FR3059676A1 - Granules pour chaudiere a combustion amelioree - Google Patents
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Abstract
La présente invention a pour objet la formulation et la production de biocombustibles, par exemple des pellets, à base de biomasse ligno-cellulosique, permettant de préserver ou de traiter les problèmes de mâchefer, de corrosion et/ou d'encrassement dans les chaudières via la complémentation en un mélange de minéraux.
Description
® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE
INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE © N° de publication : 3 059 676 (à n’utiliser que pour les commandes de reproduction)
©) N° d’enregistrement national : 16 61865
COURBEVOIE © IntCI8
C 10 L 5/44 (2017.01), C 10 L 10/04
DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1
| (© Date de dépôt : 02.12.16. | ©) Demandeur(s) : RAGT ENERGIE Société par actions |
| ©) Priorité : | simplifiée — FR. |
| @ Inventeur(s) : FABRE ALAIN et CAMPARGUE MAT- | |
| THIEU. | |
| (43) Date de mise à la disposition du public de la | |
| demande : 08.06.18 Bulletin 18/23. | |
| ©) Liste des documents cités dans le rapport de | |
| recherche préliminaire : Se reporter à la fin du | |
| présent fascicule | |
| (© Références à d’autres documents nationaux | ©) Titulaire(s) : RAGT ENERGIE Société par actions |
| apparentés : | simplifiée. |
| ©) Demande(s) d’extension : | ©) Mandataire(s) : REGIMBEAU. |
GRANULES POUR CHAUDIERE A COMBUSTION AMELIOREE.
La présente invention a pour objet la formulation et la production de biocombustibles, par exemple des pellets, à base de biomasse ligno-cellulosique, permettant de préserver ou de traiter les problèmes de mâchefer, de corrosion et/ ou d'encrassement dans les chaudières via la complémentation en un mélange de minéraux.
FR 3 059 676 - A1
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GRANULES POUR CHAUDIERE A COMBUSTION AMELIOREE
La présente invention a pour objet la formulation et la production de biocombustibles, ou pellets, à base de biomasse ligno-cellulosique, permettant de préserver ou de traiter les problèmes de mâchefer, de corrosion et/ou d'encrassement dans les chaudières.
Le chauffage aux granulés présente de nombreux avantages qui en font un mode de chauffage performant, le plus économique et tout en étant très pratique. La forte densité de ce combustible, alliée à son faible taux d'humidité, lui confère une très haute performance énergétique. Les granulés font partie des biocombustibles les plus écologiques. Ils sont constitués de biomasse, plus particulièrement de substrats ligno-cellulosiques, et proviennent en effet de résidus de végétaux et/ou de bois et par conséquent sont un sous-produit du sciage dans le cas de granulés de bois. Leur impact environnemental est très faible puisque ces produits sont fabriqués et consommés au niveau local, contrairement aux énergies fossiles (pétrole, gaz, charbon) nécessitant souvent d'importants transports.
Les chaudières aux granulés de bois peuvent être aussi sophistiquées que les chaudières au gaz ou au fuel. Le combustible stocké en silo alimente automatiquement ces chaudières pour lesquelles la seule intervention périodique consiste à retirer les cendres.
De tels granulés de bois présentent l'avantage d'être d'un prix relativement peu élevé et d'avoir des caractéristiques de combustion globalement satisfaisantes si la sciure est de qualité constante. Ils sont toutefois concurrencés en ce qui concerne la disponibilité de la ressource, c'est-à-dire la sciure, par les autres débouchés que sont historiquement les industries papetières et la production de panneaux de particules.
Pour remédier à cet inconvénient, l'utilisation de granulés combustibles obtenus à partir de biomasse et autres substrats ligno-cellulosiques tels que des sous-produits de l'agriculture peut être envisagée en remplacement du bois. Ces « agrogranulés » présentent l'avantage d'être moins chers, d'être renouvelables au rythme des cultures, c'està-dire annuellement, et de valoriser des coproduits des cultures végétales retournant à la terre sous forme de compost.
