mod_15 TSGC TMGC Combustibles et combustion
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1. V A a EE k r Eri FENE 0 10 i 97 a lt IR SSS 0 08 L Dangereux 0 06 0 25 0 04 Effet ubl ACCDUDICS 0 02 UD SE S Die 4 kaa L EST p lh 2h 3h 4 h temps d exposition OFPPT DRIF 23 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION CONSTITUTION DE L ATOME Les atomes tant l ultime division de la mati re ils sont alors les plus petites particules qui conserveront leur individualit au cours des divers combinaisons chimiques que l on pourra r aliser Structure Les atomes ont taille extr mement petite et l on pourra retenir les moyennes de l ordre de Diam tre Q 107 mm Masse 10 103 g Couches ou orbites 1 Novau N sS 2 _ N A Vide X L atome comprend deux r gions distinctes fig 1 Une r gion centrale appel e noyau form de deux sortes de particules Les protons porteurs d une charge positive e Les neutrons de charge nulle donc lectroniquement neutre e Une r gion dans laquelle gravite dans l espace sur des orbites bien d finies et des distances relativement grandes du noyau des lectrons de charge n gative e on parl2. RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION VII 8 Etude de la combustion r ductrice Guide de travaux pratiques 62 l TP1 Pr r gler le br leur 63 II TP2 R gler la combustion 71 Evaluation de fin de module 76 Liste bibliographique 77 OFPPT DRIF 3 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION MODULE 15 COMBUSTION ET COMBUSTIBLES Dur e 72 H 80 th orique 20 pratique OBJECTIF OPERATIONNEL DE PREMIER NIVEAU DE COMPORTEMENT COMPORTEMENT ATTENDU Pour d montrer sa comp tence le stagiaire doit ma triser les techniques d usage de combustion selon les conditions les crit res et les pr cisions qui suivent CONDITIONS D EVALUATION partir de consignes donn es par le formateur l aide de documentations techniques fournies par le formateur A partir de mise en situation CRITERES GENERAUX DE PERFORMANCE Maitrise de l exploitation des diff rents combustibles et respect des consignes de s curit Calcul pr cis du rendement de combustion Calcul du pouvoir et d mission calorifique de la combustion OFPPT DRIF 4 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION OBJECTIF OPERATIONNEL DE PREMIER NIVEAU DE COMPORTEMENT PRECISIONS SUR LE COMPORTEMENT ATTENDU Conna tre les combustibles B
3. 1 5 Propri t s chimiques des combustibles a La mati re La mati re est discontinue Toute mati re min rale v g tale animale sous quelque forme qu elle soit est constitu par un assemblage de parcelles infinit simales et ins cables On distingue Les corps simples Les corps compos s b Corps simples Les corps simples sont des corps qui ne peuvent subir aucune d composition et leur ultime division est l atome Tous les atomes d un corps simple sont identiques et on les propri t s Dans la nature a d nombr ce jour une centaine de corps simples 103 dont 92 l ments naturels Leur nombre est donc limit et une trentaine d entre eux seulement sont courante Nous citerons l oxyg ne l azote le carbone le souffre l hydrog ne le silicium le calcium le potassium le fer le cuivre le plomb l or l argent le chlore le phosphore le c Corps compos s lls r sultent de la combinaison de corps simples dans des proportions d finies toujours les m me pour donner naissance de nouveaux corps qui ont leurs propri t s sp cifiques n ayant plus rien de commun avec les constituants Exemple 1 Combinaison du carbone et l oxyg ne donne soit du gaz carbonique soit de l oxyde de carbone selon les proportions des constituants 2 Combinaison de l hydrog ne et de l oxyg ne donne naissance l eau 3 Combinaison du chlore et de l hydr
4. R action chimique fondamentale 2 E gt 2 120 40 440 369 169 649 22 41 44 81 22 41 44 81 Cette r action s accompagne d un d gagement de chaleur 393 kJ 480 kJ 204 kJ x 2 209 kcal 243 Wh 873 kJ Pouvoir calorifique inf rieur d un n de CH 243 Wh x 10001 10848 Wh n 10 84 kWh n 22 41 Volume de vapeur d eau produite de gaz 44 81 x 10001 2000 l 2 n 22 41 La chaleur latente de vaporisation de l eau est 2253 kJ soit 539 kcal kg Quantit de chaleur r cup r e en condensant la vapeur d eau d gag e par la combustion d un m n de CH4 2253 kJ x 1607g 3620 kJ_soit 1 007 kWh 1000 g Pouvoir calorifique sup rieur d un n de CH 10 84 kWh 1 007 kWh 11 847 kWh n Volume d oxyg ne n cessaire la combustion d un n de gaz 44 81 x 10001 20001 soit 2 n 22 4 OFPPT DRIF 46 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION Volume d azote 2000 x 79 V O 7523 soit 7 5 21 Volume d air de combustion V a V O2 V N2 2 n 7 5 m n 9 5 m n Volume de produit 22 41 x 10001 V COxs 1000 1 1 n 22 41 Volume des fum es s ches V Fs V CO V No 1 7 5 n
5. RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION TP 4 intitul du TP pr r gler le br leur 1 1 Objectif s vis s R glage de l air comburant sur le volet d air du br leur R glage de la pompe fioul 1 2 Dur e 8 H 3 Mat riel quipement et mati re d uvre par quipe a Equipement Chaudi re manom tre de pression du fioul de 0 40 bar 2 tournevis plat 2 cl molettes jeu de cl fourche Cl six pans b Mati re d uvre Combustible fioul 1 4 Description le stagiaire doit Faire le r glage du volet air selon la notice technique Faire le r glage de la pompe fioul selon les directive du formateur 1 5 D roulement du TP Ces travaux pratiques doivent tre faites par deux ou trois stagiaires OFPPT DRIF 63 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION TRAVAUX PRATIQUES COMPORTEMENT ATTENDU _ DUREE 8 H D PREREGLER LE BRULEUR CONTROLES PRELIMINAIRES Se r f rer aux instructions donn es par le constructeur de la chaudi re V rifier le plein d eau de l installation au moyen de l hydrom tre ou du niveau S assurer que la pompe de circulation d eau fonctionne normalement V rifier si toute l installation d alimentation et de r paration du Fuel est en ordre de marche V rifier si
6. T Ta Pertes en du PCI K temp rature des fum es Ta temp rature de l air comburant teneur CO2 des fum es en K coefficient variant avec la combustible K 0 7 pour le charbon K 0 6 pour les fiouls K 0 5 pour le GPL butane et propane Les pertes par les fum es peuvent tre aussi directement lues sur les tables 2 2 2 5 pour diff rents combustibles ces pertes sont valu es en fonction de la diff rence de la temp rature N B les pertes par chaleur sensible des fum es incluent toutes les pertes chaleur sensible y compris celle de la vapeur d eau Cependant la vapeur latente de vaporisation de l eau n est pas prise en consid ration dans le calcul de ces pertes vu que le rendement est report au pouvoir calorifique inf rieur et non PCS Temp rature des fum es et la temp rature ambiante et de l un des param tres suivants l exc s d air la teneur ou la teneur en 2 des fum es OFPPT DRIF 53 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION Ces deux m thodes sont illustr es dans la table 2 1 Table 2 1 exemple de calcul des pertes par chaleur sensible fum es L analyse des fum es a donn une teneur de CO2 de 11 La temp rature ambiante est de 25 et celle des fum es est de 300 sachant que le combustible utilis est le fioul lourd 2 valuer le pourcentage des
7. 21 OFPPT DRIF 33 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION V N 5600 x 3 76 21066 litres 2 1 066 n Volume d air de combustion V air V air V VN V air 5600 21066 26666 litres 26 666 n On peut galement crire 5600 x 100 V air 21 5600 x 4 76 26666 litres 26 666 Volume d eau produit 6 2 Les deux cas sont consid rer celui de l eau l tat vapeur gt O qui nous permet d crire 22 4 x 1000 11200 litres 1 200 n 2 on notera dans ce cas que le volume de la vapeur est double de celui de l oxyg ne Celui de l eau l tat liquide nous permet d crire 18 x 1000 r 9 kg d eau 9 litres 2 Donc bien noter que la combustion de l hydrog ne va entra ner la formation de vapeur d eau qui en se condensant ruissellera sur les parois froides chemin es mal calorifug es par ex Volume des fum es consid rera les deux cas H20 vapeur et H20 liquide Cas de vapeur les fum es seront uniquement constitu es H20 et par le de l air de combustion et nous aurons V f h V H20 V V f h 11200 On appelle ces fum es humides f h Cas de liquide l eau tant condens e les fum es sont constitu es par seul volume d azote de l air de combustion et aura alors V
8. Ligne de gicleur et d flecteur R glage du clapet d air Optimisation du r glage Une fois le r glage de base effectu il y a lieu d optimiser les r sultats par affinement du r glage du br leur En r duisant la section entre la chambre de m lange et le d flecteur on augmente la pression de l air ce qui occasionne dans de nombreux cas une am lioration des valeurs de combustion La diff rence entre le r glage final et le r glage de base d apr s les diagrammes ci dessous est d autant plus grande que la pression foyer diff re des valeurs les plus courantes R armement cas de d rangement du br leur le r armement ne peut intervenir qu apr s env 60 sec Il faut actionner le bouton poussoir rouge situ sur le capot du br leur R glage Pour que le r glage d un br leur soit optimis il est n cessaire d effectuer des mesures de combustion Avant ces mesures il faut v rifier que le g n rateur soit tanche afin d viter les entr es d air parasite OFPPT DRIF 65 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION Optimisation des r glages selon les installations il y a lieu d optimiser les r sultats par un affinement du r glage du br leur En diminuant la section de passage entre le d flecteur et la t te de combustion par rotation gauche de la vis de r glage image 2 on obtient une plus grande pression Les valeurs
