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Fonctionnement d'une chaufferie biomasse

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© Cofely - Schéma de principe de fonctionnement de la chaufferie biomasse



Le silo de stockage

[étapes 1 à 4]

Situé à proximité immédiate de la chaufferie, le silo permet l'alimentation de la chaudière et assure une autonomie de plusieurs jours à plusieurs semaines. On distingue 4 types de silos : enterrés, en conteneurs métalliques, de plain-pied et en silo métallique cylindrique.

Par exemple, un volume de 200m3 permet une autonomie de 4 jours pour une chaufferie de 1,5 MW. Un volume de 600 m3 permet une autonomie de 3 jours pour une chaufferie de 5 MW.

L'alimentation automatique

[étapes 5 à 7]

L'alimentation automatique comporte 3 étapes : dessilage (extraction du combustible jusq'au convoyeur), convoyage (par vis sans fin, par racleurs, par bande transporteuse ou pneumatique selon la gamme de puissance et le type de combustible) et l'introduction dans le foyer (par vis ou par poussoir).

Le générateur de chaleur

[étapes 8 à 11]

C'est l'enceinte dans laquelle l'énergie contenue dans le combustible bois est libérée et transmise au fluide caloporteur. Il est généralement composé du foyer (début de flamme), de la chambre de combustion (développement de la flamme) et de l'échangeur de transfert de chaleur entre la flamme, les gaz chauds et le fluide caloporteur.

La combustion du bois est une réaction d'oxydation exothermique en 4 étapes : séchage, pyrolyse/gazéification, oxydation des gaz, cobustion du résidu charbonneux. Lors dde son réchauffement dans le foyer (>300 degrés), le bois est d'abord séparé en hydrocarbures solides et gazeux (pyroyse), sous l'action de l'air comburant primaire. A 500 degrés, 85% de la masse est libérée sous forme gazeuse (gazéification), avec production de CO et H. Ces gazs combustibles sont ensuite mélangés à l'air comburant secondaire en vue de leur oxydation. La combustion complète du bois se résume par la réaction : bois + oxygène = fumées (CO2 + H2O) + chaleur.

Cendres et traitement des fumées

[étapes 12 à 20]


La combustion de biomasse produit naturellement un mélange de gaz constitué de CO2, vapeur d'eau, particules fines, composés azotés (NOx), composés organiques volatiles (COV) ou hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP). Les dispositifs de traitement de fumées visent essentiellement à réduire les émissions de particules fines.

Un système de vis sans fin permet de récupérer les cendres du foyer : elles sont versées automatiquement dans un conteneur qui, en général, est à vider une fois par semaine (les cendres représentent 1 à 2% du volume de bois brûlé).

Des dépoussiéreurs efficaces permettent de respecter les normes en vigueur concernant les rejets de gaz. Les filtres multicyclones permettent de répondre à la réglementation pour des puissances de chaufferies inférieures à 2 MW. Pour les plus grandes chaufferie, il est necessaire de rajouter un filtre à manches ou un électrofiltre. Ces deux dispositifs sont encombrants et présentent des avantages et inconvénients propres (bruit, pertes de charge, dépendance aux conditions de fonctionnement, cout de maintenance etc.).

Les cendres récupérées après les dispositifs de filtration ne sont pas valorisables en épandage ou co-compostage contrairement aux cendres sous foyer (teneurs en éléments traces metalliques et en composés traces organiques).


Optimisation énergétique

Reliée à des sondes et à des capteurs, la régulation électronique permet de régler et de contrôler, en fonction des besoins, la puissance de la chaudière, les paramètres de la combustion, l'alimentation du combustible, le décendrage et l'extraction des fumées.

Un économiseur est un dispositif de récupératio nde chaleur sur fumées (haleur sensible) généralement employé pour relever la température de retour du réseau et parfois pour préchauffer l'air primaire avant son injection dans le foyer. Le gain de rendement peut atteindre 1 à) 3 points.

Un condenseur est un dispositif de récupération de la chaleur latente libérée lors du passage de l'eau de l'état gazeux à l'état liquide et contenue dans les fumées. L'eficacité energétique d'un condenseur est étroitement liée à la température de la source froide (retour réseau) et au taux d'humidité du combustible entrant. Ce dispositif permet par ailleurs de diminuer les émissions de particules fines.

Le triptyque chaudière - combustible - puissance

C'est la taille de la chaudière qui définit l'exigence de la qualité du combustible pour obtenir le meilleur rendement. Plus la chaudière sera de petite taille, plus le produit devra répondre à des critères stricts de qualité. A l'inverse, plus la chaufferie sera de taille importante plus elle tolèrera un taux d'humidité élevé et une granulométrie plus grossière.

Les chaudières de type industrielles dont le foyer est d'une taille importante sont généralement plus tolérantes aux variations d'humidité et de granulométrie. Elles peuvent accepter des taux d'humidité pouvant aller jusqu'à 50 % et surtout une biomasse plus grossière.

Il existe plusieurs combustibles qui doivent répondre aux éxigences de la chaufferie dans laquelle il sont utilisés. Il est  essentiel que le maître d'ouvrage lors de la rédaction du cahier des charges, s'enquiert du combustible que peut accepter sa chaufferie. Ces spécifications sont en général données par les constructeurs.