Une équipe internationale de chercheurs a analysé l’efficacité de la combinaison des technologies de flux tourbillonnant et d’étagement de l’air pour améliorer les performances de combustion et réduire la pollution des centrales électriques au charbon .
Dans un article publié dans la revue Energy , les scientifiques expliquent que la structure vortex du tube d’échappement (ETV) accompagnant le flux tourbillonnaire améliore la stabilité de la flamme et les performances de combustion, mais présente l’inconvénient de générer une grande quantité d’émissions de NOx. En revanche, la technologie d’étagement de l’air crée un environnement riche en carburant dans la zone de combustion primaire, ce qui a un effet positif sur la réduction des NOx mais affecte négativement les performances de combustion.Choi et ses collègues ont utilisé à la fois des simulations et des expériences pour étudier les effets combinés de différentes configurations de tourbillon et d’étages d’air dans une chaudière à charbon pulvérisé de 16 kWth modernisée et alimentée par le bas.
La chaudière à charbon était composée de trois sections : le brûleur à tourbillon, la chaudière et le tuyau d’échappement. Pour la combustion étagée, l’air étagé était divisé en deux côtés et injecté tangentiellement dans la chaudière. Le gaz de pétrole liquéfié (GPL) a été utilisé pour le préchauffage et la stabilisation de la flamme. Les débits d’air étagé et de GPL ont été régulés et pour chaque réglage, la température a été mesurée à l’aide de thermocouples. De plus, la quantité d’espèces en phase gazeuse a été mesurée à l’aide d’un analyseur multi-gaz.
L’étagement de l’air avec deux configurations de tourbillon, à savoir les flammes co-tourbillonnantes et contre-tourbillonnantes, a été évalué pour comprendre laquelle de ces configurations est la plus bénéfique en termes de réduction des émissions de polluants. Dans le cas du brûleur co-tourbillonnant, où l’air et le combustible circulaient dans le même sens, les particules de charbonsont également répartis grâce à la formation de la zone de circulation interne et de l’ETV, deux éléments indispensables pour optimiser la conception des chaudières à charbon.
De plus, l’équipe a observé une zone de combustion uniforme pour la configuration co-tourbillonnante, qui a assuré une combustion complète du carburant, réduisant les émissions d’espèces gazeuses. Il a également facilité une conversion accrue de l’énergie chimique en énergie thermique , augmentant l’efficacité de la combustion. En revanche, les brûleurs à contre-tourbillon ont montré une distribution inégale des particules de charbon, une combustion inégale et une augmentation des émissions de NOx, ce qui suggère qu’une configuration à co-tourbillon était la meilleure option. De plus, l’équipe a montré que la technologie d’étagement de l’air faisait passer les coûts environnementaux de 0,003 $ à 0,015 $ par jour.
De l’avis des chercheurs, les enseignements tirés de cette étude pourraient s’avérer extrêmement précieux pour résoudre les problèmes environnementaux et les risques pour la santé liés aux centrales électriques au charbon.
“Nous avons identifié et étudié la structure et la flamme de l’ETV pour la première fois, et nous continuerons à rechercher et à nous efforcer de l’utiliser dans l’industrie basée sur la combustion”, a déclaré Choi.
Source : mining.com
