LA COMBUSTION JM R DBTP 2006 1 Bases

LA COMBUSTION J-M R. D-BTP 2006 1

Bases de la combustion Grandeurs de la combustion Diagrammes de combustion Analyses de combustion Rendements de combustion Recherche par mot clé Définitions et unités 2

Analyseurs électroniques Indice de Wobbe Temp théorique de flamme Combustion du carbone Limites d’inflammabilité Temp d’auto-inflammation Combustion de l’hydrogène Mesure de la teneur en CO Valences des éléments Combustion du méthane Mesure de la teneur en CO 2 ou en O 2 Valeurs régl. Rend. chaudière Combustion du soufre Mesure de température Vitesse de flamme Combustion mi-oxydante Mesure d’opacité Combustion mi-réductrice Mesure du tirage ou de la dépression Combustion oxydante Molécules de corps composés Combustion oxydo-réductrice Molécules de corps simples Combustion réductrice NOx Combustion stœchiométrique Point d’éclair Consommables Point de rosée Défaut d’air Point d’inflammation Diagramme de Biard Pouvoir calorifique Diagrammes d’Ostwald Production d’acide sulfurique Eléments de base Rendement de combustion sur PCI Effets du CO sur l’homme Rendement de combustion sur PCS Equipement réglementaire Rendement des app. à condensation Excès d’air Teneur en CO 2 Facteur d’air Teneur en O 2 3

Bases de la combustion Les éléments de base de la combustion Valences des éléments Molécules de corps simples Molécules de corps composés Combustion du carbone Combustion du soufre Combustion de l’hydrogène Combustion du méthane NOx Combustion stœchiométrique Combustion oxydante Combustion réductrice Combustion mi-oxydante Combustion oxydo-réductrice Production d’acide sulfurique 4

Les éléments de base de la combustion Le « C H O N S » Carbone Hydrogène Oxygène Azote C H O N 12 g 16 g 14 g Soufre S 32 g 5

Valences des éléments Carbone C Hydrogène Oxygène H O Azote N Soufre S 2 4 1 2 3 4 6 6

Molécules de corps simples Hydrogène H Oxygène O Azote N O N H 2 O 2 N 2 2 g 32 g 28 g H 7

Molécules de corps composés Méthane C Ammoniaque H H H Eau H O 1/6 H H H N H H CH 4 H 2 O NH 3 16 g 18 g 17 g 8

Molécules de corps composés Monoxyde de carbone C 2/6 Dioxyde de carbone O O CO CO 2 28 g 44 g 9

Molécules de corps composés Anhydride sulfureux 3/6 Anhydride sulfurique O O S S O O O SO 2 SO 3 64 g 80 g 10

Molécules de corps composés 4/6 Acide sulfurique H 2 SO 4 O O S O O H 98 g H 11

Molécules de corps composés Méthane Ethane H H C H 5/6 H H C C H H CH 4 C 2 H 6 16 g 30 g H 12

Molécules de corps composés Butane Propane H H C C C H H H 6/6 H H H C C H H H C 3 H 8 C 4 H 10 44 g 58 g H H 13

Combustion du carbone C C 12 g Oxygène O 1/4 Dioxyde de carbone O O O 2 32 g 22, 4 litres C O CO 2 44 g 22, 4 litres 14

Combustion du carbone C 2/4 ( O 2 + 79/21 N 2 ) CO 2 + 79/21 N 2 Volume d’O 2 nécessaire pour brûler 1000 g de C : VO 2 = 22, 4 L * 1000 g / 12 g = 1866, 66 litres L’oxygène est accompagné d’azote que l’on retrouvera dans les fumées Volume d’azote : VN 2 = VO 2 * 79 / 21 VN 2 = 1866, 66 * 79 / 21 = 7022, 22 litres Le volume d’air nécessaire sera donc: Va = VO 2 + VN 2 = 1866, 66 + 7022, 22 = 8888, 88 litres Volume de CO 2 produit par la combustion de 1000 g de C : VCO 2 = 22, 4 L * 1000 g / 12 g = 1866, 66 litres Le volume de fumées sera donc : Vf = VCO 2 + VN 2 = 1866, 66 + 7022, 22 = 8888, 88 litres 15

Combustion du carbone 3/4 Pour brûler 1 kg de carbone il faut : 1 866 litres d’O 2 7 022 litres de N 2 soit 8 888 litres d’air La combustion d’ 1 kg de carbone produit : 1 866 litres de CO 2 (soit 3, 66 kg) 7 022 litres de N 2 soit 8 888 litres de fumées et dégage environ 9, 1 k. Wh 16

Combustion du carbone 4/4 Il est à noter que la combustion incomplète d’ 1 kg de carbone ( C + ½ O 2 = CO ) produit : 1 866 litres de CO 7 022 litres de N 2 soit 8 888 litres de fumées et ne dégage qu’environ 2, 6 k. Wh (la combustion complète en aurait produit 9, 1 k. Wh…) 17

Combustion du soufre S S 32 g Oxygène 1/3 Anhydride sulfureux O O 2 32 g 22, 4 litres S O SO 2 64 g 18

Combustion du soufre S 2/3 ( O 2 + 79/21 N 2 ) SO 2 + 79/21 N 2 Volume d’O 2 nécessaire pour brûler 1000 g de S : VO 2 = 22, 4 L * 1000 g / 32 g = 700 litres L’oxygène est accompagné d’azote que l’on retrouvera dans les fumées Volume d’azote : VN 2 = VO 2 * 79 / 21 VN 2 = 700 * 79 / 21 = 2633, 33 litres Le volume d’air nécessaire sera donc : Va = VO 2 + VN 2 = 700 + 2633, 33 = 3333, 33 litres Volume de SO 2 produit par la combustion de 1000 g de C : VSO 2 = 22, 4 L * 1000 g / 32 g = 700 litres Le volume de fumées sera donc : Vf = VSO 2 + VN 2 = 700 + 2633, 33 = 3333, 33 litres 19

Combustion du soufre 3/3 Pour brûler 1 kg de soufre il faut : 700 litres d’O 2 2 633 litres de N 2 soit 3 333 litres d’air La combustion d’ 1 kg de soufre produit : 700 litres de SO 2 2 633 litres de N 2 soit 3 333 litres de fumées et dégage environ 2, 5 k. Wh 20

Combustion de l’hydrogène 1/3 Hydrogène Oxygène Eau H H H O O H 2 H 2 4 g 44, 8 litres O 2 32 g 22, 4 litres 2 H 2 O 36 g 44, 8 litres 21