9. cules de corps simples Mol cule d h lium gt lt J Fig 15 Mol cule 11 lig 14 OFPPT DRIF 26 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION COMBUSTION COMBUSTION DES LIQUIDES Coefficient de dilatation cubique Les liquides se dilatent sous l action de la chaleur pour les fiouls l augmentation des volumes est d environ 0 8 pour mille et par de variation de temp rature Coefficient de dilation cubique k 0 8 103 En chauffant 1000 litres de fioul de 106 30 C soit 20C d l vation de temp rature l augmentation de ce volume 30 ser a donc de 1016 litres Remarque importante la masse n a pas chang La qualit d nergie non plus C est pour cette raison que certaines organisations de consommateurs souhaitent la livraison par pes e DEFINITION GENERALE DES COMBUSTIBLES Ce sont des corps simples ou compos s qui ont la propri t de r agir avec l oxyg ne de l air en donnant de la chaleur En langage chimique c est une r action exothermique et oxydation Les produits de la r action appel s oxydes EQUATIONS FONDAMENTALES DE LA COMBUSTION Cette tude permettra de d terminer pour une mol cule gramme de c h2 de s2 La qualit d oxyg ne n cessaire th oriquement pour la br ler La quantit d air qui correspond cette quantit d oxyg ne sachant que l
10. l initiation au d veloppement et au maintien de cette combustion Nous pr sentons succinctement dans cette section les trois conditions essentielles au processus de combustion e La temp rature du combustible doit tre port e et maintenue une temp rature suffisamment lev e sup rieure la temp rature d inflammation pour compl ter toutes les r actions de combustion Un bon m lange entre l air et le combustible doit tre assurer La composition du m lange doit tre ad quate pour assurer des conditions favorables de combustion e Le temps de s jour du m lange dans la zone de combustion doit tre suffisamment long pour assurer la combustion compl te du combustible Si l une des trois conditions n est pas remplie la combustion ne commence pas s arr te ou se fait mal 2 4 1 Temp rature d inflammation La temp rature d inflammation est la temp rature minimale en dessous de laquelle le combustible peut br ler Pour initier et maintenir la combustion il faut donc pr adolescent porter le combustible au dessous de cette temp rature et maintenir cette condition Dans l enceinte ou se produit la combustion La table 1 5 donne les temp ratures d inflammation de quelques combustibles Table 1 5 Temp rature d inflammation Quelques l ments de combustible Hydrog ne 500 Oxyde de carbone 300 m thane 650 Hydrocarbure lourd 600 800 Carbone 700 Coke 700 tourbe 22
11. part des ouvrages vous trouverez la formule simplifi e 52 SO 69 8 kcal 32 g 32 g 64 g 22 41 22 41 Nous retordrons donc cette derni re galit pour les calarls et comme pour le carbone nous allons d terminer les divers postes qui nous int ressent lors qu on br le 1kg de soufre Volume d oxyg ne V O D apr s la derni re r action on a 22 4 x 1000 V O 700 litres 0 700 n 32 Volume d azote V N 700 x 79 V No 21 V N gt 700 x 3 76 2633 litres 2 633 n Volume d air de combustion V air V O gt V V air 700 2633 3333 litres 3 333 n On aurait pu crire 700 x 100 V air 700 x 4 76 3333 litres 3 333 n 21 OFPPT DRIF 31 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION Volume d anhydride sulfureux V 5 2 22 4 x 1000 V 0 _ 700 litres 0 700 n 32 En effet la r action pr cise en cours que le volume d oxyg ne n cessaire la combustion neutre est gal au volume de SO produit Donc en combustion neutre nous avons en cours V V 700 litres par kg de soufre Volume des fum es Dans ce cas les fum es seront constitu es uniquement par le V et par le V N de l aire de combustion nous avons donc V F V SO V N2 V F 700 2 633 3333 litres 3 333 n Chaleur d gag e par 1 kq de s
12. 3 PASSABLE Certains foyers seront r guli rement recouverts d une couche de suite pas au point d imposer plus d un nettoyage par an 4 MEDIOCRE Cas limite certaine foyers se couvriront rapidement de suie d autres mod r ment 5 MAUVAIS Encrassement rapide du foyer dans tous les cas rendant n cessaires plusieurs nettoyages au cours de la saison de chauffage 6 TRES MAUVAIS Couche paisses de suie sur les surfaces des foyers apr s peu de temps pouvant avarier le fonctionnement du r glage de la chemin e et diminuer le tirage un point dangereux BACHARACH INSTRUMENT CO TI ha b E xi ma m AAA ar BACHARACH OIL BURNER SMOKE SCALE DEVILOPIS IN COOPERATION WITH THILL DIYTLOPMINT wa Thi cola on let fara Qon rehas oq 2250 mhk hes par sgmars sh of Atering which h F F roker models RIB ond PAC Terier ond 10 AA for SCC wn FCC B Tete For moter cmaroied vacie matar rea hinnill for paid Thla Seuls C nlarms to ASTM D 2194 437 SCALE w C 7 U S A Mada ln TAA OFPPT DRIF 22 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION EFFETS DU CO SUR L HOMME de C dans l air ambiant
13. Assurer la combustion compl te C Faire le r glage du br leur D Calculer le rendement de combustion CRITERES PARTICULIERS DE PERFORMANCE Connaissance juste de la d finition de combustible Explication pertinente du pouvoir calorifique d un combustible D finition exacte d une combustion compl te Calcul pr cis des pouvoirs comburivore et fumig ne Calcul exact de la composition de fum es D finition exacte et descriptive de l analyse de CO O2 et de Usage correct des appareils d analyse R glage ad quat de l exc s d air pour assurer la combustion id ale Mesure exacte de la temp rature des fum es Lecture correcte des pertes par fum es partir des tables Calcul exact des pertes par les fum es l aide des formules Calcul correct du rendement de la combustion OFPPT DRIF RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION OBJECTIFS OPERATIONNELS DE SECOND NIVEAU LE STAGIAIRE DOIT MAITRISER LES SAVOIRS SAVOIR FAIRE SAVOIR PERCEVOIR OU SAVOIR ETRE JUGES PREALABLES AUX APPRENTISSAGES DIRECTEMENT REQUIS POUR L ATTEINTE DE L OBJECTIF DE PREMIER NIVEAU TELS QUE Avant d apprendre connaitre les combustibles A le stagiaire doit 1 D crire la composition de la mati re 2 Conna tre les r actions chimiques Avant d apprendre assurer la combustibles compl te B le stagiaire doit D crire les q
14. f s V No 21066 litres 21 066 m n Ces fum es sont appel es fum es s ches f s OFPPT DRIF 34 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION Quantit de chaleur d gag e par 1 kg l hydrog ne Les deux cas sont envisager l tat de vapeur 57 7 x 1000 28850 kcal kg 2 H20 l tat d eau condens e 67 4 x 1000 83700 kcal kg 2 Et qui est int ressant pour tudes c est le gt l tat de vapeur Donc la base 28850 kcal kg On ne r cup re donc pas la chaleur latente de vaporisateur souffl dans les chaudi res condensation dont l on mesure mieux l int r t OFPPT DRIF 35 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION SCHEMA DE LA COMBUSTION DU CARBONE DU SOUFRE ET L HYDROGENE 1 kg 1 kg 1000 g 1000 g de d H O 91 a 2 Liquide 9 gt H 3 gt 00 3 S E 8 ex 2 2 5 g S lt lt lt S F 8 7 833 2181 B kcal kcal gt x 15 a D 3 E 2 2 lt 33 700 kcal PCS OFPPT DRIF 36 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION COMBUSTION OXYDANTE La combustion neutre n est
15. h sitez pas interagir avec tout ceci et apporter votre pierre l difice Notre Concept Le portail http www ista ma est bas sur un concept de gratuit int grale du contenu amp un mod le collaboratif qui favorise la culture d change et le sens du partage entre les membres de la communaut ista Notre Mission Diffusion du savoir amp capitalisation des exp riences Notre Devise Partageons notre savoir Notre Ambition Devenir la plate forme leader dans le domaine de la Formation Professionnelle Notre D fi Convaincre de plus en plus de personnes pour rejoindre notre communaut et accepter de partager leur savoir avec les autres membres Web Project Manager Badr FERRASSI http www ferrassi com contactez admin ista ma RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION REMERCIEMENTS La DRIF remercie les personnes qui ont particip ou permis l laboration de ce module Pour la supervision M Rachid GHRAIRI Directeur du CDC G nie Electrique Froid et G nie Thermique M Mohamed BOUJNANE Chef de p le C D C Froid et G nie Thermique Pour l laboration Mr AKKAOUI HASSAN ISGTF DRGC Pour la validation M OUDGHIRI OMAR Formateur l ISGTF M MALLAK ABDELILAH Formateur l ISGTF les utilisateurs de ce document sont invites communiquer a la DRIFtoutes les remarques et suggestions afin de les prendre en consid ration pour
16. l enrichissement et l am lioration de ce programme MR SA D SLAOUI OFPPT DRIF 1 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION SOMMAIRE Page Pr sentation du module 6 R sum de th orie 8 Notion sur la combustion et les combustibles 10 1 1Combustiles 10 1 2 Composition des combustibles 10 1 3 Pouvoir calorifique 10 1 4 Propri t s physiques des combustibles 11 1 5 Propri t s chimiques des combustibles 12 II Combustion 15 11 1 Air comburant 15 11 2 Produits de la combustion 15 11 3 Mode de combustion 16 3 1 Combustion neutre 16 3 2 Combustion r ductrice 16 3 3 Combustion oxydante 19 11 4 Conditions n cessaires la combustion 19 4 1 Temp rature d inflammation 20 4 2 M lange air combustible 20 4 3 Temps de s jour III Appareils de contr le de combustion 20 111 1 Importance de la composition des fum es 20 111 2 Analyseur de fum es 20 III 3 Description 21 IV V VI VII Constitution de l atome La mol cule Combustion des liquides Etude des r actions de la combustion neutre VII 1 Etude la combustion du carbone VII 2 Etude de la combustion du soufre VII 8 Etude de la combustion de hydrog ne VII 4 Etude de la combustion d un F O D VII 5 Inconv nient de la pr sence du soufre dans le F O D VII 6 Etude de la combustion du m thane VII 7 Etude de la combustion du propane OFPPT DRIF
