Дисертації: "Combustion du bois"

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Florea, Tudor. "Simulation numérique de la combustion du bois dans une chaudière automatique de 400 kW." Valenciennes, 2010. http://ged.univ-valenciennes.fr/nuxeo/site/esupversions/50dbded6-e6b8-4d98-be2c-f710442567f9.

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Анотація:

Ce travail présente la mise en place, à l’aide de mesures expérimentales, d’un outil numérique qui décrit le mieux possible la combustion du bois dans une chaudière automatique à grille mobile de moyenne puissance. Deux types de mesure ont été réalisées : globales et locales. La première catégorie concerne les paramètres de fonctionnement de l’installation. Les mesures locales concernent les profils de température, de vitesse (diagnostique optique par laser) et de concentrations des gaz au sein du foyer. L’ensemble de ces mesures a permis de mettre en évidence les régimes de fonctionnement, la nature turbulente de l’écoulement et le caractère instationnaire des flammes. Ces mesures ont servi ensuite comme support pour l’analyse des calculs numériques. L’approche utilisée pour modéliser le foyer repose sur un couplage code de mécanique des fluides numérique - code 2D. L’étude numérique a été d’abord orientée vers la simulation de la combustion des matières volatiles au-dessus du lit de combustible, à l’aide du logiciel Fluent. . Une cinétique chimique semi-globale (6 réactions) a été employée dans un premier temps. Ces éléments ont permis d’évaluer l’impact de la distribution d’air secondaire. Ainsi, en passant d’une distribution asymétrique à symétrique, l’émission de CO peut être réduite par un facteur trois. Le calcul numérique est capable de reproduire les tendances observées expérimentalement, mais la cinétique semi-globale surestime le taux de CO. Suite à ces constats, un schéma réactionnel réduit (40 réactions) a été proposé. Celui-ci s’est montré beaucoup plus précis en ce qui concerne les teneurs en CO, O2 et CO2. Quant à l’écoulement, un bon accord entre les valeurs de vitesse expérimentales et numériques a été observé sur l’axe du foyer. Également, l’emplacement des zones de recirculation prédit par calcul correspond globalement à ce qui est indiqué par voie expérimentale. En complément, la cinétique à 40 réactions a été confrontée, en utilisant le code CHEMKIN II, aux résultats expérimentaux et au mécanisme réactionnel à 49 réactions (22 espèces) de Leroy et al. (2008) Le premier s’avère plus réactif que le dernier. Cependant, le schéma cinétique à 40 réactions se trouve dans un bon accord avec les données expérimentales à basse température (700 - 1000 K) et faible richesse (0,6 - 1)
This work presents the implementation of a numerical tool, which can predict as best as possible the woodchips combustion within a medium power reciprocating grate boiler. In order to do so, several global and local measurements were conducted. The first category concerns the operating parameters of the installation. The local measurements concern the profiles of temperature, velocity and gas concentrations inside the furnace. The measurements allowed the ascertaining the operating regimes, the turbulent nature of the flow and the unsteadiness of the flames. Later, these measurements served to analyze the numerical simulations. The approach used for the furnace modelling is based on the computational fluid dynamics code - 2D code coupling. The numerical study was firstly oriented towards the volatiles combustion above the fuel bed, using the code Fluent. A semi-global reaction mechanism (6 reactions, 9 species) was first used. These elements allowed us to evaluate the impact of the secondary air distribution. Thus, the CO emission can be reduced by a factor of three when the secondary air configuration is changed from asymmetrical to symmetrical. The numerical computation is able to reproduce these tendencies, but the semi-global mechanism overestimates the CO concentration. Following these observations, a reduced mechanism (40 reactions, 17 species) was introduced, which proved to be much more accurate as far as the CO, O2 and CO2 are concerned. Regarding the flow analysis, a good agreement was found between the measured and computed velocities. In addition, the computed location of the recirculation zones corresponds globally with the experimental observations. Further, the 40 reactions mechanism was compared, using the CHEMKIN II code, to the experimental results and the 49 reactions (22 species) mechanism of Leroy et al. (2008). The first was found to be more reactive then the last one. However, the 40 reactions mechanism is in a good agreement with the experimental at low temperature (700 - 1000 K) and low fuel to air ratio (0. 6 - 1)

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Flity, Hassan. "Modélisation de la dégradation et combustion du bois de construction." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2023. http://www.theses.fr/2023LORR0250.

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L'utilisation du bois dans la construction présente de nombreux avantages, mais aussi des risques en termes de sécurité incendie. La littérature regorge d'études, qu'elles soient expérimentales ou numériques, sur le comportement au feu du bois. Cependant, les résultats, divers et variés, ne permettent pas d'identifier un comportement intrinsèque au bois, et le cadre réglementaire doit se résoudre à de nombreuses hypothèses simplificatrices. L'objectif de ce travail de thèse est d'étudier la dégradation thermique du bois à l'échelle du cône calorimètre. L'originalité de l'étude repose sur l'adoption d'une démarche à complexité croissante, l'utilisation d'une métrologie méticuleuse et sur une caractérisation la plus complète possible des propriétés des échantillons de bois étudiés. La dégradation implique de nombreux processus qui interagissent entre eux, tels que le séchage, la pyrolyse et la combustion avec ou sans flamme, entraînant des transferts de chaleur et de masse. Vu la complexité d'étudier tous ces phénomènes simultanément, la stratégie adoptée a consisté à séparer autant que faire se peut les différents phénomènes par le biais de modèles et d'expériences spécifiques. Pour s'affranchir du problème du séchage et des transferts hydriques, l'ensemble du travail a été réalisé sur du bois anhydre. Dans un premier temps, des méthodes de caractérisation spécifiques ont été utilisées afin de déterminer les propriétés thermiques du bois et du charbon. Ces expériences ont permis d'établir des lois de comportement pour certaines de ces propriétés, facilitant ainsi leur intégration dans un modèle. Ensuite, une campagne expérimentale a été réalisée sur le bois à l'échelle matière en utilisant des techniques telles que l'analyse thermogravimétrique et la calorimétrie différentielle de balayage, sous atmosphère inerte. À cette échelle, le bois est thermiquement mince, ce qui a permis de développer un modèle cinétique capable de prédire la perte en masse, la vitesse de perte en masse et la chaleur absorbée ou générée par le bois lors de la pyrolyse, en fonction de la température. Ensuite, une campagne expérimentale a été réalisée sur des échantillons de bois à l'échelle du cône calorimètre sous atmosphère inerte afin de valider le modèle de pyrolyse 3D développé pour la prédiction de la pyrolyse du bois, en l'absence de combustion, lorsque celle-ci est principalement pilotée par les transferts thermiques dans le matériau. Des essais sous air ont enfin été réalisés en vue d'une modélisation globale de la combustion du bois anhydre, nécessitant une caractérisation précise de la combustion du charbon et de l'apport de chaleur associé et du flux de chaleur apporté par la flamme
The use of wood in construction offers numerous advantages, but also poses fire safety risks. Several studies available in the literature, whether experimental or numerical, have investigated the fire behavior of wood. However, the diverse and varied results do not allow the identification of the intrinsic behavior of wood, and regulatory frameworks have to rely on numerous simplifying assumptions. The objective of this thesis is to study the thermal degradation of wood at the cone calorimeter scale. The uniqueness of the study lies in the adoption of an increasingly complex approach, the use of meticulous metrology, and the most comprehensive characterization of the properties of the wood samples under investigation. Degradation involves numerous interacting processes such as drying, pyrolysis, and combustion with or without flames, resulting in heat and mass transfer. Given the complexity of studying all these phenomena simultaneously, the strategy adopted was to separate the different phenomena as much as possible through models and specific experiments. In order to overcome the problem of drying and hydric transfer, all the work was carried out on dry wood. First, specific characterization methods were used to determine the thermal properties of wood and charcoal. These experiments helped to establish behavioral laws for some of these properties, facilitating their integration into a model. Subsequently, an experimental campaign was conducted at the material scale of wood using techniques such as thermogravimetric analysis and differential scanning calorimetry under an inert atmosphere. At this scale, wood is thermally thin, which allowed the development of a kinetic model capable of predicting mass loss, mass loss rate, and heat absorbed or generated by wood during pyrolysis as a function of temperature. Next, an experimental campaign was carried out on wood samples at the scale of the cone calorimeter in an inert atmosphere to validate the 3D pyrolysis model developed to predict wood pyrolysis in the absence of combustion, driven primarily by heat transfer within the material. Finally, tests in an air environment were conducted for a comprehensive modeling of dry wood combustion, which requires a precise characterization of char combustion, the associated heat generated, and the heat flux supplied by the flame

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Bernard, Claude Zoulalian André. "Caractérisation et optimisation de la combustion de bois fragmenté en chaufferies automatiques." [S.l.] : [s.n.], 2005. http://www.scd.uhp-nancy.fr/docnum/SCD_T_2005_0206_BERNARD.pdf.

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Haas, Frédéric. "Etude de la post-combustion des créosotes dans des appareils de chauffage au bois." Mulhouse, 1990. http://www.theses.fr/1990MULH0158.

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Cette thèse portant sur l'étude de la réduction des émissions de polluants issus de la combustion du bois a pour cadre expérimental les normes américaines en vigueur dans ce domaine. Une étude complète de deux appareils de chauffage au bois a été menée pour situer leur taux d'émission. Une étude du catalyseur de post-combustion a été réalisée sur la base d'un appareil existant. A partir de cette étude, nous avons étudié une adaptation de ce système sur un foyer de cheminée. Comme alternative à ce procédé, nous avons mis au point une chambre de post-combustion utilisant de l'air secondaire surchauffé. Nous avons caractérisé les émissions de particules de ce système. Nous avons poursuivi cette étude par la réalisation d'un bilan énergétique complet d'un appareil de chauffage muni d'une chambre de post-combustion. Nous nous sommes également intéressés aux émissions issues de foyers ouverts et nous avons mis au point une chambre de post-combustion spécifique à cette catégorie d'appareils. Nous avons fini cette étude par la mise au point d'un système de détection d'hydrocarbures gazeux permettant le pilotage automatique de la post-combustion

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Riviere, Gaëtan. "Conception d’un micro-cogénérateur aux granulés de bois." Thesis, Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0321/document.

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Dans le cadre du projet ANR AGATCO (Advance GAz Turbine for COgeneration) qui a débuté fin 2012, la conception d’un micro-cogénérateur aux granulés de bois permettant de produire 1,5 kW électrique et 10 kW thermique a été entrepris et est présentée dans ce manuscrit. Basé sur la technologie d’une turbine à air chaud à combustion externe, ce micro-cogénérateur utilise la combustion des granulés couplés à un échangeur de chaleur et une micro-turbine. La technologie demande la conception d’un nouveau foyer (brûleur et chambre de combustion) adapté pour la production de fumées à haute température (1200°C). Le défi est grand car le débit de fumées souhaité est important (27g/s) et la puissance de combustible est faible (15kW). Deux solutions sont proposées pour répondre à la problématique, la première utilise de l’air frais à température ambiante et la deuxième utilise le recyclage des fumées chaudes. La haute température des fumées permet d’obtenir une température d’entrée turbine de 1100°C après le transfert de chaleur dans l’échangeur. La caractérisation expérimentale et par simulation numérique de l’échangeur permet de vérifier ses performances. La micro-turbine utilise une technologie nouvelle de canaux hélicoïdaux à la place d’aubes qui lui permettent d’avoir des dimensions faibles pour les performances souhaitées. Les travaux effectués ont permis de mettre en valeur plusieurs résultats : la réalisation de la combustion haute température dans des conditions fortement défavorables, les performances très intéressantes de l’échangeur de chaleur tous en proposant des améliorations pour optimiser les échanges et les améliorations à apporter à la turbine
As part of the AGATCO ANR project (Turbine Advance GAz for cogeneration), which began at the end of 2012, the design of a micro-cogeneration generating 1.5 kW of electricity and 10 kW of heat was started and presented in this manuscript. Based on the technology of an externally fired gas turbine, this micro-CHP uses the combustion of pellets coupled to a heat exchanger and a micro-turbine. This technology requires the design of a new fireplace (burner and combustion chamber) suitable to produce fumes at high temperatures (1200°C). The challenge is significant because the desired smoke flow is important (27 g/s) and the fuel power is low (15 kW). Two solutions are proposed to solve the problem, the first uses fresh air at ambient temperature and the second uses recycled hot fumes. The high temperature of the fumes makes it possible to obtain a turbine inlet temperature of 1100°C after the transfer of heat into the exchanger. Experimental and numerical simulation characterization of the exchanger makes it possible to verify its performances. The micro-turbine uses a new technology using channel instead of blades allowing it to have small dimensions for the desired performance. The work carried out made it possible to highlight several results: the realization of the high temperature combustion in very unfavorable conditions, the very interesting performances of the heat exchanger while proposing improvements to optimize the exchanges and the improvements to be brought to the turbine

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Bernard, Claude. "Caractérisation et optimisation de la combustion de bois fragmenté en chaufferies automatiques." Nancy 1, 2005. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_2005_0206_BERNARD.pdf.