Combustion de l’hydrogène 2/3 2 H 2 ( O 2 + 79/21 N 2) 2 H 2 O + 79/21 N 2 Volume d’O 2 nécessaire pour brûler 1000 g d’hydrogène : VO 2 = 22, 4 L * 1000 g / 4 g = 5 600 litres L’oxygène est accompagné d’azote que l’on retrouvera dans les fumées Volume d’azote : VN 2 = VO 2 * 79 / 21 VN 2 = 5 600 * 79 / 21 = 21 066 litres Le volume d’air nécessaire sera donc : Va = VO 2 + VN 2 = 5600 + 21066 = 26 666 litres Volume de vapeur d’eau produit par la combustion de 1000 g d’hydrogène : VHO 2 = 44, 8 L * 1000 g / 4 g = 11 200 litres Le volume de fumées humides sera donc : Vfh = VHO 2 + VN 2 = 11200 + 21066 = 32 266 litres 22

Combustion de l’hydrogène 3/3 Pour brûler 1 kg d’hydrogène il faut : 5 600 litres d’O 2 21 066 litres de N 2 soit 26 666 litres d’air La combustion d’ 1 kg d’hydrogène produit : 11 200 litres de vapeur d’eau 21 066 litres de N 2 soit 32 266 litres de fumées humides et dégage environ 33, 6 k. Wh PCI 39, 2 k. Wh PCS 23

Combustion du méthane Méthane Oxygène O H H C O O 2 O 2 CO 2 16 g 64 g 44, 8 litres H O O CH 4 22, 4 litres Eau H C H H Dioxyde de carbone 22, 4 litres H O H 2 H 2 O 36 g 44, 8 litres 24

Les Nox 1/4 Plus connus sous le terme générique « NOx » , les oxydes d’azote sont : Le monoxyde d’azote (NO) qui est produit en grande quantité (90 à 95 %) mais qui s’oxyde rapidement en NO 2 dans l’atmosphère, Le dioxyde d’azote (NO 2) produit en faible quantité dans la combustion. Le protoxyde d’azote (N 2 O) produit en très faible quantité. 25

Les Nox 2/4 Les NOx apparaissent dans la combustion parce que l’air contient de l’azote (il y en a aussi dans certains combustibles : Fioul, Charbon) qui se combine à l’excès d’oxygène dans certaines conditions de température. Le mécanisme de formation des NOx est complexe car les réactions se font soit en atmosphère oxydante (N + O 2 donne NO + O), soit en atmosphère réductrice (N 2 + O donne N + NO). Ce dont on est sûr, c’est que la formation de NO est fortement tributaire de la température. Les installations de combustion interviennent pour à peine 16 % dans la production des NOx (avec plus de la moitié pour le charbon et le fioul lourd), alors que les transports en sont responsables à plus de 75 %. * Répartition de la production des Nox 26

Les Nox 3/4 L’air que nous respirons est faiblement chargé en NO 2 (quelques ppm) et sauf pour quelques cas précis (métiers à risque), il n’y a aucun risque pulmonaire direct. En revanche, ce gaz est responsable en grande partie de l’acidité des pluies et de ses effets néfastes sur la végétation. Malgré la faible participation des chauffages à la pollution par les NOx, les réglementations imposeront rapidement des limites assez sévères. 27

Les Nox 4/4 0, 01 % N 2 O (protoxyde d’azote) durée de vie de plusieurs siècles 4, 99 % NO 2 (peroxyde d’azote) durée de vie de quelques semaines 95 % NO (oxyde d’azote) durée de vie de quelques heures 28

Combustion stœchiométrique Complète sans excès ni défaut d’air N 2 Vfn Va S H 2 SO 2 H 2 O C O 2 CO 2 combustible air fumées 29

Combustion oxydante N 2 Complète en excès d’air N 2 Vea O 2 N 2 R N 2 Vfn Va S H 2 SO 2 H 2 O C O 2 CO 2 combustible air fumées 30

Combustion réductrice Incomplète en défaut d’air Vda N 2 Vfn S H 2 N 2 Va R S SO 2 H 2 O C combustible C CO O 2 CO 2 air fumées 31

Combustion mi-réductrice Incomplète en défaut d’air Avec oxygène dans les fumées O 2 Vda N 2 Vfn S H 2 N 2 Va R S SO 2 H 2 O C combustible C CO O 2 CO 2 air fumées 32

Combustion mi-oxydante N 2 Incomplète en excès d’air N 2 Vea O 2 N 2 R N 2 Vfn Va S H 2 S SO 2 H 2 O C O 2 combustible air C CO CO 2 fumées 33

Production d’acide sulfurique N 2 SO 2 Si présence d’un + excès d’air catalyseur tel que le + catalyseur = O 2 N 2 O 2 chrome ou le vanadium dans le combustible acide sulfurique N 2 S H 2 SO 3 SO 2 SO 4 H 2 O C O 2 CO 2 combustible air fumées 34

Combustion oxydo-réductrice Incomplète sans excès ni défaut d’air O 2 N 2 R N 2 Va S H 2 S SO 2 H 2 O C combustible O 2 air C CO CO 2 fumées 35

Les différents types de combustion Stœchiométrique : complète sans excès d’air Oxydante : complète en excès d’air Réductrice : incomplète en défaut d’air Mi-oxydante : incomplète en excès d’air Mi-réductrice : incomplète en défaut d’air avec présence d’oxygène dans les fumées Oxydo-réductrice : incomplète sans excès ni défaut d’air 36

Grandeurs de la combustion Facteur d’air Excès d’air Défaut d’air Teneur en CO 2 Teneur en O 2 Effets du CO sur l’homme Relation CO / CO 2 Température théorique de flamme Limites d’inflammabilité Point d’éclair Point d’inflammation Température d’auto-inflammation Vitesse de propagation du front de flamme Indice de Wobbe Pouvoir calorifique Point de rosée 37

Facteur d’air 1/5 Le facteur d’air, ou taux d’aération ( N ), est le rapport du volume d’air réellement utilisé ( R ) sur le volume d’air théorique ( Va ). N = R Va 38

Facteur d’air 2/5 En combustion stœchiométrique : R = Va Par conséquent : N = R Va = 1 39

Facteur d’air 3/5 En combustion oxydante : R > Va Par conséquent : N = R Va > 1 40

Facteur d’air 4/5 En combustion réductrice : R < Va Par conséquent : N = R Va < 1 41