Le brevet FR2953852 décrit un procédé de formulation permettant d'obtenir à partir de biomasse lignocellulosique des bio combustibles qui satisfont à un cahier des charges prédéfini caractérisé par la mise en oeuvre des étapes suivantes : - recensement des matières premières végétales localement disponibles de façon à sélectionner des composants candidats, - analyse chimique et thermochimique des composants candidats ainsi sélectionnés, étude des caractéristiques physiques des composants candidats, - établissement d'un tableau récapitulatif des caractéristiques chimiques, thermochimiques et physiques des composants candidats, - sélection à partir du tableau récapitulatif et parmi les composants candidats d'un produit de base renfermant un ou en règle générale au moins deux composant(s) de base susceptible(s) d'être mélangé(s) pour permettre d'obtenir, après granulation, des granulés combustibles qui satisfont au cahier des charges prédéfini, réglage et optimisation par analyse du tableau récapitulatif de la température de fusion des cendres et de la corrosivité et nocivité des fumées obtenues après combustion de ce produit de base par ajout d'un mélange ou noyau d'additifs minéraux, - optimisation du processus de granulation du mélange produit de base/ noyau minéral, et essais de contrôle par combustion en vraie grandeur.
Le brevet EP0985723 décrit un combustible solide compacté comprenant des composants cellulosiques (bois et/ou matériau ligneux) et du fumier de cheval comme autre composant lequel est mélangé intimement avec les composants cellulosiques.
Le brevet FR2591314 propose un procédé et une installation de récupération d'énergie à partir de déchets et résidus. Selon ce document, les résidus sont soumis à digestion bactérienne dans un réacteur de méthanisation et la phase solide du digestat est ensuite soumise à incinération dans un four alimentant un récupérateur de chaleur, le four étant alimenté en combustible d'appoint par le méthane provenant du digesteur, tandis que le circuit des fumées en aval du récupérateur est utilisé pour réchauffer par au moins un circuit secondaire, le magma en cours de traitement dans le digesteur et/ou les boues séparées du digestat avant leur recyclage vers le digesteur.
Les granulés obtenus par les divers procédés de l'art antérieur sont susceptibles d'être brûlés dans n'importe quelle chaudière pour la génération d'eau chaude sanitaire et/ou pour alimenter un réseau de chauffage à l'eau chaude. De tels granulés à base de matières premières végétales ligno-cellulosiques qui sont obtenus à partir de sous3059676 produits agricoles ou de coproduits industriels, notamment des industries alimentaires, agricoles ou de transformation du bois, sont disponibles en grande quantité et sont particulièrement bon marché dans la mesure où ils ne sont en règle générale pas valorisés sauf sous forme de compost. Ils présentent toutefois l'inconvénient de ne brûler que difficilement en produisant une grande quantité de cendres, ce qui exige l'utilisation de chaudières spécifiques équipées de foyers adaptés qui sont très coûteuses en investissement et en maintenance.
Il existe en outre des problèmes inhérents à la combustion des granulés obtenus à partir de matières premières végétales ligno-cellulosique, en particulier issues de sous-produits agricoles (c'est-à-dire de la biomasse autre que le bois) . Le premier de ces problèmes est lié à la température de fusion des cendres qui est particulièrement basse, ce qui entraîne dans les foyers des problèmes de mâchefer pouvant avoir des conséquences très graves allant jusqu'à la destruction du foyer. Le second problème est lié à l'émission de gaz, de fumées et de particules pouvant être corrosifs et/ou encrassants.
Le bois et les produits ligno-cellulosiques dans leur état naturel sont composés principalement de carbone, d'oxygène, d'hydrogène, d'azote et d'environ 1% de minéraux tels que Calcium, Potassium, Magnésium, Fer, Sodium, Manganèse ainsi que Soufre, Chlore, Silicium et Phosphore par exemple.
Ce sont les minéraux qui ne brûlent pas que l'on retrouvera en fin d'une combustion complète des granulés ou pellets dans les cendres.
Ces composés inorganiques présents dans les cendres peuvent avoir une température de fusion inférieure à la température atteinte dans le foyer (environ 1000°C) . Dans ce cas, les cendres fondent et se solidifient lorsque le foyer refroidit en formant un résidu très compact, d'aspect métallique : on parle alors de 'mâchefer'.
Globalement on assimile le mâchefer à la création d'une croûte (phénomène de vitrification) due aux cendres agglomérées dans le foyer / ou creuset r, et à la présence en plus forte quantité de résidus non combustibles qu'il faut évacuer.
