Comment fonctionne un bruleur ?

[simonpbmeca]

Bonjour à tous.
Je me lance tout doucement dans la récuperation des gazs provoqués par mes déchets (sorte de biodigesteur en version miniature)
Je mets donc une petite quantité de déchets dans un récipient, je laisse masserer et je recupère le méthane dans un autre (voir photo)


Pour tester qu'il y a bien production de gaz, j'ai une aiguille (bouchonnée pendant la maceration) sur le contenant de droite au dessus de laquelle je viens approcher une flamme (aiguille debouchonnée). J'obtiens à chaque essai une petite deflagration et jamais de flamme continue comme on pourrait le constater sur un gazinière... est-ce ce qu'on appel un retour de flamme qui crée cette déflagration?

De façon générale, j'ai donc besoin de votre aide pour savoir comment est-ce qu'on obtient une flamme continue en sortie d'un bruleur ?
Faut-il une vitesse minimum de sortie du gaz de l'aiguille ? (donc gerer une pression mimimum dans le contenant de droite) ?
Quels paramètres faut-il contrôler ou avoir pour avoir une combustion continue de gaz ?

Merci d'avance
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[Gwinver]

Bonsoir.

Il faut un mélange d'air et de gaz pour obtenir une flamme. Il faut regarder la structure d'un brûleur de gazinière, ou mieux, car plus simple d'un camping gaz.
Il y a un gicleur qui injecte le gaz dans la base d'un tube de plus grand diamètre qui lui même est percé pour laisser pénétrer l'air. Le mélange s'enflamme à la sortie du brûleur.
Il faut donc un gicleur, calibré pour la pression disponible et le débit recherché suivi d'un système assurant le mélange gaz/air puis du brûleur lui-même.

[simonpbmeca]

C'est donc du côté du gicleur que je dois rechercher...
Sachant que je souhaiterais obtenir tout au plus 50mBar de pression (suffisant pour mes expériences, par rapport à mes recherches sur le net), j'imagine donc que l'orifice du gicleur devra être très petite.

Chose importante, je crains qu'il y ai quand même présence d'air dans mon digesteur, qui pourrait donc aussi remonter vers le récipient de droite.
Histoire d'ancitiper, si on se place dans ce scénario, comment être sur que la flamme ne remontera jamais à travers le gicleur ? Si c'est possible biensur. Est-ce que c'est là qu'il est important d'avoir une vitesse de sortie de gaz minimum ?

[Kondelec]

Bonjour

L'explication ci dessus est incorrecte. Pour commencer il y a forcément de l'air, puisque tu essayes d’enflammer le gaz à l'air libre. Par ailleurs le rôle d'un gicleur est de produire un débit précis de gaz.
Il faut simplement que tu augmentes le débit de gaz pour avoir une flamme continue, et tu aura une flamme jaune.
Pour obtenir une flamme bleue il faudra passer par un bruleur, avec une pression adaptée sur le gaz.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Patzewiz]

Bonjour,

Pour répondre à la question initiale il faut une pression minimale et à peu près constante dans le récipient de sortie. Il faut donc que celui-ci contienne un volume de gaz suffisant pour que sa pression ne diminue pas trop vite quand le système débite. Il ne faut pas oublier que la pression de sortie du gaz est en fait une surpression par rapport à la pression atmosphérique (environ 1015 mbar variable selon l'altitude et la météo). Dans ces conditions 1L de méthane correspond à environ 0,7g de gaz. Une surpression de 50 mbar dans ce volume peut en libérer 20 fois moins donc 0,035g. Un petit bruleur de gaz (500W) consomme pour sa part un peu moins de 1g/min. Un briquet c'est probablement 100 fois moins. Ces quelques paramètres peuvent aider à optimiser le système.
Pour éviter tout retour de flamme à l'intérieur du dispositif il faut par ailleurs commencer par le purger, ce qui nécessite de perdre au moins trois fois le volume de gaz présent dans l'ensemble du dispositif.

[simonpbmeca]

Merci pour cette réponse précise qui répond en partie à mes interrogations.

