IV!- ASPECT TECHNOLOGIQUE DE LA GAZEIFICATION.
La gazéification d'un combustible solide est son
oxydation partielle par l'air, l'oxygène, la vapeur d'eau, le gaz
carbonique, seuls ou en mélange, conduisant à un produit gazeux
combustible composé principalement d'hydrogène et de monoxyde de
carbone. C'est une technique bien connue, la gazéification du charbon de
bois ayant longtemps fourni le gaz de ville. Par rapport à l'historique,
il faut noter que depuis le début du 20e siècle, est
apparu le premier gazogène sur véhicule en Europe ; cette
époque constitue un véritable tournant pour la technologie de
gazéification. Les gazogènes à bois et à charbon de
bois sont alors développés partout en Europe et aux Etats Unis.
C'est ainsi que suite aux problèmes d'approvisionnement en carburants
pétroliers pendant la seconde guerre mondiale, on va compter en 1942
près de 300 000 unités de gazogènes installés sur
véhicules en Allemagne et une centaine de mille chacun pour la France,
le Japon et l'Union Soviétique. Après 1945, avec le retour des
carburants pétroliers, on va assister à une chute de la
gazéification qui va être redécouverte pendant la
décennie 1974 - 1984 à l'occasion du choc pétrolier
(TAGUTCHOU, 2000). D'après l'histoire, la
gazéification est une technique éprouvée qui a fait ses
preuves en situation difficile, jouant le rôle d'alternative
d'approvisionnement en carburant. Avec un champ d'application vaste, c'est une
technique qui devrait constituer une solution au problème difficile
d'électrification rurale en centre isolé, surtout en zone
forestière humide où la matière première est
disponible et bon marché.
Notre préoccupation ici est donc d'analyser la
gazéification du charbon de bois en vue de la production de
l'électricité et de la force motrice en zone forestière
humide. C'est ainsi que nous nous convenons de présenter la
théorie de gazéification de la biomasse en générale
et celle du charbon de bois ; nous essayerons de voir aussi les avantages et
inconvénients de la gazéification du charbon de bois par rapport
à celle du bois brut; il sera aussi succinctement présenté
la technologie fondamentale de gazéification.
IV.1!- Technologie de la gazéification de la
biomasse
IV.1.1!- Principe de fonctionnement des
gazogènes
Le principe de fonctionnement des gazogènes part du
principe fondamental du gazogène à lit fixe et à tirage
inversé qui fut développé par l'Ingénieur
IMBERT en 1921 et qui constitue la base des
gazogènes aujourd'hui commercialisés (figure n° 3):
Alimentation en combustible
Air
Gaz
Séchage
Pyrolyse
Gaz
Oxydation
Réduction
Cendrier
Figure nO 3:
schéma du générateur IMBERT
C'est un gazogène à bois comprenant deux axes
concentriques : une cuve centrale cylindroconique constituant le
réacteur et une cuve extérieure jouant le rôle
d'échangeur de chaleur:
Dans la cuve centrale, cylindro-conique, le combustible traverse
4 zones successives : 1' Une zone de séchage entre 100°C et
200°C.
1' Une zone de pyrolyse entre 200°C et 800°C où
la biomasse est transformée en charbon, gaz (CO, CO2, CH4, H2) et des
goudrons.
1' Une zone d'oxydation entre 800°C et 1200°C
où le carbone du charbon de bois et les produits volatiles
dégagés dans la zone de pyrolyse sont craqués totalement
ou partiellement en présence de l'air distribué par des
tuyères.
1' Une zone de réduction où les molécules de
carbones de CO2 et de H2O sont transformées en monoxyde de carbone, H2
et CH4.
Le gaz quitte ensuite la zone de réduction et entre
dans la cuve extérieure; il remonte cette double enveloppe en se
refroidissant par transfert de chaleur (conduction et convection) vers la cuve
centrale et vers l'extérieur.
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