Calcul des propriétés des mélanges de gaz naturel et d'hydrogène - Paramètres de combustion

Résumé et principaux résultats

Cette note technique, issue des travaux menés par le CETIAT dans le cadre du projet GRHYD, présente les caractéristiques et les paramètres des mélanges à base du gaz B ou du gaz H avec différentes teneurs de H2. Ces paramètres sont calculés en utilisant les lois des mélanges à partir des caractéristiques des composants utilisés qui sont le méthane (CH4), l'azote (N2) et l'hydrogène (H2). Les paramètres calculés sont présentés sous formes de graphiques pour montrer leur évolution en fonction de la teneur d'hydrogène dans le mélange. Les volumes des fumées sèches et humides, les teneurs d'eau et de dioxyde de carbone diminuent avec la teneur d'hydrogène. Les PCI et l'Indice de Wobbe volumiques diminuent alors que ceux sur une base massique augmentent. La plage des limites d'explosivité ou inflammabilité augmentent avec la teneur d'hydrogène. Enfin, le facteur de vitesse de flamme de Weaver augmente pour tous les mélanges. Ces évolutions (augmentation ou diminution) sont acceptables jusqu'à 20 ou au maximum 25% d'hydrogène, en particulier, pour l'indice de Wobbe et le facteur de vitesse de flamme de Weaver qui sont les deux paramètres utilisés pour vérifier l'interchangeabilité des gaz. A 20% d'hydrogène, l'indice de Wobbe volumique qui est directement proportionnel au débit calorifique diminue de 4% et le facteur de Weaver qui caractérise le retour de flamme augmente mais reste inférieur à celui du gaz limite de retour de flamme G222 (23% H2 et 77% CH4) et du gaz limite de surchauffe G24 (20% H2 et 12% C3H8 et 64% CH4).
Title: Calculation of properties of mixtures of naturel gas and hydrogen - Combustion parameters
Abstract: This technical report results from CETIAT works within GRHYD project and presents the characteristics and the parameters of mixtures made from natural gas type H and natural gas type L or B and different concentrations of hydrogen. The parameters are calculated by mixtures laws by combining the parameters of the different components used which are methane (CH4), nitrogen (N2) and hydrogen (H2). The calculated parameters are presented as graphics to show their evolution as a function of the hydrogen fraction in the mixture. The volumes of dry and wet flue gases, the fractions of water vapour and carbone dioxide decrease with the hydrogen content. The net calorific value NCV as well as the Wobbe index on a volume basis decrease with the hydrogen content and increase when expressed on a mass basis. The range of the explosive ou inflamability limits increase with the hydrogen content. Finaly, the Weaver flame speed factor also increases with hydrogen content. These trends (increase ou decrease) do not have an impact on the combustion for mixtures with up to 20 - 25% hydrogen content. In particular, the Wobbe Index and the Flame speed factor which are the main parameters used to decide if the interchangeability of 2 gases is possible. At 20% hydrogen, the Wobbe index which is directely proportional to the heat input of a gas appliance decreases by 4% only and the flame speed factor which characterises the flash back of the flame remains below the flame speed factors of G222 (23% H2) and G24 (20% H2 et 12% C3H8) which are respectively the flash back and the overheating limit gases.

Commissions

Appareils à combustion

Thème

Combustion

Mots-clés

Brûleurs, Chaudières, Combustion

Auteurs

MOSTEFAOUI Nourreddine