Vous confirmez donc que quelque soit la vitesse de sortie du gaz au niveau du gicleur, s’il y a présence d’oxygène en amont, l’explosion est inévitable ?

En gros, il n’y a aucune solution pour éviter un retour de flamme si l’oxygène n’est pas séparé du gaz avant la sortie du gicleur ?

[Kondelec]

La solution a été donnée plus haut, il faut simplement purger un peu d'air, mais inutile de purger 3 volumes : La LSE n'est que de 15%, ce qui signifie que si il y a plus de 15% de méthane dans la réserve ça ne brulera pas.
Cette explosion que tu observes se produit dans la bouteille, ou à l'air libre ?

[Gwinver]

Bonsoir.

AMHA, il restera toujours l'air contenu dans les déchets qui ne sont pas monolithiques.

[Kondelec]

L'air emprisonné dans les déchets est négligeable, surtout que la méthanisation produit un peu d'oxygène.

[FC05]

Il y a aussi pas mal d'autres gaz, type CO2, H2S ... Il faut laver le gaz avant de l'utiliser.

Sinon les flammes ont du mal à passer à travers les petits trous métalliques, à priori un gicleur en laiton suffit.

[Kondelec]

Je vois qu'il y a de grands spécialistes du biogaz sur ce forum.
Il n'est pas nécessaire de laver le gaz pour une utilisation domestique, ni même pour une grande part des utilisations industrielles, ce n'est nécessaire qu'en cas d'injection sur le réseau, pour éviter la corrosion d'équipements non compatibles, et pour garantir un PCI (le biogaz contient généralement environ 30% de CO2, donc il est moins énergétique).

[simonpbmeca]

Je suppose que l'explosion (très rapide) se propage dans le contenant car le bouchon hermétique que je mets pour l'étancheïté, saute aussi à chaque explosion.

Même après purge, imaginons que j'obtienne une flamme continue, rien n'empêche que la reaction re-crée du comburant dans mon récipient ?

Désolé d'être insistant, mais si on peut s'assurer une vitesse de sortie de gaz de 2m/s par exemple, est-ce qu'on peut s'abstenir de se précocuper de la présence de comburant dans le récipient ou alors quelque soit la vitesse, si présence de comburant, on aura toujours une propagation de l'explosion à l'intérieur du contenant ?

[Kondelec]

La méthanisation produit un peu d'O2, de l'ordre de 1%, mais ce pas assez pour rendre le mélange combustible.
Si la petite réserve explose systématiquement c'est parce qu'il y avait déjà de l'air au départ, ou parce que le récipient n'est pas assez étanche et tu en fait entrer.
Même si le gaz sort à 2 m/s la flamme sera capable de revenir à contre courant si le mélange est dans des proportions qui permettent la combustion.

Tu devrais envoyer la sortie du bioréacteur dans l'eau, et placer un récipient renversé au dessus, comme sur l'image de ce lien :
http://www.fmarchand67.com/documents...ethode_gaz.pdf

[simonpbmeca]

Merci beaucoup ! c'est donc clair ! Le seul critère anti-déflagration c'est l'absence de comburant. J'en prendrai compte dorénavant.

[FC05]

Comme présenté un bulleur peut éviter le retour de la flamme et si en plus on y met de la soude ça lavera une bonne partie du CO2 et H2S.
Perso je mettrai un second bulleur avec juste de l'eau après, comme ça si une explosion remonte c'est pas un truc plein de soude qui va te sauter à la figure !

Et pour que la flamme ne remonte pas, soit un gicleur en laiton ou de la mousse métallique dans le tuyau.

C'est le principe de la lampe Davy.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Lampe_de_mineur

[simonpbmeca]

Quel serait l’intérêt de se débarrasser du CO2 ? Avoir une meilleure combustion ?

J’ai mon cerveau qui bouillonne… Au final, d’après ce que tu dis, on peut empêcher une flamme de remonter alors ? Et donc ne plus se préoccuper de la présence ou non de comburant dans le récipient amont ?


J’avais lu le principe de Davy, mais n’ayant pas eu de détails assez poussés sur le type de maille de grille à utiliser, je ne suis pas aller plus loin dans la recherche.

