Notion sur la combustion et les combustibles

Présenté par:

Mr Hassan EL ATTARI

 

Notion sur la combustion et les combustibles

Présenté par:

Mr Hassan EL ATTARI

1-   COMBUSTTIBLES 1-1-      définition Un combustible est une substance (solide, liquide ou gazeuse) qui peut se combiner facilement avec l'oxygène selon une réaction chimique.

1-2 – Composition des combustibles La composition chimique est une caractéristique importante des combustibles.

Les combustibles utilisés dans l’industrie sont des composés contenant essentiellement les corps suivants :

Les matières combustibles : C, H2 d'où le nom d'hydrocarbures et en quantité moindre, le S et O2.

 Les matières incombustibles : l'eau, l'azote et les cendres (surtout pour les combustibles solides).

1-3- Pouvoir calorifique (PC)

PC d'un combustible : quantité de chaleur dégagée par la combustion d'une unité de masse (ou de volume pour les gaz) de ce combustible

PCS = PCI + chaleur latente de condensation de la vapeur d'eau formée par la combustion

Cette chaleur latente = 2510 KJ (600 kcal) par kg d'eau

2-  COMBUSTION Les éléments nécessaires à la combustion sont : le combustible et l'oxygène. Au cours de la combustion, les composantes chimiques du combustibles (C, H2, O2 et S) réagissent avec l'oxygène selon les réactions suivantes

Réactions principales C + O2 CO2 H2 + ½ O2

H2O

Réactions secondairesC + 1/2O2 CO S + O2

SO2

2-1- Air comburant L'oxygène nécessaire à la combustion est apporté par l'air (appelé air comburant). La composition volumique de l'air atmosphérique est approximativement : 21% d'oxygène ; 79% d'azote. L'azote n'intervient pas dans la combustion et se trouve donc intact dans les fumées. Il se peut qu'on retrouve également de l'oxygène s'il est en excès.

2-2- Produits de la combustion Les produits de la combustion : les fumées et les cendres. Leur composition dépend du combustible et de la qualité d'air utilisée

 

Les fumées sont formées par les oxydes des corps composant le combustible: Essentiellement CO2, H2O, CO, N2 est éventuellement les imbrûlés et O2 en excès. Les cendres sont formées par les imbrûlés solides et les matières minérales non combustibles.

2-3- Modes de combustion

La combustion d'une unité de masse du combustible nécessite une quantité bien définie d'oxygène qui est appelée : quantité stœchiométrique.

2-3-1- Combustion neutre :  Lorsque l'air utilisé est en quantité égale à la valeur stœchiométrique

 2-3-2- Combustion réductrice : Manque d’air : Combustion Incomplète (perte de chaleur de 283 KJ par mole de CO non brûlée.

On reconnaît une mauvaise combustion:

A la couleur noire des fumées et la formation de suie

A la faible teneur de CO2 dans les fumées;

Au pourcentage élevé de CO dans les fumées

2-3-3- Combustion oxydante – excès d'air Combustion complète (éviter une perte de combustible), il faut utiliser une quantité d'air supérieure à la valeur stœchiométrique. Excès d'air (e) = Vd'air utilisé – V d'air théorique x 100 V d'air théorique

Dans la pratique, on utilise le pourcentage de l'excès d'air à partir de la teneur en CO2 ou en O2 des fumées (par les analyseurs mesurant ces teneurs). e(%) = O2 x 100 ; e (%) = CO2 théorique - CO2 réel x100 21-O2 CO2 réel

- 

Lorsque la teneur en O2 augmente, c'est que l'excès d'air a aussi augmenté;

lorsque la teneur en CO2 augmente, c'est que l'excès d'air a diminué.

L'augmentation du volume important des fumées entraîne une augmentation des pertes et donc une baisse du rendement.

2-4- Conditions nécessaires à la combustion :la combustion n'est pas spontanée

La température du combustible doit être portée et maintenue à une température suffisamment élevée, supérieure à la température d'inflammation pour compléter toutes les réactions de combustion

Température minimale en dessous de laquelle le combustible ne peut brûler,.

Un bon mélange entre l'air et le combustible doit être assurer. La composition du mélange doit être adéquate pour assurer des conditions favorables de combustion. 

Le temps de séjour du mélange, dans la zone de combustion doit être suffisamment long pour assurer la combustion complète du combustible.

Si l'un des trois conditions n'est pas rempli, la combustion ne commence pas, s'arrête ou se fait mal..

2-4-1.          Mélange air – combustible :

Il doit que l'air et le combustible sont convenablement mélangés.

Appareil de contrôle de la combustion : Analyseurs de fumées (Testo,........................)

 Rendement (%) = Énergie utile x 100

Énergie totaleOu encore Rendement (%) = Énergie totale- Pertes

x 100

Énergie totale

3- Examens visuels 3-1- Flammes L’examen visuel des flammes est important.

Leur aspect (couleur, forme) dépend du type de technologie utilisée et du combustible.

      3-2- Fumées

Pour une combustion bien réglée, les fumées sont pratiquement incolores. Les fumées noires (combustion incomplète) sont dues à l’une des causes suivantes :

un manque d’air ; un mauvais mélange air-combustible.

3-3- Limite des examens visuels Le contrôle de la combustion à partir des examens visuels, pratique couramment utilisée, permet d’assurer un rendement de combustion satisfaisant.

Cependant un réglage sur la base d’une inspection visuelle reste limité.

L’analyse des éléments présents dans les fumées de combustion (CO, CO2, O2, et la température des fumées) permettent d’affiner d’avantage le réglage et d’atteindre par conséquent les conditions optimales précises de la combustion.