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Modélisation de l'apport d'énergie par combustibles alternatifs dans les fours tournants de production de ciment (Document en Français)

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Modalités de diffusion de la thèse :

Thèse soumise à l'embargo de l'auteur jusqu'au 06/06/2018 (communication intranet).

Informations sur les contributeurs

Auteur : Mungyeko Bisulandu Baby-Jean Robert

Mungyeko Bisulandu, Baby-Jean Robert

Nom

Mungyeko Bisulandu

Prénom

Baby-Jean Robert

Nationalité

Français

Date de soutenance : 06-03-2018

Directeur(s) de thèse : Marias Frédéric

Marias, Frédéric

Nom

Marias

Prénom

Frédéric

Etablissement de soutenance : Pau

Pau

Nom

Pau

Laboratoire : Laboratoire de thermique, énergétique et procédés (Pau)

Laboratoire de thermique, énergétique et procédés (Pau)

Nom

Laboratoire de thermique, énergétique et procédés (Pau)

Ecole doctorale : École doctorale sciences exactes et leurs applications (Pau, Pyrénées Atlantiques ; 1995-)

École doctorale sciences exactes et leurs applications (Pau, Pyrénées Atlantiques ; 1995-)

Nom

École doctorale sciences exactes et leurs applications (Pau, Pyrénées Atlantiques ; 1995-)

Informations générales

Discipline : Énergétique
Classification : Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres : Four tournant à ciment, Modélisation physique et numérique, Clinkérisation, Pyrolyse de déchets et biomasse, Combustion, Gazéification, Clinker-Ciment, Déchets-Biomasse
Mots-clés :

Fours à ciment

Résumé : En raison de l'épuisement des combustibles fossiles et en raison de son coût croissant, les déchets ont été utilisés comme combustibles alternatifs dans les fours rotatifs à ciment pendant plusieurs années. Afin de répondre aux exigences de protection de l'environnement et de qualité du produit final, il est nécessaire de comprendre et de quantifier les différents processus intervenant dans le four. Dans le cadre de cette thèse, nous nous sommes intéressés à la substitution partielle des déchets (pneus usés et Refuse Derived Fuel « RDF ») et biomasse (résidus d’agriculture) dans les fours tournants de production de ciment à un taux de 50 % d’apport énergétique. Le présent projet de thèse a été financé par la République Démocratique Congo, porté par l’Université Kongo (UK), dans le cadre du renfoncement des capacités des universités congolaises. Les travaux de recherche ont été réalisés au sein du Laboratoire de Thermique, Energétique et Procédés (LaTEP) de l’Ecole Nationale Supérieure en Génie de Technologies Industrielles (ENSGTI)/Université de Pau et des Pays de l’Adour (France), dans le but d’étudier et de comprendre les phénomènes thermochimiques se déroulant dans les fours tournants de production de ciments, dans le cas de substitution partielle des combustibles fossiles par des combustibles alternatifs. Pour cela, un modèle mathématique à deux sous-modèles a été établi : - Le modèle monodimensionnel stationnaire du lit de solides et de l’enveloppe du four, caractérisé dans sa première partie par le mélange de la farine de ciment, de déchets et/ou biomasse, et de gaz, et alors que dans sa deuxième partie par les échanges thermiques. Le travail de modélisation est effectué à l'aide du langage de programmation Fortran 90 dans lequel sont implémentées les équations de conservations de la masse, des espèces et de l’énergie, l’équation de transport de la charge, ainsi que les équations algébriques. - Le modèle tridimensionnel instationnaire, repose sur l’utilisation de la mécanique des fluides numérique, et l’outil commercial Fluent a été retenu pour représenter les processus se déroulant au-dessus de la surface libre du lit.Le modèle complet est le couplage entre les deux sous modèles, étant donné les échanges qui s’y effectuent.Deux grands groupes de simulations ont été réalisés dans cette thèse : le cas monodimensionnel et le cas global (couplage Modèle 1D-Modèle 3D). Dans les deux situations, les simulations ont été effectuées dans le cas de fonctionnement au fuel lourd seul, puis dans celui du fonctionnement avec substitution partielle du combustible fossile par les combustibles alternatifs. Pour le modèle monodimensionnel, les simulations ont été effectuées en imposant les flux de chaleur dans la surface libre du lit et dans la paroi découverte. Alors que pour le modèle global, les simulations ont été effectuées en considérant les densités de flux de chaleur associées aux phénomènes physico-chimiques (combustion du fuel lourd, rayonnement, turbulence) se déroulant dans le volume de gaz situé au-dessus de la surface libre du lit.Les résultats ainsi obtenus nous ont permis de conclure sur l’importance de mener en amont une étude expérimentale dans un four tournant à l’échelle pilote afin de pouvoir disposer des ordres de grandeur des différents flux de chaleur au sein du four tournant. Les résultats obtenus nous ont également permis de nous rendre compte de la nécessité de disposer de la géométrie exacte (emplacement) du brûleur dans le four tournant.

Informations techniques

Type de contenu : Text
Format : PDF

Informations complémentaires

Entrepôt d'origine :

STAR : dépôt national des thèses électroniques françaises

Identifiant : 2018PAUU3001
Type de ressource : Thèse