Le mâchefer peut ainsi être défini comme le résidu solide localisable dans le foyer des appareils de combustion de biomasse. Il est le résultat d'une vitrification de cendres fusionnées et est susceptible de se former lorsque le combustible et l'appareil de combustion ne sont pas compatibles. Cette formation de mâchefer est également liée à la composition chimique des matériaux mis en combustion. Il correspond à une fraction de cendres agglomérées de diamètre supérieur à 3,15 mm. Sa présence peut entraîner des défaillances mécaniques sur les appareils de combustion et altérer l'évacuation des cendres.
Le mâchefer est bien sûr préjudiciable au bon fonctionnement du poêle ou de la chaudière à granulés, car il peut gêner la combustion ou empêcher l'évacuation des cendres ou des entrées d'air et de combustibles.
On considère que la présence de silice ou de potassium, en abaissant la température de fusion de certains composants présents dans les cendres, augmente le risque de formation de mâchefer.
Comme évoqué, les cendres sont principalement constituées des espèces inorganiques des combustibles. Elles sont formées dans la phase pyrolyse de la combustion. Les cendres de petite taille restent dans la chambre de combustion et se déposent dans le cendrier.
Une des problématiques importantes dans la combustion de biomasse réside dans la condensation d'espèce gazeuse au niveau des échangeurs de la chaudière. En effet, au contact d'un frond froid, des espèces telles que les chlorures de potassium ou les sulfates de potassium vont condenser et former une pellicule solide aux caractéristiques très isolante, ce qui va entraîner des problèmes de rendement d'échanges entres les fumées et le liquide caloporteur. Il s'agit de la principale cause d'encrassement.
Les fines particules de l'ordre ou inférieures au pm sont produites à partir de la vaporisation des minéraux volatils (K, Na, S, Cl et Zn) dans le lit de combustion ou dans la flamme. Ces produits sont sous différentes formes (K, KC1, KOH, Na, NaCl, NaOH et Zn).
Il est extrêmement difficile d'obtenir, à partir de matières premières ligno-cellulosiques, en particulier d'origine agricole, des granulés ayant une qualité satisfaisante et constante. Cela est dû au fait que leur état dépend de la composition chimique qui est variable selon les saisons ou des conditions climatiques de récolte. Or, une constance des caractéristiques de combustion des granulés est une condition indispensable pour permettre un développement à grande échelle de ce type de combustible issu de matières premières ligno-cellulosiques, en particulier d'origine agricole.
En effet, si les caractéristiques de tels granulés sont irrégulières selon les différents approvisionnements et/ou la qualité de ces approvisionnements, leur combustion est perpétuellement déréglée. De tels déréglages de la combustion peuvent notamment avoir pour conséquences : une diminution des rendements de la combustion entraînant des surconsommations ; l'apparition de désordres dans les foyers des chaudières : non homogénéité du feu, surchauffes localisées, etc. et l'apparition de phénomènes d'encrassement des foyers et surtout des échangeurs de chaleur.
Il a été remarqué que la combustion de granulés obtenus à partir de matière ligno-cellulosiques issues de l'agriculture induisaient un encrassement important au niveau des échangeurs de chaleur.
Cet encrassement peut être défini comme le dépôt d'un résidu solide localisable dans les zones d'échanges de chaleur des appareils de combustion biomasse. Il est le résultat d'un dépôt de particules volatiles présentes dans les fumées et est susceptible de se former lorsque le combustible et l'appareil de combustion ne sont pas compatibles. Sa présence peut altérer l'échange de chaleur et ainsi diminuer le rendement, et également entraîner des phénomènes de corrosion et/ou d'obstruction des conduits. Cet encrassement est souvent dû à des dépôts de KC1 au niveau de la surface de ces échangeurs en contact avec les fumées de combustion des granulés obtenus à partir de matière ligno-cellulosiques issues de l'agriculture. Les matières premières ligno-cellulosiques d'origine agricole sont en effet riches en potassium et en chlore du fait de leurs besoins pour se développer et favoriser leur croissance. Ces éléments, lors de la combustion de la matière les contenant génèrent du KC1 qui se dépose au niveau de la surface des échangeurs de chaleur et contribue à l'encrassement.
