Si la valorisation des biogaz (ou biométhane) n’est pas un fait nouveau, sa place dans le paysage énergétique français tend à se développer au fil des mois. Souvent valoriser par cogénération (chaleur électricité), il existe des cas pour lesquels la production de biogaz reste limitée et répond très bien à un besoin de chaleur seule. Un brûleur gaz naturel peut dans certaines conditions assurer la combustion du biogaz. Explications sur les paramètres.
La composition du biogaz
Suivant son origine (lisier d’élevage porcin, boues de station d’épuration, divers déchets placés en fermentation…), le biogaz présente des caractéristiques spécifiques. Trois d’entre elles définissent le gaz au regard de la chaudière :
- pouvoir calorifique inférieur : en dessous de 5 kWh/Nm (Normaux mètres cubes), les fabricants de brûleurs estiment que le risque de décrochage de la flamme est trop important et souligne les problèmes d’allumage inhérents à ce faible pouvoir calorique. Certains brûleurs adaptés tiennent cependant la flamme jusqu’à 3,5 kWh/Nm ;
- sulfure d’hydrogène ou hydrogène sulfuré (H2S) : avec un taux maximum de 0,1 à 0,5 % (suivant les fabricants de brûleurs), les composants de la rampe gaz certes adaptés (vannes et joints) peuvent généralement assurer une durée de vie correcte. Un taux supérieur nécessite des composants spécifiques, notamment des vannes en acier inoxydable, dont le coût devient vite prohibitif. Un prétraitement en amont peut permettre de réduire la présence de HS ;
- vapeur d’eau : moins éprouvante, la présence d’eau dans le gaz nécessite toutefois une limitation inférieure à 1 % ou à environ 60 % d’humidité relative (HR). Au-delà, il faut savoir que les vannes de régulation de gaz sont très sensibles à l’humidité. L’utilisation d’un pot de décantation en amont du brûleur ou d’un désicateur permet d’assécher le gaz.
- L’indice de Wobbe (W) : il s’agit du quotient entre le PCI du gaz et la racine carrée de sa densité par rapport à l’air. C’est un indicateur de l’interchangeabilité des gaz combustibles. Pour les biogaz, certains fabricants recommandent une variation de cet indice inférieure à /- 5 %.
Quelle pression d’injection ?
Si le détendeur assure une pression constante du gaz naturel à l’entrée du brûleur d’environ 25 à 50 mbar suivant la technologie adoptée. Il n’en est pas ainsi avec le biogaz. Produit localement, ce gaz ne fait pas forcément l’objet d’une phase de compression, surtout pour les petites installations. C’est pourquoi il arrive que la pression au brûleur soit à peine de 10 à 15 mbar ! Qu’à cela ne tienne, il importe alors de limiter les pertes de charges au niveau de la rampe gaz en choisissant les bons composants : vannes, filtres, décanteur, régulateur-détendeur…
Au niveau de la production, une cloche de stockage à volume variable permet d’accroître la pression en amont du brûleur. D’une façon générale, l’adaptation du brûleur passe par le savoir-faire du fabricant de brûleur : vitesses d’éjection du gaz et de l’air, diamètres des injecteurs, position des électrodes, ouverture de la rampe gaz, optimisation des pertes de charge…
Brûleur multi-énergies
La production de biogaz n’est pas toujours constante. C’est pourquoi il existe des brûleurs à plusieurs rampes pouvant marier de façon alternative : biogaz gaz naturel ; biogaz propane ou encore biogaz fioul. Il existe aussi des brûleurs capables de fonctionner simultanément avec deux énergies telles que biogaz et gaz naturel ou biogaz et propane, par exemple.
