Modélisation de l'incinération sur grille d'ordures ménagères et approche thermodynamique du comportement des métaux lourds

Ce travail a la fois experimental et theorique est consacre a la modelisation mathematique de l'incineration des ordures menageres (OM) dans un four a grille et a l'etude thermodynamique de la speciation des metaux lourds (ML), initialement contenus dans les dechets, pendant la combustion. Des experiences de thermogravimetrie couplees a des analyses gazeuses par spectrometrie de masse et chromatographie en phase gazeuse ont ete realisees sur des echantillons d'OM reconstituees. Elles ont permis de determiner les cinetiques de pyrolyse de ces echantillons et de quantifier les gaz emis au cours des reactions primaires de devolatilisation. Des experiences de combustion en reacteur pilote a lit fixe, portant sur deux types de combustibles (copeaux de bois et OM reconstituees), ont ete mises en œuvre. L'influence des conditions operatoires (debit, repartition et temperature de l'air primaire) et des caracteristiques de la charge (humidite, teneur en cendres, PCI) a ete etudiee. Un modele mathematique a ensuite ete developpe, qui simule aussi bien la combustion d'une charge solide dans ce reacteur a lit fixe que celle d'un lit d'OM circulant sur la grille d'un incinerateur. Ce modele a ete valide par comparaison des resultats calcules et des mesures experimentales sur pilote. Il permet de localiser les differentes zones de transformation de la charge et d'evaluer l'influence des conditions operatoires sur l'efficacite de la combustion. La simulation numerique de l'ecoulement reactif des gaz dans la chambre de post-combustion et la chaudiere d'une UIOM a ete realisee a l'aide du code de mecanique des fluides numerique FLUENT. L'ensemble de ces simulations numeriques nous a donne acces aux conditions locales de temperatures et de concentrations gazeuses en tout point de l'incinerateur (lit d'OM + chambre de post-combustion + chaudiere) a partir desquelles nous avons pu etudier la speciation des ML a l'equilibre thermodynamique.