramme de Grbel

Traons cette droite dans le systme de coordonnes (%,%)

%

%

(0%)1

(0%)2

(0%)3

28, 8%


Combustion oxydante


45/79

Diagramme de Grbel

Pour % = 0, cette droite coupe laxe des % en un pointdabscisse : 20,8%.

Pour % = 0, cette droite coupe laxe des % en un point

dordonne

% =

0%.

A chaque combustible correspond une droite et toutes ces

droites convergent au point dabscisse % = 20,8%.

Le diagramme obtenu est appel "diagramme de Grbel". Il

permet pour chaque combustible, dobtenir % en fonctionde % ou linverse.


Combustion oxydante


46/79

Diagramme de Bunte

On peut faire deux remarques :

Le volume (SO2 + SO3) est faible devant le volume de CO2.Le volume dazote provenant du combustible est ngligeabledevant celui provenant du comburant.

Il est donc tout fait justifi dcrire :

VCO2 + VN2 + VO2 = V

F

avec

%

100=

VCO2VF

;%

100=

VO2VF

;%

100=

VN2VF

En remplaant dans lexpression prcdente :

%

100+

%

100+

%

100= 1


Combustion oxydante


47/79

Diagramme de Bunte

Ce qui conduit la relation :

%

100=

79,2100 Va(1 +

e%100 )

Vf +e%100 Va

= 1% + %

100

par ailleurs :

%100

=20,8100

e%100 Va

Vf +e%100 Va

do :

Vf

+

e%

100Va =

20,8100

e%100 Va%100

=

20,8

%

e%

100 Va

%

100= 1

% + %

100=

79,2

20,8%

1 + e%100

e%100


Combustion oxydante


48/79

Diagramme de Bunte

On en tire finalement lexpression de % en fonction %

et e%

% = 100 %

79,2 + e%

0,208e%

Cest lquation dune droite dans le systme de coordon-

nes % et % avec comme paramtre lexcs dair e%.

%

%

e% =

e% = 0


Combustion oxydante

Di d B


49/79

Diagramme de Bunte

Pour :

% = 0 on a : % = 100

% = 0 on a : % = 20,8e%79,2+e%

si e% = 0 on a % = 0

si e% = on a % = 20,879,2e% +1

= 20,8

%

%

e% =

e% = 0


Combustion oxydante


50/79

Contrle dune combustion oxydante

Le diagramme de Bunte-Grbel montre quune combustionoxydante est entirement dfinie lorsque lon connat :

Les caractristiques de la combustion neutre du combustible

brl (0% ,Vf , Va) ainsi que la teneur % en CO2 des

fumes sches.

Les caractristiques de la combustion neutre du combustibleainsi que la teneur % en O2 des fumes sches.

Les teneurs % et % en CO2 et en O2 des fumes sches.


Combustion oxydante - Contrle


51/79

Contrle de la combustion oxydante partir du

combustible et de la teneur % en CO2 des fumes sches

De la relation :

%

100 =VCO

2VF =

0%

100

Vf

Vf +e%100

Va

On en dduit :

e%

100 =

Vf

Va

0% %

%




52/79

Contrle de la combustion oxydante partir du

combustible et de la teneur % en O2 des fumes sches.

De la relation :

%

100 =

VO2VF =

20,8100

e%100 Va

Vf +e%100

Va

On en dduit :

e%

100 =

Vf

Va

%

20,8 %




53/79

Contrle de la combustion oxydante partir des teneurs

% et % en CO2 et en O2 des fumes sches.

De la relation :

% = 100 %

79,2 + e%

0,208e%

On en dduit :

e%

100=

79,2

100

%

0,208(100 %) %

Si la valeur de lexcs dair calcul partir de ces formulesest la mme, lanalyse des fumes est exacte. Dans le cas

contraire, lanalyse des fumes contient des erreurs et il faut

vrifier % et %.


Combustion oxydante


54/79

Calcul des pertes de chaleur sensible et de chaleur latente

des fumes

Les pertes par chaleur sensible sont dues au rejet des fu-

mes une temprature de sortie TS bien suprieure la

temprature ambiante TA.