Facteur d’air 5/5 Rappel : N > 1 Excès d’air N < 1 Défaut d’air 42

Excès d’air 1/2 L’excès d’air ( Ea ), est le rapport du volume d’excès d’air ( Vea ) sur le volume d’air théorique ( Va ). Ea = Vea Va 43

Excès d’air 2/2 Or : R N= Va + Vea = 1 + Ea = 1+ Va Va D’où : N = 1 + Ea ou Ea = N - 1 44

Défaut d’air 1/2 Le défaut d’air (Da), est le rapport du volume de défaut d’air (Vda) sur le volume d’air théorique ( Va ). Da = Vda Va 45

Défaut d’air 2/2 Or : R N= Va - Vda Va Vda = 1 - Da = 1 Va D’où : N = 1 - Da ou Da = 1 - N 46

Teneur en CO 2 1/6 Vea N CO 22 Vfs N 2 C Vco 2 S H 2 O 2 combustible air CO 2 SO 2 H 2 O fumées 47

Teneur en CO 2 2/6 Lorsque l’excès d’air augmente : le volume de fumées sèches augmente, le volume de CO 2 ne bouge pas. La teneur en CO 2 dans les fumées sèches varie selon l’excès d’air. Plus l’excès d’air est fort plus la teneur est basse. Si l’excès d’air est nul la teneur est maximale et l’on parle de « CO 2 neutre » ou « CO 2 max » qui dépend de la composition du combustible utilisé. 48

Teneur en CO 2 3/6 Vco 2 Teneur CO 2 = Vfs réel Vco 2 Vfsn + Vea Teneur CO 2 neutre = Vco 2 Vfsn 49

Teneur en CO 2 4/6 CO 2 neutre des combustibles usuels Combustible CO 2 neutre Carbone pur Fioul lourd Fioul domestique 21 % 16 % 15, 4 % Butane commercial Propane commercial Gaz naturel Algérie Gaz naturel mer du Nord Gaz naturel Russie 14, 3 % 14, 1 % 12 % 11, 9 % 50

Teneur en CO 2 5/6 En connaissant la teneur en CO 2 des fumées sèches d’un combustible donné, on peut calculer l’excès d’air d’une combustion oxydante en utilisant la formule suivante : CO 2 n - CO 2 réel Vfs Excès d’air x = Va CO 2 réel 51

Teneur en CO 2 6/6 Rapport Vfs / Va des combustibles usuels Combustible Vfs / Va Carbone pur Fioul lourd Fioul domestique 1 0, 94 0, 933 Butane commercial Propane commercial Gaz naturel Algérie Gaz naturel mer du Nord Gaz naturel Russie 0, 91 0, 9 52

Teneur en O 2 Vea N 2 Vo 2 O 2 N CO 22 Vfs N 2 C CO 2 S H 2 O 2 combustible air SO 2 H 2 O fumées 53

Teneur en O 2 2/3 Lorsque l’excès d’air augmente : le volume de fumées sèches augmente, le volume d’O 2 dans les fumées augmente. La teneur en O 2 dans les fumées sèches varie selon l’excès d’air. Plus l’excès d’air est fort plus la teneur est élevée. La teneur en O 2 dans les fumées pourra varier de 0 à 21 % selon qu’il n’y a pas d’excès d’air ou que celui-ci est infini. (phase de pré-ventilation par exemple) 54

Teneur en O 2 3/3 En connaissant la teneur en O 2 des fumées sèches d’un combustible donné, on peut calculer l’excès d’air d’une combustion oxydante en utilisant la formule suivante : Vfs Excès d’air x = Va O 2 réel 21 - O 2 réel 55

Teneur en O 2 et en CO 2 En connaissant la teneur en O 2 et en CO 2 des fumées sèches d’un combustible quelconque, on peut calculer l’excès d’air d’une combustion oxydante en utilisant la formule suivante : 79 . O 2 = Excès d’air [ 0, 21. ( 100 - CO 2 ) ] - O 2 56

Teneur en O 2 et en CO 2 Exemple : CO 2 = 10 % , O 2 = 4 % , (IB = 0 et CO = 0 %) Ea = 79 . 4 [ 0, 21. ( 100 - 10 ) ] - 4 = 316 ( 0, 21. 90 ) - 4 = 316 18, 90 - 4 = 316 14, 90 = 21, 2 Si la combustion est complète, l’excès d’air est de 21, 2 % et le facteur d’air 1, 21 , quel que soit le combustible. 57

Teneur en O 2 et en CO 2 58

Effets du CO sur l’homme 1/2 La combustion produit parfois des corps dangereux voire mortels. - Lorsque l’oxygène est en quantité insuffisante, la combustion d’un hydrocarbure est incomplète. Elle produit alors du carbone et de l’eau, mais elle peut surtout donner lieu à la formation d’un gaz incolore, inodore et toxique : le monoxyde de carbone. - Le monoxyde de carbone remplace progressivement l’oxygène sur les globules rouges sur lesquels il se fixe 300 fois plus. Or l’oxygène est indispensable au fonctionnement de toutes les cellules de l’organisme. Le monoxyde de carbone asphyxie donc peu à peu l’organisme. - Une personne intoxiquée au monoxyde de carbone ressent tout d’abord de la fatigue, une faiblesse dans les jambes, des vertiges et des maux de tête, puis apparaissent nausées et vomissement, ensuite la personne est prise de somnolence, ce qui l’empêche de réagir. Cette personne a alors besoin d’un apport massif d’oxygène qui ne peut être pratiqué qu’en milieu hospitalier. 59

Effets du CO sur l’homme 2/2 % de CO dans l’air ambiant 0, 16 0, 14 0, 12 MORT 0, 10 0, 08 DANGER 0, 06 nausées 0, 04 0, 02 0, 00 Effets perceptibles Effets non perceptibles Teneur maximale autorisée 0, 01 % 1 h 2 h 3 h 4 h Temps d’exposition 60

Rapport CO / CO 2 On produit moins de CO lorsque l’excès d’air se situe ente 10 et 40 %. On trouvera donc des « pics » de CO (et d’imbrûlés en général) lors des démarrages, des arrêts et des changements d’allures. 61

Température théorique de flamme 1/3 C’est la température à laquelle s’élèveraient les gaz de combustion dans le cas impossible et théorique d’une combustion instantanée et sans échange avec l’extérieur. Cette température n’est donc pas mesurée mais calculée. (c’est pourquoi elle est dite « théorique » ) Cette température dépend : - du type de combustible, - du type et de la température du comburant, (air ou oxygène pur) - du volume de fumées produit. (et donc de l’excès d’air) 62