Enfin une corrosion, c'est-à-dire une altération des matériaux de l'appareil de combustion suite à des réactions chimiques du fait d'un encrassement et/ou de la présence de de gaz acides dans les fumées, est souvent observée lors de la combustion de granulés obtenus à partir de matière ligno-cellulosiques issues de l'agriculture du fait de leur teneur plus élevée en azote, Soufre, Chlore qui peuvent être apportés lors de la culture. La corrosion au sein des appareils de combustion peut être provoquée par des effluents gazeux, solides mais aussi liquides (condensats). Ce phénomène peut avoir lieu lorsque le combustible et l'appareil de combustion ne sont pas compatibles et peut entraîner des défaillances mécaniques de la chaudière et de ses éléments.
C'est ainsi un objet de la présente invention que de fournir une moyen de prévenir l'encrassement des chaudières au niveau des échangeurs de chaleur du fait de la combustion de granulés comprenant des matières premières ligno-cellulosiques, en particulier issues de l'agriculture mais aussi la corrosion des matériaux de l'appareil de combustion ou encore la production de mâchefer.
Ainsi, dans un premier mode de réalisation, la présente invention concerne un ajout de mélange de minéraux dans la fabrication d'un granulé combustible pour chaudière comprenant au moins une matière ligno-cellulosique afin de prévenir ou traiter, pendant ou après la combustion desdits granulés dans ladite chaudière, au moins un, voire au moins deux, voire encore les trois phénomène(s) choisi(s) dans le groupe des défauts précités consistant en :
l'encrassement des échangeurs de chaleur de la chaudière par dépôt de sels alcalins,
La formation de mâchefer au niveau des cendriers, la formation de gaz acides.
La matière ligno-cellulosique est de préférence d'origine agricole et comprend les différentes issues agricoles telles que des issues de céréales provenant du triage et nettoyage des céréales pour la consommation ou pour les semences.
La matière ligno-cellulosique peut provenir d'issues de production agricoles oléagineuse, protéagineuse, vinicole, sucrière ou autre.
Là au moins une matière ligno-cellulosique issue de l'agriculture pourra être choisie dans le groupe consistant en rafles de maïs, la sciure de bois, la paille de céréales, les balles de riz, les feuilles de betteraves, les glumes de blé, les coques de tournesol, les bagasses de canne à sucre et le marc de raisin, ainsi que leurs mélanges. Cette liste n'est cependant nullement limitative et tout autre sous-produit agricole, alimentaire ou de l'industrie du bois pourra convenir.
L'invention vise ainsi un procédé de fabrication d'un produit combustible pour chaudière permettant de limiter la production de mâchefer ou limiter la formation de gaz acides ou limiter le dépôt de sels alcalins sur les éléments de chauffe pendant la combustion dudit produit combustible comprenant les étapes suivantes :
Il ni * ratio Lorsque
Fourniture d'une matière première lignocellulosique ;
Analyse d'au moins un ratio de ladite matière première lignocellulosique choisi dans le groupe constitué par :
* ratio [2(K+Na) ]/ (3Si) ;
* ratio S/Cl [ (C1+2S)/(K+Na) ] le ratio [2(K+Na)]/(3S1) est supérieur à 1 ; ajouter à la matière ligno-cellulosique un mélange minéral comprenant au moins un élément choisi dans le groupe constitué par une source de Calcium, une source d'Aluminium et une source de Silice, une source de Phosphore, une source de Souffre et une source de Fer, dans une quantité suffisante pour augmenter la température de fusion formation combustion et limiter la lors de la matière lignodes cendres de mâchefer de ladite cellulosique ;
lorsque le ratio S/Cl est inférieur à 4, ajouter à la matière ligno-cellulosique un mélange minéral comprenant au moins une source de Sodium dans une quantité suffisante formation combustion permettant de de gaz acides limiter lors de la la de ladite matière lignocellulosique ;
lorsque le supérieur à cellulosique
v. lorsque le ratio[(C1+2S)/(K+Na)] est 1, ajouter à la matière un mélange minéral comprenant au moins une source de sulfate d'ammonium dans une quantité suffisante permettant de limiter le dépôt de sels alcalins sur les éléments de chauffe lors de la combustion de ladite matière lignocellulosique ;
vi. Optionnellement mise en forme du mélange de matière ligno-cellulosique et d'un mélange minéral final comprenant les mélanges minéraux des étapes précédentes sous la forme d'un article combustible discret, vii. obtention d'un produit combustible sous la forme d'un mélange de matière lignocellulosique et dudit mélange minéral ou d'un article combustible discret.
Par l'expression « mélange minéral final » on entend le total des différents mélanges minéraux nécessaires et déterminés aux étapes iii), iv) et v).