17. la combustion provient de l air Les principaux Combustibles Industriels sont donn s dans la table 1 1 Table 1 1 principaux combustibles industriels Les combustibles solides les diff rents types de charbon Les combustibles liquides les d riv s liquides du p trole tels que les fiouls et le gasoil Les combustibles gazeux le gaz naturel et les d riv s gazeux du p trole tels que la propane et le butane 1 2 Compositions des combustibles La composition chimique est une caract ristique importante des combustibles Les combustibles utilis e dans l industrie sont compos s contenant essentiellement les corps suivants Les mati res combustibles symbole chimique l hydrog ne symbole chimique H d o le nom d hydrocarbure et en quantit moindre le souffre symbole chimique S Les mati res incombustibles l eau symbole chimique l azote symbole chimique N et le cendres surtout pour les combustibles solides OFPPT DRIF 10 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION 1 Les compositions chimiques du Fioul 2 et du ch arbon import sont pr sent es dans la table 1 2 Table 1 2 Exemple de compositions massiques moyennes de combustible Charbon import mati res s ches Carbone 87 0 Hydrog ne 5 2 Soufre 0 5 Oxyg ne 5 8 Azote 1 5 1 3 Pouvoir calorifique Le pouvoir calorifique d un
18. les vannes mont es sur les canalisations de Fuel sont ouvertes V rifier que la tuyauterie d aspiration sur la citerne corresponde au flexible d aspiration de la pompe du br leur 7 V rifier le r glage de divers thermostat de la chaudi re le thermostat limiteur doit tre toujours r gler de 5 10 au dessous du thermostat r gulateur 8 Si l installation est munie de r chauffeur v rifier de r glage de son thermostat 9 Si la chaudi re est d un registre de tirage s assure que celui ci est ouvert 10 V rifier la quantit de Fuel restant dans la citerne Remarque importante La pompe du br leur et celle d alimentation ne doivent jamais tourner sec Il est donc indispensable soit d introduire de Fuel dans conduit d aspiration soit de provoquer l aide d un bac plac cot de la pompe et contenant du Fuel Avant la mise en service remplir la pompe de br leur avec Fuel Il est recommand lorsque la temp rature de l ai ambiant est basse de man uvrer la main plusieurs fois le ventilateur afin de contr ler si la pompe de br leur tourne librement Ceci avant la mise en service et avec l installation hors tension OFPPT DRIF 64 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION TRAVAUX PRATIQUES DUREE 8H Mise en service et r glage WL30 une allure Avant mise en service la canalisation d aspiration d
19. leur gt Calculer le rendement de combustion La dur e globale de ce module est 72 Heures reparties en gt 80 th orique gt 20 pratique OFPPT DRIF 7 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION Module 5 Combustibles et Combustion RESUME THEORIQUE OFPPT DRIF RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION OFPPT DRIF 9 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION NOTIONS SUR LA COMBUSTION ET LES COMBUSTIBLES Ce chapitre rappelle des notions importantes sur la combustion On donne d abord les d finitions et les valeurs des principales caract ristiques des combustibles industriels On traite galement les diff rents modes de combustion et la notion importante de l exc s d air optimal Enfin l importance de la composition des fum es pour le contr le de la combustions et les principaux appareils utilis s sont pr sent s 1 COMBUSTIBLES 1 1 D finition Un combustible est une substance solide liquide ou gazeuse qui peut se combiner facilement avec l oxyg ne selon une r action chimique Cette combinaison dite combustion se manifeste g n ralement par les flammes ou l incandescence des corps qui br lent et s accompagne d un important d gagement de chaleur Dans la pratique l oxyg ne utilis e dans
20. pertes par chaleur sensible des fum es 1 M thode des formules Pour le fioul k 0 6 la formule pr c dente donne 300 25 Pertes 0 6x 15 11 2 M thodes des tableaux l interpolation entre les valeurs correspondant aux lignes 270 et 280 et la colonne CO2 11 de la table 2 2 la diff rence entre la temp rature des fum es et la temp rature ambiante est de 275 pour ce cas donne pertes 15 on lit en m me temps un exc s d air de 44 et une teneur 2 de 6 7 dans le cas ou il y a une diff rence en consid reras que les valeurs donn es par les tables sont plus pr cises que celles des formules Laicui Ges pertes par ia Chaieur sensibie des umees Combustible Fioul lourd N 2 onicue C 0 a 6 3 2 8 0 0 i d 54 3 33 e 23 9 5 1 4 1 9 Difiererce temerature ces funees Pertes car chaleur sensibie ces fumees en PCI Tercerature amiante 150 8 5 8 2 7 9 6 Z 1 6 9 6 6 6 5 6 3 6 1 5 9 5 9 150 9 1 8 7 8 4 8 1 7 8 8 7 3 7 1 6 9 6 7 6 5 6 3 e gt 179 9 7 9 3 8 9 2 6 8 3 8 0 7 8 7 5 7 3 7 6 9 6 7 6 7 189 19 2 9 8 9 5 9 1 8 8 8 5 8 2 8 0 7 7 5 7 3 7 1 7 1 190 19 8 5 4 10 0 5 6 5 3 9 0 8 7 8 4 8 2 7 9 E 7 5 7 5 200 11 6 10 9 10 5 10 6 8 9 1 8 9 8 6 8 5 8 1 7 9 7 9 210 9 11 5 11 0 10 5 12 3 9 9 9 5 9 3 9 0 5 8 8 2 222 12 5 12 0 11 6 10 7 10 4 10 1 9 7 9 5 9 2 8 9 8 7 8 6 29 13 1 12 6 2 1 1 6 1 2 10 9
21. plus lourdes contenue dans le p trole brut tels que les fiouls N 1 2et 7 Les diff rents fiouls se distinguent par leurs propri t s physiques en particulier Le point d clair c est la temp rature minimale laquelle le fioul commence mettre des vapeurs qui s enflamme en pr sence d une flamme Elle est 55 pour les fiouls domestiques et sup ri eur 70 pour les fiouls lourds C est une caract ristique de s curit Le point d coulement c est la temp rature laquelle se fige le liquide Pour les fiouls lourds cette temp rature peut atteindre 40 La viscosit elle caract rise la fluidit des produits Pour se rapprocher des conditions de mise en uvre la viscosit est d termin e 20 pour les fiouls domestiques inf rieure 9 centistockes et 100 pour les fiouls lourds inf rieure 40 cst La viscosit est un param tre qui intervient lors des transfert du combustible pr chauffage des fiouls et de la combustion pulv risation des fiouls Plus un fioul est visqueux c est le cas des fiouls lourds plus il n cessite un r chauffage plus important en vue d une utilisation correcte et ais e La chimie est la science qui tudie la nature et la propri t des corps L action de ces corps les uns sur les autres et les combinaisons qui en r sultent OFPPT DRIF 12 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION
22. quantit de mati re qui puisse exister l tat libre que l on pourra isoler et qui conservera ses propri t s et caract ristiques Nous consid rons donc sch matiquement Les associations d atomes de m me nature qui donnent naissance aux mol cules de corps simples OFPPT DRIF 14 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION 2 COMBUSTION Les l ments n cessaires la combustion sont le combustible et l oxyg ne Au cours de la combustion les composants chimiques du combustible C O et S r agissent avec l oxyg ne selon les r actions suivantes R actions principales C CO 394 KJ mole gt 1 2 242 Kj mole 111 KJ mole 5 O SO 71 Kj mole Les chaleurs d gag es repr sentent les chaleurs des r actions de combustions 2 1 Air comburant On a d j mentionn que dans la pratique industrielle n cessaire la combustion est par l air Cet air est appel lt air comburant gt On sait que la composition volumique de l air est approximativement 21 d oxyg ne 79 d azote L azote n intervient pas dans la combustion et se retrouve donc intact dans les fum es Il se peut on retrouve galement de l oxyg ne s il est en exc s 2 2 Produits de la combustion Les produits de la combustion sont les fum es gaz et les cendr
23. sont des fum es s ches OFPPT DRIF 41 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION COMBUSTION DE SOUFRE 5 3 g R action chimique fondamentale 5 SO 32 g 22 41 22 41 Volume d oxyg ne n cessaire cette combustion 22 41 x 30 V O 2 11 0 002 n 32 g Volume d azote 2 11 x 79 V No 7 9 0 008 n 21 Volume d air n cessaire pour br leur g de soufre VO 0 002 0 008 n 0 010 n Volume d anhydride sulfureux SO produit 22 41 x 30 V SO 2 11 0 002 n 32 g Volume des fum es est gal au V 5 gt V N2 0 002 m n 0 008 n 0 010 n OFPPT DRIF 42 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION Gaz Eau CE carbonique F at Figure 225 Repr sentation simplif e de la combustion d un m tre cube de m thane Combustion st chiom trique F Z rUvPV V7U gt _ gaz oxyg ne azote CO HO azote im 2m 8m 1m 2m 8 Combustion compl te r ductrice EE r ___ Habi _ gt aa EN gaz oxyg ne azote d faut d air CO H O CO imbr l s azote d f
24. uvre Combustible fioul li 4 Description du TP le stagiaire doit mettre en route le br leur Valise d analyse de combustion Cl six pans r glage de la flamme du br leur mesurer l opacit mesurer le mesure la temp rature des fum es calculer le rendement de combustion II 1 5 D roulement du Ces travaux pratiques doivent tre faites par deux ou trois stagiaires OFPPT DRIF 71 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION TRAVAUX PRATIQUES COMPORTEMENT ATTENDU DUREE 8 H E REGLER LA COMBUSTION MISE EN SERVICE ET CONTROLE DE COMBUSTION La mise en marche du br leur s effectue en enclenchant l interrupteur de commande plac sur le tableau lectrique de la chaufferie Le br leur va servir faire du feu dans une chaudi re Comme chez les humains le couple ainsi form s est plus ou moins harmonieux Le travail du technicien consistera la maximum de ces mat riels dont le choix ne lui incombe pas dans la plupart des cas Proc dure de mise en route S assurer de raccordement correct de la chaudi re au conduit de fum e ainsi que de l tanch it de ce circuit portes carneaux de fum trappe de ramonage V rifier l ouverture des vannes d isolement et le niveau de remplissage de l installation Mettre le br leur sous tension Deux ou trois tentatives seront n cessaire avant d
