Caractérisation de la gazéification de Combustibles Solides de Récupération (CSR) en vue d'optimiser leur utilisation dans une unité de cogénération par gazogène

Vonk Gwendal. 2018. Caractérisation de la gazéification de Combustibles Solides de Récupération (CSR) en vue d'optimiser leur utilisation dans une unité de cogénération par gazogène. Rennes : Université de Rennes 1, 286 p. Thèse de doctorat : Chimie : procédés et environnement : Université de Rennes 1

Titre anglais : Gasification characterization of Solid Recovered Fuels (SRF) in order to optimize their use in CHP plant with a gasifier

Encadrement : Wolbert, Dominique ; Vaitilingom, gilles

Résumé : La gazéification est un procédé de conversion thermochimique permettant de convertir un combustible solide en gaz de synthèse (syngaz), composé notamment de H2 et CO. L'utilisation de déchets non-dangereux sous forme de CSR doit, en plus de fournir une énergie avec de bons rendements, respecter les normes environnementales. Nos travaux évaluent les performances énergétiques et environnementales de la gazéification à l'air de CSR (bois, pneus, plastiques, boues de STEP) en réacteurs en lit fixe co-courant à l'échelle pilote et industrielle. Les méthodes d'analyse utilisées permettent un suivi de la composition du syngaz, ainsi que des polluants (soufrés, azotés, goudrons, métaux lourds) dans les effluents du procédé, par rapport à une ressource propre (bois brut). Les performances de gazéification du CSR Bois sont identiques au Bois. Cependant un ajout de 20%m de CSR Pneus, Plastique ou Boues de STEP à du CSR Bois conduit à une diminution de H2 et CO compensée par une augmentation d'hydrocarbures légers (CH4, C2), conduisant à un pouvoir calorifique similaire, compris entre 4,9 et 5,4 MJ/Nm3. Les performances de gazéification sont légèrement plus fiables avec les mélanges de CSR, entre 35 et 49% alors qu'elles atteignent 48 à 52% pour le Bois et le CSR Bois. Par rapport au Bois, seuls les composés azotés sont en plus grand nombre pour le CSR Bois. Pour les mélanges de CSR, les teneurs en goudrons, composés soufrés et azotés sont plus élevées. De plus, les teneurs en métaux lourds sont plus élevées dans les fines particules que dans les charbons, demandant probablement un traitement particulier.

Résumé (autre langue) : Gasification is a thermochemical conversion process converting solid fuel into synthetic gas (syngas), containing H2 and CO. Sorting waste to produce SRF aims to allow a better energy recovery of waste, while satisfying environmental regulations. This study focuses on energetic and environmental performances of the air gasification of SRF (wood, tire, plastics, sewage sludge) using downdraft fixed bed reactors at pilot and industrial scale. Analytical procedures allow quantification of syngas composition as well as pollutant contents (sulfur, nitrogen, tars, heavy metals) in gasification outlet streams, considering raw wood as a reference. SRF Wood gasification performances are identical to Raw Wood. However adding 20%w of SRF Tire, Plastics or Sewage Sludge to SRF Wood leads to a decrease in H2 and CO contents, balanced by an increase in light hydrocarbons (CH4, C2), resulting in a similar syngas calorific value, ranging between 4.9 and 5.4 MJ/Nm3. Gasification performances are slightly lower with SRF mixes, ranging between 35 and 49%, while reaching 48 to 52% for Raw Wood and SRF Wood. Compared to Wood, only nitrogen containing pollutants are in higher concentrations with SRF Wood. In the case of SRF mixes, tars, sulfur and nitrogen containing pollutants are in higher concentrations. Moreover, heavy metals contents are higher in fine particles than in chars, resulting in a particular post-treatment.

Mots-clés Agrovoc : gazéification, combustible solide, gazogène, traitement des déchets, conversion énergétique

Classification Agris : Q70 - Traitement des déchets agricoles
P05 - Ressources énergétiques et leur gestion

Champ stratégique Cirad : Axe 2 (2014-2018) - Valorisation de la biomasse

Auteurs et affiliations

• Vonk Gwendal, CIRAD-PERSYST-UPR BioWooEB (FRA)

Source : Cirad-Agritrop (https://agritrop.cirad.fr/595838/)

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