Extrait : Guide pratique sur l’analyse de combustion industrielle. Directive pour les mesures d’émissions et de processus.

Détermination du coefficient d'air

Le coefficient d’air peut être déterminé d’après les concentrations en CO, en CO₂ et en O₂ dans les gaz de combustion, le diagramme dit de combustion (cf. illustration à droite) montre les rapports. Dans le cas du mélange idéal du combustible et de l’air, une teneur en CO₂ déterminée est associée à une teneur en CO déterminée (dans la plage λ<1) ou à une teneur en O₂ déterminée (dans la plage λ>1). La valeur de CO₂ à lui seul n’est pas pertinente en raison de la courbe qui passe par un maximum, de sorte qu’il faut vérifier aussi si en plus du CO₂, le gaz contient soit du CO, soit de l’O₂. La détermination claire de la teneur en O₂ est généralement privilégiée actuellement en cas de fonctionnement par excès d'air (donc le cas normal). Les courbes dépendent du combustible, c’est-à-dire qu’il y a un diagramme propre à chaque combustible et notamment une valeur propre de CO₂ max. Les rapports de cette multitude de diagrammes sont souvent résumés sous forme de nomogramme facile à manier dans la pratique (« triangle de combustion », non représentée ici). Il s’applique à tout type de combustible.

Les deux formules suivantes servent au calcul approximatif du coefficient d’air à partir des valeurs de mesure du CO₂ ou de l’ O₂ :

  • Où CO₂ max = valeur de CO₂ maximale spécifique en fonction du combustible. Sur demande, cette valeur peut être déterminée par Testo en tant que prestation de service.
  • CO₂ et O₂ : valeurs mesurées (ou calculées) dans les gaz de combustion

Bilan énergétique d’une installation de combustion

A l’état d’exploitation stationnaire, le total de toutes les énergies fournies à l’installation doit être égal au total de toutes les énergies émises par l’installation, voir tableau :

 

Energies apportées Energies fournies
Pouvoir calorifique inférieur et énergie sensible du combustible Chaleur sensible et énergie liée chimiquement des gaz de fumée (pertes par les fumées)
Chaleur sensible de l’air de combustion Chaleur sensible et pouvoir calorifique inférieur des résidus de combustible dans les cendres et scories
Equivalent de la chaleur de l’énergie mécanique transformée dans l’installation Pertes superficielles par conduction thermique
Chaleur apportée par la matière Chaleur émise par la matière Pertes de convection dues à une mauvaise étanchéité du four
Les pertes par les fumées constituent la part de pertes la plus importante. Elles dépendent de la différence entre la température du gaz de combustion et la température de l'air comburant, de la concentration en O₂ ou en CO₂ dans le gaz de combustion ainsi que des facteurs spécifiques au combustible. Dans les chaudières à condensation, ces pertes par les fumées sont réduites à deux égards par l’utilisation de la chaleur de condensation et la température ainsi réduite du gaz de combustion. Les pertes par les fumées peuvent être calculées selon les formules suivantes :

TF : température des fumées
TA : température de l'air de combustion
A2, B : facteurs spécifiques aux combustibles (voir tableau)
21 : teneur en oxygène de l'air
O₂ : concentration en O₂ mesurée
KK : coefficient indiquant la grandeur Pf comme valeur négative lorsque la température est inférieure au point de rosée. Requis pour les mesures sur les chaudières à condensation.

Pour les combustibles solides, les facteurs A2 et B sont égaux à zéro. La formule est alors simplifiée par l’utilisation du facteur f, ce qui donne la formule dite de Siegert :

TF : température des fumées
TA : température de l'air de combustion
CO₂ : concentration en CO₂ mesurée


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Sommaire du guide pratique

1 Le processus de combustion

1.1 Energie et combustion
1.2 Installations de combustion
1.3 Combustibles
1.4 Air de combustion, coefficient d’air
1.5 Le gaz de combustion (gaz de fumée) et sa composition
1.6 Pouvoir calorifique supérieur et inférieur, rendement
1.7 Point de rosée, condensat

2 Analyse de gaz de combustion industriels

2.1 Optimisation de la combustion
2.2 Contrôle de processus
2.3 Contrôle des émissions

3 Technique d’analyse de gaz

3.1 Termes de la technique d’analyse de gaz
3.2 Analyseurs de gaz

4 Applications de l’analyse de gaz industriels

4.1 Production d’énergie
4.2 Elimination des déchets
4.3 Industrie des produits minéraux non métalliques
4.4 Industrie métallurgique / minière
4.5 Industrie chimique
4.6 Autres installations

5 Technique d’analyse de gaz de Testo

5.1 L'entreprise
5.2 Caractéristiques typiques des appareils
5.3 Aperçu des analyseurs de gaz
5.4 Aperçu des accessoires

Guide sur la mesure des émissions

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