4. Analyses comparatives de la gazéification et de la combustion
Par rapport à la combustion, la gazéification de combustibles solides crée un gaz de synthèse
riche en CO et H
2, appelé syngaz, qui doit être débarrassé de ses polluants avant d’être brûlé
en moteur ou turbine. Un lavage permet d’éliminer une grande partie de ces polluants dans le
gaz de synthèse avant utilisation pour production d’énergie, alors que dans le cas de
l’incinération une grande partie des polluants se retrouve dans les gaz de combustion. En
gazéification, l’apport d’air constitue 25-30% de l’air nécessaire à une combustion
stœchiométrique (λ = 0,25-0,3) , là où l’incinération fonctionne avec un excès d’air compris entre
40 et 150% (λ = 1,4-2,5) [17]. De ce fait, le flux de syngaz à traiter est bien plus faible que le flux
de gaz de combustion qui doit être traité en incinération. Le système qui utilisera le syngaz
(turbine ou moteur) ne devra alors pas disposer d’un lourd système de traitement des gaz de
combustion, car cette étape aura été faite sur le syngaz.
Arena [23] a comparé la gazéification et la combustion pour le traitement des déchets ménagers
et en a conclu que la gazéification présente plusieurs avantages, dont les suivants :
• La production du gaz de synthèse permet d’envisager d’autres utilisations que la
combustion directe.
• L’utilisation de moteur ou de turbine pour la production d’électricité permet d’atteindre
des rendements plus importants qu’avec la combustion/turbine à vapeur.
• La température de fonctionnement étant plus faible, cela limite la volatilisation des
métaux en particulier des alcalins, causant notamment des encrassements.
• La gazéification permet d’utiliser des installations plus petites (< 330 t/j) pour la
production d’énergie.
• L’atmosphère réductrice de la gazéification diminue fortement les émissions de dioxines
et furanes.
• Les avancées techniques dans la combustion de gaz (pré-mélange, mélange pauvres)
permettent d’atteindre des taux faibles en NOx.
• Les installations de gazéification sont modulaires (capacité d’adaptation au combustible)
et faciles à installer.
Leckner [24] a comparé la combustion et la gazéification pour la valorisation énergétique des
déchets, mais sur des aspects relatifs aux deux types de procédés. Comme la gazéification
permet d’utiliser de plus petites installations, il semble peu probable qu’une utilisation autre que
énergétique soit économiquement envisageable (typiquement production de carburants liquides
par Fischer-Tropsh) dans le cas de ces « petites » installations.
Le procédé permet de produire de l’électricité à plus petite échelle qu’avec l’incinération.
Comme le gaz de synthèse doit être lavé pour éliminer les potentielles perturbations liées à des
polluants lors de la combustion du gaz de synthèse cela crée de nouveaux effluents (liquide et
solide), qui sont alors à traiter en accord avec les normes environnementales.
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4.1. Choix de la gazéification à l’air en lit fixe co-courant
Il existe deux grands principes de fonctionnement pour les réacteurs de gazéification à savoir :
• Les réacteurs à lit fixe
• Les réacteurs à lit fluidisé
Table 5: Contraintes sur le combustible et conditions opératoires de 4 types de réacteurs de gazéification [25]
Type de réacteur Co-courant Contre-courant Lit Fluidisé Lit Circulant Contraintes sur le combustible
Taille particule – mm 20 - 100 5 - 100 10 - 100 < 1
Humidité - %m < 20 < 50 < 40 < 15
Cendres - %m-sec < 5 < 15 < 20 < 20
Morphologie particules uniforme presque uniforme uniforme uniforme
Densité vrac - kg/m3 > 500 > 400 > 100 > 400
Fusion des cendres - °C > 1250 > 1000 > 1000 > 1250
Sortie du procédé
Température - °C 700 - 1200 700 - 900 < 900 < 900
Concentration en Goudrons faible haute modérée modérée
Contrôle facile très facile complexe complexe
Echelle de puissance (MWth) < 5 < 20 10 – 100 > 20
PCI du gaz de synthèse –
MJ/Nm3 4,5 – 5 5 – 6 4 – 4,5 5,5 - 6