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Les chaufferies automatiques au bois fragmenté connaissent un fort développement. Ces chaufferies doivent répondre aux besoins en chaleur et sont soumises aux aléas du bois. La chaudière doit adapter sa puissance, et permettre l'utilisation de bois dont la granulométrie et l'humidité peuvent fluctuer. Notre étude est menée sur une chaudière automatique à grilles mobiles de 200 kW. 1000 heures d'essais de combustion de sciures et de plaquettes, d'humidités variables selon 3 paliers de puissance permettent d'obtenir une représentation du CO émis par la combustion en fonction de l'humidité, de la puissance et du débit d'air. Ce modèle permet d'évaluer l'impact environnemental de différents types de régulations de combustion. Une nouvelle logique de régulation a alors pu être proposée : elle permet de réduire jusqu'à 40% les émissions de CO par une simple reprogrammation de l'automate et fonctionne quelles que soient les caractéristiques du bois ou la puissance appelée
The development of automatic fed boilers using broken wood follows an upward trend nowadays. These boilers have to fulfil the heating needs despite the heterogeneity of wood. The boiler has to fit its power and allow the use of wood which size and humidity may fluctuate. Our study uses an automatic fed boiler with moving grates of 200 kW. 1000 hours of combustion experiments with sawdust and chips, with different moistures varying according to 3 stages of power enable to achieve a representation of CO emitted from combustion depending on the humidity, the power and the air flow. This model allows to assess the environmental impact of different types of combustion regulations. A new logic of regulation has been then proposed : it enables to reduce up to 40% of the total CO emissions by a simple re-programming of the automaton and works whatever the wood characteristics or the demanded power

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Rabot-Querci, Marie-Laure. "Etude d'un dispositif de traitement des imbrûlés des appareils de chauffage indépendants au bois." Nancy 1, 2006. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_2006_0119_RABOT-QUERCI.pdf.

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La principale pollution des appareils domestiques de chauffage au bois est liée aux émissions d'imbrûlés gazeux et solides dans les fumées. Pour réduire ces rejets, nous proposons l'utilisation d'un dispositif de traitement des fumées pour piéger les particules et les détruire par micro-ondes. Après une étude des émissions de différents foyers fermés et une caractérisation des particules issues de la combustion du bois, le travail réalisé sur le piégeage dans un lit filtrant de billes de ciment réfractaire a permis de piéger 50 % des particules avec un lit de 5 cm. Ce lit chargé de particules est ensuite chauffé par micro-ondes : une énergie de l'ordre de 200 kJ a permis de régénérer le filtre totalement. Cette étude a montré que la post-combustion de fumées par apport d'énergie micro-ondes est particulièrement adaptée aux particules issues de la combustion du bois, comparé à la régénération par apport d'énergie classique, et un cahier des charges complet du dispositif a été élaboré
The main source of pollution from residential wood stoves is due to unburned gas and solid phase compounds in the fumes. In order to reduce these pollutants, we propose to use an exhaust gas-treating device to trap the particles in the chimney and to expose them to microwave to break them down. We first evaluated the emissions and the particulate matter (PM) characteristics from different fireboxes. Then we studied separately each function of the system : we trapped 50 % of PM with a 5 cm layer of refractory cement marbles placed in the chimney and then we heated the filter with microwave. About 200 kJ allowed us to clean completely the filter. This study showed that a microwave post-combustion system is particularly well adapted to particulate matter issued from wood combustion, in comparaison with other sources of energy regeneration. We also described the complete specifications of our device

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Pelletier, Chloé. "Analyse environnementale et économique des filières bois-énergie." Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0331/document.

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Le but de cette thèse est de conduire l’analyse environnementale et économique de plusieurs filières bois-énergie basée sur des technologies de combustion variées. Les bilans matière et énergie des filières s’appuient sur des modèles de croissance de la forêt, et sur des modèles de combustion basés sur les émissions de poêles et chaudières en conditions réelles. La croissance de la forêt est simulée pour le pin des Landes et le hêtre de Lorraine selon plusieurs itinéraires de gestion sylvicole. Les étapes de récolte, transformation, et transport, ainsi que les données économiques sont basées sur des données de la littérature L’analyse environnementale compare les impacts calculés selon deux méthodes : ReCiPe et CML 2001. Une analyse dynamique de l’impact « Changement Climatique » complète la discussion sur les impacts environnementaux du bois-énergie. Enfin, une perspective plus large est ouverte avec une modélisation de l’usage des terres et des coûts de production de biomasse-énergie à l’échelle globale. Les résultats de l’Analyse de Cycle de Vie montrent l’importance à la fois de la qualité de la combustion (et donc de la technologie) et des étapes de transformation et de transport de la biomasse. Par exemple, les poêles et chaudières à granulés bénéficient de très bons rendements énergétiques mais sont handicapés par l’étape de séchage de la biomasse, qui consomme des énergies fossiles. Ces équipements sont également beaucoup plus onéreux à installer que les poêles et chaudières à bûches. L’analyse dynamique montre que l’intensification des itinéraires forestiers par raccourcissement des cycles de croissance entraîne un impact supplémentaire qui n’est pas tout à fait compensé par l’augmentation de production des plantations
The objective of this thesis is to conduct the environmental and economic analysis of several wood-to-energy production chains based on various wood combustion technologies. The material and energy balances of the production chains are determined with modeling of forest growth and of wood combustion. The wood combustion models use the emission factors from real-scale experimental tests on stoves and boilers. Forest growth is modeled for maritime pine and beech plantations, according to several forest management schemes. The data on the harvest, transformation, and transport steps, as well as the economic data, were taken from the literature. The environmental analysis compares the impacts calculated by two methods: ReCiPe and CML 2001. A dynamic analysis of the “climate change” impact complements the discussion on the environmental impacts of energy wood. Finally, we open a broader perspective with modeling of land use and production costs of bioenergy on a global scale. The results of the Life Cycle Analysis show the importance of both combustion quality (linked to combustion technology), and the transformation and transport steps. For instance, pellet stoves and boilers have excellent efficiencies, but suffer from the consumption of fossil fuels to dry the biomass. These technologies are also much more expensive to buy than log stoves or boilers. The dynamic analysis shows that the intensification of wood production via the shortening of growth cycles leads to higher impacts that are not completely offset by the higher production rate

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François, Jessica. "Modélisation et évaluation environnementale des filières de cogénération par combustion et gazéification du bois." Thesis, Université de Lorraine, 2014. http://www.theses.fr/2014LORR0071/document.

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Le développement du bois énergie est un des principaux leviers dans la lutte contre le changement climatique. Cependant son utilisation à grande échelle n’est pas sans risque pour l’environnement. Afin de quantifier les impacts environnementaux de la filière bois énergie, nous avons, dans un premier temps, développé un modèle systémique de la filière, depuis la forêt jusqu’à la production d’énergie. Deux technologies ont été considérées pour la co-production d’électricité et de chaleur à partir de biomasse forestière : l’une, traditionnelle, par combustion directe, et l’autre, plus avancée mais moins mature, par gazéification. Dans le cas de la gazéification, nous avons défini les conditions opératoires les plus favorables du procédé en tenant compte des rendements énergétiques et exergétiques ainsi que de la qualité du syngas. Dans un deuxième temps, nous avons calculé les flux de carbone et de minéraux exportés lors de la récolte du bois ainsi que le nombre d’hectares requis, puis les ressources et rejets liées au fonctionnement des centrales biomasses. Nous avons noté qu’une intensification des pratiques sylvicoles résultait en une augmentation des exportations de minéraux. Enfin, nous avons évalué les performances environnementales des deux filières à l’aide d’une Analyse de Cycle de Vie (ACV). Dans le contexte énergétique français, les deux systèmes offrent des performances très similaires, avec un léger avantage à la combustion. Du point de vue du changement climatique, il serait plus particulièrement bénéfique de développer ces procédés biomasse afin de remplacer les technologies de production d’énergie basées sur les combustibles fossiles
Biomass is one of the most promising renewable energy source in Europe. Its use as a substitute to fossil energy is expected to mitigate climate change. However, potential drawbacks are also feared with large scale development. In order to assess the environmental impacts of the biomass-to-energy chain, we firstly developed a model of the bioenergy system, from the forest to the energy production. We focused on two biomass power plants for combined heat and power (CHP) production: one is based on the conventional direct combustion process while the other is based on the more advanced gasification process. Gasification offers higher electrical efficiency, but its development is still facing technical difficulties. In case of the gasification process, we defined the best operating conditions regarding energetic and exergetic efficiencies, as well as the syngas quality requirements. Secondly, we calculated the carbon and mineral flows taken from the forest through energy wood harvesting, along with the forested area required to feed the CHP plant. The other resources and emissions related to the plant operation were also predicted. We observed that more extensive forestry practices led to an increase in the mineral exports. Finally, we evaluated the environmental performance of the two biomass CHP plants using life cycle assessment (LCA). Within French energy context, we found that both CHP technologies had very similar impacts with a slight advantage toward the combustion process. It appears of particular benefit to replace current fossil energy systems with biomass CHP plants to reduce climate change

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François, Jessica. "Modélisation et évaluation environnementale des filières de cogénération par combustion et gazéification du bois." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2014. http://www.theses.fr/2014LORR0071.

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Le développement du bois énergie est un des principaux leviers dans la lutte contre le changement climatique. Cependant son utilisation à grande échelle n’est pas sans risque pour l’environnement. Afin de quantifier les impacts environnementaux de la filière bois énergie, nous avons, dans un premier temps, développé un modèle systémique de la filière, depuis la forêt jusqu’à la production d’énergie. Deux technologies ont été considérées pour la co-production d’électricité et de chaleur à partir de biomasse forestière : l’une, traditionnelle, par combustion directe, et l’autre, plus avancée mais moins mature, par gazéification. Dans le cas de la gazéification, nous avons défini les conditions opératoires les plus favorables du procédé en tenant compte des rendements énergétiques et exergétiques ainsi que de la qualité du syngas. Dans un deuxième temps, nous avons calculé les flux de carbone et de minéraux exportés lors de la récolte du bois ainsi que le nombre d’hectares requis, puis les ressources et rejets liées au fonctionnement des centrales biomasses. Nous avons noté qu’une intensification des pratiques sylvicoles résultait en une augmentation des exportations de minéraux. Enfin, nous avons évalué les performances environnementales des deux filières à l’aide d’une Analyse de Cycle de Vie (ACV). Dans le contexte énergétique français, les deux systèmes offrent des performances très similaires, avec un léger avantage à la combustion. Du point de vue du changement climatique, il serait plus particulièrement bénéfique de développer ces procédés biomasse afin de remplacer les technologies de production d’énergie basées sur les combustibles fossiles
Biomass is one of the most promising renewable energy source in Europe. Its use as a substitute to fossil energy is expected to mitigate climate change. However, potential drawbacks are also feared with large scale development. In order to assess the environmental impacts of the biomass-to-energy chain, we firstly developed a model of the bioenergy system, from the forest to the energy production. We focused on two biomass power plants for combined heat and power (CHP) production: one is based on the conventional direct combustion process while the other is based on the more advanced gasification process. Gasification offers higher electrical efficiency, but its development is still facing technical difficulties. In case of the gasification process, we defined the best operating conditions regarding energetic and exergetic efficiencies, as well as the syngas quality requirements. Secondly, we calculated the carbon and mineral flows taken from the forest through energy wood harvesting, along with the forested area required to feed the CHP plant. The other resources and emissions related to the plant operation were also predicted. We observed that more extensive forestry practices led to an increase in the mineral exports. Finally, we evaluated the environmental performance of the two biomass CHP plants using life cycle assessment (LCA). Within French energy context, we found that both CHP technologies had very similar impacts with a slight advantage toward the combustion process. It appears of particular benefit to replace current fossil energy systems with biomass CHP plants to reduce climate change

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Fateh, Talal. "Etude expérimentale et numérique de la cinétique de décomposition thermique de contreplaqués en bois." Phd thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00667332.

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La sécurité incendie repose sur l'utilisation de simulations numériques. Les codes de calcul sont composés de différents modèles dont un nommé modèle de pyrolyse qui a pour enjeu de décrire la décomposition thermique des solides étudiés. Toutefois, les modèles de pyrolyse actuels sont sommaires et sources de multiples erreurs. Notre démarche de travail est multi-échelles afin de procéder étape par étape à la validation du modèle, tenant compte de l'évolution des propriétés thermiques, physiques et chimiques au cours de la décomposition. Le présent programme de recherche concerne les matériaux de l'habitat et plus particulièrement deux contre plaqués en bois. Nous avons caractérisé expérimentalement la décomposition thermique de ces bois à deux échelle de travail : en analyseur thermogravimétrique (échelle particule) et en cône calorimètre (échelle matériau) couplés à divers analyseurs de gaz. Le suivi des vitesses de perte de masse et des émissions gazeuses permet la proposition de mécanismes réactionnels de décomposition thermique : étapes de la décomposition. Chaque réaction de ces mécanismes a une vitesse qui peut être décrite sous la forme d'une loi d'Arrhenius dont les paramètres sont déterminés par la méthode des Algorithmes Génétiques. La comparaison des résultats numériques et expérimentaux à l'échelle de la particule (ATG), montrant un très bon accord, le modèle de pyrolyse développé est validé à cette échelle. La modélisation des essais cône calorimètre en vue de la validation du Modèle à plus grande échelle a été menée à l'aide du code Gpyro. Les résultats obtenus ne sont toutefois pas satisfaisants.

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Marcoux, Hugo-Bastien. "Réduction de l'émission de particules fines issues de la combustion dans les poêles à bois." Master's thesis, Université Laval, 2015. http://hdl.handle.net/20.500.11794/26965.

