TABLE DES MATIERES
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1. GREENOx ET 140 63081403 1400 1 204 000 1522 1308696 91 98 91 68 5 4 1965 x 1640 x 2976 4120 GREENOX BT 170 6308103 1700 1 462 000 1848 1589130 91 99 91 69 80 1965 x 1640 x 3476 4825 CREENOx ET 200 63062003 2000 1 720 000 144 15869640 52 00 91 70 8 5 1965 x 1640 x 3476 4 825 1 7 2 Chaudi re eau chaude 3 parcours a condensation Ce sont des g n rateurs de chaleur condensation pr dispos s pour une installation individuelle ou modulaire Dimensions compactes contenu en eau lev elles ont un rendement jusqu 107 Tableau 4 Mod les et caract ristiques des chaudi res eau chaude 3 parcours en condensation 21 STELT 75 STELT 90 STELT 120 STELT 160 STELT 220 STELT 270 STELT 320 Code chaudi re Puissance utile 81026201 81026202 81026203 81026302 81026402 81026502 81026503 T F3 30 120 160 220 270 320 apain 64 500 77 400 103 400 137 600 189 200 232 200 275 200 Sur la baje d une temp rature de l eau de 50 30 C D bit thermique 60 000 72 000 06 450 128 600 176 000 16 000 257 200 La chaudi re STELT est un g n rateur de chaleur brevet par ICI CALDAIE qui assure une simple et facile application de la condensation m me sur la plus grande partie des installations existantes Les parties int rieures en contact avec les produits de la combustion et la conduite de l eau sont enti rement r alis es en acier INOX AISI 316 Ti Figure 7 Cha2. fioul charbon ou une r sistance lectrique 1 1 Types de chaudi res Dans une chaudi re l eau peut tre successivement chauff e chaudi re eau chaude simplement vaporis e chaudi re vapeur satur e et surchauff e chaudi re vapeur surchauff e Ce qu donne une id e globale des types de chaudi res en fonction de la vapeur produite 1 2 Classification des chaudi res Il existe une grande vari t de types de chaudi res Une classification peut consid rer plusieurs points de vue 1 2 1 Selon le mode d emploi Selon ce mode on distingue e Les chaudi res fixes e Les chaudi res mobiles avec l application la traction motrice 1 2 2 Selon la disposition g n rale On distingue dans ce mode e Les chaudi res horizontales e Les chaudieres verticales 1 2 3 Selon le mode de construction Il y a dans ce mode trois types de chaudi res e Les chaudi res a bouilleurs e Les chaudi res tubes fum es e Les chaudi res tubes d eau ou faisceaux tubulaires C est ce mode de classification qui est utilis en pratique Cependant 1l existe d autres modes de classification qu sont tout aussi employ s que celui ci 1 2 4 Selon le mode chauffage Dans ce mode on se base sur la disposition du foyer ainsi on distingue e Les chaudi res foyer int rieur l appareil e Les chaudi res foyer ext rieur 1 2 5 Selon la nature de la vapeur produite
3. La nature de la vapeur g n r e par une chaudi re est en troite relation avec la pression de vapeur tablie On distingue alors e Les chaudi res basse pression P lt 5 bars e Les chaudi res moyenne pression 5 bars lt P lt 45 bars e Les chaudi res haute pression jusqu la pression critique qui est P 225 5 bars e Les chaudi res pression supercritique P gt 225 5 bars 1 2 6 Selon la vitesse de circulation de l eau Selon ce mode de classification on distingue quatre classes de chaudi res e Classe A ce sont les chaudi res dites sans circulation V lt 1 m s e Classe B ce sont les chaudi res dites circulation mod r e I lt V lt S m s e Classe C ce sont les chaudi res dites circulation acc l r e 5 lt V lt 9 m s e Classe D ce sont enfin les chaudi res circulation forc e V lt 10 m s Plus techniques sont aussi les modes de reconnaissance et de caract risation sur le site de la pression install e et de la pression de service C est pour cette raison qu on a d fini le timbre d une chaudi re En effet selon le d cret du 02 Avril 1926 portant r glementation sur les appareils pression le timbre d une chaudi re est la pression de lev e des soupapes de s ret qui assure la s curit en cas de d pression accidentelle lesdites soupapes tant capable d vacuer l atmosph re plus que le plein d bit de la chaudi re Le
4. Reference source not found 1 4 8 Les TECHO AIR ns Error Reference source not found 1 5 Principaux circuits d une chaudi re et les facteurs influencant leur fonctionnement Error Reference source not found 1 6 Circulation dans une chaudi re Error Reference source not found 16 1 La crenlation mature lenceria is id Error Reference source not found 162 Lacirc lation CONTO Error nda tt si Error Reference source not found 1 6 3 La circulation forc e see Error Reference source not found 1 7 Les chaudi res eau chaude Error Reference source not found 1 7 1 La chaudi re de production d eau chaude foyer borgne Error Reference source not found A PO Error Reference source not found Dl PAN DE A Ed Error Reference source not found 1 7 2 Chaudi re de production d eau chaude foyer borgne haut rendement Error Reference source not found 1 7 3 ____ Chaudi re eau chaude 3 parcours en ligne Error Reference source not found 1 7 4 Chaudi re eau chaude 3 parcours condensation Error Reference source not found 1 7 5 Chaudi re eau chaude avec batterie de condensatio0n Error Reference source not found 1 7 6 Chaudi re condensation pour ext rieur Error Reference source not found 1 7 7 Chaudi re eau chaude sanitaire et production eau chaude industrielle DU O aA Error Reference source
