Une suspension dense de particules utilisée comme fluide de transfert pour les centrales solaires thermiques à concentration

D. GAUTHIER; J.-L. SANZ; G. FLAMANT; A. REYES URRUTIA; G. D. MAZZA; B. BOISSIÈRE; A. RENAUD; M. HEMATI; H. BENOIT

Lyon

Congreso; XIVème Congrès de la Société Française de Génie des Procédés (SFGP2013); 2013

Société Française de Génie des Procédés

Dans le monde il y a une tendance vers de nouvelles formes d´énergie, générée principalement par l´augmentation progressive de la demande de ressources non renouvelables, qui sont de plus en plus rares et chères. Cela a provoqué de l´intérêt des différents pays ainsi que des entreprises à rechercher de nouvelles alternatives et les technologies liées à l´exploitation et l´utilisation des autres sources d´énergie. Une alternative peut être le charbon, dont les réserves mondiales représentent environ 65% des réserves de combustibles fossiles dans le monde (Shafiee et Topal, 2009). Dans ce travail, le logiciel ANSYS Fluent-14.0 est utilisé pour simuler la gazéification du charbon dans un lit fluidisé à l´échelle pilote dont les caractéristiques sont détaillées dans le travail expérimental publié par Ocampo et al. (2002). Les réactions hétérogènes représentant la gazéification et la combustion ont été programmées en C ++ et couplées à l´algorithme de résolution du logiciel. Une formule moléculaire a été obtenue à partir de la matière volatile présente dans les particules de charbon. Il est également proposé une stoechiométrie appropriée pour la réaction de dégagement de gaz de pyrolyse. Les réactions homogènes sont également prises en compte dans les simulations. Le réacteur à lit fluidisé utilisé par Ocampo et al. (2002), présente d´un côté un dispositif qui permet l´entrée du charbon. La hauteur de l´unité est de 2 m. Dans le moment initial le lit fixe a une hauteur de 1 m et se compose de sable et de calcaire. Les simulations ont été réalisées sur un approche 2D avec un maillage structuré conformé par 4000 cellules. L´alternative de modélisation Euler-Euler multiphasique a été utilisée pour résoudre le système transitoire. Les particules de solide (charbon et calcaire) sont toujours supposées en géométrie sphérique et de taille uniforme. Le modèle de résistance Gidaspow a été adopté. En outre, la corrélation Gunn a été sélectionnée pour le transfert de chaleur entre les phases gazeuse et granulaire, comme il a été suggéré par ANSYS Fluent (2011) pour ce type de système. Cet article présente les résultats de la composition du gaz à la sortie du réacteur pour de différentes conditions de fonctionnement et sa comparaison avec les résultats expérimentaux rapportés par Ocampo et al. (2002). Les résultats ont été aussi comparés avec ceux obtenus par Armstrong et al. (2011) par la voie de la simulation CFD. La température du lit fluidisé au fil du temps a également été observée puis affichée et le résultat est coïncidant dans son comportement stationnaire avec la valeur expérimentale. Les résultats de concentration montrent aussi un bon accord avec les données expérimentales et une amélioration significative au cours des simulations précédentes (en utilisant la même technique). Sur cette base, ils valident le processus proposé dans ce travail.