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Dans cette étude, différentes configurations d'un poêle à bois sont comparées afin de caractériser les principaux facteurs influençant la formation de particules et leur rejet. Ainsi, les paramètres de conception d'un poêle à bois seront étudiés expérimentalement et à l'aide de la dynamique des fluides numérique pour découvrir les lignes directrices en ce qui concerne la réduction de l'émission de particules. La méthode expérimentale utilisée est une adaptation de celle utilisée par l'industrie pour la certification de poêle à bois développée par EPA/CSA. Afin de mieux décrire le comportement d'un concept de poêle à bois donné, à un taux de combustion donné, l'étude abordera également : la distribution de température interne, la composition des émissions gazeuses, le ratio air carburant (), l'efficacité globale du poêle, l'humidité et la distribution d'air à l'intérieur de la chambre de combustion. Le suivi de ces paramètres a permis de révéler leur influence significative sur les émissions en considérant les modifications et les conditions d'opération du poêle.

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Shah, Narendra. "Carbonisation discontinue du bois en four à combustion partielle : contribution à la connaissance des phénomènes et recherche d'une méthode de gestion." Compiègne, 1990. http://www.theses.fr/1990COMPD289.

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La technique de carbonisation en four à combustion partielle dépend, aujoud'hui, des critères de contrôle subjectifs qui sont difficiles â normaliser, exige une surveillance continue et aboutit à un rendement de conversion aléatoire. Cette étude a été conduite dans le but d'améliorer les connaissances sur la carbonisation discontinue en four à combustion partielle. Partant d'une expérimentation sur un four pilote, ces travaux de recherche ont testé les différents capteurs et la validité des informations fournis pour mettre en évidence l'influence des paramètres portants sur les rendements de conversion, sur la qualité de charbon de bois, sur la composition des émissions, sur l'évolution des températures et sur l'évolution de perte de masse. Le suivi de la perte de masse apparaît comme un paramètre intéressant permettant une meilleure gestion du cycle de carbonisation.

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Boni, Adipoh. "Préparation, rhéologie et combustion de mélanges ternaires de charbon de bois décendré : liquides ou bio-ultracarbofluides." Compiègne, 1991. http://www.theses.fr/1991COMPD423.

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Différents charbons de bois (charbons de bois de méranti, de bouleau et de peuplier) ainsi que des bois de méranti torréfiés ont été utilisés au cours des travaux pour la préparation des mélanges charbons de bois/fuel domestique/eau. Le décendrage est effectué grâce à la technique d'agglomération sélective. En effet, cette technique permet la séparation de particules solides qui présentent des propriétés superficielles différentes : les unes étant hydrophobes (ce qui est le cas de la partie carbonée du charbon); les autres hydrophiles (cendres contenues dans le charbon). Cette technique nous a permis, en utilisant une poudre de charbon de bois de diamètre moyen de l'ordre de 8 microns, de disposer d'un charbon de bois décendré à moins de 1% de taux de cendres résiduelles. Nous proposons une relation qui permet de prédire, à 6% prés, la durée d'agglomération correspondant aux taux de cendres résiduelles minimum. Les agglomérats, obtenus à l'issue du procédé d'agglomération, sont fluidifiés par adjonction d'une certaine quantité d'un agent tensio-actif (environ 1% en masse du mélange total) dans le fluide porteur (eau+fuel domestique). Les tensio-actifs utilises sont des non ioniques étoxyéthylénés de la famille des éthers polyglycoliques. Cette étude a montré que les poudres de charbon de bois d'indices de matières volatiles compris entre 20 et 30% conviennent mieux à la formulation de ces mélanges appelés bio-ultracarbofluides (ou bio-ucf). En effet ces charbons permettent d'obtenir les mélanges les plus concentrés (particulièrement lorsque l'indice de matières volatiles (ou imv) est égal à 30%). Nous avons ainsi pu préparer des mélanges de concentration massique en charbon de bois de 47%, 48% et 50% avec les charbons de bois de bouleau de imv egal a 21% et de méranti de imv égal à 28% et 30% respectivement. La stabilité des bio-ucf peut varier de 7 jours à 2 semaines. L'étude du comportement rhéologique des suspensions préparées a été faite par viscosimétrie directe à l'aide d'un viscosimètre rotatif à cylindres coaxiaux du type couette. Cette étude a permis de montrer que lorsque une poudre de bois de diamètre moyen supérieur à 15 microns est utilisée, pour la préparation des bio-ucf, les mélanges obtenus ont un comportement rhéologique pseudoplastique quelque soit le tensio-actif (nombre d'oxyde d'éthylène et structure). Par contre lorsque le diamètre moyen de la poudre de charbon de bois diminue (inférieur à 15 m), le mélange devient légèrement dilatant lorsqu'il est préparé avec un tensio-actif de nombre d'oxydes d'éthylène supérieur à 6 et pseudoplastique dans le cas contraire. Enfin, des essais de combustion des bio-ucf ont été effectués sur un foyer pilote de 100 kw. Ces essais ont montré que la combustion des bio-ucf peut se faire sans modification des installations existantes avec un taux de conversion du charbon de bois de 0,98.

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Baraket, Nada. "Étude et compréhension de la formation et de la destruction de dioxines lors de la combustion de déchets bois en chaudières automatiques." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2022. http://www.theses.fr/2022LORR0369.

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Dans le cadre de la transition énergétique, la valorisation énergétique de la biomasse est vouée à être augmentée, principalement en ce qui concerne les utilisations dans des chaufferies industrielles ou collectives, pour des applications chaleur ou cogénération. Pour limiter les éventuels conflits d'usages, la biomasse forestière étant aussi sollicitée pour des applications de type matériau, construction, chimie, … l'utilisation de bois en fin de vie tend à se développer rapidement pour l'application énergétique. Ces types de combustibles présentent alors des caractéristiques (PCI (pouvoir calorifique inférieur), taux de cendres, composition élémentaire…) radicalement différentes des plaquettes forestières encore majoritairement utilisées ; il s'agira de bois collectés dans les déchetteries, de sous-produits industriels ou d'une partie de déchets de l'ameublement ou de démolition par exemple. Ces nouveaux types de combustibles, provenant de différentes sources et ayant des compositions très variées, peuvent contenir des polluants favorisant des nouveaux types d'émissions, notamment celles des dioxines. Les dioxines sont une famille de molécules organochlorées, hétérocycliques et ayant deux atomes d'oxygène dans un cycle aromatique. Cette famille regroupe les PCDD/F (PolyChloroDibenzoDioxines et PolyChloroDibenzoFuranes) et les PCB (dioxin-like). Des tests en laboratoire ou sur des sites pilotes ont montré quelques cas de formation de dioxines lors de la combustion de certains bois en fin de vie. De plus, il est apparu clairement que ces émissions peuvent durer dans le temps, même lorsque du bois de première qualité est utilisé suite au passage de bois plus ou moins pollué. Dans le cas de ces émissions, les solutions mises en œuvre sont très souvent de types secondaires avec des dispositifs de traitements mis en place dans les fumées. Or, ces techniques pèsent sur la viabilité économique de la filière. Ainsi, l'objectif de ce travail de thèse consiste à adapter les connaissances existantes sur les mécanismes de formation, destruction, dépôts, relargage, etc. de PCDD/F pour proposer des pistes de solutions primaires de réduction des émissions à la sortie, applicables à notre secteur. Outre une analyse bibliographique exhaustive, le travail est basé plutôt sur une approche expérimentale en utilisant la chaudière pilote de LERMAB (instrumentée et équipée de systèmes de prélèvements) pour effectuer des essais de combustion et des dispositifs existants au laboratoire : macro-TG et réacteur modèles, pour essayer de mieux comprendre les phénomènes de formation/destruction et relargage des PCDD/F à la surface des cendres, l'objectif étant d'acter des recommandations aux exploitants
Within the framework of the energy transition, the energy valorization of biomass is bound to be increased, mainly as regards the uses in industrial or collective boiler rooms, for heat or cogeneration applications. In order to limit possible conflicts of use, forest biomass is also solicited for applications such as materials, construction, chemistry, etc. The use of end-of-life wood tends to develop rapidly for energy applications. These types of fuels have characteristics (lower calorific value, ash content, elemental composition, etc.) that are radically different from those of the forestry chips that are still mainly used; they are wood collected from waste disposal sites, industrial by-products or part of furniture or demolition waste for example. These new types of fuels, coming from different sources and having very different compositions, may contain pollutants that favour new types of emissions, in particular dioxins. Dioxins are a family of organochlorine molecules, heterocyclic and having two oxygen atoms in an aromatic ring. This family includes PCDD/F (PolyChloroDibenzoDioxins and PolyChloroDibenzoFurans) and PCB (dioxin-like). Tests in laboratories or on pilot sites have shown some cases of dioxin formation during the combustion of some wood at the end of its life. Moreover, it became clear that these emissions can last over time, even when first quality wood is used after the passage of more or less polluted wood. In the case of these emissions, the solutions implemented are very often of secondary types with treatment devices set up in the smoke. However, these techniques weigh on the economic viability of the sector. Thus, the objective of this thesis is to adapt the existing knowledge on the mechanisms of formation, destruction, deposition, release, etc. of PCDD/F in order to propose primary solutions for the reduction of emissions at the exit, applicable to our sector. In addition to an exhaustive bibliographical analysis, the work is based on an experimental approach using the LERMAB pilot boiler (instrumented and equipped with sampling systems) to carry out combustion tests and existing devices in the laboratory: macro-TG and model reactor, to try to better understand the phenomena of formation/destruction and release of PCDD/Fs on the surface of the ash, the objective being to make recommendations to the operators

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Thi, Van Diem. "Modélisation du comportement au feu des structures en bois." Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0363/document.

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La modélisation numérique des structures bois dans des conditions d’incendie nécessite la connaissance : de la variation des propriétés physiques du bois telles que la conductivité thermique, la chaleur spécifique et la densité en fonction de la température ; de la dégradation thermique du bois au cours des phases de séchage, de pyrolyse et de combustion. En particulier, nous nous sommes intéressés à l’étude du comportement thermomécanique du matériau bois. La loi thermique est décrite par l’équation de la chaleur. Le modèle choisi intègre les trois modes du transfert de chaleur : la conduction, le rayonnement et la convection. La loi mécanique est modélisée dans le cadre de la thermodynamique des processus irréversibles utilisant la notion des variables d’état. Elle tient compte du couplage entre le comportement élastique orthotrope, plastique anisotrope à écrouissage non linéaire isotrope et un endommagement isotrope. L’intégration numérique de la loi mécanique par un schéma implicite itératif combinant la technique du retour radial avec la réduction du nombre des équations est présentée. Le couplage thermomécanique est réalisé, selon l’approche réglementaire de l’Eurocode 5 relatif à la résistance au feu des structures en bois, en appliquant le facteur de réduction Kθ sur la résistance mécanique d’un résineux. Les aspects théoriques et les conditions aux limites associés au modèle thermomécanique sont abordés. L’identification des paramètres du modèle est réalisée sur des données expérimentales obtenues sur des tests réels d’incendie disponibles dans la littérature. À ce titre, plusieurs comparaisons avec différentes applications sont réalisées. Le modèle éléments finis reproduit avec précision la distribution du champ de température dans l’épaisseur des panneaux en bois, la formation du charbon ainsi que l’évolution de la résistance mécanique au cours de l’exposition au feu
Numerical modelling of timber structures in fire conditions requires the knowledge of the variation with temperature of the physical properties of the wood material (the thermal conductivity, the specific heat and the density) in order to take into account the thermal degradation of wood under high temperatures during the drying, pyrolysis and combustion phases, as well as the temperature profiles in the thickness of the surfaces exposed to fire. In particular, this work focusses on the thermomechanical behaviour of timber. The heat transfer analysis is described by the standard equations of heat conduction. It includes the three modes of heat transfer: conduction, radiation and convection. The structural response is modelled within the framework of thermodynamics of irreversible processes using the notion of state variables. It takes into account the coupling between the orthotropic elastic behaviour, the anisotropic plastic behaviour with isotropic nonlinear hardening, and isotropic damage. The numerical integration of the equilibrium equations is carried out with an iterative implicit scheme combining the technique of radial re- turn with the reduction of the number of equations. The thermomechanical coupling is carried out according to the approach recommended by Eurocode 5 for the fire resistance of timber structures by applying the reduction factor Kθ to the strength of a softwood. The theoretical aspects and boundary conditions associated with the thermomechanical model are also discussed. The parameters of the model are identified with experimental data obtained from actual fire tests available in the literature. Several comparative applications are carried out. The finite element model accurately reproduces the distribution of the temperature profile in the thickness of timber planks, the formation of the charred layer, and the evolution of the mechanical resistance during exposure to fire

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Cremona, Pierre. "Caractérisation expérimentale et numérique des scenarii de feu impliquant un conduit de fumée d'appareils de combustion bois." Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2017. http://www.theses.fr/2017ESMA0023/document.

