Biomasses et combustibles solides

Propriétés spécifiques des combustibles solides

Quelles sont les propriétés du combustible de biomasse et comment influencent-elles la combustion?

Les propriétés du combustible de biomasse, telles que le type de combustible, les caractéristiques physiques et la composition chimique, influencent l'ensemble du processus d'utilisation de la biomasse, y compris l'approvisionnement en combustible, le système de combustion et les émissions solides et gazeuses. La qualité du combustible de biomasse varie considérablement selon le type de biomasse et les traitements de prétraitement appliqués. Par exemple, la teneur en humidité du combustible introduit dans le four peut varier de 25% à 60% en poids (écorce, sous-produits de scierie) ou descendre en dessous de 10% en poids (granulés, résidus secs du traitement du bois). De même, les températures de frittage des cendres des combustibles de biomasse utilisés présentent une large gamme (800-1700°C) et les formes et tailles des particules peuvent être multiples. La qualité du combustible peut être influencée et améliorée par des technologies de prétraitement appropriées, mais cela augmente les coûts.

Voici quelques propriétés spécifiques des combustibles solides et comment ils influencent la combustion:

• Teneur en humidité: la teneur en humidité influence la durée de stockage, les pertes de matière sèche, le pouvoir calorifique inférieur, l'auto-allumage et la conception de l'installation.
• Pouvoir calorifique inférieur et pouvoir calorifique supérieur: ceux-ci influencent l'utilisation du combustible et la conception de l'installation.
• Matières volatiles: les matières volatiles influencent le comportement de décomposition thermique.
• Teneur en cendres: la teneur en cendres influence les émissions de poussière, la manipulation des cendres, l'utilisation/élimination des cendres et la technologie de combustion.
• Comportement de fusion des cendres: le comportement de fusion des cendres influence la sécurité opérationnelle, la technologie de combustion, le système de contrôle des processus et les dépôts durs.

Le type de combustible influence le processus de combustion par diverses caractéristiques de différents types de combustibles, principalement concernant la composition du combustible, la teneur en volatiles/char, le comportement thermique, la densité, la porosité, les dimensions et la surface active. La biomasse contient généralement une teneur élevée en substances volatiles et une faible teneur en char par rapport au charbon, ce qui en fait un combustible hautement réactif. Cependant, la teneur en substances volatiles varie pour les différents combustibles de biomasse et influence le comportement thermique du combustible. Le comportement thermique d'un combustible est également influencé par les différentes structures chimiques et les liaisons présentes dans les différents combustibles de biomasse. Cela se traduit par un comportement de dévolatilisation significativement différent selon la température. Cependant, pour diverses espèces de bois, on peut observer un comportement thermique similaire. La densité des différents combustibles de biomasse est très variable et on peut également trouver une différence significative entre les bois durs et tendres. Les bois durs, comme le bouleau, ont une densité plus élevée, qui influence le rapport entre le volume de la chambre de combustion et l'apport énergétique, ainsi que les caractéristiques de combustion du combustible. La porosité du combustible influence la réactivité (perte de masse par unité de temps) du combustible et donc son comportement de dévolatilisation. Les dimensions du combustible sont une variable importante dans les applications de combustion de biomasse à grande échelle, en particulier lorsque se produit l'entraînement de particules de combustible dans les fumées, comme dans la combustion de combustible pulvérisé. Les particules de combustible plus petites auront besoin d'un temps de résidence inférieur dans la chambre de combustion. L'homogénéité du combustible est également importante: une plus grande homogénéité, qui s'améliore avec la réduction des dimensions du combustible, permet un meilleur contrôle du processus. Enfin, la surface active du combustible influence la réactivité du combustible.