25. 10 5 10 2 9 9 9 6 9 4 9 1 9 0 250 13 7 13 1 12 6 12 1 11 7 11 3 11 0 10 6 10 3 10 0 9 8 9 5 250 1 2 13 6 13 1 12 6 12 2 11 8 11 4 11 1 10 8 10 4 10 2 9 9 9 8 250 14 8 14 2 13 7 13 2 12 7 12 3 11 9 11 5 11 2 10 9 10 6 10 3 10 2 270 54 14 7 14 2 32 27 13 2 12 7 12 3 12 0 11 6 11 3 11 0 10 7 10 6 250 15 9 15 3 4 7 14 2 13 7 13 2 12 8 2 4 12 2 1 7 11 4 13 1 11 0 290 3 14 5 15 8 15 2 14 7 4 2 13 7 13 3 12 9 12 5 12 1 11 8 11 5 11 4 300 17 1 16 4 15 8 15 2 14 7 14 2 13 13 3 12 9 12 5 12 2 11 9 11 8 329 18 2 17 5 16 8 16 2 15 6 15 4 1 5 14 2 13 8 13 6 13 9 12 7 12 6 340 19 3 18 6 17 9 17 2 16 6 16 15 5 15 1 14 6 14 2 13 8 13 5 13 4 360 3 29 5 19 7 18 9 18 2 17 6 17 6 16 5 16 0 3522 15 0 14 6 14 3 14 1 380 TRE 20 7 20 0 19 2 18 6 17 9 17 6 16 8 16 3 15 9 15 5 15 0 1 5 200 422 21 8 21 0 20 2 19 5 18 9 18 3 17 7 17 2 16 7 16 3 15 8 15 7 OFPPT DRIF 54 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION 2 2 Autre perte les autres types de pertes sont moins importantes et certains d entres elles sont difficiles calculer se contentera de donner un ordre de grandeur de ces pertes de mentionner leur origine et les moyens de les r duire 2 2 1 perte par imbr l s Ces pertes proviennent des imbr l s solides carbone gazeux CO CH pr sents dans les fum es ou les cendres Ces imbr l s sont dus un manque d air ou un mauvais m lan
26. 2 036 m n 12 95 m n Pourcentage maximum de contenu dans les fum es s ches V CO2 1 52 CO2 0 139 13 9 V Fs 10 92 m n Calcul de la densit Masse volumique du C3H4 1 964 kg 1 51 Masse volumique de l air 1 293 kg m n Attention les calculs ci dessus sont effectu s partir du m thane l tat pur Dans la r alit le propane commercial se compos de M thane C2H4 0 5 Ethane C2H 2 Propyl ne 6 30 65 Butane 4 2 OFPPT DRIF 50 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION COMBUSTION REDUCTRICE C est une combustion incompl te qui se produit quand l oxyg ne dans l air de combustion est en quantit insuffisante Ce type de combustion int resse plus sp cialement le carbone qui un comportement particulier et qui dans cette condition donne naissance un gaz interm diaire combustible l oxyde de carbone au monoxyde de carbone CO La r action incompl te s crit alors C gt 110 KJ soit 26 3 kcal 120 160 280 11 21 22 4 L dans cas nous constatons 120 de se combinent avec une 1 2mol cule d oxyg ne soit 11 2 L pour donner naissance 1 mol cule 28 g soit 22 4 L et en d gagement une quantit de chaleur gale 110
27. 56 OFPPT DRIF 19 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION 2 4 2 M lange air combustible Il arrive que m me avec un exc s d air une combustion puisse tre incompl te lorsque l air et le combustible ne sont pas convenablement m lang s Il est n cessaire d avoir un m lange air combustible aussi intime que possible pour assurer une combustion compl te Ainsi pour les combustibles liquide ce m lange lt intime avec l air est assur par une atomisation du combustible en fine gouttelette La composition du m lange air combustible est un param tre important de la combustion Nous l avons d j mentionn dans la section 2 3 3 il est en effet n cessaire d avoir des proportions convenables d air et de combustible pour assurer une combustion compl te 2 4 3 Temps de s jour Apr s atomisation les fines gouttelettes du combustible doivent passer suffisamment de temps dans la zone de combustion pour rentrer en contact et r agir avec l oxyg ne de l air Ainsi un d bit d air trop fort par exemple limitera le temps de s jour de ces gouttelettes qui seront entrain es dans les fum es avant d avoir eu le temps de br ler 3 APPAREILS DE CONTROLE DE LA COMBUTION 3 1 Importance de la composition des fum es II est possible de juger approximativement la qualit de la combustion par une simple observation de la couleur des flammes et des fu
28. 8 5 Volume des fum es humide V Fh V Fs 8 5 n 2 n 10 5 m n Pourcentage maximum de contenu dans les fum es s ches V n 0 117 11 7 V Fs 8 5 n Masse volumique du m thane 161 x 10001 714 28 m n soit 0 714 kg 22 41 Calcul de la densit Masse volumique du CH4 0 714 kg m n ss 0 55 Masse volumique de l air 1 293 kg m n Attention les calculs ci dessus sont effectu s partir m thane l tat pur OFPPT DRIF 47 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION Dans la r alit le gaz naturel de Lacq que l on connait sous appellation de m thane est en fait compos de M thane 97 3 Ethane CoH6 2 1 Propane 0 2 0 1 Azote 0 3 ETUDE DE LA COMBUSTION DU PROPANE C Hs R action chimique fondamentale 5 gt 3 4 H20 36g 8g 1600 132g 72g 204 g 204 g 22 41 1121 67 21 89 61 Cette r action s accompagne d un d gagement de chaleur 393kJx3 1179kJ Hg 240kJx4 960kJ 873 kJ__ 512 kcal 595 kw Pouvoir calorifique inf rieur d un n de C Hs 595 Wh 10001 26562 Wh m n ou 26 5 kWh n 22 4 Pouvoir calorifique inf rieur d un kg de C3H 595 Wh x 10001 26562 Wh m n
29. KJ soit 26 3 kcal Comparons deux r sultats Combustion compl te 94 kcal Combustion incompl te 26 kcal La diff rence est importante et de plus de carbone est un gaz extr mement dangereux Masse volumique de 1 250 kg m n 0 96 x Masse volumique de l air 1 293 kg m n De densit l g rement inf rieure celle de l air ce gaz se r pandra ais ment dans un local OFPPT DRIF 51 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION Volume des fum es e 2 cas se pr sentent A cas de H2O l tat vapeur les fum es seront uniquement constitu es de la vapeur d eau et de l azote de l air de combustion C est que appellera le volume des fum es humides A V fh V h20 V No V fh 11 20 m3 n 20 066 m3 n 32 266 m n b Cas de H20 liquide L eau tant condens e les fum es sont constitu par le seul volume d azote de l air de combustion C est ce que l on appellera le volume des fum es s ches V fs V 21 06 m n Quantit de chaleur d gag e par 1 kg d hydrog ne 2cas sont envisager 7 a H gt O l tat vapeur nous avons 57 4 kcal x 1 0000 E e 28 700 kcal kg 29 b l tat d eau condens e nous avons 67 1 kcal x 1 000 g 33 550 kcal kg 29 dans les probl mes classiques de combustion l eau dans les fum es est l tat
30. ROYAUME DU MAROC JALAN 9 505544 TEST Office de la Formation Professionnelle et de la Promotion du Travail DIRECTION RECHERCHE ET INGENIERIE DE FORMATION RESUME THEORIQUE amp GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES MODULE N 15 COMBUSTION ET COMBUSTIBLES SECTEUR FROID ET GENIE THERMIQUE SPECIALITE TMGS TSGS NIVEAU TCHNICIEN SPECIALISE ET TECHNICIEN ISTA ma Un portail au service de la formation professionnelle Le Portail http www ista ma Que vous soyez tudiants stagiaires professionnels de terrain formateurs ou que vous soyez tout simplement int ress e par les questions relatives aux formations professionnelle aux m tiers http www ista ma vous propose un contenu mis jour en permanence et richement illustr avec un suivi quotidien de l actualit et vari t de ressources documentaires de supports de formation et de documents en ligne supports de cours m moires expos s rapports de stage Le site propose aussi une multitude de conseils et des renseignements tr s utiles sur tout ce qui concerne la recherche d un emploi ou d un stage offres d emploi offres de stage comment r diger sa lettre de motivation comment faire son CV comment se pr parer l entretien d embauche etc Les forums http forum ista ma sont mis votre disposition pour faire part de vos exp riences r agir l actualit poser des questionnements susciter des r ponses N
31. THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION Evaluation Il DUREE 2H 1 Quel est l utilis de l air comburant 2 Quels sont les produits de combustion 3 Qu est ce qu une combustion r ductrice 4 Qu est ce qu une combustion oxydante OFPPT DRIF 58 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION Evaluation Ill DUREE 4 H Faire l tude de la combustion de 2 5 kg de FOD dont les composants sont 85 de carbone 14 3 d hydrog ne 0 3 de soufre 0 4 d inertes 100 OFPPT DRIF 59 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION Evaluation IV DUREE 1H temp rature de fum e 240 temp rature ambiante 21 2 12 7 K 0 6 les pertes par les fum es Calculer le rendement OFPPT DRIF 60 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION Evaluation V DUREE Faire l tude de la combustion de 1 kg propane CsHa 2139 Kj OFPPT DRIF 61 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION Module combustibles et Combustion GUIDE DES TRAVAUX PRATIQUES OFPPT DRIF 62
32. Volume d air _ _ 22 4 x 4 76 106 62 litres 21 A partir la relative fondamentale qui met en jeu 12 gramme de carbone nous pouvons calculer pour 1kg 10009 de carbone Le volume d oxyg ne n cessaire pour br ler 1kg de C Le volume d azote qui accompagne cet oxyg ne Le volume d air dit de compagne cet oxyg ne Le volume de gaz carbonique produit Le volume des fum es qui sera gal au volume de volume de La quantit de chaleur d gag e par la combustion de 1kg de C Volume d oxyg ne 0 On sait que pour br ler 12 g de C il faut 22 4 I de pour br ler 1 gramme de il faut 12 fois 22 4 L Moins d oxyg ne 12 g OFPPT DRIF 28 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION 22 4 x 1000 et pour br ler 1kg 10009 il en faudra 1000 fois plus V O2 1866 L 1 860 n 12 Volume d azote 1866 x 79 V N 7 020 L 7 020 n 21 ou V 1866 x 3 76 7020 litres 7 020 n Volume d air de combustion V air on peut soit faire la somme V V dair V air 1866 7020 8886 litres 8 886m n En tenant compte du rapport de l oxyg ne dans l air qui on est 21 100 V O x 100 1866 x 100 V air gt ______ 8886 litres 8 886 21 21 ci revient dire que chaque fois qu il y 21 litres d oxyg ne on 100 litres d ai
33. age de pompes 1 D poser le bouchon 4 de la prise manom tre Mettre le br leur service et attendre l apparition de fuel Raccordement manom tre exempt d air Pour contr ler d pression raccorder le vacuom tre sur la prise 5 Pour contr ler la pression raccorder le manom tre sur la prise 4 R gler la pression pompe l aide de la vis 6 Rotation droite augmentation de pression Rotation gauche diminution de pression Plage de pression 8 15 bar 1 Aspiration 2 Refoulement 3 D part haute pression 4 Raccord manom tre 5 Raccord vacuom tre 6 R glage de pression 7 Vanne magn tique normale 8 Raccord manom tre La d pression lue au vacuom tre ne doit respectivement vacuom tre pas d passer 0 4 bar 9 Raccord manom tre R glage d usine 12 bar Remarque En cas de piquage sur une boucle v rifier que la pression l aspiration d passe pas 2 bar OFPPT DRIF 70 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION II 11 intitul du TP r gler la combustion 11 1 Objectif s vis s R glage correcte de la flamme du br leur Calculer le rendement de combustion II 2 Dur e du 8 II 3 Mat riel quipement et mati re d uvre par quipe a Equipement Br leur 2 cl molettes chaudi re jeu 2 cl fourche b Mati re d