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L’évolution structurelle des bâtiments résidentiels du fait des réglementations thermiques, environnementales ainsi que du déploiement du Règlement des Produits de la Construction génère des enjeux majeurs pour les fabricants de conduit de fumée, notamment en ce qui concerne la sécurité des habitants en cas d’incendie. Deux scenarii de résistance au feu sont considérés par la règlementation européenne : celui associé au développement du feu dans la pièce où se situe le conduit et celui-ci relatif au développement du feu dans le conduit lui-même, par l’inflammation de dépôts. Dans les deux cas, le conduit ne doit pas être vecteur de propagation du feu aux pièces et aux matériaux combustibles adjacents. Dans ce contexte, la présente étude vise à caractériser les principaux transferts thermiques mis en jeu au cours des deux scenarii et de mieux comprendre la cinétique de formation, de décomposition, d’inflammation et de combustion des dépôts au sein des conduits. Pour ce faire, une démarche expérimentale et numérique a été adoptée. La partie expérimentale permet de déterminer les caractéristiques chimiques (analyses élémentaire et chimique) et thermo-physiques (densité, conductivité, effusivité et capacité thermique, porosité, pouvoir calorifique) de 24 résidus provenant d’installations réelles ou créés en laboratoire dans des conditions de combustion maîtrisées. Ces résidus sont par la suite étudiés en analyseur thermogravimétrique et au Cône Calorimètre afin de déterminer les étapes de décomposition thermique, ainsi que les propriétés d’inflammabilité et de combustibilité, en inflammation pilotée et en auto-inflammation. Une base de données conséquente de l’ensemble des propriétés est alors générée. Un four de résistance au feu (selon la norme EN 1366-13) a permis l’étude de la participation du conduit à la propagation du feu d’une pièce à une autre, à travers la mesure de champs de température, notamment au-dessus du plafond. Les essais dans ce dispositif permettent l’acquisition de données essentielles à la définition des conditions initiales et aux limites nécessaires au développement et à la validation d’un modèle numérique développé sous Fluent. Ce modèle décrit les transferts thermiques par conduction, convection et rayonnement. Il permet d’estimer le niveau de température sur la paroi extérieure du conduit de fumée au-dessus du four, requis lors des essais de déclaration de performance EI selon la norme EN 1366-13 et ce, quelle que soit la configuration du conduit (diamètre, nature…). Les résultats obtenus répondent au besoin de Poujoulat, dont l’enjeu est de disposer d’un outil expérimental et numérique de développement de conduits résistant au feu et d’une base de données relative aux dépôts afin de préconiser des conseils d’utilisation aux habitants
The structural evolution of residential buildings due to thermal, environmental regulations and roll out of the Construction Products Regulation generate major challenge for chimney manufacturers, in particular with regard to the safety of residents during a fire. Two fire resistance scenarios are eloquent in European Regulations: the one associated with the development of fire in the room where the chimney is located and the last reported on the development of fire in the chimney itself, by ignition of the deposits. In both cases, the chimney must not be a vector for propagating fire to adjacent rooms and combustible materials. In this context, the present study aims to characterize the main thermal transfers involved in the two scenarios and to better understand the kinetics of formation, decomposition, ignition and combustion of the deposits within the chimney. To do this, an experimental and numerical approach was adopted. The experimental part allows to determine the chemical characteristics (elemental and chemical analyzes) and thermo-physical characteristics (density, conductivity, effusivity and thermal capacity, porosity, calorific value) of 24 residues from real installations or created in laboratory under representative conditions of combustion. These residues are then studied in thermogravimetric analyzers (TGA) and Cone Calorimeters in order to determine the thermal decomposition steps as well as the flammability and combustibility properties, in cases of piloted and auto-ignition. A consequent database of the set of properties has then been generated. A fire-resistant furnace (according to EN 1366-13) allowed the study of the chimney participation in the propagation of fire from one room to another, through the measurement of temperature fields, above the ceiling. The tests allow the acquisition of data essential to the definition of the initial conditions and the limits necessary for the development and the validation of a numerical model developed under Fluent. This model describes heat transfer by conduction, convection and radiation. It makes possible to estimate the temperature level on the outer wall of the chimney above the furnace, which is required in the EI performance declaration tests according to EN 1366-13, regardless of the configuration of the chimney (diameter, materials...). The results obtained correspond to the need for Poujoulat, whose challenge is to have an experimental and numerical tool for the development of fire-resistant chimney and a database relating to deposits in order to advise the habitants

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Gargouri, Thameur. "Étude théorique et expérimentale de la combustion-incinération des effluents atmosphériques engendrés par la carbonisation du bois." Perpignan, 2004. http://www.theses.fr/2004PERP0580.

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Une etude theorique de l'incineration des fumees de carbonisation du bois et des phenomenes physiques qui l'accompagnent est effectuee. Les equations de transferts couplees a la cinetique reactionnelle et aux transferts radiatifs sont resolues en utilisant une methode implicite aux differences finies et la methode des zones. L'etude theorique a mis en evidence l'influence des transferts radiatifs, de l'exces d'air et du debit des fumees sur l'evolution des champs de temperature et de concentration au cours du procede d'incineration. Les resultats mettent notamment en evidence que la thermodestruction des effluents polluants se deroule dans la zone d'entree de l'incinerateur
Theoretical and experimental study of the incineration of wood carbonisation smokes is investigated. The model equations coupled with heat transfer and chemical kinetics are solved by using an implicit difference shame and the zone method. The numerical model shows the effect of smokes flow, heat radiation transfer and air excess on the incineration process. A pilot plan of carbonisation, equipped with smokes incineration, is realised and installed in sfax (tunisia). The experimental study shows a matter balance of 31% and an energy balance of 79%. The theoretical and experimental results prove the efficiency of the incineration process

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Khalfi, Az-Eddine. "Etude du comportement dans diverses conditions de combustion, de déchets de bois, représentatifs de la filière ameublement." Mulhouse, 2000. http://www.theses.fr/2000MULH0610.

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L'industrie du bois est de plus en plus confrontée à des sous-produits à base de bois, associés à divers adjuvants (colle, revêtement stratifié, etc. ), qu'il s'agit d'éliminer. Cependant, nous avons peu d'acquis concernant la valorisation énergétique par la combustion de ce type de sous-produits. De ce fait, la combustion de sept échantillons de bois issus de la filière ameublement a été réalisée. L'étude porte sur les produits de combustion incomplète, particulièrement dangereux, le monoxyde de carbone (CO), les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) et les métaux lourds. Llors de la combustion, de fortes concentrations d'HAP ont été mesurées pour l'ensemble des matériaux en forme de copeaux. Les HAP de faibles masses moléculaires sont majoritaires. La formation des HAP est très sensible à une variation de température. Celle-ci est maximale pour une température de gaz en zone chaude proche de 900°C. Au-delà de 1 000°C, l'émission des HAP est fortement réduite. L'analyse des oxydes de carbone montre que 94% du carbone initial est émis sous forme de CO2. Le rôle des divers additifs d'encollage et de stratification sur les émissions parait négligeable. En revanche, le compactage des sous-produits conduit à une meilleure combustion, caractérisée par moins de CO et plus de CO2. Les HAP rejetés par les matériaux compactes sont négligeables dans nos conditions expérimentales. Les sous-produits compactes sont donc caractérisés par une combustion plus complète. Le flux de chaleur maximal liberé pendant la combustion semble augmenter avec la masse volumique apparente des échantillons. Il a été montré que la masse volumique apparente modifie les transferts de chaleur dans le matériau.

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Riviere, Gaëtan. "Conception d’un micro-cogénérateur aux granulés de bois." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0321.

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Dans le cadre du projet ANR AGATCO (Advance GAz Turbine for COgeneration) qui a débuté fin 2012, la conception d’un micro-cogénérateur aux granulés de bois permettant de produire 1,5 kW électrique et 10 kW thermique a été entrepris et est présentée dans ce manuscrit. Basé sur la technologie d’une turbine à air chaud à combustion externe, ce micro-cogénérateur utilise la combustion des granulés couplés à un échangeur de chaleur et une micro-turbine. La technologie demande la conception d’un nouveau foyer (brûleur et chambre de combustion) adapté pour la production de fumées à haute température (1200°C). Le défi est grand car le débit de fumées souhaité est important (27g/s) et la puissance de combustible est faible (15kW). Deux solutions sont proposées pour répondre à la problématique, la première utilise de l’air frais à température ambiante et la deuxième utilise le recyclage des fumées chaudes. La haute température des fumées permet d’obtenir une température d’entrée turbine de 1100°C après le transfert de chaleur dans l’échangeur. La caractérisation expérimentale et par simulation numérique de l’échangeur permet de vérifier ses performances. La micro-turbine utilise une technologie nouvelle de canaux hélicoïdaux à la place d’aubes qui lui permettent d’avoir des dimensions faibles pour les performances souhaitées. Les travaux effectués ont permis de mettre en valeur plusieurs résultats : la réalisation de la combustion haute température dans des conditions fortement défavorables, les performances très intéressantes de l’échangeur de chaleur tous en proposant des améliorations pour optimiser les échanges et les améliorations à apporter à la turbine
As part of the AGATCO ANR project (Turbine Advance GAz for cogeneration), which began at the end of 2012, the design of a micro-cogeneration generating 1.5 kW of electricity and 10 kW of heat was started and presented in this manuscript. Based on the technology of an externally fired gas turbine, this micro-CHP uses the combustion of pellets coupled to a heat exchanger and a micro-turbine. This technology requires the design of a new fireplace (burner and combustion chamber) suitable to produce fumes at high temperatures (1200°C). The challenge is significant because the desired smoke flow is important (27 g/s) and the fuel power is low (15 kW). Two solutions are proposed to solve the problem, the first uses fresh air at ambient temperature and the second uses recycled hot fumes. The high temperature of the fumes makes it possible to obtain a turbine inlet temperature of 1100°C after the transfer of heat into the exchanger. Experimental and numerical simulation characterization of the exchanger makes it possible to verify its performances. The micro-turbine uses a new technology using channel instead of blades allowing it to have small dimensions for the desired performance. The work carried out made it possible to highlight several results: the realization of the high temperature combustion in very unfavorable conditions, the very interesting performances of the heat exchanger while proposing improvements to optimize the exchanges and the improvements to be brought to the turbine

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Dusserre, Patrick. "Etude des chaudières à bois : contribution à la mesure des émissions de composés imbrûlés, à l’évaluation des rendements énergétiques et à la modélisation de la combustion." Lyon, INSA, 1986. http://www.theses.fr/1986ISAL0003.

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La filière "bois combustion" s'est largement développée ces dernières années. Le but de cette thèse, financée par l'AFME, est de favoriser la diffusion de matériels performants et peu polluants. Cette étude a permis : - d'évaluer l'impact de la combustion du bois sur l'environnement et de caractériser le pouvoir énergétique des émissions de composés imbrûlés, - de mettre au point une chaîne ·de prélèvements dans les fumées pour séparer poussières, goudrons et condensats aqueux, - d'affiner les calculs de rendements appliqués sur essais en régime pseudo-sitionnaire des chaudières à bûches (essais CETIAT), - de tester le comportement de nouveaux combustibles ligna-cellulosiques (plaquettes, granulés, bois torréfié. . . ) et de faire ressortir les gains énergétiques liés à l'expérimentation d'une régulation de type "modulant" (essais au Centre de Recherche Elf-Solaize), - d'adapter les modèles cinétiques de pyrolyse et de combustion au fonctionnement d'un brûleur alimenté en bois divisé.

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Pelletier, Chloé. "Analyse environnementale et économique des filières bois-énergie." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0331.

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Le but de cette thèse est de conduire l’analyse environnementale et économique de plusieurs filières bois-énergie basée sur des technologies de combustion variées. Les bilans matière et énergie des filières s’appuient sur des modèles de croissance de la forêt, et sur des modèles de combustion basés sur les émissions de poêles et chaudières en conditions réelles. La croissance de la forêt est simulée pour le pin des Landes et le hêtre de Lorraine selon plusieurs itinéraires de gestion sylvicole. Les étapes de récolte, transformation, et transport, ainsi que les données économiques sont basées sur des données de la littérature L’analyse environnementale compare les impacts calculés selon deux méthodes : ReCiPe et CML 2001. Une analyse dynamique de l’impact « Changement Climatique » complète la discussion sur les impacts environnementaux du bois-énergie. Enfin, une perspective plus large est ouverte avec une modélisation de l’usage des terres et des coûts de production de biomasse-énergie à l’échelle globale. Les résultats de l’Analyse de Cycle de Vie montrent l’importance à la fois de la qualité de la combustion (et donc de la technologie) et des étapes de transformation et de transport de la biomasse. Par exemple, les poêles et chaudières à granulés bénéficient de très bons rendements énergétiques mais sont handicapés par l’étape de séchage de la biomasse, qui consomme des énergies fossiles. Ces équipements sont également beaucoup plus onéreux à installer que les poêles et chaudières à bûches. L’analyse dynamique montre que l’intensification des itinéraires forestiers par raccourcissement des cycles de croissance entraîne un impact supplémentaire qui n’est pas tout à fait compensé par l’augmentation de production des plantations
The objective of this thesis is to conduct the environmental and economic analysis of several wood-to-energy production chains based on various wood combustion technologies. The material and energy balances of the production chains are determined with modeling of forest growth and of wood combustion. The wood combustion models use the emission factors from real-scale experimental tests on stoves and boilers. Forest growth is modeled for maritime pine and beech plantations, according to several forest management schemes. The data on the harvest, transformation, and transport steps, as well as the economic data, were taken from the literature. The environmental analysis compares the impacts calculated by two methods: ReCiPe and CML 2001. A dynamic analysis of the “climate change” impact complements the discussion on the environmental impacts of energy wood. Finally, we open a broader perspective with modeling of land use and production costs of bioenergy on a global scale. The results of the Life Cycle Analysis show the importance of both combustion quality (linked to combustion technology), and the transformation and transport steps. For instance, pellet stoves and boilers have excellent efficiencies, but suffer from the consumption of fossil fuels to dry the biomass. These technologies are also much more expensive to buy than log stoves or boilers. The dynamic analysis shows that the intensification of wood production via the shortening of growth cycles leads to higher impacts that are not completely offset by the higher production rate

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Rouvière, Aurélie. "Impact des combustions du bois de chauffage sur les atmosphères extérieures et intérieures : étude de la dégradation d'un traceur spécifique en enceinte de simulation : le créosol." Université Joseph Fourier (Grenoble), 2006. http://www.theses.fr/2006GRE10185.

