PhysicoChimie des Processus de Combustion et de l'Atmosphère

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Valorisation

Thèses en cours

  • Etude de l’oxycombustion de solides pulvérisés en vue de faciliter le captage du CO2 - Application à l’étude des processus physico-chimiques de formation des polluants aromatiques et particulaires par diagnostics laser
    Présentation:

    Le charbon est un combustible fossile qui demeure très couramment employé dans le secteur industriel. Il assure près de 30 % du bilan énergétique primaire mondial et est utilisé pour produire près de 66 % de l’acier et 41 % de l’électricité. Les prévisions actuelles tendent de plus à montrer que le charbon continuera d’occuper une place essentielle dans le mix énergétique des prochaines décennies. L’utilisation accrue de ce combustible se heurte toutefois à la problématique de réduction des émissions de gaz à effet de serre. Le recours à des procédés de capture et de séquestration du CO2 tels que l’oxycombustion de même que le fait de substituer une partie du charbon par de la biomasse (ayant captée du CO2 tout au long de sa croissance) constituent des solutions clairement envisagées afin de limiter l’impact environnemental des procédés de production d’énergie. Il n’en demeure pas moins que le recours à des atmosphères de combustion enrichies en oxygène tout comme l’utilisation de combustibles biosourcés vont tendre à modifier les processus de dévolatilisation et d’oxydation des semi-cokes, les températures de combustion ainsi que les caractéristiques des polluants émis. Des recherches sont donc nécessaires et ce tout particulièrement afin de lever les verrous scientifiques relatifs à la compréhension des processus complexes intervenant dans la formation des particules fines et ultrafines (telles que les suies) dont les émissions en sortie des systèmes de combustion font l’objet de réglementations accrues.

    Le présent programme de thèse vise ainsi à étudier l’influence de la teneur en oxygène du milieu réactionnel de même que l’impact de la nature du combustible (composition et teneur en matières volatiles) sur les mécanismes physico-chimiques impliqués dans la formation des particules de suie et des Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP). Pour ce faire, un brûleur hybride de laboratoire permettant de reproduire des conditions de chauffe industrielle sera utilisé afin de stabiliser des flammes jets de combustibles solides pulvérisés. Des diagnostics laser faisant notamment appel au couplage des techniques d’incandescence et de fluorescence induites par laser (LII/LIF) seront en outre implémentés afin d’étudier et de caractériser de façon in-situ les processus conduisant à la formation des suies et de leur précurseurs aromatiques. L’analyse et la modélisation des signaux collectés dans les flammes devraient enfin permettre d’obtenir des informations relatives aux propriétés physiques des suies, ceci contribuant à établir une base de données inédite et nécessaire afin de mieux appréhender les mécanismes conduisant à la production des particules fines dans les systèmes de production d’énergie alimentés par des combustibles solides tels que le charbon ou le bois. 

     

    Mots clés : Charbon, Biomasse, CO2, Oxycombustion, Suies, Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques, Diagnostics Laser

    Doctorante : Annabelle HOSPITAL

     

    Date de début de thèse : Décembre 2014

     

    Financement : Bourse Ecole des Mines de Douai / Conseil Régional Nord – Pas de Calais

    Contacts : Eric Therssen (PC2A), Tel : 03 20 33 64 67 / Romain Lemaire (Mines Douai, DEI), Tel : 03 27 71 21 29

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Masters en cours