Température théorique de flamme 2/3 Températures théoriques de flamme de mélanges stœchiométriques initialement à 0 °C Nature du combustible Dans l’air* Dans l’oxygène Gaz naturel Algérie 1955 °C 2780 °C Gaz naturel Russie 1945 °C 2770 °C Gaz naturel mer du Nord 1945 °C 2765 °C Gaz naturel Groningue 1930 °C 2750 °C Propane commercial 2010 °C 2840 °C Butane commercial 2005 °C 2840 °C Fioul domestique 1950 °C * Une élévation de 100 K de la température de l’air entraîne une augmentation d’environ 37 K de la température théorique de combustion. 63

Température théorique de flamme 3/3 Température théorique de flamme de la combustion de fioul domestique pour différents excès d’air. Excès d’air température 0 % 1950 °C 20 % 1760 °C 50 % 1490 °C 90 % 1220 °C La variation de température due à l’excès d’air entraîne pour la combustion du fioul domestique une variation de couleur de flamme. 64

Limites d’inflammabilité 1/2 Limite supérieure d’inflammabilité Limite inférieure d’inflammabilité Zone d’explosion Lsi Lii 0 % 100 % combustible N>1 N<1 inflammation comburant possible 100 % 0 % Inflammation impossible Mélange trop pauvre Mélange trop riche 65

Limites d’inflammabilité 2/2 Combustible Lii Lsi Butane commercial 1, 8 % 8, 8 % Propane commercial 2, 4 % 9, 3 % Gaz naturel Algérie 4, 7 % 13, 7 % Gaz naturel Russie 5, 2 % 14, 3 % Gaz naturel mer du Nord 5, 2 % 14, 5 % Ancien « gaz de ville » 5 % 32 % La plage d’inflammabilité s’agrandit lorsque la température du mélange augmente ! Exemple du méthane Température Lii Lsi 0 °C 5, 2 % 13, 4 % 100 °C 4, 7 % 13, 7 % 200 °C 4, 2 % 14, 7 % 300 °C 3, 7 % 15, 9 % 400°C 3, 1 % 17, 3 % 66

Point d’éclair 1/2 Le point d’éclair est la température la plus basse à laquelle un combustible liquide, sous une pression absolue de 1013 h. Pa, émet suffisamment de vapeurs inflammables pour que celles-ci s’enflamment au contact d’une flamme existante, mais insuffisamment pour que la combustion amorcée puisse se poursuivre d’ellemême si cette flamme est supprimée. Chaque combustible liquide a son propre point d’éclair aussi appelé « point éclair » ou « point d’inflammabilité » ou « flash point » qui donnera, entre autres, les limites hautes de températures de stockage, de transport et de manipulation. Combustible Essence Pétrole Fioul domestique Valeurs moyennes - 16………. + 10 °C 20………. … 60 °C 70………. . . 120 °C Fioul lourd 120……. . . 140 °C 67

Point d’éclair 2/2 La réglementation répartit les combustibles liquides en quatre classes en fonction de leur point d’éclair: Liquides particulièrement inflammables Liquides inflammables de la 1 re catégorie Liquides inflammables de la 2ème catégorie Liquides peu inflammables Point d’éclair < 0 °C 0…. 55 °C 55. . . 100 °C > 100 °C 68

Point d’inflammation Le point d’inflammation est la température la plus basse à laquelle un combustible liquide doit être porté pour qu’après inflammation, la combustion amorcée puisse se poursuivre d’elle-même par réaction en chaîne. Chaque combustible liquide a son propre point d’inflammation aussi appelé « point de combustion » ou « point de feu » qui est environ de 20 K supérieur au point d’éclair. 69

Température d’auto-inflammation 1/2 La température d’auto-inflammation, aussi appelée « température d’ignition » ou « point d’inflammation spontané » est la température la plus basse à laquelle un mélange gazeux compris dans les limites d’inflammabilité peut s’enflammer spontanément même en l’absence d’une source d’allumage. Il n’est pas nécessaire d’activer la totalité du mélange pour le faire brûler. L’inflammation d’une partie du mélange libère une énergie suffisante pour activer le solde. Cette température détermine le moyen « d’allumage » du mélange (résistance, arc électrique, bougie, simple compression…) 70

Température d’auto-inflammation 2/2 Allumettes Bois Charbon de bois Fioul lourd 170 °C 200… 300 °C 300… 425 °C 340 °C Fioul domestique Essence Butane Ancien « gaz de ville » Propane Suie Gaz naturel 360 °C 350… 520 °C 430 °C 450 °C 500… 600 °C 650 °C 71

Vitesse de propagation du front de flamme 1/2 C’est la vitesse à laquelle se déplace la flamme dans un tube horizontal contenant un mélange immobile de gaz ou de vapeur de combustible et d’air. Cette vitesse est fonction : de la composition du mélange, (à l’intérieur des limites d’inflammabilité) de la nature du combustible, de la température, (qui augmentera la vitesse) de la pression, des obstacles. Il peut arriver que la vitesse de propagation dépasse celle du son, c’est la détonation. 72

Vitesse de propagation du front de flamme 2/2 Mélanges air–combustibles à 0 °C Combustible Gaz naturel Vitesse de propagation v. F en m/s 0, 20…. . 0, 30 Propane 0, 43 Butane 0, 39 Ancien « gaz de ville » 0, 60…. . 0, 80 Fioul domestique 0, 35 Essence 0, 41 La vitesse augmente avec la température de la flamme 73

Indice de Wobbe 1/3 Cet indice, utilisé pour l’interchangeabilité des gaz, est le rapport entre le pouvoir calorifique supérieur en k. Wh/m 3(n) du gaz et la racine carrée de sa densité. PCS W = d L’indice de Wobbe permet de calculer la pression d’alimentation « p » nécessaire pour conserver la même puissance avec le même injecteur pour des gaz différents d’une même famille. W. p = constante 74

Indice de Wobbe 2/3 Nature du gaz Gaz naturels Gaz de pétrole Gaz manufacturé W Algérie 15, 5 Russie 14, 4 Mer du Nord 14, 1 Groningue 12, 6 Propane commercial 22, 2 Butane commercial 25, 2 Ancien « gaz de ville » 8, 3 « famille » 2 3 1 75