Si PF est le poids de fumes humides, ces pertes sont don-nes par lexpression :

Qs = CmoyPF(TS TA) kcal/kg ou kcal/m3N de combus-

tible

avec Cmoy = chaleur massique moyenne des fumes (entre0 et TSC)soit Cmoy = (0,24 + 0,00006TS/2) kcal/kg

C


Combustion oxydante


55/79

Calcul des pertes de chaleur sensible et de chaleur latente

des fumes

Les pertes par chaleur latente sont dues a la prsence de

vapeur deau, soit :QE = 597w = PcsPci kcal/kg ou kcal/m

3N de combus-

tible

avec w = poids deau dans les fumes par kg ou m3N decombustible


Combustion oxydante


56/79

Rendement de combustion

Le rendement de la combustion R% scrit sous la formesuivante :

R% = 100

1QPQG

Avec :

QP = Chaleur perdueQG = Chaleur introduite dans le gnrateur.


Combustion oxydante - Rendement


57/79

Chaleur qui entre dans le gnrateur

On parle de trois types de chaleur :Chaleur latente amene par kg ou m3N de combustible.Cest le Pcs ou le Pci exprim en kcal/kg ou kcal/m3N.Chaleur sensible du combustible lorsquil est rchauff parune source de chaleur extrieure au gnrateur.

QC = C(TC TA) kcal/kg de combustible

Chaleur sensible du comburant qui peut se trouver une

temprature TA suprieure TA. Cette quantit de chaleurnest prendre en compte que si lair est rchauff par une

source extrieure au gnrateur.

QA = CAVA(T

A TA)




58/79

Chaleur perdue par les fumes et le gnrateur

Perte de chaleur sensible des fumes qui sont rejetes

une temprature TS.

Qs = CmoyPF(TS TA)

Pertes par chaleur latente des fumes. Elles se limitent icia la chaleur latente de la vapeur deau.

QE = 597w = Pcs Pci

Pertes par les parois du gnrateur. Elles sont dues auxchanges par convection et rayonnement avec le milieu ex-

trieur et se dterminent exprimentalement.




59/79

On ne prend pas en compte les pertes par les parois du

gnrateur. Lexpression la plus gnrale du rendement de

combustion est :

R% = 100

1Q

S+ Q

EPcs+ QC + QA

R% = 100

1

QSPci + QC + QA




60/79

Dtermination du rendement de combustion par la formule

de Siegert

Les pertes par chaleur sensible des fumes, dfinies par

rapport la temprature ambiante TA, scrivent :

QS = CmoyFVF(TS TA)

On sait par ailleurs que :

e%

100 =

Vf

Va

0% %

%




61/79


de Siegert

On en dduit :

VF = Vf +e%

100Va = Vf

0%

%

et

VF = VFVFVF

= Vf0%

%

VFVF

Les pertes par chaleur sensible deviennent alors :

QS = CmoyFVf0%

%

VFVF

(TS TA)




62/79


de Siegert

Si on considre que QC et QA sont nulles :

R% = 100PsiQS

Pci

ou :

R% = 100 100CmFVf

0%

Pci

VF

VF

TS TA

%




63/79


de Siegert

Pour un combustible donn et pour un domaine limit (tem-

prature T S, excs dair e%) on peut poser :

XA = 100C

m

FV

f

0%

Pci

VF

VF= cte

On obtient alors lexpression du rendement dune combus-

tion oxydante en fonction de la teneur % en CO2 des fu-

mes :R% = 100 XA

TS TA%





64/79


de Siegert

Pour les combustibles secs et non hydrogns :

VFVF

= 1

Le coefficient XA ne dpend pratiquement pas de lexcs

dair et de TS.

Pour les combustibles humides et hydrogns XA dpendde VF/VF et varie entre les limites suivantes :

Si e% = 0 VF = Vf VF = Vf F = f

XA = 100CmF

0%

PciVf




65/79


de Siegert

Pour les combustibles humides et hydrogns XA dpendde VF/VF et varie entre les limites suivantes :

lorsque e% tend vers linfini :

VF

VF=

Vf +e%100

Va

Vf +e%100

Va=

Vfe%

+ Va100

Vfe%

+ Va100

= 1

XA = 100

CmF

0%

Pci Vf





66/79

de Siegert

On peut exprimer le volume de fumes VF en fonction de lateneur en oxygne % des fumes. On sait que :

e%

100=

Vf

V a

%

20,8 %

ou encore :e%

100Va = Vf

%

20,8 %

Par ailleurs :