Gicleur laiton qui empêche la flamme de remonter car elle le refroidirait ?

Je vais tenter de me procurer de la mousse métallique pour faire quelques essais, merci

[FC05]

Oui, sans CO2 la température de flamme sera plus grande et la combustion plus facile. Donc meilleur rendement et flamme plus facile à régler.

Perso je vois plus ça comme une solution "ceinture et bretelles". Dans la mesure du possible, s'assurer que le gaz produit est en dessous des limites d'explosivité, car avoir un mélange explosible dans un milieu fermé ce n'est pas top.

Mais si en plus tu peux éviter la flamme de remonter, notamment lors de la mise en marche, c'est pas plus mal.

Autre mesure à prendre : faire tout ça dans un milieu ouvert. L'explosion éventuelle ne doit pas être contenue.

Pour le mécanisme de l'arrêt de la flamme, il y a chaleur mais aussi la recombinaison des radicaux libres présents dans la flamme. J'avais fais un test avec de l'inox qui conduit mal la chaleur et ça fonctionnait.

[Kondelec]

Non il n'y a pas de meilleur rendement. Comme ke l'ai dis plus haut sur les sites industriels en utilisation directe il n'y a aucun traitement de gaz, ça n'a de sens que pour le réinjecter sur le réseau de gaz naturel.
Si le mélange contient un comburant la combustion ne sera pas continue, quel que soit l’artifice utilisé.

[FC05]

Non il n'y a pas de meilleur rendement. Comme ke l'ai dis plus haut sur les sites industriels en utilisation directe ...

Si il y a du CO2 déjà présent la température de flamme sera plus basse et le CO2 en plus va forcement partir avec de la chaleur perdue. Le rendement est donc forcement plus bas. Si ça n'est pas fait c'est juste pour des raisons économiques (calcul du coût de l'installation versus perte).
De plus un brûleur instrumenté peut régler les débit d'air et de gaz pour optimiser vis à vis d'un mélange variable, ce qui n'est pas le cas d'un montage amateur.
Si on peut éliminer une variable et avoir une meilleure flamme ça n'est pas plus mal ... mais j'ai peut-être tort.
Dans tous les cas je pense que par raison de sécurité un dispositif pour éviter que la flamme remonte est obligatoire (même si effectivement il faut éviter le O2 au max).

[Kondelec]

Il suffit de consulter une table :
https://www.biogaz-energie-renouvela...mposition.html

En divisant le PCI par le taux en CH4 on voit qu'on arrive toujours vers 11 kWh par m3 : La séparation du CO2 n'augmente pas l’énergie produite par la combustion.
La température n'a rien à voir avec le rendement énergétique.

On instrumente un bruleur d'après le taux en O2 en sortie de bruleur, donc ça ne change rien non plus de ce coté.
Une dernière fois si on retire le CO2 (ainsi que l'eau et l'H2S) c'est uniquement pour injecter un gaz de même composition dans le réseau.

[simonpbmeca]

Merci pour ces infos.

J’ai vu qu’il y avait différents types de mousses métalliques sur le net, as-tu un type en particulier en exemple à me conseiller ?

Le test que tu avais fait avec un embout inox, peux-tu me donner un peu plus de précisions ? Étais-tu sur un gicleur inox ? Avec quel dimension d’orifice ? Forme ? Est-ce que le laiton ferait mieux ?

[FC05]

C'était juste une expérience, une flamme d'un coté, une grille en inox (filtre de robinet d'eau) et pas de flamme de l'autre.

J'avais même réussi à rallumer la flamme après la grille avec une bougie. Effet "magique" d'une flamme coupée en deux. En fait les imbrûlés se rallument après le métal. Je ne sais pas si ça marcherai avec du gaz (à tester).

[Gwinver]

Bonjour.

Pour reprendre l'exemple du camping gaz :
le gaz sort par un gicleur dans un tube, le mélange se forme à ce niveau là, l'air entre par deux trous dans le tube de part et d'autre du gicleur. Le mélange gaz/air monte jusqu'au brûleur, et la flamme ne remonte pas dans le tuyau.