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RÉSUMÉ
L’utilisation du bois comme source d’énergie est devenue une alternative intéressante et prometteuse, renforcée par l’amélioration des performances des appareillages pour combustion bois. L’installation doit néanmoins être dimensionnée aux besoins. Cet article est consacré aux solutions de chauffage au bois de fortes capacités, industrielles et collectives. Ces équipements sont automatiques et doivent répondre aux problématiques d’approvisionnement et de qualité des combustibles, et de formation des installateurs et utilisateurs.
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Yann ROGAUME : École nationale supérieure des technologies et industries du bois (ENSTIB) - Laboratoire d’études et de recherches sur le matériau bois (LERMAB) UMR 1093 INRA/ENGREF/UHP Nancy I
INTRODUCTION
L’article précédent (Production de chaleur à partir du bois- Combustible et appareillage) a proposé une vue globale sur le bois en tant que combustible et a présenté les différents procédés et appareillages pour la combustion du bois.
Le plus gros développement est réalisé actuelement au niveau industriel et collectif avec des installations de fortes capacités (de quelques centaines de kilowatts à quelques mégawatts). Dans cet article, nous nous intéresserons aux chaufferies automatiques de moyennes et fortes puissances adaptées à ces applications.
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Équipements de chaudières automatiques1. Installations industrielles
Les installations industrielles ont pour objectif de produire de la chaleur, puis de l’acheminer, sous forme adéquate, aux endroits voulus. Nous allons ici présenter rapidement les principes de fonctionnement des différents systèmes les plus courants.
1.1 Production de chaleur
Une chaudière bois-énergie est composée de trois parties :
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le foyer : lieu de dégradation du combustible et de début de flamme ;
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la chambre de combustion : lieu de développement de la flamme ;
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l’échangeur, permettant la récupération de l’énergie produite par la combustion.
Ainsi, une chaudière complète peut être schématisée selon le principe de la figure 1.
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Le foyer est l’endroit qui reçoit le combustible et une partie de l’air (l’air primaire) et dans lequel la phase de dégradation du combustible et la première phase de combustion apparaît. Ensuite, la flamme se développe dans la chambre de combustion dans laquelle est injectée la seconde partie de l’air (l’air secondaire) pour permettre une oxydation complète des gaz et limiter ainsi les émissions d’imbrûlés de type CO, COV...
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La chambre de combustion est le plus souvent revêtue de béton réfractaire dont le fort pouvoir de rayonnement favorise le séchage du combustible. Il faudra ainsi augmenter cette masse de béton réfractaire pour la combustion de bois humide et la réduire pour la combustion de bois plus sec.
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L’échangeur a pour objet de permettre la récupération de la chaleur produite par la combustion. Il s’agit donc d’une phase d’échange de chaleur entre les fumées issues de la combustion et un fluide caloporteur (le plus souvent de l’eau) qui sera ensuite utilisé pour dissiper l’énergie aux endroits souhaités. Plusieurs types d’échangeurs existent, les plus courants étant :
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les échangeurs à tubes et lames d’eau. De l’eau, circule dans des tubes ou des lames, et est chauffée directement par les gaz de combustion. Ces systèmes permettent une récupération d’énergie au sein de la chambre de combustion et sont très utilisés dans les systèmes simples et à faibles températures (chaudières...
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