Indice de Wobbe 3/3 Indices de Wobbe et pressions d’interchangeabilité Nature du gaz Gaz naturels Gaz de pétrole W p Algérie 15, 5 Russie 14, 4 Mer du Nord 14, 1 Groningue 12, 6 25 mbar Propane commercial 22, 2 37 mbar Butane commercial 25, 2 28 mbar 8, 3 8 mbar Gaz manufacturé Ancien « gaz de ville » 18 mbar 76

Pouvoir calorifique 1/4 La quantité de chaleur libérée lors de la combustion complète d’un matériau est appelée « chaleur de combustion » (k. J/kg ou k. J/m 3(n)). Pour les matériaux combustibles qui contiennent de l’hydrogène et par conséquent pour lesquels on retrouve de la vapeur d’eau dans les produits de combustion, on distingue le « pouvoir calorifique supérieur » et le « pouvoir calorifique inférieur » suivant que l’on prend en compte ou non la chaleur de vaporisation de l’eau des fumées. Le pouvoir calorifique est dit supérieur (abrégé : PCS) quand l’eau qui résulte de la combustion du gaz hydrogène et des hydrocarbures est supposée ramenée à l’état liquide dans les produits de combustion. Le pouvoir calorifique est dit inférieur (abrégé : PCI) quand l’eau qui résulte de la combustion du gaz hydrogène et des hydrocarbures est supposée à l’état vapeur dans les produits de combustion. 77

Pouvoir calorifique 2/4 La détermination des pouvoirs calorifiques des combustibles solides et liquides ne peut se faire avec précision qu’à partir de mesures calorimétriques. L’estimation du pouvoir calorifique inférieur peut se calculer à partir de formules empiriques si l’on connaît la composition pondérale du combustible. PCI (MJ/kg) = 34, 8 c + 93, 9 h + 10, 5 s + 6, 3 n – 10, 8 o – 2, 5 w (c, h, s, n, o et w sont respectivement les teneurs en kg/kg de carbone, hydrogène, soufre, azote, oxygène et eau du combustible solide ou liquide considéré. ) Dans les applications thermiques de notre secteur, on ne connaît jamais la composition exacte du combustible utilisé. Dans la pratique, on utilise la plupart du temps les valeurs PCI et PCS données directement par les distributeurs de combustibles ou les valeurs moyennes données dans les tableaux suivants. 78

Pouvoir calorifique Nature du gaz 3/4 PCI PCS Lacq 10, 2 k. Wh/m 3(n) 11, 3 k. Wh/m 3(n) Algérie (Fos) 10, 6 k. Wh/m 3(n) 11, 8 k. Wh/m 3(n) Algérie (Montoir) 11, 1 k. Wh/m 3(n) 12, 3 k. Wh/m 3(n) Mer du Nord 10, 1 k. Wh/m 3(n) 11, 2 k. Wh/m 3(n) Russie 10, 1 k. Wh/m 3(n) 11, 2 k. Wh/m 3(n) Groningue 9, 1 k. Wh/m 3(n) 10, 1 k. Wh/m 3(n) 32, 9 k. Wh/m 3(n) 35, 6 k. Wh/m 3(n) 12, 7 k. Wh/kg 13, 7 k. Wh/kg 25, 4 k. Wh/m 3(n) 27, 5 k. Wh/m 3(n) 12, 8 k. Wh/kg 13, 9 k. Wh/kg Butane commercial Propane commercial Ces valeurs sont des valeurs moyennes 79

Pouvoir calorifique Combustible 4/4 PCI PCS Fioul domestique 11, 9 k. Wh/kg 12, 7 k. Wh/kg Fioul lourd (S = 2 %) 11, 4 k. Wh/kg 12 k. Wh/kg Fioul lourd (S = 1 %) 11, 8 k. Wh/kg 12, 5 k. Wh/kg Ces valeurs sont des valeurs moyennes 80

Point de rosée 1/3 Le point de rosée est la température au dessous de laquelle la vapeur d’eau contenue dans les produits de combustion va se condenser. Ce changement d’état suit la relation pression-température. La température de condensation de l’eau contenue dans les fumées dépend de la pression partielle de la vapeur d’eau qui elle même variera en fonction : - de la teneur en hydrogène et en eau du combustible et de l’humidité absolue de l’air comburant qui tendront à augmenter le point de rosée, - de l’excès d’air qui tendra à diminuer le point de rosée. L’acide sulfurique condense à une température plus élevée que la vapeur d’eau. C’est pourquoi, pour les combustibles soufrés, on parle de « point de rosée acide » qui augmente avec la teneur en soufre et est toujours supérieur au « point de rosée eau » . Le tableau suivant donne la valeur des points de rosée des combustibles courants en combustion stœchiométrique avec de l’air sec. 81

Point de rosée 2/3 Points de rosée en combustion stœchiométrique avec de l’air sec. Gaz naturel 59 °C Butane commercial 53 °C Propane commercial 54 °C Fioul domestique Fioul lourd Point de rosée eau 50 °C Point de rosée acide 120 °C Point de rosée eau 50 °C Point de rosée acide 130 °C Le point de rosée diminue lorsque l’excès d’air augmente. 82

Point de rosée 3/3 Points de rosée en combustion oxydante avec divers excès d’air. Nature du gaz Excès d’air 0 % 20 % 40 % 60 % Lacq 59. 2 55. 6 52. 7 50. 2 Algérie (Fos) 59. 1 55. 6 52. 7 50. 1 Algérie (Montoir) 59. 0 55. 5 52. 6 50. 0 Mer du Nord 59. 1 55. 6 52. 7 50. 1 Russie 59. 2 55. 6 52. 7 50. 2 Groningue 58. 8 55. 5 52. 5 50. 0 Propane commercial 53. 9 50. 5 48. 0 45. 5 Butane commercial 53. 6 48. 5 47. 5 45. 0 Le point de rosée diminue lorsque l’excès d’air augmente. 83

Diagrammes de combustion Diagramme de Biard Diagrammes d’Ostwald 84

Diagramme de Biard 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 stœchiométrique oit e d e c om bu ce = 1 tri N uc sti on ox réd o- yd Réductrice Dr Ox Teneur en dioxyde de carbone dans les fumées sèches CO 2 n Combustion incomplète N < 1 N > 1 Mi-réductrice yd an te Mi-oxydante 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 20, 9 % Teneur en oxygène dans les fumées sèches 85

