Conception et caractérisation d'un montage expérimental de combustion d'huile de pyrolyse

Résumé

Ce travail a pour objectif de développer et de valider un montage expérimental permettant d’étudier la combustion de la bio-huile et de caractériser ses émissions polluantes. Il s’inscrit dans le cadre d’un projet global visant à valoriser les résidus agricoles des entreprises serricoles québécoises en bio-huile par voie de pyrolyse rapide et à brûler cette bio-huile dans les chaudières de chauffage des serres présentement utilisées. Dans l’optique d’assurer une transition énergétique et de diminuer les coûts d’adaptation de ces chaudières, il a été convenu que le mélange bio-huile et diesel constitue une alternative prometteuse. Le banc d’essais de combustion a été conçu en considérant les caractéristiques physicochimiques de la bio-huile ainsi que les diverses techniques pouvant améliorer la combustion (e.g. préchauffage de l’air de combustion ainsi que de la bio-huile, type d’injection, génération de Swirl). L’assemblage du montage expérimental a été réalisé au laboratoire TFT de l’ÉTS. Son étalonnage a été effectué en incluant les différentes mesures préliminaires et méthodes de calcul nécessaires à la collecte des résultats de la combustion. La caractérisation du montage expérimental a été établie à travers une série de tests de combustion de diesel. Les paramètres de fonctionnement étudiés sont : le débit d’air d’atomisation, la position de prise des échantillons, le nombre de Swirl et le débit du diesel. Les émissions polluantes gazeuses (CO2, CO, C3H8, HCHO, NO et NO2) ont été analysées en utilisant un spectromètre infrarouge à transformée de Fourier (FTIR). Cette caractérisation a permis de comprendre l’influence des paramètres de combustion ainsi que la tendance générale des émissions polluantes gazeuses. Les résultats expérimentaux montrent qu’un Swirl maximal (i.e un écoulement complètement tangentiel) permet d’améliorer la qualité de la combustion. Ainsi, un état de référence correspondant à la meilleure combustion avec un minimum d’imbrûlés a été déterminé pour un nombre de Swirl maximal et un débit de diesel de 0.5 LPH. Enfin, une analyse des particules émises sous les conditions de l’état de référence a été effectuée en utilisant un spectromètre de mobilité électrique (SMPS). Une méthode d’émulsification bio-huile/diesel ainsi qu’une procédure expérimentale permettant d’étudier sa combustion ont été proposées. Les conditions de l’état de référence ainsi déterminé peuvent être utilisées pour la combustion des mélanges bio-huile/diesel.

Date	30 mars 2017
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Patrice Seers (Directeur(-trice)) & Stéphane Godbout (Codirecteur(-trice))