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L'atmosphère terrestre est un milieu très complexe, perpétuellement en interaction, dont sa composition est fortement influencée par les activités humaines qui émettent de nombreux composés. Peu d'études liées aux émissions de composés organiques volatils (COV) en air intérieur à partir des sources de combustion (différents modes de chauffage, cuisine,. . . ) ont été conduites à ce jour. En effet, l'utilisation de cheminées ne peut que s'accentuer ces prochaines années compte tenu de l'augmentation importante du coût du pétrole et de la valorisation du bois en tant que source alternative. Une partie de la carence en études dans de domaine est liée au manque de techniques analytiques permettant d'accéder aux composés émis à des niveaux très faibles. Le travail entrepris a pour principal objectif l'évaluation de l'impact des émissions de COV dû à la combustion du bois, plus particulièrement dans les atmosphères intérieures. Afin de mieux appréhender le rôle des composés émis sur la qualité de l'air et la santé, une étude cinétique de photodégradation d'un traceur spécifique de la combustion a été réalisée : le créosol. Ainsi après avoir étudié les possibilités de nouveaux supports analytiques à base de nanostructures de carbone (NSC) nous nous sommes attachés à évaluer les caractéristiques des émissions de différents foyers individuels à bois. Cette étude a montré qu'il était possible d'isoler certains composés « traceurs » en relation avec le type de combustion et l'essence de bois brûlé. Les NSC ont montré des qualités analytiques inégales à ce jour et demande encore des études complémentaires. Un traceur type : le créosol, à été mis en évidence dont son étude cinétique a montré qu'il était très réactif avec une constante très élevée et qu'il était à l'origine de composés secondaires parfois plus toxiques pour la santé humaine (composés oxydés)
Currently, few studies related to Volatile Organic compounds (VOC) emissions in indoor air were realised from combustion sources (heating, cooking. . . ). Indeed, the use of fireplaces will increase next years due to oil price: wood valorisation is one of the alternative sources for residential heating. There are not many studies about this subject because analytical techniques to determine weak concentration are difficult to implement. The main goal of this work is to evaluate the impact of VOC emissions due to wood combustion, and more particularly in indoor air. In order to understand the role of compounds emitted on air quality, a kinetic study of a specific marker was carried out in an atmospheric simulation chamber. Thus, after having studied the possibilities of news analytical supports containing carbon nanostructures (CNS), we evaluated VOC emissions from different wood fireplace. This study showed it was possible to find a marker in relation to wood type burning. Creosol was highlighted as this marker and its kinetic study showed that it was very reactive (very high constant). This compound was also at the origin of secondary compounds sometimes more toxic for human health. Finally at this time the CNS showed unequalled analytical qualities and requires complementary studies for a reliable analytical application

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Heurtebise, Catherine. "Influence de la pression sur la combustion d'un charbon de bois : determination des constantes de vitesse a partir d'un mecanisme heterogene simplifie." Orléans, 1995. http://www.theses.fr/1995ORLE2032.

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Ce travail presente l'etude de l'influence de la pression sur la combustion d'un charbon de bois de sapin et sur l'emission des oxydes d'azote en fonction des conditions de pression partielle d'oxygene et de temperature. Un mecanisme cinetique simplifie en huit etapes elementaires a permis de modeliser les processus de formation et de destruction des oxydes d'azote no et n#2o. La vitesse maximale de perte de masse est obtenue par l'analyse thermogravimetrique dans un reacteur a lit fixe traverse. Les oxydes d'azote sont analyses par spectrometrie infrarouge a transformee de fourier (iftr). L'utilisation de la methode des plans d'experiences avec traitement statistique des donnees a permis de separer l'influence des variables experimentales sur les fonctions qui definissent la reactivite. Ce travail montre, dans une premiere etape, que la reactivite du charbon de bois diminue avec une augmentation de la pression totale. Une augmentation de la pression partielle d'oxygene, de la temperature initiale ou du debit d'oxygene accroit la vitesse de combustion. L'emission des oxydes d'azote diminue avec une augmentation de la pression totale. Les emissions de n#2o augmentent fortement avec une augmentation de la pression partielle d'oxygene et de la temperature. Dans une seconde etape, l'etude, basee sur le mecanisme cinetique simplifie, montre que les vitesses de formation des differentes especes diminuent avec une augmentation de pression. La vitesse de destruction du no augmente legerement avec la pression, alors que la destruction du n#2o reste insensible a la pression. La formation des oxydes de carbone et des oxydes d'azote est insensible a une augmentation de la pression partielle d'oxygene. Par ailleurs, un comportement de type arrhenius est observe pour le charbon de bois avec une temperature d'activation relativement peu elevee, comparee a celle obtenu habituellement chez les cokes de charbon

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Lauraguais, Amélie. "Contribution de la combustion du bois à la qualité de l'air et étude de la réactivité atmosphérique des méthoxyphénols en chambre de simulation." Thesis, Littoral, 2014. http://www.theses.fr/2014DUNK0364/document.

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Afin de réduire la consommation en énergie fossile et ainsi limiter les émissions de gaz à effet de serre, l’un des objectif du Grenelle de l’Environnement est de porter à 23% la part des énergies renouvelables dans la consommation d’énergie finale en France en 2020. Le bois-énergie représente une alternative à l’utilisation des énergies fossiles, mais c’est également une source de polluants dans l’atmosphère et il est essentiel de déterminer sa contribution potentielle à la dégradation de la qualité de l’air intérieur et extérieur. Au cours de cette thèse, mes travaux de recherche se sont focalisés sur l’étude en chambres de simulation de la dégradation atmosphérique de composés émis par la combustion du bois : les méthoxyphénols. Au Laboratoire de Physico-Chimie de l’Atmosphère (LPCA) de l’Université du Littoral Côte d’Opale (ULCO), des tests ont tout d’abord été réalisés afin de s’assurer que les parois de la chambre, en PMMA (PolyMéthacrylate de Méthyle), n’induisaient pas d’artéfacts lors de son irradiation et des réactions chimiques réalisées avec l’ozone, les radicaux hydroxyles et les radicaux nitrates. La constante de réaction du syringol avec les radicaux OH a été déterminée à (294 ± 3) K. La valeur obtenue (9,65x10⁻¹¹ cm³.molécule⁻¹.s⁻¹) conduit à une durée de vie atmosphérique du syringol d’environ 2 heures pendant la journée. L’oxydation du guaiacol et du syringol par les radicaux hydroxyles a permis d’observer la formation d’aérosols organiques secondaires (AOS) avec des rendements de 0,003 - 0,87 et 0,10 - 0,36, respectivement. L’étude des produits d’oxydation gazeux et particulaires de la réaction du guaiacol avec les radicaux OH a mis en évidence principalement la présence de nitroguaiacols dans la phase gazeuse et nous avons suggéré d’utiliser ces composés comme traceurs de la combustion du bois du fait de leur faible réactivité atmosphérique.Les études cinétiques des réactions des radicaux nitrates avec le guaiacol, le 3-méthoxyphénol et le syringol réalisées à (294 ± 3) K ont permis de déterminer les constantes de réactions correspondantes. Celles-ci se trouvent dans la gamme (1,15 – 21,7) × 10⁻¹¹ cm³.molécule⁻¹.s⁻¹ et les durées de vie associées sont d’environ 2 minutes pendant la nuit. À la Bergische Universität Wuppertal (en Allemagne), la réaction d’une série de composés aromatiques méthoxylés (anisole, 2-méthylanisole, guaiacol, 3-méthoxyphénol, 4-méthoxyphénol, 2-méthoxy-4-méthylphénol, syringol et 2,3-diméthoxyphénol) avec les radicaux hydroxyles a été étudiée. Les constantes des méthoxybenzènes et méthoxyphénols obtenues sont comprises entre (2,12 – 4,64) x 10⁻¹¹ cm³.molécule⁻¹.s⁻¹ et (5,75 - 8,10) x 10⁻¹¹ cm³.molécule⁻¹.s⁻¹, respectivement, ce qui conduit à des durées de vie de 4-8 et 3-2 heures. Pour ces mêmes composés, nous avons également déterminé, les constantes pour leur réaction avec les atomes de chlore qui sont dans la gamme (1,07 – 1,20) x 10⁻¹⁰ cm³.molécule⁻¹.s⁻¹, pour les méthoxybenzènes et (2,71 – 4,73) x 10⁻¹⁰ cm³.molécule⁻¹.s⁻¹ pour les méthoxyphénols. Leurs durées de vie vis-à-vis de cette réaction sont respectivement de 46-52 heures et 12-21 heures. Cette étude sur l’oxydation troposphérique des méthoxyphénols est à notre connaissance la première qui ait été réalisée. Elle a permis de mettre en évidence une réactivité élevée diurne et nocturne de ces composés ainsi que leur contribution à la formation d’AOS. Le bois-énergie est donc à la fois une source d’aérosols primaires mais également secondaires et son utilisation a donc des effets sur l’homme (santé) et l’environnement
One of the objectives of the Grenelle Environment Forum is to increase the quantity of the renewable energy up to 23% in the final energy consumption in France in 2020, to reduce fossil fuel consumption and thus restrict the level of greenhouse gas emissions. The wood-energy represents an alternative to fossil fuel, but it also a source of atmospheric pollutants. It is necessary to determine its potential contribution to the degradation of air quality (indoor and outdoor). During this PhD, my works focused on the study, in simulation chambers, of the atmospheric degradation of compounds emitted by wood combustion : the methoxyphenols. In the Laboratory of Physical Chemistry of the Atmosphere (LPCA) of the Universite of Littoral-Côte d’Opale (ULCO), tests were carried out to be sure that the walls of the chamber (in PMMA PolyMethacrylate of Methyl) are not a source of artifacts during its irradiation and chemical reactions with ozone, hydroxyl radicals and nitrate radicals. The rate coefficient of the reaction of syringol with OH radicals was determinate at (294 ± 2) K and is 9,65 x 10−¹¹ cm³ molecule−¹ s−¹. Then the atmospheric lifetime was calculated : it is about 2 hours during the day. During the oxidation of guaiacol and syringol, we observed the formation of Secondary Organic Aerosol (SOA) with yields ranging from of 0.003 to 0.87 and from 0.10 to 0.36, respectively. Oxidation products study in the gas- and particle- phases for the reaction of guaiacol with OH radicals showed principally the presence of nitroguaiacols in the gas phase, which may be potential wood combustion tracers due to their low atmospheric reactivity. The kinetic studied of NO₃ radicals with guaiacol, 3-methoxyphenol and syringol were realized at (294 ± 3) K. They were leaded to rate coefficients in the range of (1,15 – 21,7) x 10−¹¹ cm³ molecule−¹ s−¹ and so associated atmospheric lifetimes about 2 minutes, overnight. At the Bergische Universität Wuppertal (Germany), the reaction of a series of methoxylated aromatic compounds (anisole, 2-methylanisole, guaiacol, 3-methoxyphenol, 4-methoxyphenol, 2-methoxy-4-methylphenol, syringol and 2,3-dimethoxyphenol) with hydroxyl radicals were studied leading to the following rate coefficients for methoxybenzenes and metoxyphenols, (2,12 -4,64) x 10−¹¹ cm³ molecule−¹ s−¹ and (5,75 -8,10) x 10−¹¹ cm³ molecule−¹ s−¹, respectively. The estimated atmospheric lifetimes are in the range from 4 to 8 hours and from 2 to 3 hours, for methoxybenzenes and methoxyphenols, respectively. For these compounds, we also determined, the rate coefficients for their reaction with chlorineatoms, which are between (1,07 – 1,20) x 10−¹¹ cm³ molecule−¹ s−¹, for methoxybenzenes, and (2,71 – 4,73) x 10−¹¹ cm³ molecule−¹ s−¹, for methoxyphenols. Thus, their respective atmospheric lifetimes are 46-52 hours and 12-21 hours. This study of tropospheric oxidation of methoxyphenols is to our knowledge the first one. It allows underlining a high reactivity of these compounds during the day and overnight and also their contribution to SOA formation. The wood-energy is thus both a source of primary and secondary aerosols. Its use therefore impacts human health and the environment

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Dusserre, Patrick. "Etude des chaudières à bois contribution à la mesure des émissions de composés imbrûlés, à l'évaluation des rendements énergétiques et à la modélisation de la combustion." Grenoble 2 : ANRT, 1986. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37597360f.

