Valorisation thermochimique de la biomasse : - Pyrolyse et Gazéification -
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- Basile Gaspard St-Louis
- il y a 6 ans
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1 Valorisation thermochimique de la biomasse : - Pyrolyse et Gazéification - Introduction Procédés de pyrolyse Procédés de gazéification Les activités du Cirad Philippe Girard philippe.girard@cirad.fr Laurent Van de steene steene@cirad.fr
2 Biomasse Introduction Voies biochimiques Voies thermochimiques Digestion anaérobie Fermentation alcoolique Extraction d huile végétale Pyrolyse Gazéification Combustion Estérification Huiles Raffinage Charbon FT Gaz + Chaleur Chaleur Ethanol Méthanol Biocarburants ETBE Hydrogène Méthane PAC Electricité (cogénération)
3 Les voies de valorisation Pyrolyse Solide : charbon gaz Liquide : huiles Activation Combustion Extraction Raffinage Charbon de bois Charbon actif Chaleur Produits chimiques Carburant PED Electricité/ Chaleur Dépollution des eaux/fumée Matériau catalytique Transport
4 Pyrolyse flash Rendements massiques (% / biomasse sèche) Huiles Eau de réaction Gaz Charbon végétal ~ 65 ~ 10 ~ 13 ~ 11 Rendements énergétiques (% / PCI biomasse) Huiles Gaz Charbon végétal ~ 70 ~ 13 ~ 14
5 Pyrolyse flash - Principe - BIOMASS 1 2 Dryer Grinder 3 6 Freeboardd 7 Quench cooler 9 8 GAS For export Electrostatic pecipitator 10 Reactor CHAR 4 Recycle gas heater and/or oxidiser 5 Export BIO-OIL Gas recycle
6 - Pilotes - Pyrolyse flash Dynamotive, 450 kg/h Wellman, 250 kg/h
7 - Pilotes - Pyrolyse flash 650 kg/h ENEL
8 Les voies de valorisation - Electricité - Gazéification GAZEIFICATION Gaz combustible Gazéification en cycle combiné (IGCC) ~ 50 % Chaudière Moteur/turbine vapeur Moteur à gaz (combustion interne) Turbine vapeur Turbine à Gaz % ~ % % % Electricité (et chaleur)
9 Les voies de valorisation - Biocarburants - Gazéification GAZEIFICATION Gaz combustible Moteur/turbine à vapeur Electricité Pile à combustible Gaz de synthèse Moteur / Turbine à Gaz Méthanol FT Hydrocarbures Electricité
10 Alimentation Gazéification Quelles exigences sur le combustible à l'entrée? Co-courant Contrecourant Lit fluidisé Lit entrainé Granulométrie (mm) < 1 Humidité (%wb) < < 50 < 40 < 15 Cendres (% db) < 5 < 15 < 20 < 20 Point fusion cendres ( C) > 1250 > 1000 > 1000 > 1250 Densité (kg/m 3 ) > 500 > 400 > 100 > 400
11 Epuration des gaz Gazéification - Contraintes liées aux diverses applications - Applications Goudrons Mg/Nm 3 Particules Mg/Nm 3 Alkalins Mg/Nm 3 Ammoniaque (Mg/Nm 3) Chlorures Mg/Nm 3 Sulphures Mg/Nm 3 Moteur gaz < 50 <50 <1 <50 <10 <100 Turbine gaz < 5 < 30 ~ ppmv Synthèse Fisher Tropsch / Méthanol < 1 < 0.02 ~ ppmv PAC < 1 ~ ppmv
12 Procédés Electricité Gazéification Procédés à lit fixe Viking Gasifier, DTU, Dk 250 KWth Contre courant (updraft) Co-courant (downdraft) Lits étagés Procédés à lits fluidisés denses circulants entraînés CHP-Plant Gussing, Autriche Double lit flluidisé atmosphérique 8 MW : 2 MWel / 4,5 MWth
13 Procédés Biocarburants Gazéification CHOREN (All) Carbo-V Pyrolyse lente + Lit Entrainé FZK (All) Energy (Siemens) Pyrolyse rapide + Lit Entrainé CHOREN
14 Conclusions Electricité (moteur/turbine) - Contexte très favorable - Gazéification Plus de 300 projets et 700 Gazéifieurs à travers le monde 128 unités en fonctionnement (42 GWth) - Mais - Démonstration industrielle pour la gazéification de la biomasse et production d'électricité à confirmer Investisseurs intéressés (mais risques financiers et techniques encore trop élevés) Garanties de performances nécessaires (7000 h/an ) Spécialisations des fabricants ("série")
15 Conclusions Rendements : Biocarburants - BTL- - Gazéification : enjeux considérables Gazéification : 1,5 à 3,5 tep/ha Ethanol : 0,65 à 0,85 tep/ha EMHV : 0,7 à 0,95 tep/ha Potentiel important : toute la plante (lignocellulose) Synthèse Fisher-Tropsh % de substitution en France Biocarburants "2 ème génération" Diesel de haute qualité moins polluant (pas de soufre, aromatiques, suies) Procédé existant industriellement (CH 4, charbon minéral) Mais à démontrer industriellement! Gazéification
16 CIRAD - Les projets en cours de UPR 42 - Ressource - Evaluation potentiel - Conditionnement combustible - pyrolyse flash - imprégnation - torréfaction Procédés - Gazéification étagée - 60 et 2300 KWth - Thermochimie de la gazéification en lit fixe 1 kg/h - Epuration des gaz - Craquage des goudrons - Reformage hydrocarbures Analyse physico-chimique : solide, liquide, gaz Analyse technico-économique
17 CIRAD - des laboratoires et une plateforme d'essai - Laboratoire d'analyse Pilote 75 KWth Réacteurs de pyrolyse Laboratoire de thermochimie Réacteur à Lit fixe continu
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