La gazéification de biomasse est un procédé qui utilise de la matière végétale comme le bois pour en extraire un gaz de synthèse après une réaction thermochimique. Le processus de transformation s’établie dans un réacteur en quatre phases successives qui sont le séchage, la pyrolyse, l’oxydation et la réduction.

 En détail,

• Le séchage permet d’éliminer l’humidité présente dans le combustible. Cette phase dite endothermique se déroule dans une plage de température comprise entre 100 et 160° C.

 

• La pyrolyse transforme le combustible en carbone appelé coke ou encore plus connu sous le nom de charbon. Cette phase débute à partir de 300° C et produit

– des gaz de vapeurs non condensables qui sont le monoxyde de carbone CO, le dioxyde de carbone CO2, le méthane CH4, l’hydrogène H2.

– des gaz de vapeurs condensables qui sont l’eau H2O et les GOUDRONS

• L’oxydation ou combustion brûle les gaz de vapeurs issus de la phase de pyrolyse en y adjoignant un agent oxydant (l’air étant le plus utilisé). Cette phase produit une quantité de chaleur suffisante pour les trois autres phases. C’est également elle qui définit le pouvoir calorifique du gaz de synthèse.

 

• La réduction convertit le carbone en gaz de synthèse par réactions thermochimiques. Le gaz de synthèse ou syngaz (en anglais) est un gaz combustible riche en monoxyde de carbone (CO) et en hydrogène (H2).


La technologie,

Il existe plusieurs technologies de gazéificateur. La grande différence se fait sur deux types de procédés :

LA GAZÉFICATION À LIT FIXE, où le combustible forme un lit épais au sein du réacteur et en se déplaçant gravitairement lors des phases de transformation. Deux typologies existent en termes de conception de réacteur à lit fixe :

– Le principe de co-courant appelé aussi Downdraft. La biomasse et l’agent oxydant (l’air) suivent une même direction et sont injectées toutes deux en partie haute du réacteur.

– Le principe de contre-courant appelé aussi Updraft. La biomasse est introduite en partie haute du réacteur tandis que l’agent oxydant est injecté en parties basse.

Un troisième principe existe, c’est le procédé étagé également appelé séparation de phase. Il reprend le principe du co-courant mais à la différence près que l’étape de pyrolyse se fait en dehors du réacteur.

LA GAZÉIFICATION À LIT FLUIDISÉ, où le combustible à la particularité d’être de petite taille pour se retrouver en « lévitation » dans le réacteur ; ce qui favorise les échanges thermiques. Les vitesses des réactions chimiques sont alors privilégiées. A la différence du lit fixe, les différentes phases de séchage, pyrolyse et oxydation ont lieu dans une seule et même zone du réacteur. Trois typologies existent en termes de conception de réacteur à lit fluidisé :

– Le principe de lit fluidisé dense ou « Bubbling Fluidised Bed ». La vitesse de fluidisation est très faible (1-2 m.s-1), pour permettre le brassage du combustible sans l’entraîner hors du lit.

– Le principe du lit fluidisé circulant ou « Circulating Fluidised Bed ». La vitesse de fluidisation est de l’ordre de 4-6 m.s-1. L’augmentation de la vitesse par rapport au lit fluidisé dense entraîne le combustible hors du lit. Un filtre est donc nécessaire pour empêcher au combustible solide de passer avec le gaz de synthèse. Le combustible est donc en perpétuel mouvement dans le réacteur.

– Le principe du lit fluidisé entraîné. La vitesse de fluidisation est supérieure à 6 m.s-1, c’est-à-dire à une vitesse proche de celle des gaz et le combustible est pulvérisé dans le réacteur. L’ensemble est sous pression et les phases de transformation se font à très haute température (1200-1500°C).


Le choix Naoden

Positionné sur le marché de la micro-cogénération, c’est-à-dire inférieur à 36 kWe, Naoden a retenu la technologie à lit fixe co-courant (Downdraft) pour son unité de gazéification.

Ci-dessous le schéma « Domaine de puissance des différentes technologies [Van de Steene 2003] »

 

 

PUISSANCE_TECHS

Share This