34. air est un m lange d environ 1 mol cule d oxyg ne 4 3 76 mol cules d azote 4 dit 1 5 de Os 4 5 de 21 d oxyg ne soit O2 3 76 79 d azote 3 76 79 21 Dans l air seul l oxyg ne est l l ment actif qui r agit l azote est gaz inerte qui ne participe pas aux r actions Il joue le r le de lt ralentisseur L air est appel le comburant nature et la quantit en poids ou en volume des produits de la combustion que l on appelle aussi les fum es e chaleur d gag e par la combustion compl te de la mol cule gramme de chacun des constituants C H S OFPPT DRIF 27 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION ETUDE DES REACTIONS DE_COMBUSTIONS NEUTRES Ce sont les combustions r alis es en fournissant juste l oxyg ne donc l air n cessaire pour assurer la combustion compl te du combustible stoechiom trie ETUDE DE LA COMBUSTION DU CARBONE REACTON CHIMIQUE FONDAMENTALE C O2 CO 94 Kcal 393 kj 120 T 22 4 L 22 4 L La combustion se fait en prenant l oxyg ne dans l air nous aurons donc une quantit d azote qui va accompagner les 22 4 litres d oxyg ne Ce volume d azote sera gal 22 4 x 79 Q YT 777 22 4 x 3 76 84 22 litres 21 Ce volume d air sera lui gala Volume de volume de 22 4 84 22 106 62 litres On peut crire directement 22 4 x 100
35. algr tout le soin apport la conception des br leurs on est oblig d utiliser une quantit d air sup rieure la valeur stoechiom trique pour assurer une combustion On a alors une combustion dite oxydante OFPPT DRIF 16 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION La diff rence entre la quantit d air utilis e et la valeur stoechiom trique exprim e en pourcentage de celle ci est appel e EXCES D AIR La formule de d finition de l exc s d air est donc Volume d air utilis Volume d air th orique Exc s dair e _ R x 100 Volume d air th orique Exemple Soit une combustion qui n cessite un volume d air th orique de 1 m3 lorsque pour la m me combustion on utilise un volume d air de 1 5 m3 l exc s d air est 1 5 _ 1 0 Exc s d ai e M x 100 50 1 0 dans la pratique on calcule le pourcentage de l exc s d air de la teneur en CO2 ou en O2 des fum es Les analyseurs utilis s pour mesurer ces teneurs sont pr sent s dans le paragraphe 3 2 les deux formules suivantes qui sont quivalentes donnent de bonnes approximations de l exc s d air en fonction de la teneur ou dans les fum es e 100 2 th orique r el e T x 100 CO r el D o O2 est la teneur en oxyg ne mesur e r el est le teneur en mesu
36. anc sur l indicateur de position image 1 La position du d flecteur avec 6 5 est r gl e l aide de la vis image 4 par rotation droite augmentation Ramener le levier de r glage image 2 la main jusqu la 1 allure 32 R gler le contact de fin de course IV petit d bit image 1 32 La position du d flecteur pour la 1 re allure sera trouv e automatiquement Elle ne n cessite aucun r glage R gler le contact de fin de course V image 1 de la vanne magn tique de 2 allure environ 2 3 de la distance entre petit et grand d bit Dans ce cas 49 embrayer l entra nement image 1 fente horizontale remonter le capot du servo moteur et mettre le br leur route 2 3 OFPPT DRIF 67 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION TRAVAUX PRATIQUES N I DUREE 8 H Servo moteur SQN 91 140 Serv Cames Fin de course Grand d bit Fin de course Ferm Fin de course d marrage br leur et petit d bit Fin de course r gl env 2 au desus de lil Fin de course Allure 2 Indicateur de position dec cames D brayage de l entra nement par pression et rotation de 90 fente verticale Cl de r glage des cames fix e dans le couvercle du servo moteur Levier de r glage avec vis de r glage pour l entra nement du clapet d air et le r glage du d f
37. aut d faut d oxyg ne etH d azote im lt 2m lt 8 m d faut d azote lt 1 lt 2 m lt 8 Combustion compl te oxydante EX gaz oxyg ne azote exc s d air SE azote exc s d oxyg ne im 2m 8 exc s d azote 1m 2m enexc s 8m exc s Combustion incompl te oxydante Pary elv Z dre EE i lt gt EE gaz oxyg ne azote exc s d air HO imbr l s azote exc s d oxyg ne CO etH Iim 2m 8m exc s d azote lt im lt 2m exc s 8m exc s Combustion incompl te r ductrice n 5 fN na gaz oxyg ne azote d faut d air imbr l s azote d faut d faut d oxyg ne et H d azote 2m lt 8 m d faut d azote 1 2 lt 8 Repr sentation sch matique des diff rents types de combustion OFPPT DRIF 43 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION e e Repr sentation symbolique d une mol cule d eau Repr sentation symbolique d une mol cule de m thane Oxydation d une mol cule de m thane Repr sentation symbolique d une mol cule d thane OFPPT DRIF 44 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION INCONVENIENTS DE LA PRESENCE DU SOUFFRE DANS LE F O D Anhydride corps qui peut donner naissance u
38. combustible est la qualit de chaleur d gag e par la combustion d une unit de masse ou de volume pour les gaz de ce combustible Le pouvoir calorifique est grandeur importante dont d pend la valeur technique et commerciale des combustibles il est effet possible calculer le pouvoir calorifique d un combustible partir de sa composition On distingue l deux pouvoir calorifique sup rieur PCS et inf rieur PCI Le pouvoir calorifique sup rieur est gal au PCI plus la chaleur latente de condensation de la vapeur d eau form e par la combustion Cette chaleur latente est gale 2510 KJ 600 Kcal par Kg d eau Table1 3 Valeurs du PCI pour les combustibles les plus utilis s au Maroc Combustible PCI kcal kg Charbon local 5600 Charbon emport 6400 GPL butane 11000 propane Gasoil 10200 Fioul lourd 9600 Fioul lourd N7 9800 Bois 4400 Bagasse 3000 Grignons d olives 4300 OFPPT DRIF 11 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION 1 4 Propri t s physiques des combustibles liquides Les combustibles liquides sont obtenus par distillation des produits p troliers bruts Les combustibles liquides se divisent en deux classes Les combustibles distill s mol cules relativement l g res tels que le p trole lampant et le fioul domestique appel gasoil Les combustibles r siduels se concentrent les mol cules les
39. culer le rendement de combustion Calculer l exc s d air Calculer le volume de fum es dans les conditions normales Calculer le volume de fum es dans les conditions r elles OFPPT DRIF 76 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION Liste des r f rences bibliographiques Ouvrage Auteur Edition Combustion AFPA Documentation GUENOD OFPPT DRIF 77
40. de vapeur on ne r cup re donc pas la chaleur latente de vaporisation Sauf dans les chaudi res condensation dont ici l on mesure mieux l int r t 2 1 Pertes par chaleur sensible des fum es Ces pertes sont de loin les plus importantes Elles repr sentent la chaleur emport e par les gaz chauds sortant de la chemin e Cette quantit de chaleur proportionnelle d pend de la composition du gaz OFPPT DRIF 52 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION Une augmentation de ces pertes peut provenir d un exc s d air excessif qui peut tre d mauvais r glage Des probl mes d entretien tels que des entr es d air parasite une mauvaise pulv risation du combustible ou une mauvaise distribution de l air Une augmentation des pertes par les fum es peut galement provenir d un accroissement de la temp rature de sortie des fum es d e Une diminution de l exc s d air Une chaudi re encrass e les d p ts internes tartre et externes suies limitent le transfert de chaleur entre la vapeur et les fum es Celles ci doivent donc tre plus chaudes pour assurer les m mes temp ratures d eau ou de vapeur Les moyens de pallier ces causes d augmentation des pertes sont trait s dans le chapitre 3 Les pertes par chaleur sensible des fum es en pourcentage du PCI peuvent tre estim es par l utilisation de la formule suivante
41. du diagramme pression devant la chambre de m lange page 8 en fonction du d bit fuel sont des valeurs indicatives L optimisation du petit d bit en fonction de l exc s d air s effectue avec le contact de fin de course image 1 OFPPT DRIF 66 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION Travaux Pratiques N l Br leur 2 allures Les d bit de 1 re et 2 me allure sont d termin s par la taille des gicleurs Le rapport entre petit et grand d bit doit tre au maxi de 1 2 5 par ex Petit d bit 10 kg h et grand d bit 25 kg h Le servo moteur SQN g1 temps d ouverture 4 secondes pour 90 assure simultan ment le positionnement correct du clapet d air et de la ligne de gicleur avec son d flecteur pour adapter la section de passage d air de mani re optimale l arr t du br leur le servo moteur se referme entra nant le clapet d air et le d flecteur en position 0 D roulement du cycle 2 allures Pendant la pr ventilation de 13 secondes le servo moteur am ne le clapet d air et le d flecteur en position 1 re allure et autorise le d marrage du moteur par le contact de fin de course Ill dans le servo moteur Apr s pr ventilation la vanne magn tique 1 ferm e hors tension est aliment e le fioul est pulv ris et la flamme se forme A la fin du post allumage de 20 secondes le servo moteur re oit travers le r gula