De manière préférée le mélange minéral de iii) comprend au moins 2 éléments choisis dans le groupe constitué par une source de Calcium, une source d'Aluminium et une source de
Silice, une source de Phosphore, une source de Souffre et une source de Fer.
De manière préférée le mélange minéral de iii) comprend au moins 3 éléments choisis dans le groupe constitué par une source de Calcium, une source d'Aluminium et une source de Silice, une source de Phosphore, une source de Soufre et une source de Fer.
De manière encore plus préférée le mélange minéral de iii) comprend au moins 4 éléments choisis dans le groupe constitué par une source de Calcium, une source d'Aluminium et une source de Silice, une source de Phosphore, une source de Soufre et une source de Fer.
De manière aussi préférée le mélange minéral de iii) comprend au moins 5 éléments choisis dans le groupe constitué par une source de Calcium, une source d'Aluminium et une source de Silice, une source de Phosphore, une source de Soufre et une source de Fer.
De manière enfin préférée le mélange minéral de iii) comprend les 6 éléments choisis dans le groupe constitué par une source de Calcium, une source d'Aluminium et une source de Silice, une source de Phosphore, une source de Soufre et une source de Fer.
De manière particulière le mélange minéral de iii) comprend au moins un élément choisi dans le groupe constitué par une source de Calcium, une source d'Aluminium et une source de Silice.
Particulièrement le mélange minéral de iii) comprend au moins 2 éléments choisis dans le groupe constitué par une source de Calcium, une source d'Aluminium et une source de Silice.
Dans le cadre de la présente invention, l'expression « ajout » en relation avec l'addition du mélange minéral à la matière cellulosique s'entend de tout moyen par lequel le mélange minéral est combiné avec la matière lignocellulosique. Ainsi cet ajout peut être réalisé par pulvérisation ou saupoudrage sur la matière cellulosique. Un tel ajout comprend ou non un mélangeage intime du mélange minéral avec la matière ligno-cellulosique.
Comme indiqué, la matière cellulosique à laquelle est ajouté le mélange minéral final peut être brûlée directement et utilisée comme combustible sans mise en forme particulière. En particulier, le mélange minéral final peut être ajouté par aspersion, ou pulvérisation de la matière ligno-cellulosique en aval de l'introduction de cette matière brute dans une chaudière.
La matière cellulosique, dans laquelle le mélange minéral final a été ajouté, peut être soumise à une étape de mise en forme subséquente ou concomitante à l'ajout du mélange minéral.
Une telle mis en forme peut consister en une granulation, un compactage, sous toute forme d'un article combustible discret approprié pour la combustion. Par article combustible discret on entend un article de forme déterminée et définie tel qu'un granulé, une briquette, un pavé par exemple.
L'invention a aussi pour objet un procédé dans lequel le produit combustible permet en outre de limiter la corrosion des éléments de chaudière par limitation de formation des gaz acides, caractérisé en ce qu'il comprend à l'étape ii) l'analyse du ratio S/Cl de la matière première lignocellulosique et si le ratio S/Cl est inférieur à 4, l'ajout à ladite matière première d'un mélange minéral comprenant au moins une source de Sodium selon l'étape iv) dans une quantité suffisante permettant de limiter la formation de gaz acides lors de la combustion du produit combustible.
Il va de soi que si l'ajout de sodium est justifié, il conviendra de le limiter afin de ne pas affecter le ratio [2(K+Na)]/ (3Si) et de ne pas lui faire dépasser la valeur de 1. Si c'était le cas, l'étape iii) pourra être répétée. Dans un mode particulier de réalisation du procédé selon l'invention, le produit combustible permet en outre de limiter l'encrassement des éléments de chauffe en limitant le dépôt de sels alcalins, caractérisé en ce qu'il comprend à l'étape ii) l'analyse du ratio [(C1+2S)/(K+Na)] de la matière première ligno-cellulosique et si le ratio[(C1+2S)/(K+Na)] est supérieur à 1, l'ajout à ladite matière première d'un mélange minéral comprenant du sulfate d'ammonium selon l'étape iv) dans une quantité suffisante permettant le limiter le dépôt de sels alcalin sur les éléments de chauffe lors de la combustion du produit combustible. La valeur de ce ratio pourra dépendre aussi de l'ajout éventuel de sodium selon l'étape iv) le cas échéant.
