Modélisation numérique de la combustion en lit fixe de combustibles solides Alexandre LAPENE 1 , Gérald DEBENEST 1* , Michel QUINTARD 1 , Marcio F. MARTINS 2 , Sylvain SALVADOR 2 1 Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse (I.M.F.T.), UMR 5502, allée du Professeur Camille Soula, 31400 Toulouse 2 Ecole des Mines d’Albi-Carmaux – Centre Rapsodee, UMR CNRS 2392 Campus Jarlard, Route de Teillet, 81013 Albi CT Cedex 09, France. * (auteur correspondant : gerald.debenest@imft.fr ) Résumé - La simulation numérique de la combustion in-situ de schistes bitumineux à l’échelle du réservoir passe préalablement par une étude à l’échelle du réacteur. L’étude consiste en la réalisation d’un outil numérique 1D prenant en compte le transport et les différents mécanismes chimiques et simulant la combustion du schiste bitumineux de Timahdit (Maroc) dans un réacteur. Elle s’appuie sur des données expérimentales et une étude numérique à la micro échelle qui ont permis de paramétrer la modélisation à l’échelle de Darcy. Nomenclature A facteur de fréquence, s -1 x position dans l’espace, m C p capacité calorifique massique, J.kg -1 .K -1 v vitesse de filtration, m.s -1 D coefficient de diffusion dispersion, m 2 .s -1 E a énergie d’activation, J Symboles grecs h coefficient d’échange, J.s -1 .m -3 .K -1 ε fraction volumique k 0 taux de réaction, s -1 ρ masse volumique, kg.m -3 k {N 2 , O 2 , CO, CO 2 , CaCO 3 , Fuel} μ viscosité, kg.s -1 .m -1 K perméabilité du milieu poreux, m 2 λ conductivité thermique, J.m -1 .s -1 .K -1 m masse normalisée Γ coefficient d’échange, J.s -1 .m -3 .K -1 M masse molaire, kg.mol -1 α rapport [CO 2 ]/[CO] de la réaction P pression, kg.s -2 .m -1 Q terme source de chaleur, J.s -1 .m -3 Indices et exposants R constante des gaz parfaits, J.K -1 .mol -1 * effectif R & terme source de matière, kg.s -1 .m -3 g du gaz t temps, s k de l’espèce k T température, K s du solide 1. Introduction Le combustible solide modèle de notre étude est un schiste bitumineux de Timahdit (Maroc). Le schiste bitumineux est un terme général regroupant des roches, argileuses et litées, plus ou moins calcareuses, contenant des proportions importantes de kérabitumes et susceptibles d’être exploitées pour en extraire des huiles par pyrolyse vers 500°C [1]. Comparés à d’autres matériaux, les schistes bitumineux présentent un niveau de difficulté intermédiaire. Du point de vue chimique, ils sont plus complexes, par exemple, que le charbon car ils contiennent une variété importantes de composés organiques, mais la présence d’une fraction importante de matière inorganique inerte dans la roche induit une simplification majeure qui est que la structure du matériau n’est que peu affectée par la combustion. Congrès Français de Thermique, SFT 2007, Île des Embiez, 29 mai - 1 juin 2007