Depollunet

ou la dépollution de l'air

 

 7.3. CALCUL D'UNE CHAUFFERIE A BOIS

Un réseau d'alimentation automatique et de dépoussiérage des fumées pour une chaudière demande une certaine gymnastique qu'il est facile de comprendre. Nous allons les détailler ci-après en partant de déchets type copeaux de bois ayant une humidité sur sec de 15% pour alimenter une chaudière de 3000 th/h.

7.3.1.    Pouvoir calorifique

Le PCI d'un Kg bois sec est de : P0 = 4170 kcal/h

image72007

Avec :

anibull2 PH =          Pouvoir calorifique à l'état H en kcal/h

anibull2 P0 =          Pouvoir calorifique à l'état anhydre en kcal/h (4170 kcal/h)

anibull2 H =          degré d'humidité exprimé en % sur sec

Soit pour des déchets ayant une Humidité relative HR de 15% :

image72010

7.3.2.    Quantité de déchets nécessaire à la combustion

image72013

Avec :

anibull2 PH =      Pouvoir calorifique à l'état H

anibull2 PC =      Puissance de la Chaudière en kcal/h

anibull2 Q =        Quantité de déchets en kg/h

Ceci est valable pour une chaudière ayant un rendement parfait. Dans le cas le plus courant avec un rendement de 75% il faudra :

image72016

7.3.3.    Débit d'air nécessaire au transport pneumatique

Deux cas peuvent se produire soit l'étude concerne une chaudière avec insufflation directe soit le foyer est totalement autonome et le transport pneumatique ne sert qu'à l'amenage en un point précis.

Chaudière à insufflation (ou chaudière avec avant foyer), on minimisera au maximum l'air d'insufflation et il faudra prendre un taux de 2,5 m3/h/kg.

Pour l'exemple en cours : 1128 x 2,5 = 2820 m3/h ou un diamètre de transport pneumatique de 200 mm à 25 m/s.

On prendra toutefois la précaution de ne pas avoir de diamètre de transport pneumatique inférieur à 140 mm. Il y a dans ce cas trop de risque de bourrage, à cause de l'irrégularité d'amenage de la vis d'extraction. Il faudra alors, avoir le recours d'un cyclone. Ce cyclone réglé en pression aura une partie de l'air transmis avec les déchets à la chaudière ; le reste de l'air en sortie supérieure du cyclone pourra être raccordé à la prise d'air de combustion de la chaudière ou de l'avant foyer.

Chaudière à alimentation des déchets par moyens mécaniques, on prendra un taux beaucoup plus important et avec certaines précautions on pourra effectuer un circuit fermé avec un cyclone.

7.3.4.    Calcul du ventilateur de tirage

Pour brûler un kg de déchets de bois il faut un débit d'air de 7,2 Nm3/h.

Où pour l'exemple considérer :

anibull2 à température ambiante :

image72018

anibull2 à température des fumées (prendre le maximum 400° C) :

image72020

Auquel il faudra ajouter un coefficient de 20% pour excès d'air et permettre un réglage.
Soit un débit de fumées de image72022. Ce dernier servira de référence pour le calcul du dépoussiéreur et du ventilateur.

7.3.5.    Régulation de tirage

Parmi les problèmes, le plus important dans la combustion des déchets de bois est la coloration des fumées qui est souvent trop noire. Quand on cherche à éliminer ce phénomène il est indispensable de prévoir une régulation de tirage. En fait pour éviter ce problème il faudrait que l'ensemble alimentation et extraction de fumées n'ait pas de variation au cours du fonctionnement.

Or il y a toujours variation.

anibull2 Variation sur la quantité de déchets en approvisionnement : Le principe de la vis d'extraction est d'extraire les déchets en volume. Selon la hauteur des déchets dans un silo la densité de ceux-ci peut varier du simple au double. A la chaudière, cette variation pourra être cause d'un manque d'air de combustion et donc d'une formation d'une fumée noire par combustion incomplète.

anibull2 Variation de température des fumées : entre le moment du démarrage de la chaudière et la fin de combustion (moment ou s'arrête la chaudière), les fumées varient en général de 100° C à 300° C. Dans l'exemple en cours, le débit des fumées oscillera entre :

image72025

image72027

En supposant le débit d'extraction réglé pour une parfaite combustion à 300° C, il y aura prés de 50% de débit d'air de combustion en trop dans le foyer lorsque les fumées seront à 100° C (à chaque redémarrage de la chaudière). Sans précautions le trop important débit d'air de combustion entraînera, à l'extérieur, des déchets imbrûlés.

En fait, cette régulation de tirage peut se faire très facilement. Un déprimomètre mesure la dépression du foyer et par l'intermédiaire d'une vanne ou mieux d'un by-pass sur la gaine de sortie des fumées, la régulation agit en ouverture ou en fermeture.