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Boizi, Elloe Martin. "Co-valorisation de déchets lignocellulosiques en tant qu'adsorbants appliqués en dépollution aqueuse et production de chaleur par combustion." Compiègne, 1999. http://www.theses.fr/1999COMP1246.

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Les charbons actifs sont des matières carbonées ayant subi un traitement chimique et/ou physique spécifique leur conférant une porosité très développée, et par conséquent un certain pouvoir adsorbant. Le modèle industriel de production de charbons actifs passe nécessairement par une phase dite d'activation qui demande un investissement lourd engendré non seulement par la complexité des installations mais aussi par la spécificité des procédés. L’étude consiste à utiliser des matières premières peu onéreuses (résidus d'exploitations agricoles, taillis à courte rotation) pour la production de charbons ayant des propriétés requises pour une application en traitement d'eau usée et cela sans recours aux procédés d'activation. Afin de palier à une moindre efficacité par rapport aux charbons actifs commerciaux et dans un souci de rendre la filière bien plus attractive, la faisabilité de la dégradation thermique des polluants, associée à celle d'une récupération de l'énergie des charbons ont été étudiées. Des charbons végétaux sont produits par pyrolyse conventionnelle simple. Une étude de l'influence des paramètres de traitement a été réalisée, en vue d'une maximisation de la capacité des produits à adsorber des polluants aqueux. Le pouvoir adsorbant de ces matières carbonées activées (MCA) obtenues, est caractérisé par la surface spécifique et les indices (d'adsorption) d'iode et de bleu de méthylène. Des tests d'abattement de polluants modèles ou réels ont permis d'estimer les performances des MCA en dépollution d'effluents réels. Les résultats obtenus montrent que les charbons de bois, produits par pyrolyse conventionnelle ont des performances approximativement moitié de celles des charbons actifs commerciaux destinés au traitement en milieu aqueux. La co-valorisation par combustion des MCA consiste à incinérer les polluants pièges via un mélange tri-phasique solide/liquide/gaz (mousse chargée en charbon pollué). L'énergie ainsi générée peut être utilisée à d'autres fins. Les essais réalisés dans ce sens ont permis d'atteindre des niveaux élevés de solide dans la mousse et une destruction quasi-totale des polluants adsorbés. Les approches économiques réalisées à partir d'étude de cas réels, aussi bien pour la production que pour l'utilisation des MCA (en dépollution et génération d'énergie), affichent des résultats prometteurs.

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Christodoulou, Mélina. "Pyrolyse de bois dans les conditions d'un lit fluidisé : étude expérimentale et modélisation." Thesis, Université de Lorraine, 2013. http://www.theses.fr/2013LORR0200/document.

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Ce travail s'inscrit dans le projet français de gazéification de la biomasse : le projet Gaya. C'est un vaste programme R&D partenarial coordonné par GDF SUEZ et soutenu par l'ADEME. L'objectif du projet Gaya est de développer une filière décentralisée de production de bio-méthane à partir de la gazéification de la biomasse selon un procédé thermochimique de deuxième génération. L'objectif de cette thèse est de réaliser un modèle de pyrolyse de biomasse représentatif des conditions du lit fluidisé de gazéification développé dans ce projet. Un pilote expérimental, le four à image, a été développé pour reproduire au mieux les conditions de chauffage d'un lit fluidisé à 850°C. Ce pilote permet de récupérer l'ensemble des produits de pyrolyse pour une analyse ultérieure. De là, les cinétiques des réactions de pyrolyse sont déterminées par modélisation des processus physico-chimiques et optimisation à partir des résultats expérimentaux. Le craquage des vapeurs primaires de pyrolyse éjectées de la particule de biomasse est étudié durant 300 millisecondes après leur éjection de la particule de biomasse. Ces expériences de craquage sont menées sur le montage expérimental combinant un réacteur tubulaire de pyrolyse et un réacteur parfaitement auto-agité de craquage. Le modèle développé permet de représenter la pyrolyse de la biomasse introduite dans le réacteur de gazéification
This study contributes to the French biomass gasification project: Gaya project. It is a large R&D project financed by ADEME and coordinated by GDF SUEZ. The project GAYA will develop a demonstration platform for a new biomass gasification and methanation process. In this context, our objective is to build a biomass pyrolysis model, representative of the conditions encountered in the fluidized bed gasifier developed in this project. An experimental machine, the vertical image furnace, has been developed to reproduce the heat conditions of the fluidized bed gasifier at 850°C. This experimental model permits to collect all the pyrolysis products for a later analysis. Then, kinetics parameters are determined from both the physico-chemical process and the optimization of experimental results. The thermal cracking of condensable vapours, is studied during the first 300th milliseconds after their ejection from the biomass particle. For this purpose, cracking experiments are led on the experimental machine which combines a tubular pyrolysis reactor and a continuous self-stirred tank cracking reactor. The model developed allows us to represent the biomass pyrolysis introduced in the gasification reactor

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Chevrier, Florie. "Chauffage au bois et qualité de l’air en Vallée de l’Arve : définition d’un système de surveillance et impact d’une politique de rénovation du parc des appareils anciens." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAU020/document.

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La combustion de la biomasse est l’une des sources majoritaires de particules atmosphériques en périodes hivernales dans les vallées alpines, et particulièrement en vallée de l’Arve où des dépassements des seuils européens sont très régulièrement observés. Ceci a conduit à la mise en place d’un large programme de remplacement des dispositifs de chauffage au bois les moins performants dans le cadre d’une des actions du Plan de Protection de l’Atmosphère, le Fond Air Bois. Le projet DECOMBIO (DÉconvolution de la contribution de la COMbustion de la BIOmasse aux PM10 dans la vallée de l’Arve) a ainsi été mis en place en octobre 2013 afin de mesurer l’impact de cette politique de rénovation des appareils de chauffage au bois sur la qualité de l’air. C’est dans ce programme que s’inscrivent ces travaux de thèse dont l’objectif principal est de valider les méthodologies mises en place en routine pour permettre une déconvolution rapide de la combustion de la biomasse et mettre en relation les éventuels changements observés avec les avancées des remplacements de dispositifs de chauffage au bois domestiques.Pour mener à bien ce travail, trois sites, représentant les différentes situations de la vallée de l’Arve, ont été instrumentés (Marnaz, Passy et Chamonix) afin de suivre en continu, et tout au long du projet DECOMBIO, l’évolution des concentrations atmosphériques du Black Carbon (BC) et des traceurs moléculaires permettant de distinguer la contribution de la combustion de la biomasse des autres types de combustion. Un important jeu de données a été acquis entre novembre 2013 et octobre 2014 grâce à des prélèvements réguliers sur filtre permettant une caractérisation très fine de la composition chimique des particules atmosphériques. L’utilisation de l’approche statistique « Positive Matrix Factorization » (PMF) a permis de mieux appréhender les différentes sources entrant en jeu dans les émissions de particules au sein de cette vallée avec notamment un intérêt particulier pour les émissions de la combustion de la biomasse. Le développement de cette méthodologie d’attribution et de quantification des sources de particules basé sur l’utilisation de traceurs organiques spécifiques, de contraintes particulières appliquées à ce modèle et de données de déconvolution de la matière carbonée constitue une avancée importante dans la définition des facteurs sources issus de ce modèle.Les méthodologies développées au cours de ce travail, permettant une amélioration des connaissances et des contributions des sources, constituent donc des outils directement utilisables par les Associations Agréées de Surveillance de la Qualité de l’Air (AASQA), notamment pour l’évaluation quantitative des mesures prises pour améliorer la qualité de l’air dans le cadre de Plans de Protection de l’Atmosphère, entre autres celui de la vallée de l’Arve
Biomass burning is one of the major sources of atmospheric particles during wintertime in Alpine valleys, and more especially in the Arve valley where exceedances of the European regulated limit value are regularly observed. This situation led to the establishment of an important program of replacement of old wood stoves with new ones as part of an action of an Atmospheric Protection Plan (APP), the “Fonds Air Bois”. The research program DECOMBIO (“DÉconvolution de la contribution de la COMbustion de la BIOmasse aux PM10 dans la vallée de l’Arve”) has been set up in October 2013 to estimate the impact of this wood stoves renewal policy on air quality. This thesis works be incorporated within this program and have for main objective to validate methodologies used in routine to enable a fast deconvolution of the biomass burning source and to compare any observed changes with progress of wood stove changeout.To complete this work, three sites, representing the different situations of the Arve valley, were instrumented (Marnaz, Passy and Chamonix) to monitor the continuing evolution of atmospheric concentrations of Black Carbon (BC) and molecular markers enabling to distinguish between the biomass burning contribution and that of other types of combustion. A large dataset was acquired between November 2013 and October 2014 thanks to regular filter samples enabling a vast chemical characterization of PM10. The use of statistical analysis “Positive Matrix Factorization” (PMF) has led to an enhanced appreciation of particle emission sources within this valley with a focus on biomass burning emissions. The development of this methodology of identification and source apportionment based on the use of specific organic markers, specific constraints and data from carbonaceous matter deconvolution is an important progress in definition of factors from this model.The developed methodologies during this work, enabling an improvement of knowledges and source apportionment, are tools directly usable by French Accredited Associations for Air Quality Monitoring, especially for the quantitative assessment of actions introduced to improve air quality as part of Atmospheric Protection Plans, for example the one in the Arve valley

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Sarvaramini, Amin. "New routes to enhance the efficiency of biomass torrefaction and gasification processes (Potentials for valorization of lignocellulosic biomass and mining residues)." Thesis, Université Laval, 2014. http://www.theses.ulaval.ca/2014/30571/30571.pdf.

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L’objectif de la recherche proposée dans cette thèse est d’apporter une meilleure compréhension au mécanisme de la torréfaction de la biomasse et de proposer des méthodes pratiques afin d’améliorer l’efficacité de ce processus. Quant au mécanisme, la torréfaction de deux échantillons de biomasse lignocellulosique des forêts du Québec (le faux-tremble et le bouleau) et leurs constituants principaux tels que la lignine, la cellulose et l’hémicellulose est étudiée en détail en utilisant différentes techniques expérimentales et un modèle cinétique a été développé pour décrire la cinétique de leur torréfaction. Notre étude sur le mécanisme et la cinétique de torréfaction de la biomasse révèle également une faible vitesse de torréfaction de la biomasse, ce qui nous a motivés à proposer et développer une nouvelle méthode de torréfaction impliquant des liquides ioniques dans le but de stimuler la vitesse de torréfaction de la biomasse. Bien que la torréfaction améliore les propriétés physicochimiques de la biomasse en tant que combustible, la production d’hydrocarbures oxygénés (sous forme de volatils) de la biomasse lors de la torréfaction réduit son énergie globale. Dans le but de récupérer l’énergie des volatils, une nouvelle combinaison de la torréfaction de la biomasse et de la combustion des volatils dans une boucle chimique de combustion (Chemical Looping Combustion) a été étudiée dans cette thèse. À cet effet, les minéraux ultramafiques abondants et préalablement broyés, largement disponibles dans la province de Québec, ont été testés en tant que transporteurs solides d’oxygène conduisant à près de 96% de conversion des volatils à 700°C dans un réacteur CLC. Comme travail supplémentaire, nous étions également intéressé à explorer l’application potentielle des résidus miniers contenant une quantité considérable de fer pour le craquage catalytique de goudrons produits pendant les processus de gazéification de la biomasse. À cet effet, le potentiel de deux résidus miniers et des minéraux renfermant du fer obtenus de diverses activités minières au Québec a été comparé à celui de l’olivine (connu comme minéral actif pour le craquage du goudron).
The aim of the proposed research was to provide a better understanding of the mechanisms of biomass torrefaction and to propose practical methods to improve the efficiency of this process. As for the mechanism, torrefaction of two woody biomass samples from Quebec forests (aspen and birch) and their main constituents, i.e., lignin, cellulose and hemicellulose is studied in details using different experimental techniques and a kinetic model is developed for their torrefaction. Our studies on the mechanism and kinetics of biomass torrefaction also revealed the slow rate of biomass torrefaction which motivated us to propose and develop a new ionic-liquid assisted torrefaction process with the aim of increasing the rate of biomass torrefaction. Although torrefaction improves the physicochemical properties of biomass fuel, release of oxygenated hydrocarbons (in the form of volatiles) from biomass reduces its overall energy. To recover volatiles energy, a new combination of biomass torrefaction and chemical looping volatiles combustion was studied. In this regard, the already comminuted, abundant and cheap iron and magnesium bearing silicate minerals found widely in the form of mining residues in the province of Quebec were tested as solid oxygen carrier and up to 96% of volatiles conversion at 700°C was achieved in CLC reactor. As a supplementary work, we were also interested to explore the potential of mining residues containing sizeable quantities of iron for catalytic cracking of tar released during the gasification of biomass. For this purpose, iron-bearing mining residues and minerals obtained from the mining activities in Quebec were evaluated comparatively to olivine (known as an active mineral for tar cracking) for benzene cracking in simulated syngas. It was found that chrysotile showed up to four-fold increase in benzene and methane conversion than olivine.

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Colombiano, Jérémy. "Approche multi-échelle pour la caractérisation de la réaction au feu sur un matériau bois. Développement d'une méthodologie pour l'ingénierie de la sécurité incendie. Validation of a Pyrolysis Model of Wood Thermal Decomposition under Cone Calorimeter." Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2020. http://www.theses.fr/2020ESMA0017.