C'est aussi un mode de réalisation de l'invention que de fournir un procédé dans lequel la quantité totale de minéraux dans le produit combustible est telle que le taux de cendres dudit produit combustible est inférieur à 15%, inférieur à 10%, inférieur à 8%, voire inférieur à 6%, voire encore inférieur à 4% en masse.
Dans un mode de réalisation du procédé selon l'invention, la matière ligno-cellulosique est choisie dans le groupe constitué par les coproduits végétaux, les coproduits du bois naturel ou déchets et la sciure de bois, la sciure de bois, les particules de bois, utilisés seuls ou en mélange.
Dans un mode particulier de réalisation de l'invention, les coproduits végétaux sont choisis dans le groupe constitué par les déchets verts, les rafles de maïs, les pailles de céréales, les balles de riz, les feuilles de betterave, les glumes de blé, les coques de tournesol, les bagasses de canne à sucre, le marc de raisin, les sarments de vigne, le marc de café utilisés seuls ou en mélange.
Dans un mode de réalisation particulier de la présente invention, le produit combustible est choisi dans le groupe constitué par la matière ligno-cellulosique entière ou broyée, ou encore mise en forme sous la forme de granulés de matière ligno-cellulosique agglomérée, des particules de matière ligno-cellulosique discrètes telles que des bûchettes, plaquettes ou pavés.
L'invention concerne aussi un procédé tel que décrit ciavant, caractérisé en ce que la mise en forme du produit combustible est réalisée par
i) Ajout du mélange minéral final à la matière ligno-cellulosique, entière ou broyée, ou ii) par aspersion ou pulvérisation de la matière cellulosique entière, broyée ou particulaire par une solution aqueuse ou pulvérulent contenant le mélange minéral final, suivie éventuellement d'un séchage, ou iii) Granulation d'un mélange contenant la matière lignocellulosique et le mélange minéral final.
Dans le cas ici présente ci-avant, le mélange minéral final ajouté correspond à l'ensemble des mélanges minéraux déterminés selon les étapes ii), iv) et v).
La présente invention vise aussi un produit combustible susceptible d'être obtenu par un procédé selon l'une des modes de réalisation du procédé ici décrit et caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme d'un mélange de particules discrètes composées de matière lignocellulosique et de minéraux dans lequel le taux de cendres est inférieur à 15%, inférieur à 10%, inférieur à 8%, inférieur à 6%, voire inférieur à 5%, voire encore inférieur à 4% en masse.
Dans le cas particulier où la matière ligno-cellulosique est du bois, ou de la sciure de bois, ce taux de cendres est inférieur à 2%, particulièrement inférieur à 1,2%, plus particulièrement encore de l'ordre de 0,7%.
Le taux de cendres final sera fonction de la matière première ligno-cellulosique et de la destination du combustible. En effet, pour un combustible destiné à des chaudières industrielles, on pourra accepter un taux de cendres proche de 15% alors de que pour des chaudières domestiques, un taux de cendres inférieur à 10% sera préféré.
Dans un mode de réalisation particulier, l'invention vise aussi un kit comprenant au moins une matière ligno3059676 cellulosique selon la présente invention et un mélange minéral final tel que défini ci-avant.
L'invention concerne encore un mélange minéral ; ainsi que son utilisation comme améliorant de combustion pour matière ligno-cellulosique tel que défini dans le procédé selon l'invention et décrit ci-dessus.
La quantité de mélange minéral final dans le produit combustible, en particulier un granulé, pourra être comprise entre 0.5 % et 6 % en pourcentage en poids du poids sec du granulé combustible, plus particulièrement entre 1 et 3%, plus particulièrement encore entre 1 et 2%.
Ainsi la quantité totale, en pourcentage en poids, de sulfate d'ammonium dans le produit combustible, en particulier un granulé pourra être comprise entre 0,3 % et
9Z o ·
Ainsi la quantité totale, en pourcentage en poids, de sodium dans le produit combustible, en particulier un granulé, pourra être comprise entre 0,3 % et 1,5 %.
Ainsi la quantité totale, en pourcentage en poids, de Soufre dans le produit combustible, en particulier un granulé, pourra être comprise entre 0,3 % et 1,5 %.
Ainsi la quantité totale, en pourcentage en poids, de Phosphore dans le produit combustible, en particulier un granulé, pourra être comprise entre 0,3 % et 1,5 %.
