Chaudieres A Vapeur A Combustible
Chaudieres A Vapeur A Combustible
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fr
2 Introduction
La chaudire est un dispositif permettant de chauffer l'eau et de produire de la vapeur si l'eau
est chauffe au-del de la pression atmosphrique.
Industriellement, on utilise les chaudires pour produire la vapeur ncessaire au fonctionnement des procds. La source de chaleur peut-tre fournie par un combustible (gaz, fioul,
charbon) ou une rsistance lectrique.
Lide dutiliser la vapeur comme force motrice
remonte au 1er sicle Apr JC avec linvention de
lolipile par Hron dAlexandrie.
Mais ce nest vritablement qu partir de la fin du
17me sicle que les ingnieurs ont dvelopp les
machines vapeur modernes. En 1800, lingnieur
amricain Evans mis au point la premire chaudire
tubes de fume qui servit dans les premires locomotives.
La ncessit davoir des dbits et pressions de vapeur importants aboutit en 1867 la mise au point
de la chaudire tubes deau par les ingnieurs
amricains Babcok et Wilcox.
Depuis, celles-ci se sont sans cesse perfectionnes
permettant davoir notamment des rendements de
90,0 %.
Dans ce document, on ne sintressera quaux chaudires combustible qui sont les plus couramment utilises.
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3.1
3.1.1 Prsentation
Ce type de chaudire fournit un dbit de vapeur sature de 1 25 tonnes/heure, en basse et
moyenne pression. Le combustible utilis est soit du gaz soit du fioul.
3.1.2 Fonctionnement
Le tube foyer, qui se trouve dans le ballon mme de la chaudire, sous le plan deau, collecte
les gaz chauds en sortie de brleur. Les gaz chauds, accumuls dans un premier caisson
larrire de la chaudire, sont vhiculs par un groupe de tubes immergs dans leau du ballon
vers un second caisson lavant de la chaudire.
Un second groupe de tubes immergs emmne les gaz vers un troisime caisson larrire de
la chaudire, ce troisime caisson dbouche sur la chemine pour vacuation des fumes vers
lextrieur. Il y a donc circulation des gaz de combustion dans des tubes assurant, par conduction vers leau de la cuve, la vaporisation par apport de calories.
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1. Foyer
2. Tube de fume 2me passe
3. Tube de fume 3me passe
4. Bote arrire refroidissement par eau
5. Chambre de combustion
6. Brleur
7. Ventilateur de combustion
8. Vanne de rgulation
9. Soupape de scurit
10. Indicateur de niveau de
scurit deau
11. Manomtre
12. Indicateur de niveau
glace
13. Bloc disolement + manomtre
Vapeur
Eau
sature
Tube de
Fumes
fumes
Brleur
Purge
Tube foyer
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3.1.3 Prcautions
Il est impratif de traiter leau de chaudire afin dviter le dpt de tartre lextrieur du tube
foyer et des tubes de fume. En effet, le tartre provoquerait un mauvais change thermique, un
temps de mise en pression-temprature plus long, un risque de surchauffe au niveau de tube
foyer, une surconsommation de combustible, une augmentation de la temprature des fumes
au niveau de la chemine...
3.1.4 Production de vapeur surchauffe
Il est ncessaire de recourir un surchauffeur (source de chaleur indpendante), en aval de la
chaudire tubes de fume.
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3.2
3.2.1 Prsentation
Ce type de chaudire fournit un dbit de vapeur sature suprieur 20 tonnes/heure, en
moyenne et haute pression. Le combustible utilis est soit du gaz, du fioul, du charbon ou
dchets.
3.2.2 Fonctionnement
Ce type de chaudire possde deux rservoirs appels ballon distributeur (en partie infrieure)
et ballon collecteur (ou encore ballon de vaporisation, en partie suprieure), relis par un faisceau de tubes vaporisateurs, dans cet ensemble circule leau qui se transforme en vapeur.