O 2 = 5 % CO 2 = 8, 5 % Combustion mi oxydante Excès d’air = 20 % 0, 08 0, 1 N = 1, 2 CO = 0, 1. 8, 5 = 0, 85 % H 2 = 0, 08. 8, 5 = 0, 68 % Teneur en dioxyde de carbone dans les fumées sèches (CO 2) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 (H 2) (CO) ___ 8, 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 5 Teneur en oxygène dans les fumées sèches 86

CO 2 = 10 % Combustion oxydante Excès d’air = 20 % 0, 0 N = 1, 2 CO = 0, 0. 10 = 0 % H 2 = 0, 0. 10 = 0 % 10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 4 Teneur en oxygène dans les fumées sèches Teneur en dioxyde de carbone dans les fumées sèches O 2 = 4 % (CO 2) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 (H 2) (CO) ___ 87

CO 2 = 10 % Combustion oxydante ? Excès d’air environ 20 % ? N = 1, 2 CO = ? . 10 = ? ? % H 2 = ? . 10 = ? ? % 10 Seule la mesure du CO permet de s’assurer que la combustion est complète. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 4 Teneur en oxygène dans les fumées sèches Teneur en dioxyde de carbone dans les fumées sèches O 2 = 4 % (CO 2) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 (H 2) (CO) ___ 88

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 (CO 2) Zone d’excès d’air trop faible Zone inutilisable du diagramme Zone de combustion correcte Zo ne d’e xcè s d Zone d’excès de CO ’ai r tr op im por tan t 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Teneur en oxygène dans les fumées sèches 89 Teneur en dioxyde de carbone dans les fumées sèches (H 2) (CO) ___

0 2 4 6 8 10 12 14 16 Teneur en CO 2 dans les gaz brûlés secs Diagramme d’Ostwald 1 1. 2 1. 3 Fioul domestique 1. 4 Fa 1. 5 cte ur 1. 6 d’a ir 1. 7 1. 8 2. 0 % CO 2. 5 5 4 3 2 1 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Teneur en O 2 dans les gaz brûlés secs 90

0 2 4 6 8 10 12 14 16 Teneur en CO 2 dans les gaz brûlés secs Diagramme d’Ostwald Gaz naturel 1 1. 2 Fa 1. 3 cte 1. 4 ur d ’ai 1. 6 % CO r 1. 8 5 2. 0 4 3 2 1 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Teneur en O 2 dans les gaz brûlés secs 91

Diagramme de combustion oxydante du fioul Exemple de lecture : Ea = 30 %, CO 2 = 11, 9 %, Vf = 15. 2 m 3(n)/kg, q. F = 1720 °C Ea CO 2 Vf q. F 92

Analyses de combustion Généralités Mesure de température Mesure du tirage ou de la dépression foyer Mesure d’opacité Mesure de la teneur en CO 2 ou de la teneur en O 2 Mesure de la teneur en CO Analyseurs électroniques Consommables Equipement réglementaire minimum des chaudières 93

Généralités L’analyse de combustion peut être faite en utilisant des analyseurs chimiques type « Brigon » qui ne donnent qu’un résultat ponctuel, ou en utilisant des analyseurs « électroniques » qui donnent un résultat ponctuel ou une mesure en continu. Dans les deux cas, le prélèvement s’effectuera dans l’axe du conduit à environ 1 diamètre de la buse de sortie fumée du générateur et toujours avant le coupe tirage. 94

Mesure de température On mesure la température des fumées à l’aide d’un thermomètre gradué de 0 à 500 °C qui sera placé dans l’orifice de prélèvement. La précision n’étant pas très grande, attendre que la température se stabilise, la repérer puis laisser le thermomètre refroidir dans l’air du local pour repérer la température de l’air mesurée. C’est cet écart de températures qu’il faudra prendre en compte dans les calculs des rendements. 95

Mesure du tirage ou de la dépression foyer Mesure directe et continue d’une dépression par introduction dans la cheminée ou dans le foyer de la sonde du déprimomètre. - Placer l’appareil sur une surface plane et stable. - Effectuer la mise à zéro de l’aiguille. - Introduire l’embout métallique dans l’orifice prévu dans la cheminée ou dans le foyer. - Lire la dépression sur le cadran gradué. ( 1 mm. CE = 0, 1 mbar ) 96

Mesure d’opacité L’opacité se mesure en faisant passer de la fumée prélevée avec une pompe que l’on désigne souvent par le terme « smoke-test » à travers un papier filtre et en comparant la teinte obtenue à un échelle graduée de 0 (blanc) à 9 (noir). - Réchauffer l’appareil en aspirant un peu de fumée - Mettre en place la bande de papier filtre dans l’appareil - Introduire le tube rigide dans l’orifice de prélèvement - Prélever l’échantillon en aspirant 10 coups de pompe - Retirer le papier filtre et comparer sa teinte à celle de l’échelle type appelée échelle « Bacharach » 97

Mesure de la teneur en CO 2 ou de la teneur en O 2 La mesure consiste à prélever un volume précis de fumée à l’aide d’une poire et à le mélanger, après condensation et filtration, à la solution contenue dans l’analyseur. Selon l’analyseur utilisé, la solution absorbera le CO 2 ou l’O 2, le volume de solution va augmenter et c’est cette augmentation, lue sur une échelle graduée de 0 à 21 qui donnera directement le pourcentage de CO 2 ou d’O 2 dans les fumées sèches. - Vérifier l’état et l’étanchéité du système de prélèvement - Appuyer sur le clapet de l’analyseur pour faire descendre le liquide - Mettre le 0 de l’échelle mobile face au niveau de liquide - Introduire le tube et actionner la poire pour chasser l’air - Appuyer à fond l’embout du tube sur le clapet de l’analyseur - Presser lentement la poire 18 fois - En maintenant la poire pressée, lever le doigt de l’embout - Retourner l’analyseur 3 ou 4 fois pour mélanger fumée et solution - Poser l’analyseur verticalement et lire le % sur l’échelle 98

Mesure de la teneur en CO La mesure s’effectue par lecture de longueur de coloration d’une ampoule éprouvette graduée à usage unique placée dans une pompe à main permettant le prélèvement d’un volume précis de fumée. - Déposer la poignée de la pompe - Casser les deux embouts d’une ampoule - Introduire l’ampoule dans le manche creux de la pompe de façon à voir l’échelle dans la fenêtre - Effectuer un prélèvement en actionnant la pompe 1 fois - Lire le résultat sur l’échelle N=1 - Si le résultat est faible, effectuer un nouveau prélèvement en actionnant la pompe 9 fois - Lire le résultat sur l’échelle N=10 99