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De plus en plus, les études de sécurité incendie reposent sur l’ingénierie de la sécurité incendie. Il s’agit notamment à l’aide de codes de calcul, de réaliser des simulations numériques visant à définir les règles de sécurité à appliquer. Ainsi, des nombreuses études ont permis d’améliorer les codes de calcul et de définir les bases et guides techniques à respecter pour la réalisation de ces études. Toutefois, si cela est vrai pour le domaine de la résistance au feu, de l’évacuation ou du désenfumage, ce n’est pas encore le cas dans le domaine de la réaction au feu. Cette dernière représente la manière dont le matériau va se comporter comme combustible et elle caractérise l’aptitude de ce matériau à s’enflammer et à contribuer à un incendie.Dans ce contexte, l’objectif de ces travaux de thèse est d’étudier et de prédire la cinétique de décomposition thermique, la combustion et la propagation de flamme d’un matériau bois. Pour cela, la méthode de travail retenue est multi-échelle, à la fois expérimentale et numérique. Cette approche permet dans un premier temps de simplifier les phénomènes dans le but de déterminer les propriétés du matériau, puis d’ajouter de la complexité à échelle croissante, afin d’identifier les processus pilotant la propagation de flamme et de définir les bases pour une étude d’ingénierie. Au total, 4 échelles de travail ont été étudiées :- A petite échelle, concernant uniquement la phase solide. Elle permet d’extraire certaines propriétés du matériau en travaillant sur des échantillons de l’ordre du milligramme. Les propriétés extraites sont les propriétés thermiques et cinétiques, indispensables pour caractériser l’échauffement et la décomposition thermique du matériau à échelle plus grande.- A moyenne échelle, incluant l’influence de la phase gazeuse avec notamment le développement de la flamme à la surface de l’échantillon. Les échantillons sont de l’ordre de la centaine de gramme avec une épaisseur identique à l’application finale du produit. L’objectif est dans un premier temps d’identifier les paramètres de combustion du matériau, tels que la chaleur de combustion, le taux de formation de suie, de monoxyde de carbone, etc. Dans un second temps, il a s’agit de valider numériquement l’ensemble des propriétés ainsi extraites (propriétés thermiques, cinétiques et de combustion) par comparaison avec les données expérimentales (taux de dégagement de chaleur, perte de masse, températures, etc.).- A échelle intermédiaire, utilisant des échantillons de l’ordre du kilogramme. Elle tient compte de la propagation de flamme à la surface de l’échantillon. De ce fait, les processus pilotant cette propagation sont étudiés. Cette échelle permet d’évaluer l’aptitude du code à prédire la cinétique de propagation de flamme. Deux modes de propagation sont investigués : contre-courant et co-courant. Cette échelle permet également d’établir certaines bases pour la réalisation d’étude d’ingénierie de réaction au feu.- A échelle finale, couplant les deux modes de propagation étudiés. L’objectif est alors de valider les observations faites à l’échelle précédente et d’étayer les bases pour une étude d’ingénierie
Increasingly, fire safety relies on fire safety engineering. This involves, in particular, using calculation codes, performing numerical simulations aimed at defining the safety rules to be applied. Thus, numerous studies have made it possible to improve the calculation codes and define the bases and technical guides to be respected for carrying out these studies. However, while this is true in the field of fire resistance, evacuation or smoke control, it is not yet the case in the field of reaction to fire. The latter represents how the material will behave as a fuel and it characterizes the ability of that material to ignite and contribute to a fire.In this context, the objective of this thesis work is to study and predict the kinetics of thermal decomposition, combustion and flame propagation of wood material. For this, the working method adopted is multi-scale, both experimental and digital. This approach allows initially to simplify the phenomena in order to determine the properties of the material, then to add complexity on an increasing scale, in order to identify the processes controlling the propagation of flame and to define the bases for an engineering study. In total, 4 working scales were studied:- At a small scale, which concerns only the solid phase. It permits to extract some properties of the material by working on samples of the order of a milligram. The properties extracted are the thermal and kinetic properties, essential to characterize the heating and thermal decomposition of the material on a larger scale.- At medium scale, including the influence of the gas phase within particularly the development of the flame on the surface of the sample. The samples are of the order of a hundred grams with a thickness identical to the final application of the product. The objective is first to identify the combustion parameters of the material, such as the heat of combustion, the rate of formation of soot, carbon monoxide, etc. Secondly, it concerns the numerical validation of all the properties extracted (thermal, kinetic and combustion properties) by comparison with the experimental data (rate of heat release, loss of mass, temperatures, etc. ).- At the intermediate scale, using samples of the order of one kilogram. It takes into account the propagation of flame on the surface of the sample. Therefore, the processes driving this propagation are studied. This scale is used to assess the ability of the code to predict the kinetics of flame propagation. Two modes of propagation are investigated: counter-current and co-current. This scale also makes it possible to establish certain bases for carrying out a reaction to fire engineering study.- At final scale, two studied modes of propagation are coupled. The objective is then to validate the observations made at the previous scale and to support the basis for an engineering study

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Zeng, Kuo. "Solar pyrolysis of biomass at laboratory scale." Thesis, Perpignan, 2016. http://www.theses.fr/2016PERP0008/document.

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L’énergie solaire concentrée est utilisée comme source de chaleur dans le but de mener des réactions de pyrolyse de la biomasse. Cela permet d’améliorer l’énergie contenue dans la matière première en stockant l’énergie solaire sous une forme chimique. Grâce à de hautes températures et à des vitesses de chauffe élevées, d’avantage de gaz pyrolytiques, avec un produit calorifique inférieur (PCI) élevé, peuvent être produit par la pyrolyse solaire directe.Les expériences effectuées dans ce travail montrent l’effet des paramètres de la pyrolyse solaire sur les quantités de produits, leur composition et leurs propriétés. Le PCI total des gaz augmente fortement (il est multiplié par 5) lorsque la température augmente (de 600°C à 1200°C), et lorsque la vitesse de chauffe augmente (de 5°C/s à 50°C/s. L’association de la température et de la vitesse de chauffe amplifie leurs effets lorsqu’ils sont tous deux à de hautes valeurs. Le charbon et le goudron collectés ont été analysés et caractérisés. Le facteur d’augmentation énergétique obtenu est d’environ 1.5 quelle que soit la température. Dans un second temps, un modèle non linéaire, en deux dimensions, et utilisant la CFD pour résoudre les bilans de masse et de chaleur, a été développé pour la pyrolyse solaire. Les coefficients stœchiométriques, déterminant la fraction massique du goudron primaire convertie par la réaction en gaz et en goudron secondaire, ont été déterminés à différentes températures et à différentes vitesses de chauffe. Les évolutions des produits finaux et des pertes de masse de la biomasse sont amplifiées par la température et par la vitesse de chauffe
Concentrated solar energy provides heat to drive biomass pyrolysis reactions, which upgrades the feedstock energy by storing solar energy in chemical forms (bio-gas, bio-oil and bio-char). Thanks to high temperature and fast heating rate, more pyrolytic gas with high lower heating value (LHV) can be produced by direct solar pyrolysis. Experiments have highlighted the effect of solar pyrolysis parameters on products yields, composition and properties. The total gas LHV dramatically increases (5-fold) with increasing temperature (from 600°C to 1200°C) and sample heating rate (from 5°C/s to 50°C/s), which is mainly due to variations in the CO and H2 yields. The interaction between temperature and heating rate enhances at both high ranges. The maximum gas products LHV (14 589 kJ/kg of beech wood) was obtained at 2000°C and 450°C/s heating rate. The collected char and tar were analyzed and characterized, which emphasizes the temperature and heating rate effects. And the energy upgrade factor is determined as about 1.5 independent of temperature. At the same time, a 2D unsteady CFD particle model (simplified assumption using first-order Arrhenius type reactions) with heat and mass transfers was developed for solar pyrolysis. Numerical model predictions are in good agreement with experimental observations. Stoichiometric coefficients about the mass fraction of primary tar converted by the reaction to gas and secondary tar were determined at different temperatures and heating rates for the first time. The evolution of the final products and mass losses of biomass are enhanced with temperature and heating rate increase

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Heinz, Christine. "Dynamique des végétations holocènes en Méditerranée nord occidentale d'après l'anthracoanalyse de sites préhistoriques : méthodologie et paléoécologie." Montpellier 2, 1988. http://www.theses.fr/1988MON20217.

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L'application a l'anthracologie d'un protocole de prelevement et d'etude rigoureux affine sensiblement le modele biochronologique connu a ce jour en mediterranee occidentale. D'un point de vue paleoecologique, la periode fin tardiglaciaire-postglaciaire est approfondie en insistant plus particulierement sur la charniere mesolithique-neolithique (sites abeurador, herault, margineda, andorre). Enfin une etude spatiale synchronique en moyenne valle du rhone est realisee a partir des trois sites chasseens implantes selon un gradient altitudinal. L'action de l'homme a une periode d'apogee du stade neolithique est apprehendee

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Qin, Xiaowen. "Modeling Study of Pyrolysis of Composite Materials : Application to Wood and Carbon/Epoxy Composite." Thesis, Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique, 2021. http://www.theses.fr/2021ESMA0006.

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Les matériaux composites prennent une place importante dans les applications industrielles ou plus largement dans notre vie courante. Les composites synthétiques substituent les matériaux métalliques en raison du gain de poids pour des propriétés mécaniques identiques. Ce type de matériaux est largement répandu dans les domaines du transport et du stockage de l’énergie. Les composites naturels (bois) sont également très utilisés notamment dans le domaine de l’habitat. L’inconvénient de ces matériaux réside dans leur difficulté à maintenir leurs caractéristiques mécaniques en cas d’incendie ; l’étude de leur tenue au feu est donc un enjeu majeur. Ce travail de thèse vise à développer un modèle numérique de décomposition d’un matériau composite soumis à un flux de chaleur. La simulation de différents cas d’attaque thermique permet d’étudier les interactions entre les processus de transferts de masses, de chaleur et de réactions chimiques au sein du solide. Le modèle développé, 3D décrit les transports au sein des pores du matériau à l’échelle de Darcy. Le transfert de chaleur par conduction est écrit sous forme tensoriel permettant de définir des conductivités dans les 3 directions de l’espace. Pour les 2 types de matériaux, un schéma réactionnel multi-étapes est défini afin de décrire le processus de pyrolyse. Les essais en cône calorimètre qui ont servi à développer le modèle ont été réalisées sous atmosphère inertes (N2) ce qui permet « d’éliminer » la présence de la flamme à la surface du matériau ainsi que les réactions hétérogènes pouvant se produire en présence d’oxygène. Les conditions aux limites définis sont donc plus simples et mieux maitrisées car le caractère instationnaire de la flamme n’est pas pris en compte. Les schémas réactionnels se composent donc uniquement des réactions de pyrolyse excluant ainsi toutes réactions hétérogènes. Les gaz de pyrolyse sont assimilés à un gaz inerte. Les réactions intra-pores sont donc négligées et l’hypothèse de l’équilibre thermique locale entre les phases solides et le gaz environnant est assumée. La construction du modèle décomposition thermique des 2 types de matériaux suit une démarche de séparation des échelles. Les différents processus de transport de chaleur, de masses et de réactions chimiques sont étudiés séparément afin de s’affranchir des interactions et de valider séparément les modèles. Le modèle global est ensuite reconstruit afin de tenir compte de ces interactions. La dégradation thermique est d’abord étudiée à une échelle « 0D » afin de développer les schémas réactionnels. L’Analyse Thermogravimétrique est alors utilisée à cette étape ou des expériences sont conduites à différentes vitesses de chauffage sous atmosphère inerte. Les phénomènes de transports au sein de la particule solide peuvent être négligés, la température de la particule est homogène et sa dynamique est connue. A cette étape, seul le processus de pyrolyse est mis en jeu. Les différentes familles de réactions sont identifiées et décrites au sein du modèle par des réactions apparentes de type Arrhenius. Les constantes cinétiques sont calculées par des méthodes mathématiques inverses. L’influence de la vitesse de chauffage sur le processus de pyrolyse est analysée. Une simulation 2D est réalisée à 2 vitesses de chauffages afin d’analyser l’évolution des gradients thermiques et de pression au sein de la particule. Les phénomènes de transports de chaleur et de masses sont pris en compte à l’échelle du matériau et étudiés par des expériences réalisées en cône calorimètre. A cette échelle, les phénomènes de transports de masses et de chaleur sont calculés. Des simulations sont réalisées pour 2 flux de chaleurs. Les interactions entre les processus de transport de masses, de chaleur et de pyrolyse sont étudiées en analysant les échelles locales de temps et de longueurs afin d’identifier quels sont les phénomènes limitant sur le processus global de décomposition thermique
Composite materials occupy a critical position in industrial applications or more broadly in our daily life. Synthetic composites substitute metallic materials due to their lightweight properties to achieve identical mechanical performance. They are widely used in the fields of energy transportation and storage. Natural composites (wood) are also widely used, especially in construction industry. The disadvantage of these materials involves the disability in maintaining their mechanical characteristics in a fire scenario, and the study of their fire resistance is therefore a major issue. This thesis aims to develop a mathematical model of thermal decomposition of composite materials subjected to different heating conditions. The simulations of different cases of thermal decomposition make it possible to study the interactions among the processes of heat and mass transfer as well as chemical reactions within the solid. The developed 3D model describes the gas transport within the pores of materials at the Darcy scale. Thermal conductivity is formulated in a tensor form allowing the definition of heat transfer in three directions of the domain. For the two types of materials, a multi-step reaction scheme is defined to describe the pyrolysis process. The cone calorimeter tests used to validate the model were carried out under an inert atmosphere (Nitrogen) which makes it possible to eliminate the presence of flame on the material surface as well as the heterogeneous reactions which can occur in the presence of oxygen. Therefore, the defined boundary conditions are quite simple and well-controlled to characterize without considering the unsteady flame. Pyrolysis gasses are assembled into inert gas, therefore, the gas reactions in the pore are neglected and the local thermal equilibrium between the solid and gas phase is assumed. The implementation of this pyrolysis model follows a scale separation process with two types of materials. The different heat and mass transfer processes, as well as chemical reactions, are studied separately to avoid the interactions, then the model is reconstructed to take these interactions into account. The pyrolysis behavior is firstly studied at a "0D" scale to develop the part of chemical reactions. The thermogravimetric analysis (TGA) is used at this scale and related experiments are conducted at different heating rates under an inert atmosphere. At this scale, only the chemical reactions are involved with known kinetics, and the heat and mass transport within the solid can be neglected with homogeneous temperature distribution. The different chemical reactions are described with the Arrhenius-type equation. The kinetic parameters are calculated by the inverse modeling method. The influence of the heating rate on the pyrolysis process is analyzed and 2D simulations are conducted at two heating rates to analyze the evolution of thermal and pressure gradients within the solid. The phenomena of heat and mass transport are considered and studied by bench-scale experiments which are conducted in the cone calorimeter. The corresponding simulations are implemented under two heat flux. The interactions among the heat and mass transport as well as chemical reaction processes are studied by analyzing the local time and length scales to identify what are the dominant phenomena through the whole pyrolysis process