VF = Vf + e%100

Va = Vf

%20,8 %

+ 1

VF = Vf

20,8

20,8 %





67/79

p

de Siegert

et finalement :

VF = VFVFVF

= Vf

20,8

20,8 %

VFVF

Les pertes par chaleur sensible deviennent :

QS = CmoyFVf20,8

20,8 %

VFVF

(TS TA)

Le rendement de combustion R% rapport au Pci est :

R% = 100 10020,8CmFVf

Pci

VFVF

TS TA20,8 %




68/79


de Siegert

Pour un combustible donn et pour un domaine limit, on

pose :

X

A= 100

20,8CmFVf

Pci

VF

VF

On obtient lexpression du rendement dune combustion oxy-

dante partir de la teneur % en O2 des fumes :

R% = 100 X

A TS TA

20,8 %




69/79


de Siegert

Les remarques faites prcdemment sont applicables, pourles combustibles humides et hydrogns XA dpend de lex-cs dair, il varie entre les limites suivantes :

Si e% = 0XA = 100

20,8CmFPci

Vf

lorsque e% tend vers linfini :

X

A = 10020,8CmF

Pci Vf


Combustion rductrice


70/79

Cest une combustion incomplte avec dfaut dair qui donne

naissance des fumes qui contiennent des imbrls ga-

zeux comme CO et parfois H2 sans oxygne libre.

La composition des fumes est alors la suivante : N2 - CO2- H2O - SO2 et CO si cest le seul imbrl.




71/79

Expressions du poids PA et du volume VA dair utilis

les expressions du dbit dair donnes en combustion oxy-

dante sont toujours valables mais le dfaut dair d% joue lemme rle quun excs ngatif.

On aura :

PA = Pa

1

d%

100

VA = Va1 d%100




72/79

Expression du poids PF de fumes humides

La conservation de la masse permet dcrire :

combustibles so1ides et liquides :

PF = PA+1

k%

100 = Pa

1

d%

100

+1

k%

100 = Pf

d%

100 Pa kg/k

combustibles gazeux :

PF = PA + g = Pa1d%

100+ g = Pf d%

100Pa kg/kg




73/79

Expression du volume VF de fumes humides

La relation :

CO+1

2O2 CO2

conduit une contraction de volume par fixation de loxy-

gne.Sil y a prsence dimbrls sous forme de COcette contrac-

tion ne sest pas produite et elle est gale au volume doxy-

gne manquant ou la moiti du volume doxyde de car-

bone, soit :

Vc =20,8100

d%100

Va =12

VCO




74/79

Expression du volume VF de fumes humides

On en dduit :

VF = Vfd%

100

Va +1

2

VCO

ou encore :

VF = Vfd%

100Va +

20,8

100

d%

100Va = Vf

79,2

100

d%

100Va




75/79

Expressions du poids PF et du volume VF de fumessches

PF = PFw = Pf d%

Pa

VF = Vf d%

100Va +

1

2VCO = Vf

79,2

100

d%

100Va




76/79

Expressions des teneur en CO2, CO et N2 des fumes

sches


Teneur en gaz carbonique :

%100

=

0%

100 Vf

VCOVf

d%100

Va +12

VCO

Teneur en oxyde de carbone :

%

100 =

VCO

VF = VCO

Vf d%100 Va +

12 VCO




77/79

Expressions des teneur en CO2, CO et N2 des fumessches


Teneur en azote :

%

100=

VN2VF

=n+ 79,2

100

1 d%

100

Va

Vf d%100

Va +12

VCO



Deuxime diagramme de Grbel


78/79

En combustion oxydante, nous avons tablit une relationentre % et % en utilisant 0% comme paramtre.

Pour la combustion rductrice, il existe galement une rela-

tion entre % et % avec comme paramtre 0%.

Elle est donne par :

% = 0%(1 +79,2

100

%

41,6) %

Dans le systme de coordonnes,%, % , le deuxime

diagramme de Grbel est constitue par un ensemble dedroites qui convergent en un point dabscisse % = 52,5et dordonne % = 52,5.




79/79

Deuxime diagramme de Bunte

Il reprsente la corrlation qui existe entre % et % aveccomme paramtre d%.

Il est constitu par un ensemble de droites dquation :

% = 100 %

1 +

79,2

41,6

1 d%100d%100

qui convergent au point dabscisse, % = 0 et dordonne

% = 100


Documents

Pre Combustion