Les gaz chauds produits par le brleur sont directement en contact avec les tubes vaporisateurs, lintrieur de ceux-ci se produit la vaporisation. La vapeur ainsi gnre est collecte
dans le ballon suprieur, leau excdentaire est ramene vers le ballon infrieur par des tubes
de chute non soumis la chaleur. Dans le domaine des hautes pressions, une pompe peut tre
installe pour faciliter cette circulation du haut vers le bas.
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Il y a donc circulation de leau dans des tubes placs lintrieur dune enceinte contenant les
gaz chauds.
3.2.3 Prcautions
La formation de tartre dans les tubes serait prjudiciable au fonctionnement de la chaudire
tubes deau pour les mmes raisons que celles voques propos des chaudires tubes de
fume. En outre, lobturation des tubes pourrait se rvler dangereuse, ce qui ajoute la ncessit de traiter leau de chaudire.
La paroi extrieure des tubes est expose aux dpts de suies et ncessite une action de ramonage pendant le fonctionnement de la chaudire. Cette action est obtenue par injection de vapeur ou dair comprim via un tube perfor.
3.2.4 Production de vapeur surchauffe
Dans une chaudire tubes deau, la tuyauterie qui prend en charge la vapeur sature retourne
dans le foyer, les gaz chauds apportent cette vapeur sature une nergie supplmentaire qui
en lve la temprature sans en modifier la pression. On obtient ainsi de la vapeur surchauffe
la sortie.
3.3
Mise en route
rapide
bonne
Surface de chauffe
moyenne
leve
Scurit
mdiocres
bonne
Encombrement
faible
fort
Prix
limit
lev
( puissance quivalente)
Applications usuelles
Puissance
moyennement leve
importante
Dbit
1,5 25 t/h
4 200 t/h
Timbre
(pression
max. dutilisation)
10 20 bar
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4 Utilits
4.1
Alimentation en eau
Leau de chaudire provient de la station de traitement, de la bche de rcupration des condensas, du dgazeur, lappoint en eau dans la chaudire est ralis grce une pompe alimentaire (souvent double) fonctionnant une pression lgrement suprieure la pression interne du ballon.
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Extraction et purge continue sont deux oprations contribuant maintenir la qualit de leau
dans la chaudire, paramtre essentiel pour le bon fonctionnement de linstallation.
4.2
Extraction
brutale,
de courte dure (afin dviter dentraner trop deau avec les boues),
est gnralement soit un robinet manuel quip dun levier allong et dun ressort de rappel en
fermeture, soit un robinet tour automatis. Il doit supporter la pleine P et ne pas tre endommag par le passage des impurets.
Dans un souci dconomies dnergie, la vapeur de vaporisation, qui se forme lors de
lvacuation de leau chaude charge dans ce que lon appelle le pot de dbourbage, peut tre
rcupre et envoye dans un dgazeur, temprature et pression faibles. Les boues et eau
excdentaire sont par ailleurs vacues aprs refroidissement.
4.3
Purge continue
Les produits de traitement et sels minraux, arrivant avec leau dalimentation et ne partant
pratiquement pas avec la vapeur produite, ont tendance se concentrer dans le ballon, quils
soient en solution ou en suspension. Do la ncessit de procder une purge de dconcentration permanente, grce un robinet de dgazage spcial, trs faible dbit. Le prlvement
continu se fait environ 10,0 cm sous le plan deau, le dispositif pourra tre mis profit pour
raliser une prise dchantillon pour analyse, aprs refroidissement.
Par ailleurs, la vapeur de revaporisation pourra tre rcupre et rutilise.
Rfrences
Bibliographie
Carnet du Rgleur de J.M. Valance,
Les techniques de lingnieur,
Encyclopdie Encarta de Microsoft.
Internet
http://www.trouvay-cauvin.fr/,
http://www.processs.com/,
et tous les sites que vous pouvez partager avec nous...
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Nhsitez pas me faire part de vos commentaires et ventuels complments. Ci-jointes mes
coordonnes ; si vous le demandez, vous recevrez le fichier original de ce document.
Christophe Alleau
Enseignant de BTS CIRA
Lyce Pilote Innovant
Tlport 5
86130 JAUNAY-CLAN
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