Analyseurs électroniques Ces analyseurs sont généralement équipés de cellules d’analyse d’O 2 et de CO, d’un thermocouple placé sur l’embout métallique, d’une pompe électrique de prélèvement et d’un calculateur qui interprète les valeurs mesurées et, en fonction de la programmation, restitue les résultats d’analyses et de calcul en continu sur un écran. Ces résultats peuvent être imprimés, stockés ou utilisés pour des applications informatiques - Initialiser l’analyseur, la sonde dans l’air ambiant - Programmer l’analyseur en suivant les consignes - Introduire la sonde dans l’orifice de prélèvement - Lire les résultats sur l’écran - Imprimer et/ou stocker les résultats 100

Consommables Papier pour smoke test Solution réactive pour CO 2 Solution réactive pour O 2 Ampoules pour CO 101

Equipement réglementaire minimum des chaudières Décret n° 98 -817 du 11 septembre 1998 Puissance en MW Appareils requis De 0, 4 à 2 FOYER (chaudières en dépression) - 1 déprimomètre indicateur - 1 déprimomètre enregistreur X GAZ DE COMBUSTION - 1 indicateur de température à la sortie chaudière - 1 analyseur O 2 ou CO 2 portatif - 1 analyseur O 2 ou C 02 automatique X X FUMEES (combustibles autres que les gaz) - 1 appareil manuel de mesure de l’indice de noircissement - 1 appareil de mesure en continu de l’indice de noircissement X ALLURE DE FONCTIONNEMENT - 1 indicateur de débit de fluide ou de combustible - autre dispositif De 2 à 10 De 10 à 50 X X X 102

Rendements de combustion Rendement de combustion sur PCI Rendement de combustion sur PCS Rendement de combustion des appareils à condensation Valeurs réglementaires minimales de rendement chaudière 103

Rendement de combustion sur PCI 1/9 Dans la profession, on détermine le rendement de combustion par une méthode indirecte : h comb PCI = 100 % - pourcentage des pertes par fumées* * L’émission d’imbrûlés solides (suie) ou gazeux (CO) étant très strictement réglementée, la combustion devra être complète en excès d’air (oxydante). Les pertes par une combustion incomplète devront donc être minimes et seront négligées dans les calculs professionnels. Seules pertes par fumées sont prises en compte. 104

Rendement de combustion sur PCI 2/9 Le pourcentage des pertes par fumées dépend : - du combustible utilisé, Le volume de fumée neutre diffère selon le combustible. - du volume de fumée réellement produit, L’excès d’air de combustion augmente le volume de fumée. - de l’élévation de la température des fumées. 105

Rendement de combustion sur PCI 3/9 Pour effectuer le calcul du pourcentage de pertes par les fumées, il sera nécessaire : - de mesurer : - la température de l’air comburant au brûleur (temp air), - la température des fumées à la buse sortie chaudière (temp fumées), - le pourcentage de dioxyde de carbone des fumées sèches (% CO 2), - le pourcentage d’oxygène des fumées sèches ( % O 2). - de déterminer Xa ou X’a en fonction du combustible utilisé, - d’utiliser les formules de Ser suivantes. 106

Rendement de combustion sur PCI 4/9 Formules de Ser Si l’on a mesuré le CO 2 : Pertes fumées = Xa ( temp fumées – temp air ) % CO 2 Si l’on a mesuré l’O 2 : Pertes fumées = X’a ( temp fumées – temp air ) 21 - % O 2 107

Rendement de combustion sur PCI 5/9 Valeurs usuelles de Xa et de X’a Combustible Xa X’a Fioul lourd 0, 59 0, 80 Fioul domestique 0, 57 0, 78 Gaz naturel 0, 47 0, 84 Butane commercial 0, 53 0, 78 Propane commercial 0, 51 0, 76 Ces valeurs dépendent de l’excès d’air. Pour le fioul domestique par exemple, Xa = ( 0, 008. CO 2 ) + 0, 48 108

Rendement de combustion sur PCI 6/9 Valeurs de Xa pour différents excès d’air Combustible 10 % 20 % 30 % Fioul lourd 0, 640 0, 621 0, 615 Fioul domestique 0, 585 0, 565 0, 558 Butane/propane 0, 530 0, 519 0, 510 Gaz naturel 0, 482 0, 471 0, 461 109

Rendement de combustion sur PCI 7/9 Formules de rendement de combustion sur PCI ( formules de Siegert ) h comb PCI = 100 - Xa h comb PCI = 100 - X’a ( temp fumées – temp air ) % CO 2 ( temp fumées – temp air ) 21 - % O 2 110

Rendement de combustion sur PCI 8/9 Exemples de détermination de rendements de combustion Exemple 1 : Combustion oxydante de fioul domestique. CO 2 = 12, 5 %, temp air = 20 °C, temp fumées = 250 °C ( 250 – 20 ) h comb PCI = 100 – 0, 57 = 89, 5 % 12, 5 Exemple 2 : Combustion oxydante de gaz naturel. O 2 = 3, 5 %, temp air = 22 °C, temp fumées = 210 °C ( 210 – 22 ) h comb PCI = 100 – 0, 84 = 90, 9 % ( 21 – 3, 5 ) 111

Rendement de combustion sur PCI 9/9 Remarques - Le rendement de combustion sur PCI peut être déterminé en utilisant la réglette de calculs fournie dans les coffrets d’analyseurs de combustion « manuels » . - Le rendement de combustion sur PCI peut être donné directement par les analyseurs de combustion électroniques. - Ne pas confondre rendement de combustion et rendement chaudière. 112

Rendement de combustion sur PCS 1/2 h comb PCS = h comb PCI. Combustible PCI PCS PCI / PCS Gaz manufacturés 0, 89 Gaz naturels L 0, 89 Gaz naturels H 0, 90 Butane - Propane 0, 92 113

Rendement de combustion sur PCS 2/2 Remarques - Le rendement sur PCS est toujours inférieur à 100 %. - Le rendement sur PCS est toujours inférieur au rendement sur PCI. - Seuls les appareils à condensation peuvent avoir un rendement de combustion sur PCI supérieur à 100 %. - Le rendement sur PCS est surtout utilisé pour les combustibles gazeux. 114

Rendement de combustion des appareils à condensation 1/9 1ére méthode : - Calcul des pertes en chaleur sensible des fumées par mesure des températures et du CO 2 ou de l’O 2. - Calcul du gain en chaleur latente par mesure des condensats. h comb PCI = ( 100 – pertes fumées ) + gain 115

