Etude de la combustion de syngaz à haute teneur en vapeur d’eau dans une micro turbine à gaz classique : Impact de la répartition de combustibles entre flamme pilote/principale sur les émissions de NOx
Jeremy Bompas, Ward De Paepe
: jeremy.bompas@umons.ac.be
UMONS
Mots clés : Syngaz, micro turbine à gaz, émissions, cogénération
Résumé :
La crise énergétique actuelle met en lumière notre dépendance aux énergies fossiles. La demande énergétique en électricité et en chaleur ne cesse de croître tandis que les ressources fossiles s’épuisent par définition. Leur disponibilité limitée lors de la reprise économique, aggravée par le conflit majeur russo-ukrainien engendre de l’incertitude et des tensions sur le marché international.
Parallèlement, nous avons l’ambition de respecter l’Accord de Paris et réduire drastiquement nos émissions de gaz à effet de serre afin d’atteindre la neutralité carbone à l’horizon 2050. De plus, au-delà des engagements climatiques, les normes en matière d’émissions polluantes se renforcent dans les politiques sanitaires globales.
Les ressources renouvelables produites à base de déchets que sont les syngaz sont de bons postulants à ces objectifs de diversification énergétique, particulièrement dans un contexte de production décentralisée telle que l’utilisation de micro turbines à gaz dans une application de cogénération de faible puissance.
L’objectif de ce travail est d’identifier le comportement combustible de syngaz à haute teneur en vapeur d’eau dans une chambre de combustion industrielle, originellement conçue pour le gaz naturel, en variant la distribution de syngaz entre la flamme pilote et la flamme principale.
Les résultats montrent le champ de vitesse et de température pour une gamme de distribution combustible pilote/principale ainsi que des prédictions précises sur le CO et les NOx.
Il a été montré que les NOx sont particulièrement sensibles aux modifications de distribution de combustible et particulièrement à la richesse locale de la flamme pilote (augmentation de la fraction massique de syngaz dans la zone pilote pour une puissance thermique totale équivalente).
La richesse importante dans la zone pilote favorise la stabilité de la flamme mais rencontre des effets négatifs en augmentant la production de NOx apparaissant dans les zones à très hautes températures
Ces résultats obtenus pourront servir de références dans la caractérisation de gammes étendues de conditions de combustion diluées spécifiques aux syngaz ainsi que de plages de fonctionnement contrôlant la distribution de combustibles flamme pilote/principale vis-à-vis de la stabilité de combustion et des émissions de polluants. Ces spécifications sur une chambre de combustion permettront d’évaluer les points de fonctionnement optimaux pour un cycle complet d’application de cogénération, ce qui permettra d’exploiter entièrement leur potentiel pour des systèmes de faible puissance.
doi : https://doi.org/10.25855/SFT2023-071
PDF : download