42. e souvent du nuage lectronique Nota nous pr cisions que la charge e 41 6 x 107 coulombs OFPPT DRIF 24 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION Protons d tail du noyau Fig 2 Masse de l atome Toute la masse de l atome est pratiquement concentr dans le noyau fig 2 et l on notera que la masse du proton est peu pr s gale celle du neutron L lectron est ponctuel et mesure n gligeable 1830 fois plus faible que la masse du proton ou neutron Si l on note galement que le diam tre du noyau est d environ 10 000 100 000 fois plus petites que celui de l atome le noyau sera tr s dense par rapport l atome Stabilit du noyau Nous savons que toutes les masses sont sollicit es par des forces d attraction forces Newtoniennes n les protons et neutrons y sont donc soumit Nous savons que les charges lectrostatiques de m me signe ou se repoussent Dans le cas du noyau les forces de r pulsion sont sup rieures aux forces d attraction Pour qu il y ait stabilit il faut que le nombre de neutrons soit au moins gal au nombre de protons et plus le noyau contiendra de protons plus le nombre de neutrons devra au del de cette galit Equilibre de l atome Tous les atomes sont lectriquement neutres il y a donc l tat d quilibre autant de protons que d lec
43. e voir apparaitre la flamme D s que la br leur fonctionne v rifier la pression de pulv risation par lecture au manom tres pr alablement mont sur la pompe R ajuster si n cessaire car en g n rale celle ci sortes d usine r gl es 10 bars Faire premier r glage en jouant sur l entr e d air Le contr le se fait visuellement en sachant que Si la flamme est rouge tre tr s mole et quelle va dans toutes le sens il monque de l air ou le passage est trop important entre le tube ext rieur et le stabilisateur de flamme Au contraire si la flamme est tr s dure et tr s claire c est qu il y a trop d air refermer le volet d air ou d brider le t te de combustion Ce premier r glage r aliser ne pas oublier de mettre la pompe de circulation en fonctionnement si non la chaudi re va monter rapidement en temp rature OFPPT DRIF 72 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION TRAVAUX PRATIQUES DUREE 1 2 H Objectif poursuivi Savoir mesurer le Description sommaire de l activit Le stagiaire doit faire une analyse de des fum es cela la prescription donn e Lieu de l activit Atelier Liste du mat riel Analyseur chimique de Directives particuli res OFPPT DRIF 73 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION manipulatio
44. es pour les combustibles solides leur composition d pend du combustible et de la quantit d air utilis e Les fum es sont form es par les oxydes des corps composant le combustible essentiellement CO l azote et ventuellement les imbr l s et l oxyg ne en exc s Les cendres sont form es par les imbr l s solides et les mati res min rales non combustibles La composition des fum es exprim e en pourcentage des diff rents composants renseigne sur la combustion On verra dans le paragraphe suivant qu un pourcentage lev de CO par exemple indique que la combustion n est pas compl te 2 3 Mode de combustion Comme dans toute r action chimique la combustion d une unit de masse du combustible n cessaire une quantit bien d finie d oxyg ne qui est appeler st chiom triques OFPPT DRIF 15 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION Cette quantit th orique d pend bien s r de la composition du combustible On distingue trois modes de combustion selon la quantit d air utilis e 2 3 1 Combustion neutre La combustion est neutre lorsque l air utilis est en quantit gale la valeur st chiom trique L oxyg ne apport doit th oriquement suffire exactement assurer une combustion compl te transformation de tout le C en CO2 Ceci est difficile r aliser dans la pratique Pour une combustion n
45. eutre l quation de la r action permet de calculer la composition des fum es La table 1 4 donne la teneur CO2 des fum es de la combustion neutre pour les combustibles usuels Dans la pratique cause des contraintes physique d atomisation la r alisation d une combustion compl te n cessite un exc s d air la teneur en CO2 doit donc tre inf rieure la valeur donn e dans la table 1 4 Table 1 4 la teneur th orique en pour les combustibles usuels cas de la combustion neutre Charbon Fioul GPL butane 2 3 2 Combustion r ductrice Lorsque la quantit d air utilis e est inf rieure la valeur st chiom trique la combustion est dite r ductrice Dans ce cas la combustion est incompl te car il y a un manque d air ou une mauvaise atomisation Selon les chaleurs de r action donn e au paragraphe pr c dent la combustion incompl te entra ne une de chaleur de 283 KJ par mole br l Comme nous allons le voir par la suite l optimisation de la combustion compl te permettant ainsi de tirer profit de toute la chaleur potentielle du combustible On reconnait une mauvaise combustion la couleur noire des fum es et la formation de suie due au carbone provenant de la d composition d une partie du combustible la faible teneur de dans les fum es au pourcentage lev de CO dans les fum es 2 3 3 Combustion oxydante exc s d air On constate que m
46. ge air combustible Avec un bon r glage voir chapitre 3 ces pertes doivent tre r duites moins de 0 5 Quelques donn es retenir Teneurs maximales autoris es Dans une pi ce 0 01 Dans un conduit de fum es 0 1 Dans la profession se donne une teneur maximale de 0 03 soit 300 ppm 300 parties par million L hydrog ne et le soufre ne donnent lieu a aucun stade interm diaire et se manifestent alors sous formes d imbr l s gazeux ou solides OFPPT DRIF 55 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION ATTENTION Quelques donn es retenir Teneurs maximales autoris es a Dans une pi ce 0 01 b Dans un conduit de fum es 0 1 Dans la profession se donne une teneur maximale de 0 03 soit 300 300 parties par million L hydrog ne et le soufre ne donnent lieu aucun stade interm diaire et se manifestent alors sous forme d imbr l s gazeux ou solides OFPPT DRIF 56 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION Evaluation I DUREE 2H Qu est ce qu un combustible Qu est ce que un pouvoir calorifique Comment obtient ou les combustibles liquides Qu est ce qu un corps simple donner des exemples O N Qu est ce qu un corps compos donner des exemples OFPPT DRIF 57 RESUME DE
47. gn tique normale Fonctionnement Le fioul est pomp de la citerne passe par un filtre incorpor et est conduit sous pression au gicleur travers la vanne magn tique incorpor e La quantit de fioul exc dentaire est conduite au retour travers le r gulateur de pression Une partie du fioul sous pression s coulera directement vers le retour au travers d un passage de purge qui assurera automatiquement la purge des installation bi tubes Par une installation mono tube la purge DUREE 8 H ne peut se faire que par la ligne gicleur vanne magn tique 7 ouverte ou par le raccord de mesure de pression de la 4 alimentant vanne magn tique 7 le passage est ouvert sur la ligne gicleur La pression pompe est r glable sur les pompes par la vis 6 A l arr t du br leur la vanne magn tique 7 ferme le passage du fioul vers le gicleur annulant instantan ment le d bit Pompe Suntec type AL35 C 9545 OFPPT DRIF 69 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION TRAVAUX PRATIQUES N I DUREE 8 H Pompes fioul La capacit d aspiration des pompes Pompe Eckerl type UNI 1 2 162 AL35 9545 45 kg h 165 9525 85 kg h UNI 1 215 45kg h 1 2 L62 85 kg h Par les installations bi tubes mono tube on pourra se servir des tableaux page 4 pour le dimensionnement des conduites R gl
48. jamais r alis e dans la pratique pour avoir une combustion compl te il faut un exc s d air de combustion La combustion est dite oxydante Cela se traduira par la pr sence dans les fum es de cet air dont l oxyg ne n aura pas r agi Ainsi aux volumes des divers oxydes 5 gt H20 et de viendra s ajouter le volume d exc s d air Exemple combustion de 1kg de carbone avec 30 d exc s d air Volume d air neutre de combustion 8 886 m D Volume d air en combustion oxydante 8 886 n x 30 8 886 n 8 886 n 2 665 11 551 n 100 Les fum es sont alors constitu es V CO neutre VN neutre volume d air en exc s 1 866 n 7 020 n 2 665 n 11 551 n OFPPT DRIF 37 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION COMBUSTION REDUCTRICE Ce type de combustion int resse plus sp cialement le carbone qui a un comportement particulier et qui dans cette condition donne naissance un gaz interm diaire combustible l oxyde de carbone ou monoxyde de carbone CO La r action incompl te s crit alors C 12 Os CO 110 kj soit 26 3 kcal 12 169 280 11 21 22 41 Comparons deux r sultats e Combustion compl te 94 kcal e Combustion incompl te 26 kcal La diff rence est importante et de plus l oxyde de carbone est un gaz extr mement dangereux e Masse volumiq
49. lecteur pour l allure 2 Vis de fixation du levier de r glage Liaison entre le clapet d air et le levier de r glage ne pas modifier le r glage d usine Liaison entre le levier de r glage et la ligne gicleur ne pas modifier le r glage d usine Prise X7 4 p les pour le r gulateur 2 me allure du g n rateur et le voyant marche allure 2 Echelle de r glage du d flecteur ligne de gicleur avec d flecteur R glage du positionnement de la ligne de gicleur avec cl pour 6 pans creux OFPPT DRIF 68 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION TRAVAUX PRATIQUES N I Pompes fioul Construction Les pompes AL 35 C 9545 AL 65 C 9525 UNI 1 2 L5 et UNI 1 2 L62 peuvent fonctionner en mono bi tubes Les br leur WL30 et WL 302 sont livr s de s rie pour fonctionnement en bi tubes Les pompes sont quip es d un by pass Pour fonctionnement mono tube le by pass doit tre d pos et le retour bouchonn Emplacement de la vis de by pass en fonction du type de la pompe AL 35 accessible par le refoulement pompe cl allen de 4 2 AL 65 C accessible par le refoulement pompe cl allen de 4 2 UNI 1 215 accessible par le refoulement pompe cl allen de 4 2 UNI 1 2 L62 accessible par le refoulement pompe cl allen de 4 2 Toutes les pompes sont quip es d un r gulateur de pression et d une vanne ma
