La thermique appliquée à la combustion et à l’oxydation
Bertin Technologies a développé plusieurs types de chambre de combustion pour des applications spécifiques en production d’énergie électrique ou en traitement thermique de déchets et effluents.
Une chambre de combustion à 60 bar de pression et fonctionnant au mélange éthanol / oxygène fournit l’énergie nécessaire à la production de vapeur sous pression pour alimenter un groupe turbo-alternateur de 200 kWe à bord de sous-marins. Sa conception et son dimensionnement ont nécessité des calculs thermiques pointus. En effet, le mélange quasi-stoechiométrique éthanol / oxygène au niveau de l’injecteur conduit à des températures de l’ordre de 3000 °C. Il faut recirculer et injecter des gaz refroidis dans la chambre de combustion pour abaisser les gaz de combustion à 650 °C avant qu’ils soient injectés dans le générateur de vapeur. Des calculs de température de gaz et de parois ont permis de valider les choix technologiques et de garantir que les parois restent à des niveaux de température compatibles avec les matériaux utilisés.
Actuellement, Bertin Technologies développe un réacteur d’oxydation en eau super-critique fonctionnant à 300 bar et 500 °C. Basé sur un brevet du CEA dont Bertin Technologies a acquis le droit d’exploiter, ce réacteur est destiné à traiter les déchets et effluents liquides à bords de navires. Les calculs thermiques doivent confirmer qu’il est possible de préchauffer les entrants jusque 250 °C afin de pouvoir initier la réaction d’oxydation qui s’auto-entretient ensuite dans la mesure où le pouvoir calorifique du mélange combustible est suffisant. Il faut ensuite prédire tous les échanges thermiques entre les flux entrants et flux sortants de façon à éviter tout emballement thermique ou au contraire une extinction de la réaction par manque d’apport calorifique. Il a fallu vérifier que les parois extérieures soumises à la pression de 300 bars restent à un niveau de température compatible avec des caractéristiques thermo-mécaniques acceptables. Enfin, ces calculs permettent également de spécifier les lois de contrôle commande qui vont piloter le réacteur.