Hydrodynamique, transfert de chaleur et combustion de gaz naturel en lit fluidisé circulant Hydrodynamics, Heat Transfer and Combustion of Natural Gas in a Circulating Fluidized Bed

Abstract

L'hydrodynamique, les transferts de chaleur et la combustion du gaz naturel ont été étudiés dans un réacteur à lit circulant de 15 cm de diamètre et de 7 m de haut. Ce réacteur peut opérer avec des vitesses de gaz allant jusqu'à 15 m/s, jusqu'à des températures de 880-900°C et avec des débits de solides compris entre 0 et 15t/h. Les charges utilisées sont des sables de granulométrie allant de 95 à 625 microns. Le profil de concentration en solides dans le réacteur est déterminé à partir du profil de pression. Une corrélation reliant la vitesse de glissement des particules aux principaux paramètres opératoires, rend compte de façon très satisfaisante de l'ensemble des résultats expérimentaux. La mise en place d'un échangeur en paroi dans la partie supérieure du réacteur a permis la détermination de coefficients d'échange thermique. Ces derniers sont essentiellement fonction de la, concentration en particules au droit de l'échangeur et de la granulométrie des particules. Des valeurs allant jusqu'à 200 W/m2 K peuvent, être obtenues. Enfin, la combustion du méthane s'avère très sensible à la présence de particules dans le réacteur. Ces particules ont un effet inhibiteur. Hydrodynamics, heat transfer and combustion of natural gas have been investigated in a circulating-bed reactor 15 cm in diameter and 7 m high. This reactor can operate with gas velocities up to 15 m/s, at temperature up to 880-900°C and with solids flow rates of between 0 and 15 t/h. The solids used are sands with a particle size ranging from 95 to 625 microns. The solids concentration profile in the reactor is determined from the pressure profile. A correlation linking the slippage velocity of particles to the principal operating parameters very satisfactorily takes into consideration the overall experimental results. The installation of a wall heat exchanger in the upper part of the reactor enabled the heat exchange coefficients to be determined. These coefficients mainly depend on the solids concentration and the particle size. Values ranging up to 200 W/m2 K can be obtained. Methane combustion also proves to be very sensitive to the presence of particles in the reactor. These particles have an inhibiting effect.