50. m es Cependant une telle appr ciation qualitative n est pas suffisante pour un contr le rigoureux de la performance de la chaudi re Pour d terminer la performance de la chaudi re il est n cessaire d analyser les fum es sait d j que l exc s d air s exprime en fonction de la teneur en ou en on verra plus tard que le calcul des pertes par les fum es et du rendement de la chaudi re est aussi bas sur la composition des fum es 3 2 Analyseurs de fum es Plusieurs types d appareils de plus en plus pr cis permettent l analyse des fum es c est dire la mesure des teneurs des diff rents constituants Parmi les analyseurs manuels classiques citons l appareil d Orsat et l appareil Fyrite voir figure 1 2 et 1 3 Tous les deux sont bas s sur un dosage chimique de gaz de combustion lls permettent de mesurer la teneur 2 et en O2 Il existe des appareils automatiques qui ont l avantage de permettre des analyses continue ce qui permet un suivi de fonctionnement de la chaudi re Certains de ces appareils calculent galement la valeur du rendement de la combustion voir figure 1 4 OFPPT DRIF 20 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION 3 3 Description LE BRIGOTRONIQUE 5000 G est un analyseur de combustion portable autonome tr s compact outil id al pour la mise en route l entretien ou le d pannage de la cha
51. n acide en se combinant avec l eau Combin avec l oxyg ne de l air en exc s SO gt SO Anhydride suffurique Combin avec la vapeur d eau r sultant de la combustion de l hydrog ne SO 0H gt SO Acide suffurique Point de ros e acide entre 120 et 160 En reprenant les r sultants pr c dents nous savons que pour br ler 1kg de F O D il de l air de combustion 7 61 n 3 61 0 010 m n 11 23 n Et nous obtenons Le total des fum es humides 7 61 n 4 37 n 0 010 m n 11 99 n Le total des fum es s ches Volume des fum es humides Volume de vapeur d eau 11 99 1 52 10 47 n volume de SO 1 60 0 002 1 602 La teneur SO dans les fum es s ches 1 602 0 152 15 3 10 47 n 15 3 sera la teneur maximum contenu dans les fum es s che Si le volume de fum es s ches augmente ce qui sera toujours le cas en combustion normale la combustion du F O D se fait toujours avec un exc s d air V CO2 Le pourcentage x 100 V F s ches OFPPT DRIF 45 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION Diminuera c est l interpr tation de ce r sultat qui permettra d affiner le r glage ETUDE DE LA COMBUSTION DU METHANE
52. n du mat riel de pr l vement de dans les fum es Mode d emploi Ajuster le rep re z ro de la r glette gradu e Mat riel de pr l vement de CO2 de type Fyrit en face du niveau de liquide Compenser ventuellement le niveau s il est trop bas avec Quelques goutte de potasse Prendre l quipement de pr l vement et le mettre place avant coupe tirage s il y en a un dans le conduit de fum es pomper 18 20 coups OFPPT DRIF 74 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION Renverser l appareil afin de mouiller les parois int rieures Reposer l appareil et laisser descendre tout le r actif dans la Partie int rieure L inclurer 45 afin de r cup rer le liquide restant au niveau du clapet Mettre l appareil bien droit et lire sur la r glette la graduation Qui correspond au niveau du liquide sur cet exemple elle est de 12 de noter la sur une feuille Appuyer sur le clapet plusieurs fois pour permettre la membrane de trouver sa position initiale OFPPT DRIF 75 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION Evaluation de fin de module Travail demand Faire le d marrage du br leur R gler la flamme l il Regarder les fum es R gler le br leur Faire l analyse de combustion Cal
53. og ne donne l acide chlorhydrique 4 Combinaison du souffre et de l oxyg ne donne le gaz sulfureux Les assemblages d atome sont quasiment infinis et les corps compos s existent par milliers OFPPT DRIF 13 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION Fig 3 Cette agitation est fonction de certaines nergies externes et entre autre de la temp rature Plus la temp rature s l ve plus cette agitation est intense par contre si la temp rature s abaisse Cette agitation diminue pour s arr ter compl tement 273 c est la temp rature dite du repos de la mati re qu on appelle couramment z ro absolu d La mol cule L atome a t jusqu a la fin du si cle dernier comme indestructible Ceci s est av r faux car il est possible de transform un atome en un atome diff rent mais ceci et du domaine de la physique nucl aire qui s occupe particuli rement du noyau En chimie classique celle qui nous int resse dans nos probl mes de r action de combustion par exemple les atomes sont indestructibles et peuvent s unir entre eux pour donner des ensembles ayant leurs propri t s noter que les atomes peuvent n anmoins passer l tat d ion et cette formation d esp ce nouvelle pourra dans certains cas donner naissance un corps compos Ces associations d atomes donneront naissance aux mol cules et la mol cule sera la plus petite
54. oit tre remplie de fioul ceci pouvant tre effectu avec une pompe manuelle La pompe fioul peut se bloquer en cas de fonctionnement vide D roulement du cycle 1 allure Dans cette ex cution le connecteur X3 2 est mont sur la console La phase de pr ventillation d bute au d marrage du br leur La phase de pr allumage survient 13 5 apr s A la fin de la pr ventilation la vanne magn tique est aliment e le fioul est lib r et la flamme se forme Lors de la 1 re mise en service si la pompe ne pulv rise pas de fioul pendant le temps de s curit de 10 secondes il suit un d rangement Le br leur doit tre r arm pour une nouvelle tentative de d marrage Si la flamme s est form e pendant le temps de s curit de 10 secondes le transformateur reste sous tension pendant environ 15 secondes apr s l ouverture de la vanne magn tique post allumage La flamme est contr l e par un coffret de s curit Landis et Gyr avec une cellule photo r sistante Le coffret assure aussi le fonctionnement automatique du br leur Lors de la 1 re mise en service si le fioul n est pas pulv ris pendant le temps de s curit il est n cessaire de purger l installation par la prise manom trique avant une nouvelle tentative de d marrage Le r glage du br leur peut tre effectu gr ce aux diagrammes ci dessous donnant la position du d flecteur et diagramme correspondant type du br leur
55. ou 26 5 kWh m n 22 4 Pouvoir calorifique inf rieur d 1kg de CsH 595 Wh 1000 g 13522 Wh kg ou 13 5 kWh kg 44 g Volume de vapeur d eau produite par n de gaz OFPPT DRIF 48 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION 89 61 x 1000 4000 4 m n 22 41 Masse d eau r cup rable par n de gaz 72g x 10001 32140 22 41 La chaleur latente de vaporisation de l eau est 2253 kJ soit 539 kcal kg Quantit de chaleur r cup r e en condensant la vapeur d eau d gag e par la combustion d 1 n de C3Hs 2253 kJ x 16360 3686 soit 1 025 kWh 1000 g Pouvoir calorifique sup rieur de 1 kg de C3H s 13 5 kWh 1 025 kWh 14 525 kWh kg Volume d oxyg ne n cessaire la combustion de 1kg de propane 1121 x 10000 254541 soit 2 5 n 440 Volume d azote 2 5 x 79 gt 9 40 7 21 Volume d air de combustion V a V V No 2 5 9 4m n 11 9 m n Volume produit 67 21 x 1000 g V CO 1527 21 soit 1 52 n 44 g Volume de fum es s ches V Fs V CO VNo 1 52 9 40 10 92 m n OFPPT DRIF 49 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION Volume de fum es humides V Fh 10 22
56. oufre en quantit Chaleur d gag e par un automne de soufre 169 8 x 1000 2 181 kcal kg de soufre 32 OFPPT DRIF 32 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION ETUDE DE LA COMBUSTION DE L HYDROGENE R action chimique fondamentale Vapeur 60 kcal H gt 1202 H gt O eau 57 kcal 2g 16g 18g 2241 4x 22 4 L 11 2 L 22 4 L Nous notions dans ce cas que 1 mol cule de r agit avec 1 2 mol cule pour produire 1 mol cule de H O eau nous avons pr cis que tait l tat vapeur d eau H O Au cours de la r action la temp rature est tr s lev e l eau est donc vaporis e et cela explique qu il a fallu lui fournir de la chaleur Pour faire passer 1 kg d eau 100 l tat de vapeur 10 il faut fournir 539 kcal La vapeur restituera cette chaleur quand elle se condensera en se refroidissant H2 2 54 liquide 67 4 kcal 20 160 189 11 21 Cette quation ne differt de 19 que par la chaleur d gag e qui est alors de 67 4 kcal au lieu de 57 7 la diff rence s explique par le fait que 22 4 L de vapeur d eau soit 180 ont lib r 539 x 18 9 7 kcal 1000 donc 57 5 9 7 67 4 kcal Volume d oxyg ne V O 11 2 x 1000 V O 5600 litres 5 600 n 2 Volume d azote V N 5600 x 79 V N
57. r Donc pour 1 litre 100 d oxyg ne on a litres d air pour 1 866 litres d oxyg ne 21 Volume de CO produit V CO La combustion de 120 de produira 22 4 litres de CO donc la combustion de 19 de C 22 4 produira litres 12 de et la combustion de 1kg 1000 g 1000 fois plus 22 4 x 1000 On adonc V CO2 1866 litres 1 866 12 Volume des fum es V F Les fum es sont dans ce cas constitu es uniquement par le et l azote de l air de combustion le volume de fum e sera donc OFPPT DRIF 29 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION V F V VN V F 1866 7020 886 litres 8 886 n En combustion neutre le volume des fum es produit par la carbone est gal au volume de l air de combustion quantit de chaleur d gag e par 1kg des carbone 94 La 1 r action nous dit que 129 de C produisent 94 kcal donc 1 g de C produit 12 et 1 kg de 10000 d gageront 94 x 1000 7833 kcal kg de C 12 OFPPT DRIF 30 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION ETUDE DE LA COMBUSTION DU SOUFRE R action chimique fondamentale 52 202 250 138 8 kcal 2 x 32 g 64g 5 410 2 x 64 g 1280 v 2 x 22 4L 44 81 2 x 22 4L 44 81 Le soufre tant diatomique ou deverait retenir cette pr sentation mais dans la plus
