NEO MAKİNA ve MÜHENDİSLİK A.Ş. conçoit et installe clé en main des chaudières à lit fluidisé (NEO-THERM™) qui brûlent efficacement et avec de faibles émissions des combustibles difficiles tels que le lignite de faible qualité, la biomasse à forte humidité, les boues de station d’épuration et les CSR. Les configurations à lit bouillonnant (BFB) et à lit circulant (CFB) sont choisies selon la capacité de l’installation.
Qu’est-ce qu’une chaudière à lit fluidisé ?
Dans une chaudière à lit fluidisé, le combustible brûle dans un lit chaud de sable/cendres maintenu en suspension par l’air injecté par le dessous. La température du lit est maintenue entre 800 et 900 °C ; grâce au mélange dense solide-gaz, le transfert de chaleur est élevé et la combustion complète. Ce principe permet de brûler de façon stable même des combustibles dont le pouvoir calorifique et l’humidité varient.
Trois avantages essentiels
- Flexibilité en combustibles : charbon, biomasse, granulés, boues de station d’épuration et déchets de procédé peuvent être brûlés dans la même chaudière, en changeant selon l’approvisionnement et le prix.
- Maîtrise des émissions à la source : le calcaire dosé dans le foyer retient le SO₂ dans le lit ; la faible température de combustion d’environ 850 °C et l’air étagé limitent la formation de NOx. Dans la plupart des applications, une unité FGD/SCR séparée n’est pas nécessaire.
- Rendement de combustion élevé : grâce au long temps de séjour et au flux de particules recyclées, le carbone imbrûlé dans les cendres est faible ; avec économiseur et préchauffeur d’air, le rendement de la chaudière dépasse 90 %.
Configurations BFB et CFB
Lit fluidisé bouillonnant (BFB)
Adapté à la production de vapeur et d’eau surchauffée de capacité moyenne. Grâce à sa faible vitesse de fluidisation, à la simplicité de son lit et à son faible coût d’investissement, il est privilégié dans les installations de combustion de biomasse et de boues.
Lit fluidisé circulant (CFB)
- Séparateurs cycloniques chauds : les particules imbrûlées et le calcaire contenus dans les gaz sortant du foyer sont séparés par la force centrifuge et renvoyés dans le lit.
- Loop seal : les solides accumulés sous le cyclone retournent dans la chambre de combustion par un siphon pneumatique qui empêche le retour de pression ; les particules de carbone restent dans la boucle jusqu’à leur combustion complète.
- Réfractaire et protection contre l’érosion : les surfaces internes du cyclone et la zone inférieure du foyer sont revêtues d’un réfractaire à haute teneur en alumine et additivé de SiC, résistant à l’abrasion et aux chocs thermiques.
Physique de la combustion et performances d’exploitation
- Coefficient de transfert thermique : sur les tubes immergés dans le lit, grâce au contact permanent avec les particules, le transfert de chaleur est plusieurs fois supérieur à celui des systèmes gaz-solide conventionnels.
- Inertie thermique : le lit chaud de grande masse conserve sa température en cas de variation brusque de l’humidité ou du pouvoir calorifique du combustible ; le risque d’extinction de la flamme est écarté.
- Charge partielle (turndown) : en réduisant proportionnellement l’air de fluidisation et l’alimentation en combustible, un fonctionnement stable est assuré dans la plage de 30 à 100 % de la capacité.
Mécanismes de maîtrise des émissions
Désulfuration à la source
Lors de la combustion de lignite soufré ou de coke de pétrole, du calcaire pulvérisé est injecté dans le foyer. Le rapport molaire Ca/S est réglé par l’automatisation ; le soufre est évacué du système non pas avec les fumées, mais avec les cendres de fond sous forme de gypse (CaSO₄).
Combustion étagée et DeNOx
La température du lit, d’environ 850 °C, limite la formation de NOx thermiques. L’air de combustion est réparti en air primaire (en bas) et secondaire (en haut) ; en maintenant la zone inférieure pauvre en oxygène, les NOx du combustible sont réprimés.
Plage d’application typique
- Capacité vapeur : 10 – 150 t/h (BFB capacité moyenne, CFB capacité élevée)
- Pression / température : vapeur saturée jusqu’à 40 bar ou vapeur surchauffée jusqu’à 450 °C ; valeurs supérieures selon le projet
- Combustible : lignite, houille, coke de pétrole, biomasse (jusqu’à 50 % d’humidité), boues de station d’épuration, CSR
- Bases de conception : ASME Section I / EN 12952 ; conformité CE
La différence NEO MAKİNA
Chaque projet est étudié à partir de l’analyse du combustible et du profil de charge, avec des calculs de combustion, d’hydrodynamique du lit et d’émissions. Le choix BFB/CFB, la conception du cyclone et du réfractaire, le système de dosage du calcaire et l’automatisation sont fournis par un interlocuteur unique. La mise en service, la formation des opérateurs et le support en pièces de rechange sont garantis par NEO MAKİNA.
Questions fréquentes
Pour quels combustibles une chaudière à lit fluidisé convient-elle ?
C’est la technologie la mieux adaptée aux combustibles à faible pouvoir calorifique et à forte humidité : lignite, biomasse, boues de station d’épuration, déchets agricoles et CSR. Un mélange de combustibles peut être brûlé dans la même chaudière.
Faut-il choisir le BFB ou le CFB ?
Le BFB pour une capacité moyenne et un budget d’investissement réduit ; le CFB pour une capacité élevée, un combustible riche en soufre et des limites d’émission strictes. Le choix est fait à l’étape de l’offre, selon l’analyse du combustible et la capacité.
Une unité de traitement des fumées est-elle nécessaire ?
Avec le dosage de calcaire et la combustion étagée, le SO₂ et les NOx respectent la plupart des limites ; pour les particules, un filtre à manches ou un électrofiltre fait partie de la fourniture standard.
Pour la configuration de chaudière à lit fluidisé adaptée à votre combustible et une offre, contactez-nous.