Modeling of fluidized bed sludge incinerator for the sake of NOx control

Modélisation d'un incinérateur de boues en lit fluidisé en vue de la maîtrise des émissions de NOx

Shi Li (1)

1 GIPSA-lab - Grenoble Images Parole Signal Automatique

Sludge incineration in fluidised bed is a very complex process, producing gaseous pollutants (carbon monoxide (CO) and nitrogen oxides (NOx)). The legislative norms need to be respected despite of variations of sludge in composition and in quantity. An oxygen regulation guarantees CO norm but not NOx norm. The NOx formation, due to lots of chemical reactions from the sludge nitrogen, is partly unknown. A model predicting the NOx emissions has been proposed. Literature study leads to neglect the solid reactants, simplifying greatly the hydrodynamics and the number of chemical reactions. The model has been validated with industrial data. The simulation results validate the simplification hypotheses, but need the reconstruction of sludge composition. A control strategy implemented further next guarantees the legislative norm of NOx.

L'incinération des boues en lit fluidisé est un processus très complexe, produisant des polluants gazeux (monoxyde de carbone (CO) et oxydes d'azote (NOx)). Les normes de rejet doivent être respectées malgré les variations en quantité et en composition des boues à traiter. Une régulation de l'oxygène du four assure la maîtrise du CO mais pas des NOx. Leur formation, due à de nombreuses réactions chimiques à partir de l'azote des boues, est mal connue. Un modèle prédisant les émissions de NOx a été établi. L'étude bibliographique a conduit à négliger les réactifs solides dans le four, et donc à simplifier fortement l'hydrodynamique et le nombre de réactions chimiques. Le modèle a été validé avec des mesures industrielles. Les résultats de simulation valident les hypothèses de simplification, mais nécessitent un recalage de la composition des boues. La stratégie de commande établie ensuite garantit le respect des normes des émissions de NOx.

Mots clés: sludge incineration; fluidised bed; chemical reaction; modelling; control

Mots clés: incinération des boues; lit fluidisé; NOx; réaction chimique; modélisation; validation; commande

Domaines: Automatique / Robotique

Shi Li. Modélisation d'un incinérateur de boues en lit fluidisé en vue de la maîtrise des émissions de NOx. Automatique / Robotique. Institut National Polytechnique de Grenoble - INPG, 2008. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00348080⟩