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Ricquebourg, Emilie. "Etude de la réactivité et de la toxicité des particules de méthoxyphénols : analyse de leur action in vivo chez le rat en atmosphère contrôlée sur la fonction cardiaque et les paramètres du stress oxydant." Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2014. http://www.theses.fr/2014AIXM4711.

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Анотація:

De manière générale, l'inhalation de particules entraîne des réactions inflammatoires et des réactions d'oxydo-réduction responsables de la dégradation des matrices biologiques qui exercent, de plus, un fort impact cardio-vasculaire. La combustion du bois est une source majeure de composés organiques semi-volatils, parmi lesquels les méthoxyphénols (MPs), tels que le coniféryl aldéhyde (CA), le syringaldéhyde (SR), ou l'acétosyringone (AS). Les MPs sont néanmoins peu étudiés dans la littérature alors que la toxicité d'autres composés également issus de la combustion de la biomasse, tels que le monoxyde de carbone, les suies et les hydrocarbures polyaromatiques est intensivement étudiée. Ce travail a montré par GC/MS que le vieillissement en atmosphère simulée (ozone, rayonnements lumineux) dégrade le CA en produits secondaires moins cytotoxiques, évalués sur des fibroblastes en culture, mais préserve le taux atmosphérique de SR et AS, de toxicité avérée. Un dispositif original de production de MPs particulaires (Ø~50nm, N~7E4particules/cm3, m~5µg/m3) en atmosphère contrôlée a été validé et permet la 1ièreétude in vivo des MPs. L'exposition chez le rat (1-3mois) montre une modification des défenses antioxydantes et des changements cardiaques principalement avec AS, puis CA et un peu moins pour SR. Des processus adaptatifs sont démontrés après 5mois d'exposition.Par ailleurs, il a été montré in vitro sur des adénocacinomes pulmonaires A549 en culture, que le CA induit une destructuration du tapis cellulaire et l'apoptose (caspase 3) mais pas d'effet pro-inflammatoire (IL8, Cox-2). En conclusion, ce travail contribue à étudier l'impact des MPs in vitro et in vivo
In general, inhalation of particles is at the origin of inflammatory and oxidative reactions who are responsible of the degradation of biological cellular constituents, and could have a strong cardiovascular impact. The wood combustion is a major source of semivolatile organic compounds such as the methoxyphenols (MPs) including coniferyl aldehyde (CA), syringaldehyde (SR), or acetosyringone (AS). The MPs are however few studies into literature while toxicity of other compounds also from biomass combustion, as carbon monoxide, soot and polycyclic aromatic hydrocarbon are intensively studies.This work has shown by GC/MS that aging in simulated atmosphere (ozone + light rays) degraded CA in secondary products less cytotoxic, studies on fribroblastes culture but keep the atmospherical level of SR and AS which have a toxicity proved.A device of MPs particle production original by atomization, with a check system (height, composition, weight) and exposition flow continuous (Ø~50 nm, N~7E4 particles/cm3, m~5 µg/m3) adapted to little animals, was developed and validated, allowed the first study in vivo with these molecules. Between 1 and 3 month of exposition to rat Wistar, show modified antioxidant defences and cardiac modification (ischaemia/reperfusion) principally with AS, then CA and less SR. The adaptatives processes (remodeling) are demonstrated after 5 month of exposition.Furthermore, it is showed in vitro on lung adenocacinum cell lines (A549), CA induced a monolayer destructuration and apoptosis (caspase 3) but no effect proinflammatory (IL8, Cox-2 and iNOS).To conclude, this work contributes to study the impact of MPs in vitro and in vivo

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Ricquebourg, Emilie. "Etude de la réactivité et de la toxicité des particules de méthoxyphénols : analyse de leur action in vivo chez le rat en atmosphère contrôlée sur la fonction cardiaque et les paramètres du stress oxydant." Thesis, Aix-Marseille, 2014. http://www.theses.fr/2014AIXM4711.

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De manière générale, l'inhalation de particules entraîne des réactions inflammatoires et des réactions d'oxydo-réduction responsables de la dégradation des matrices biologiques qui exercent, de plus, un fort impact cardio-vasculaire. La combustion du bois est une source majeure de composés organiques semi-volatils, parmi lesquels les méthoxyphénols (MPs), tels que le coniféryl aldéhyde (CA), le syringaldéhyde (SR), ou l'acétosyringone (AS). Les MPs sont néanmoins peu étudiés dans la littérature alors que la toxicité d'autres composés également issus de la combustion de la biomasse, tels que le monoxyde de carbone, les suies et les hydrocarbures polyaromatiques est intensivement étudiée. Ce travail a montré par GC/MS que le vieillissement en atmosphère simulée (ozone, rayonnements lumineux) dégrade le CA en produits secondaires moins cytotoxiques, évalués sur des fibroblastes en culture, mais préserve le taux atmosphérique de SR et AS, de toxicité avérée. Un dispositif original de production de MPs particulaires (Ø~50nm, N~7E4particules/cm3, m~5µg/m3) en atmosphère contrôlée a été validé et permet la 1ièreétude in vivo des MPs. L'exposition chez le rat (1-3mois) montre une modification des défenses antioxydantes et des changements cardiaques principalement avec AS, puis CA et un peu moins pour SR. Des processus adaptatifs sont démontrés après 5mois d'exposition.Par ailleurs, il a été montré in vitro sur des adénocacinomes pulmonaires A549 en culture, que le CA induit une destructuration du tapis cellulaire et l'apoptose (caspase 3) mais pas d'effet pro-inflammatoire (IL8, Cox-2). En conclusion, ce travail contribue à étudier l'impact des MPs in vitro et in vivo
In general, inhalation of particles is at the origin of inflammatory and oxidative reactions who are responsible of the degradation of biological cellular constituents, and could have a strong cardiovascular impact. The wood combustion is a major source of semivolatile organic compounds such as the methoxyphenols (MPs) including coniferyl aldehyde (CA), syringaldehyde (SR), or acetosyringone (AS). The MPs are however few studies into literature while toxicity of other compounds also from biomass combustion, as carbon monoxide, soot and polycyclic aromatic hydrocarbon are intensively studies.This work has shown by GC/MS that aging in simulated atmosphere (ozone + light rays) degraded CA in secondary products less cytotoxic, studies on fribroblastes culture but keep the atmospherical level of SR and AS which have a toxicity proved.A device of MPs particle production original by atomization, with a check system (height, composition, weight) and exposition flow continuous (Ø~50 nm, N~7E4 particles/cm3, m~5 µg/m3) adapted to little animals, was developed and validated, allowed the first study in vivo with these molecules. Between 1 and 3 month of exposition to rat Wistar, show modified antioxidant defences and cardiac modification (ischaemia/reperfusion) principally with AS, then CA and less SR. The adaptatives processes (remodeling) are demonstrated after 5 month of exposition.Furthermore, it is showed in vitro on lung adenocacinum cell lines (A549), CA induced a monolayer destructuration and apoptosis (caspase 3) but no effect proinflammatory (IL8, Cox-2 and iNOS).To conclude, this work contributes to study the impact of MPs in vitro and in vivo

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Daouk, Elias. "Etudes expérimentale et numérique de la pyrolyse oxydante de la biomasse en lit fixe." Thesis, Nantes, Ecole des Mines, 2015. http://www.theses.fr/2015EMNA0241/document.

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Les procédés de gazéification de bois à lits fixes étagés sont adaptés à la production d'électricité de petites puissances. Dans ces procédés, la pyrolyse est opérée dans un réacteur continu à lit fixe descendant. La particularité de ce type de réacteur est son fonctionnement autothermique. L'énergie nécessaire au chauffage, au séchage et à la pyrolyse est apportée par la combustion partielle du bois : on parle de “pyrolyse oxydante”. L'injection d'air par le haut du réacteur provoque la propagation d'une zone d'oxydation dans le milieu poreux à contre-courant des écoulements des solides et des gaz. Les travaux présentés dans ce manuscrit visent une meilleure description de cette étape du procédé. Le problème posé est de type multi-échelles. Ainsi, nous avons préalablement mené une étude à l'échelle de la particule isolée avant de s'intéresser au comportement global du lit fixe. A l'échelle de la particule, nous avons quantifié l'effet de l'oxygène et de la taille des particules sur la cinétique de la pyrolyse oxydante. Cette étude nous a guidés pour la mise en place d'un modèle cinétique de cette transformation. A l'échelle du lit fixe, la propagation de la zone d'oxydation a été caractérisée par des approches expérimentale et numérique, offrant ainsi une meilleure connaissance de cette étape du procédé étagé
Wood Multi-staged gasification in a fixed bed reactor is suitable for small-scale electricity generation. In these processes, the pyrolysis is performed in a continuous downward fixed bed reactor. The main feature of this reactor is the autothermal operation. Energy for heating, drying and pyrolysis is supplied by partial combustion of wood, known as “oxidative pyrolysis”. The air introduced from the top of the reactor induces a combustion front that propagates countercurrent with the solids and gazes flows. The work presented in this document aimed to achieve a better description of this process. A multi-scale approach was considered. Therefore, we have firstly studied the behavior of an isolated particle before focusing on the overall fixed bed. At the particle scale, we have quantified the effect of oxygen and of particle size on the oxidative pyrolysis kinetics. This led us to the setup of a kinetic model for this transformation.At the fixed bed scale, the propagation of the combustion front was studied considering the experimental and numerical approaches, which provides a better understanding of this step of the wood staged gasifiers

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Rouviere, Aurélie. "IMPACT DES COMBUSTIONS DU BOIS DE CHAUFFAGE SUR LES ATMOSPHERES EXTERIEURES ET INTERIEURES.ETUDE DE LA DEGRADATION D'UN TRACEUR SPECIFIQUE EN ENCEINTE DE SIMULATION : LE CREOSOL." Phd thesis, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00122591.

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L'atmosphère terrestre est un milieu très complexe, perpétuellement en interaction, dont sa composition est fortement influencée par les activités humaines qui émettent de nombreux composés. Peu d'études liées aux émissions de composés organiques volatils (COV) en air intérieur à partir des sources de combustion (différents modes de chauffage, cuisine, ...) ont été conduites à ce jour. En effet, l'utilisation de cheminées ne peut que s'accentuer ces prochaines années compte tenu de l'augmentation importante du coût du pétrole et de la valorisation du bois en tant que source alternative. Une partie de la carence en études dans de domaine est liée au manque de techniques analytiques permettant d'accéder aux composés émis à des niveaux très faibles.Le travail entrepris a pour principal objectif l'évaluation de l'impact des émissions de COV dû à la combustion du bois, plus particulièrement dans les atmosphères intérieures. Afin de mieux appréhender le rôle des composés émis sur la qualité de l'air et la santé, une étude cinétique de photodégradation d'un traceur spécifique de la combustion a été réalisée : le créosol. Ainsi après avoir étudié les possibilités de nouveaux supports analytiques à base de nanostructures de carbone (NSC) nous nous sommes attachés à évaluer les caractéristiques des émissions de différents foyers individuels à bois. Cette étude a montré qu'il était possible d'isoler certains composés « traceurs » en relation avec le type de combustion et l'essence de bois brûlé. Les NSC ont montré des qualités analytiques inégales à ce jour et demande encore des études complémentaires. Un traceur type : le créosol, à été mis en évidence dont son étude cinétique a montré qu'il était très réactif avec une constante très élevée et qu'il était à l'origine de composés secondaires parfois plus toxiques pour la santé humaine (composés oxydés).

Дисертації з теми "Combustion du bois"

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