Ainsi la quantité totale, en pourcentage en poids, de Fer dans le produit combustible, en particulier un granulé, pourra être comprise entre 0,3 % et 1,5 %.
Ainsi la quantité totale, en pourcentage en poids, de calcium dans le produit combustible, en particulier un granulé, pourra être comprise entre 0,5 % et 3 %.
Ainsi la quantité totale, en pourcentage en poids, de Silice dans le produit combustible, en particulier un granulé, pourra être comprise entre 0,5 % et 3 %.
La présente invention concerne l'utilisation d'un mélange minéral final tel que décrit ici pour la fabrication d'un granulé combustible pour chaudière comprenant au moins une matière ligno-cellulosique afin de prévenir ou traiter, pendant ou après la combustion desdits granulés dans ladite chaudière, au moins deux phénomènes choisis dans le groupe consistant en :
l'encrassement des échangeurs de chaleur de la chaudière,
La formation de mâchefer au niveau des cendriers, la formation de fumées corrosives.
Dans un autre mode de réalisation, la présente invention vise l'utilisation d'un mélange minéral final tel que décrit pour la fabrication d'un granulé combustible pour chaudière comprenant au moins une matière lignocellulosique afin de prévenir ou traiter, pendant ou après la combustion desdits granulés dans ladite chaudière, l'encrassement des échangeurs de chaleur de la chaudière, la formation de mâchefer au niveau des cendriers, et la formation de fumées corrosives.
C'est en effet la présence de sulfate d'ammonium qui permet de neutraliser le KC1 contenu dans la matière première agricole ligno-cellulosique via la formation de K2SO4 et d'éviter l'encrassement de la chaudière.
Le Chlore résiduel ou présent dans la matière première ou le produit combustible va risquer de contribuer à la corrosion de la chaudière et celui-ci pourra être traité par la présence de sodium.
Dans un autre mode de réalisation et de manière plus particulière, le ratio S/Cl dans le produit combustible est supérieur à 2, particulièrement supérieur à 4, et inférieur à 10.
Dans un autre mode de réalisation et de manière plus particulière, le ratio Ca/S dans le produit combustible est compris entre 1,1 et 3, plus particulièrement entre 1,5 et .
Ainsi le Chlore éventuellement excédentaire pourra être fixé par le Sodium.
Cependant, la présence d'une trop grande quantité de sodium est susceptible de contribuer à la formation de mâchefer.
| Ainsi, Calcium. | le sodium | en | excès pourra | être | traité | par | le |
| Le sodium pourra | être | apporté sous | la forme de | sels | de | ||
| sodium, | tels que | par | exemple du chlorure | de sodium, | du |
carbonate de sodium, du nitrate de sodium, du silicate de sodium, du sulfure de sodium, du phosphate disodique.
Le calcium pourra être apporté sous la forme de sels de calcium tels que par exemple du carbonate de calcium, du lactate de calcium, du gluconate de calcium, du chlorure de calcium, du citrate de calcium.
La Silice pourra être apportée sous la forme de Zéolithes, ou de silicates qui sont des minéraux dont le squelette est essentiellement formé par des tétraèdres de silicium et d'oxygène (SiCy) additionnés d'aluminium, magnésium, fer, calcium, potassium, sodium et autres éléments par exemple. Le Phosphore pourra être apporté sous forme d'acide phosphorique par exemple ou des sels d'acide phosphorique. Le Soufre pourra être apporté sous forme de sulfates par exemple, associés à des métaux tels que l'Aluminium ou le Fer et constituer ainsi un source en ces minéraux.
Selon la forme chimique du calcium ou du sodium apporté dans le mélange minéral, en particulier s'il s'agit de chlorures, susceptible de libérer du chlore risquant de contribuer à la corrosion, une autre forme chimique pourra être préférée.
Le procédé de fabrication de granulés combustibles selon l'invention comprend les étapes suivantes :
mélange sous cisaillement, d'un mélange d'au moins une matière ligno-cellulosique et d'un mélange minéral final, broyage du mélange afin de former un broyât pulvérulent, mélange du broyât pulvérulent compactage du broyât de façon à obtenir des granulés compactés dont la densité est comprise entre 0,7 et 0,8.
Le mélange contenant au moins une matière lignocellulosique pourra éventuellement comprendre des résidus ou particules de bois, en particulier de la sciure de bois. En effet, l'utilisation de la sciure de bois traditionnelle pour fabriquer des granulés de bois a montré son bon comportement en combustion, notamment dans son très faible taux de cendres.
