Brûleur de haute performance pour granules de bois torréfié

La biomasse torréfiée est généralement considérée comme une technologie à haute valeur pour faciliter le déploiement à grande
échelle des bioénergies. En dépit des avantages évidents des granules de bois torréfié, Biedermann & al [1] ont démontré que leur
utilisation pratique dans de petites chaudières commerciales nécessite des modifications à leur design et à leur réglage. D’autre
part, Kalla & al [2] ont expérimentalement démontré en laboratoire la vitesse de combustion des granules de bois torréfié est en
effet significativement plus lente que celle des granules de bois ordinaire ou des sciures de bois, et que la température de combustion
est significativement plus élevée. En 2019, Carboniq Inc., à travers sa filiale Carbonaxion Bioénergies Inc. a mis en service
une chaudière de 250 kW de type ‘volcan’, et l’a opérée aux granules de bois torréfié pour une saison complète. Plusieurs mois de
service dans des conditions réelles ont confirmé les problèmes identifiés par Biedermann et al, à savoir une quantité excessive de
granules imbrûlés, des problèmes de scarification des cendres, ainsi qu’un taux excessif d’oxygène dans les gaz de cheminée.
Finalement, un groupe de travail du CRIBIQ [3] a conclu que ces problèmes devront être résolus avant que les granules de bois
torréfié puissent réaliser leur plein potentiel. Afin d’obtenir une combustion complète, trois facteurs doivent être respectés lors de
la conception d’une chambre de combustion : a) la température de combustion doit être suffisamment élevée : au moins 800-850°C;
b) les gaz de combustion et l’air doivent être bien mélangés; et c) le temps de séjour des gaz dans la chambre de combustion doit
être suffisamment long.
Le projet proposé est divisé en 3 tâches à savoir : Tâche 1 : Cette tâche consiste à réaliser une recherche de littérature de l’état de
l’art sur les brûleurs hautes performances pouvant brûler de façon efficace le granule torréfié. Tâche 2 : Cette tâche consiste à
réaliser une modélisation d’un système de combustion, en utilisant l’outil de modélisation CFD d’Ansys-Fluent®. Il s’agit de
développer un modèle virtuel du système de combustion sélectionnée dans la Tâche 1. Il faut procéder ensuite à la validation du
modèle CFD du brûleur haute performance à partir des données disponibles dans la littérature ou au Laboratoire de Combustion de
ULaval. Tâche 3 : Cette tâche consiste à utiliser sur le modèle CFD développé à la tâche 2, pour faire une étude paramétrique afin
d’optimiser les performances et les paramètres d’opérations du brûleur à granules torréfiés. Dans un projet subséquent et selon les
ressources alors disponibles, un modèle physique à échelle 1 :10 du bruleur haute performance ainsi optimisé sera fabriqué et testé
en laboratoire pour valider le concept proposé dans la tâche 3.