Gazéification de la biomasse en lit fluidisé : modélisation mathématique et expérimentation

Abstract

Le présent travail vise l'application d'un modèle mathématique de gazéification de la biomasse en lit fluidisé, à des résultats expérimentaux, et son adaptation et sa calibration dans l'objectif qu'il permette une prédiction adéquate des phénomènes se produisant dans un tel procédé. A cette fin, des mesures de concentrations gazeuses, teneur en humidité, goudrons et particules, ont été obtenues dans un réacteur d'une capacité de 50 kg/heure de biomasse. Les bilans de matières par éléments ont été vérifiés à 10% près (au maximum) pour les expériences avec le bois, et à 15% près (au maximum) pour celles incluant un mélange bois-plastique. La structure du précédent modèle développé par l'Université de Sherbrooke a été conservée. Cependant, la modification des points suivants en particulier a permis une meilleure représentation des phénomènes se produisant en gazéification à lit fluidisé: - Energie associée au combustible introduit - Transfert d'énergie vertical associé au sable en recirculation - Réaction de l'eau lors de la dévolatilisation - Contrôle du pas d'intégration. Le modèle a été appliqué aux expériences décrites ci-haut. Les calculs permettent une bonne prédiction des compositions gazeuses, sauf pour le cas de l'hydrogène qui est systématiquement surestimé. Les débits et la valeur calorifique du gaz sont généralement estimés avec une grande précision. Le calcul de la fraction de carbone non consommé est cependant imprécis, et le goudron n'est pas considéré par le modèle. Le modèle a également été appliqué à des expériences tirées de la littérature, dans la mesure des données disponibles. Une étude de sensibilité sur le dimensionnement du réacteur, les paramètres d'opération et les hypothèses de simulation a de plus été produite.