Ainsi dans une formulation à partir de ressources lignocellulosiques l'adjonction de sciure de bois peut être un facteur améliorant lors de la combustion et dans la limitation du taux de cendres.
Claims (9)
- REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'un produit combustible pour chaudière permettant de limiter la production de mâchefer ou limiter la formation de gaz acides ou limiter le dépôt de sels alcalins sur les éléments de pendant la combustion dudit produit chauffe combustible comprenant les étapes suivantes :i. Fourniture d'une matière première lignocellulosique ;ii. Analyse d'au moins un ratio de ladite
matière première ligno-ce dans le groupe constitué par : * ratio [2(K+Na ) ]/ (3S1) ; * ratio S/Cl * ratio [ (C1+2S) / (K+Na)] iii. Lorsque le ratio [2 ( supérieur à 1 ; aj outer à le 4a) ]/ (3Si) est la matière lignocellulosique un mélange minéral comprenant au moins un élément choisi dans le groupe constitué par une source de Calcium, une source d'Aluminium et une source de Silice, une source de Phosphore, une source de Souffre et une source de Fer, dans une quantité suffisante pour augmenter la température de fusion des cendres et limiter la formation de mâchefer lors de la combustion de ladite matière lignocellulosique ;iv. lorsque le ratio S/Cl est inférieur à4, ajouter à la matière ligno-cellulosique un mélange minéral comprenant au moins une source de Sodium dans une quantité suffisante permettant de limiter la formation de gaz acides lors de la combustion de ladite matière ligno-cellulosique ;v. lorsque le ratio[(C1+2S)/(K+Na)] est supérieur à 1, ajouter à la matière cellulosique un mélange minéral comprenant au moins une source de sulfate d'ammonium dans une quantité suffisante permettant de limiter le dépôt de sels alcalins sur les éléments de chauffe lors de la combustion de ladite matière ligno-cellulosique ;vi. Optionnellement mise en forme du mélange de matière ligno-cellulosique et d'un mélange minéral final comprenant les mélanges minéraux des étapes précédentes iii)-v), sous la forme d'un article combustible discret, vii. obtention d'un produit combustible sous la forme d'un mélange de matière lignocellulosique et dudit mélange minéral ou d'un article combustible discret. - 2. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la quantité totale de minéraux dans le produit combustible est telle que le taux de cendres dudit produit combustible est inférieur à 15% en masse.
- 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la matière ligno-cellulosique est choisie dans le groupe constitué par les coproduits végétaux, les coproduits du bois naturel ou déchets et la sciure de bois, utilisés seuls ou en mélange.
- 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les coproduits végétaux sont choisis dans le groupe constitué par les déchets verts, les rafles de maïs, les pailles de céréales, les balles de riz, les feuilles de betterave, les glumes de blé, les coques de tournesol, les bagasses de canne à sucre, le marc de raisin, les sarments de vigne, le marc de café utilisés seuls ou en mélange.
- 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le produit combustible est choisi dans le groupe constitué par la matière lignocellulosique entière ou broyée, des granulés de matière ligno-cellulosique agglomérée, des particules de matière ligno-cellulosique discrètes telles que des bûchettes.
- 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la mise en forme du produit combustible est réalisée pari) ajout du mélange minéral à la matière ligno-cellulosique, entière ou broyée, ou ii) par aspersion ou pulvérisation de la matière cellulosique entière, broyée ou particulaire par une solution aqueuse ou pulvérulent contenant le mélange minéral, suivie éventuellement d'un séchage, ou iii) Granulation d'un mélange contenant la matière ligno-cellulosique et le mélange minéral final.
- 7. Produit combustible susceptible d'être obtenu par un procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme d'un mélange de particules discrètes composées de matière ligno-cellulosique et de minéraux dans lequel le taux de cendres est inférieur à 15 % en poids.
- 8. Kit comprenant au moins une matière ligno-cellulosique telle que définie à la revendication 3 et un mélange minéral final tel que défini à la revendication 1.
- 10 9. Mélange minéral final améliorant de combustion pour matière ligno-cellulosique tel que défini à la revendication 1.
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| CN114423847A (zh) * | 2019-07-22 | 2022-04-29 | 柏红梅 | 制备固体生物质燃料的方法 |
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