Modélisation thermo-chimio-mécanique de la cokéfaction : contribution à la compréhension du mécanisme de poussée

• Main Author: Kolani, Damintode
• Language: fra
• Published: Université d'Orléans 2013
• Subjects: [SPI:MECA:GEME] Engineering Sciences/Mechanics/Mechanical engineering; [SPI:MECA:GEME] Sciences de l'ingénieur/Mécanique/Génie mécanique; [PHYS:MECA:GEME] Physics/Mechanics/Mechanical engineering; [PHYS:MECA:GEME] Physique/Mécanique/Génie mécanique; [SPI:MECA:MSMECA] Engineering Sciences/Mechanics/Materials and structures in mechanics; [SPI:MECA:MSMECA] Sciences de l'ingénieur/Mécanique/Matériaux et structures en mécanique; [PHYS:MECA:MSMECA] Physics/Mechanics/Materials and structures in mechanics; [PHYS:MECA:MSMECA] Physique/Mécanique/Matériaux et structures en mécanique; Cokéfaction; Charbon; Poussée; Modélisation; Couplages multiphysiques
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00987677; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/01/05/87/85/PDF/damintode.kolani_3424.pdf

Lors du procédé de cokéfaction, en raison de la faible largeur de la chambre de carbonisation des fours modernes, l'expansion horizontale de la pâte à coke génère une poussée sur les parois de chauffage. L'objectif de cette thèse, qui s'inscrit dans le cadre du projet européen " Swelling Pressure in a Coke Oven, Transmission on Oven walls ", est de mieux comprendre le phénomène de poussée des charbons lors de la cokéfaction et de développer un modèle permettant d'anticiper ce phénomène. Pour cela, un modèle phénoménologique prenant en compte les phénomènes physico-chimiques en présence a été développé. Une mise en équation originale est proposée pour la cinétique de condensation des goudrons et le gonflement des grains de charbon lors de la pyrolyse. Le modèle proposé est le premier reproduisant simultanément la poussée sur les piédroits et la pression des gaz produits lors de la cokéfaction. Les résultats de simulation du cas particulier de la cokéfaction du charbon Blue Creek dans le four pilote du Centre de Pyrolyse de Marienau et les mesures de pression, de température et de poussée réalisées lors des essais présentent des écarts mais demeurent en bon accord. Ces écarts sont essentiellement dus à la méconnaissance des propriétés du charbon et de son comportement mécanique. L'hypothèse d'un comportement élastique linéaire entraîne une surestimation de la poussée. L'étude de sensibilité amène, entre autres, à la conclusion que la poussée ne dépend pas directement de la pression des gaz et que le gonflement des grains de charbon joue un rôle déterminant.