Rendement de combustion des appareils à condensation 2/9 Le calcul des pertes par fumées est celui utilisé pour les appareils classiques, la température fumée étant prise après le condenseur. Pour le calcul du gain, il y aura besoin de mesurer : - le débit de condensats produits en kg/h (que nous appellerons « L » ), - le débit de combustible en kg/h ou en m 3(n)/h (que nous appellerons « Q » ). Le rapport L / Q représente la masse réelle de condensats récupérée par kg ou par m 3(n) de combustible brûlé. Si l’on récupère toute l’eau produite par la combustion, le gain en chaleur latente est maximal. Si l’on récupère x % de l’eau produite par la combustion, le gain est de x % du gain maximal. 116

Rendement de combustion des appareils à condensation 3/9 Le pourcentage de gain maximal sur PCI est : % gain max = ( PCS – PCI ). 100 PCI Le gain réalisé sur la chaleur latente dépend de L/Q réel, de L/Q max et du rapport PCI/PCS du combustible. gain = 100. PCS 1 PCI . L/Q réel L/Q max Les valeurs 100. ((PCS/PCI)-1) et L/Q max dépendent de la teneur en hydrogène du combustible. 117

Rendement de combustion des appareils à condensation 4/9 Combustible 100. ((PCS/PCI)-1) L/Q max GN Algérie 11, 11 1, 73 kg/m 3(n) GN Russie 11, 11 1, 55 kg/m 3(n) GN mer du nord 11, 11 1, 71 kg/m 3(n) GN Groningue 12, 36 1, 40 kg/m 3(n) 8, 69 3, 87 kg/m 3(n) 1, 49 kg/kg 8, 69 3, 03 kg/m 3(n) 1, 53 kg/kg Butane commercial Propane commercial 118

Rendement de combustion des appareils à condensation 5/9 Exercice : Calculez le rendement de combustion PCS du cas suivant. Une chaudière à condensation fonctionne au gaz d’Algérie. Température de l’air comburant 20 °C Température des fumées 60 °C Teneur en O 2 des fumées sèches 4% Volume de gaz lu au compteur en 2 minutes 1, 5 m 3 Température du gaz au compteur 15 °C Pression du gaz au compteur Pression atmosphérique Volume de condensats récupérés en 5 minutes 300 mbar 1 010 mbar 4 litres 119

Rendement de combustion des appareils à condensation 6/9 Pertes en chaleur sensible par les fumées : 0, 84 (( 60 – 20 ) / ( 21 – 4 )) = 1, 97 % Débit de condensats récupérés : L = ( 4 kg. 60 min/h ) / 5 min = 48 kg/h Débit de gaz lu au compteur : ( 1, 5 m 3. 60 min/h ) / 2 min = 45 m 3/h Débit normal de gaz : Q = (45. 1310. 273 ) / ( 1013. 288 ) = 55, 16 m 3(n)/h Rapport L/Q réel : 48 kg/h / 55, 16 m 3(n)/h = 0, 87 kg/ m 3(n) Gain sur chaleur latente : Gain = 11, 11 %. ( 0, 87 kg/ m 3(n) / 1, 73 kg/ m 3(n) ) = 5, 59 % Rendement de combustion sur PCI : ( 100 – 1, 97 ) + 5, 59 = 103, 62 % Rendement de combustion sur PCS : 103, 62 %. 0, 9 = 93, 26 % 120

Rendement de combustion des appareils à condensation 7/9 2éme méthode : Lecture directe sur un diagramme défini pour le combustible utilisé, des rendements de combustion sur PCI et sur PCS à partir des données suivantes : - température des fumées, - excès d’air par mesure du pourcentage de CO 2 ou de l’O 2. Remarque: L’abaque utilisé pages suivantes ne sert qu’à la démonstration. 121

Rendement de combustion des appareils à condensation 8/9 100 - 111 95 - 105 Rendement en % Rendement - 100 90 sur PCS en % sur PCI - 95 85 8% 12 % - 90 80 % CO 2 4% 2% 6% - 85 75 50 100 150 200 Température des produits de combustion 122

Rendement de combustion des appareils à condensation 9/9 Température fumée 40 °C, teneur en CO 2 10 % 100 - 111 95 - 105 92 % 10 % Rendement en % - 95 85 8% sur PCS 12 % en % sur PCI - 90 80 % CO 2 4% 2% 6% - 85 75 40 50 100 150 200 Température des produits de combustion 123

Valeurs réglementaires minimales de rendement chaudière Chaudières mises en service avant le 13 mars 2000 : 0, 4 à 2 MW 2 à 10 MW 10 à 50 MW Fioul domestique 85 86 87 Fioul lourd 84 85 86 Combustible gazeux 86 87 88 Combustible minéral solide 83 84 85 Chaudières mises en service après le 13 mars 2000 : Puissance inférieure à 50 MW* Fioul domestique 89 Fioul lourd 88 Combustible gazeux 90 Combustible minéral solide 86 * Aucun seuil de performance est imposé aux installations supérieures à 50 MW, les exploitants étant considérés avertis et soucieux de l’utilisation rationnelle de l’énergie. 124

Définitions et unités symbole définition unité Va Volume d’air stœchiométrique Pouvoir comburivore m 3(n) d’air/unité de combustible Vea Volume d’excès d’air m 3(n) d’air/unité de combustible Vda Volume de défaut d’air m 3(n) d’air/unité de combustible Volume d’air réellement utilisé m 3(n) d’air/unité de combustible R Ea, Da Excès d’air, défaut d’air % Vfn Volume de fumées neutre m 3(n) de fumées/unité de combustible Vf ou Vfs Volume de fumées sèches m 3(n) de fumées/unité de combustible Vf’ ou Vfh Volume de fumées humides m 3(n) de fumées/unité de combustible N Taux d’aération ou Facteur d’air - v. F Vitesse de flamme Lii Limite inférieure d’inflammabilité % de combustible Lis Limite supérieure d’inflammabilité % de combustible W Indice de Wobbe m/s - PCI Pouvoir calorifique inférieur k. Wh/unité de combustible PCS Pouvoir calorifique supérieur k. Wh/unité de combustible 125

Masse de CO 2 produite 1 k. Wh de combustible dégage environ : CO 2 400 g 260 g 180 g Hydrogène Gaz naturel Fioul Charbon 126