58. r e et th orique en quelques valeurs de la teneur th orique qui ne d pend que du type de combustible sont donn es dans la table 1 4 Noter que l exc s d air peut tre galement lu directement dans les tables 2 2 2 5 du chapitre 2 Les formules pr c dentes montrent que e Lorsque la teneur en O augmente c est que l exc s d air a aussi augment Lorsque la teneur augmente c est que l exc s d air a diminu OFPPT DRIF 17 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION Bien que l utilisation d une quantit importante d air permette d avoir une combustion compl te l air en exc s se retrouve dans les fum es L augmentation de volume important des fum es entra nent une augmentation des pertes et donc une baisse du rendement De m me lorsque la quantit d air utilis est inf rieure la valeur st chiom trique la combustion n est pas compl te r ductrice ce qui est traduit par un taux lev de CO dans les fum es La pr sence d imbr l s dans les fum es entra ne dans ce cas galement une baisse du rendement Donc entre ces deux extr mes le rendement de combustion et de la chaudi re passe par un maximum comme le montre la figure 1 1 cette figure montre galement les variations qualitatives des teneurs des diff rents composants des fum es en fonction de l exc s d air la teneur en oxyg ne a
59. teur de 2 me allure sur le g n rateur l information de placer le clapet d air et le d flecteur en position 2 me allure fin de course 1 Pendant l ouverture le contact de de course alimente la vanne magn tique ouverture hors tension Si le g n rateur demande moins de chaleur le servo moteur retourne position 1 re allure fin de course IV et l alimentation de la vanne magn tique de 2 me allure est coup e par le fin de course l arr t du br leur le servo moteur par l interm diaire de la tension la borne 1 retourne en position de fermeture jusqu au fin de course ll Duree 8H R glage 2 allures Choix des gicleurs et r glage Exemple d bit br leur 19 8 kg h Choisir le gicleur d apr s le tableau page 6 12 bar 1 re allure 2 25 gph 9 4 kg h 2 me allure 2 50 gph 10 4 kg h selon le diagramme de r glage page 10 Position du clapet Grand d bit 5 8 Position du clapet Petit d bit 3 2 Position du d flecteur Grand d bit 6 5 Servo moteur Grand d bit 589 Servo moteu Petit d bit 32 Monter le gicleur et avant le d marrage r gler la ligne le d flecteur et le clapet d air comme suit 1 D poser le couvercle du servo moteur et d brayer l entra nement image 1 Amener le levier de r glage la main sur la position de clapet 5 8 image 2 R gler le fin de course 1 avec la cl de r glage image 2 sur 58 rep re du disque bl
60. trons Les neutrons n interviennent pas leur charge tant nulle Nous avons dit pr c demment que ces lectrons tournaient dans l espace autour du noyau sur les orbites consentique Mais si les trajectoires sont en perp tuelle agitation sur leur orbite et d crivent une sinusoide de plus ou moins grande amplitude fig 3 OFPPT DRIF 25 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION LA MOLECULE L atome a t consid r jusqu la fin du si cle dernier comme indestructible Ceci s est av r faux car il est possible de transformer un atome en un atome diff rent mais ceci est de la physique nucl aire qui s occupe particuli rement du noyau En chimie classique celle qui nous int resse dans nos probl mes de r action de combustion par exemple les atomes sont indestructibles et peuvent s unir entre eux pour donner les ensembles ayant leurs propri t s noter que les atomes peuvent n anmoins passer l tat d ion et cette formation d esp ce nouvelle pourra dans certains cas donner naissance un corps compos Ces associations d atomes donneront naissance aux mol cules et la mol cule sera la plus petite quantit de mati re qui puisse exister l tat libre que l on pourra isoler et qui conservera ses propri t s et caract ristiques Nous consid rons donc sch matiquement Les associations d atomes de m me nature qui donnent naissance aux mol
61. uations fondamentales de la combustion Conna tre les diff rents types de combustion D crire la combustion neutre Calculer les param tres de la combustion neutre URO Avant d apprendre faire le r glage du br leur le stagiaire doit 7 Conna tre les diff rents organes d un br leur 8 Conna tre le r le de chaque organe du br leur 9 Ma triser les diff rents circuits d un br leur 10 Savoir entretenir et nettoyer les diff rents organes du br leur Avant d apprendre calculer le rendement de la combustion D le stagiaire doit 11 Conna tre la notion de rendement 12 Conna tre l utilisation des tableaux plusieurs entr es OFPPT DRIF 6 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION PRESENTATION DU MODULE Le module combustibles et combustion est le 15 module de la formation qualifi e technicien sp cialise en g nie climatique gt Il est ainsi adapt aux besoins de formation continue perfectionnement reconversion Ce document s adresse au formateur Il a pour but de l aider dans son enseignement et de faciliter l atteinte des objectifs de formation Ainsi le formateur sera en mesure de d velopper telle ou telle partie de ce module selon ses exp riences personnelles Ce module comprend les tapes suivantes gt Conna tre les combustibles gt Assurer la combustion compl te gt Faire le r glage du br
62. udi re de petites et moyennes puissance offre en continu sur son afficheur alphanum rique retro clair toutes les mesures et toutes les informations indispensables bon r glage d un br leur aussi bien pour l am lioration de son rendement que pour la limitation de ses missions de polluants Le contr le de l exc s d air ou du ratio air combustible est particuli rement ais e gr ce la mesure directe du taux d oxyg ne 02 et de calcul automatique du Param tre 2 0 21 Vol 2 0 4000 ppm NO option 0 1000 ppm 2 Suivant combustible Temp Ambiante 20 1006 Temp fum es 50 500 Temp Nette 0 999 Tirage 100 mbar Exc s d air 1 00 Rendement 1 0 99 9 LE BRIGOTORNIQUE 5000 G comprend Le 5000 G L tui de protection Un filtre de rechange Le chargeur 220 V 50 HZ Un mode d emploi mallette de transport Vous pouvez galement vous quiper avec xL imprimante infrarouge OFPPT DRIF 21 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION Figure 1 5 pompe de mesure d imbr l s solides et chelle de noircissement RENDEMENT DU COTE D OPACITE BRULEUR 1 EXCELLANT Tr s peu de suie ou pas du tout dans le foyer 2 BON Possibilit de l gers d p ts de suie dans certains foyers mais tr s peut d augmentation de la temp rature des fum es
63. ue de CO 1 250 kg n 0 96 Masse volumique de l air 1 293 kg m n De densit l g rement inf rieure celle de ce gaz se rependra ais ment dans local OFPPT DRIF 38 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION ETUDE DE LA COMBUSTION D UN F O D Pour faire l tude de la combustion d un F O D il est indispensable de conna tre la composition en poids des constituants carbone hydrog ne soufre Nous retiendrons pour le cas du F O D 85 7 de carbone 13 6 d hydrog ne 0 3 de soufre 0 4 d inertes Total 100 soit 857 g soit 136 g soit 30 soit 4g 1000 g L tude va consister calculer dans le cas d une combustion neutre La quantit d oxyg ne n cessaire la combustion de 857 g de carbone de 136 g d hydrog ne et de 3 g de soufre La quantit d azote accompagnant l oxyg ne indispensable pour conna tre le volume total des fum es Le volume de combustion du carbone Le volume vapeur combustion de l hydrog ne Le volume de SO combustion du soufre Le volume total des fum es c est dire V H20 V SO2 V N2 OFPPT DRIF 39 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION COMBUSTION DU CARBONE C 857 q R action chimique fondamentale C 129 16
64. ugmente et celle du monoxyde de carbone commence par augmenter passe par une valeur maximale avant de diminuer lorsque l exc s d air augmente Exemple d application Calculer l exc s d air sachant que les teneurs mesur es de 13 pour le CO2 et de 4 pour l O2 le combustible utilis est le fioul lourd A partir de la teneur en O2 on a 4 Exc s d air x 100 23 21 4 pour le fioul lourd N 2 la table 1 4 donne une CO2 th orique de 16 d o 16 13 Exc s d air x 100 23 13 les deux formules donnent logiquement le m me r sultat Le r glage de l exc s d air pr sent dans la suite a pour objet de trouver la quantit d air optimale pour laquelle la somme des pertes par imbr l s et de pertes par la chaleur sensible des fum es dues l exc s d air est minimale Le type de br leur Le type de combustible taux de charge de la chaudi re L exc s d air utilis est d termin la mesure de la composition des fum es Les relations pr c dentes donnent l exc s d air en fonction de la teneur ou de Oz OFPPT DRIF 18 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION 2 4 Conditions n cessaires la combustion La combustion n est pas spontan e il ne suffit pas de mettre en contact un combustible industriel avec l oxyg ne pour le d clencher Il faut en plus cr er des conditions favorables
65. x 2 12 16 x 2 44 g 44 g 22 41 22 41 Volume d oxyg ne n cessaire cette combustion 22 41 x 8570 V O 1599 71 1 6 n 120 Volume d azote 1 60 m n x 79 V de s 6 01 n 21 Volume d air n cessaire pour br leur 857 g de carbone V a VO 1 60 6 01 n 7 61 n Volume produit 22 41 x 8570 V O 1599 7 1 6 n 120 Volume des fum es gal au V V N2 1 60 6 01 n 7 61 n OFPPT DRIF 40 RESUME DE THEORIE GUIDE DE TRAVAUX PRATIQUES COMBUSTIBLES ET COMBUSTION COMBUSTION DE L HYDROGENE H 136 R action chimique fondamentale H gt HO 2g 160 180 11 21 22 41 Volume d oxyg ne n cessaire cette combustion 11 21 x 1360 V O 761 61 0 76 n 29 Volume d azote 0 76 n x 79 2 85 n 21 Volume d air n cessaire pour br leur 136 g d hydrog ne V a VO f V N2 0 76 n 2 85 n 3 61 n Volume vapeur d eau produite 22 41 x 1369 1523 1 1 52 29 Volume produites humides V V No 1 52 2 85 m n 4 37 n Si condense cette vapeur d eau nous obtenons 180 x 1360 12240 soit 1 244 kg 29 Les fum es ne contiennent que l azote soit 2 85 ce
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