Downdraft fixed bed gasification : Dynamic study
Gazéification en lit fixe co-courant : Etude des transitoires
Résumé
The gasification of heterogenous fuels enables local, non-intermittent production of renewable energy and can become a major contribution to the energy transition and the promotion of circular and territorial economy. Fixed-bed downdraft reactors are best suited to local challenges of waste recovery. In these reactors, the conversion rate is high, but homogeneous fuel conversion is difficult to achieve and represents a barrier to their use at optimum performance. In this context, the ECoGaz project (valorisation Énergétique de COmbustibles alternatifs issus de déchets par GAZéification) aims to increase knowledge in order to develop the use of gasification for the conversion of heterogenous fuels in fixed bed reactors. Thus, the main objective of this work is to propose a reliable numerical model of co-current fixed-bed gasification to accurately represent the conversion of complex fuels. In the model developed in this work, reaction phenomena strongly coupled to gas phase flow and heat and mass transfer in the porous medium are satisfactorily simulated. Bed compaction has also been included in the model. The 2D nature of the model makes it possible to observe and understand phenomena that are difficult to measure. This information can be invaluable in understanding certain reactor malfunctions. Furthermore, this model could be used as a reactor sizing tool. The influence of several operating parameters could be studied, such as reactor diameter, oxidizing agent composition, equivalent ratio or injection location. On the other hand, fuel composition and particle diameter are input parameters of the model, enabling the study of different heterogeneous inputs in order to validate the feasibility of their conversion in a co-current fixed-bed gasifier.
La gazéification de combustibles alternatifs permet la production locale et non-intermittente d’énergie renouvelable et peut devenir une contribution majeure à la transition énergétique et à la promotion de l’économie circulaire et territoriale. Les réacteurs à lit fixe co-courant sont les mieux adaptés aux enjeux territoriaux liés à la valorisation des déchets. Dans ces réacteurs, le taux de conversion est élevé mais la conversion homogène du combustible est difficile à atteindre et représente une barrière à leur utilisation à des performances optimales. Dans ce contexte, le projet ECoGaz (valorisation Énergétique de COmbustibles alternatifs issus de déchets par GAZéification) vise à accroître les connaissances afin de développer l’utilisation de la gazéification pour la conversion de combustibles alternatifs dans ces réacteurs. Ainsi, le principal objectif de ce travail de thèse est de proposer un modèle numérique fiable de gazéification en lit fixe co-courant permettant de représenter avec justesse la conversion de combustibles complexes. Dans le modèle développé dans cette thèse, les phénomènes réactionnels fortement couplés à l’écoulement de la phase gaz et aux phénomènes de transfert thermique dans le milieu poreux sont simulés de manière satisfaisante. Le tassement a été pris en compte. Le caractère 2D du modèle permet d’observer et de comprendre des phénomènes difficiles à mesurer. Ces informations peuvent être précieuses pour comprendre certains dysfonctionnements des réacteurs à lit fixe. De plus, ce modèle pourrait être utilisé comme outil de dimensionnement du réacteur. L’influence de plusieurs paramètres opératoires pourrait être étudiée, tels que le diamètre du réacteur, la composition de l’agent oxydant, le ratio équivalent ou l’emplacement de l’injection. D’autre part, la composition du combustible et le diamètre des particules sont des paramètres d’entrée du modèle, qui permettent l’étude de différents intrants hétérogènes afin de valider la faisabilité de leur conversion dans un gazéifieur à lit fixe co-courant.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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