5. les conduites et les premiers tages du groupe turboalternateur on utilise un dispositif de r gulation de surchauffe Les resurchauffeurs sont situ s apr s les surchauffeurs Leurs surfaces d change n est pas aussi 10 tendues que celle des surchauffeurs Cela s explique par le fait qu ils re oivent de a vapeur encore surchauff e tandis que les surchauffeurs re oivent de la vapeur satur e Mais comme le volume massique de la vapeur resurchauff e est plus lev les capacit s des resurchauffeurs sont plus importantes Le plus souvent la temp rature de resurchauffe a la m me valeur que celle de la surchauffe Elle peut toutefois tre inf rieure Lorsque la pression de marche exc de la pression critique 1l peut y avoir une double surchauffe 1 4 7 Les conomiseurs Plac s sur le circuit des fum es imm diatement apr s les derniers faisceaux du g n rateur dans les chaudi res moyennes la suite des surchauffeurs et resurchauffeurs dans les installations de grandes puissances les conomiseurs peuvent tre en fonte ou en acier Ils sont constitu s de tubes dont le nombre et la longueur varient selon e Le volume des fum es e Les temp ratures d entr e et de sortie des fum es e Les temp ratures d entr e et de sortie de l eau d alimentation e L espace dont on dispose l int rieur de la chaudi re ou l ext rieur Les conomiseurs enti rement en fonte sont autoris s si
6. une chaudi re Le foyer est dit int rieur quand il est plac l int rieur d un des corps cylindriques de la chaudi re l eau se trouvant autour du foyer Le foyer est dit ext rieur quand les flammes et les fum es se d veloppent l ext rieur du ou des corps cylindriques constituant la chaudi re L ensemble est enferm dans une enceinte en ma onnerie r fractaire munie de chicanes obligeant les gaz de la combustion balayer la surface ext rieure des corps avant de se rendre la chemin e 1 4 2 Les grilles Dans les chaudi res chauff es au charbon les grilles sur lesquelles brule le charbon et qui sont caract ris es par leur surface en m sont de types fixes ou mobiles Les grilles fixes sont constitu es par de simples barreaux de fonte juxtapos s et reposant sur des sommiers ces barreaux laissent entre eux l espace n cessaire pour le passage de l air de combustion Les grilles m caniques sont de types vari s Les plus couramment employ s affectent la forme d une sorte de tapis m tallique claire voie passant sur des rouleaux axe horizontale 1 4 3 Les tubes d eau Reliant entre elles et certaines parties du corps de la chaudi re ces tubes remplis en permanence d eau sont dispos s dans le passage des gaz chauds au dessus du foyer Ces tubes peuvent tre verticaux horizontaux ou inclin s Dans certains types de chaudi res les tubes d eau constituent un ensemble tr s import
7. 105 PCI eau r chauff e 65 C ce rendement tant tr s peu influenc par une augmentation de la temp rature de consigne v la qualit de l eau est parfaitement pr serv e gr ce l utilisation exclusive de l acier inoxydable aust nitique v Une longue dur e de vie gr ce l utilisation exclusive de l acier inoxydable aust nitique L appareil chaudronn est garant 5 ans sous r serve que le taux de chlorure de l eau soit lt 80 mg L V L conomie d entretien vV Les installations possibles l int rieur des b timents desservir l ext rieur des b timents desservir v La souplesse de service v La pr servation de l environnement Les missions de NOx sont inf rieures 100 mg kWh 1 8 Chaudi res vapeur Les chaudi res vapeur se classent en deux cat gories essentielles selon les parcours des fum es de combustion Ainsi les fum es peuvent circuler soit e l int rieur des tubes et on d signe ces chaudi res comme tant tubes de fum es 26 e l ext rieur des tubes tubes a l int rieur desquels circule l eau ce sont des chaudi res a tubes d eau 1 8 1 Chaudi res tubes de fum es Ce type de chaudi re fournit un d bit de vapeur satur e de 1 25 tonnes heure en basse et moyenne pression Le combustible utilis est soit du gaz soit du fioul Les chaudi res tubes de fum es sont des chaudi res circulation naturelle Le volume de l eau chauff
8. 2490 x 1975 250 1300 WALL 600 M 81029601 549 600 558 98 3 107 5 109 3 4 1335 x 2490 x 1975 250 1300 1 7 4 Chaudi re eau chaude sanitaire et production eau chaude industrielle condensation 1 7 4 1 Les applications La chaudi re condensation r pond dans l habitat collectif le moyen et le grand tertiaire ainsi que dans l industrie aux besoins d eau chaude sanitaire de service et de process Sa 24 conception technique depuis plus de 20 ans a fait la preuve de sa fiabilit dans tous ces domaines d application Divers perfectionnement en font un mat riel qui demeure sans gal par les avantages techniques et d exploitation qu il apporte De plus c est un produit d j largement connu dans l Union Europ enne France Belgique Grande Bretagne Pays Bas Allemagne ainsi qu en Suisse 1 7 4 2 La conception g n rale Le br leur gaz air souffl est mont sous un foyer vertical dans lequel la flamme se d veloppe de bas en haut A la partie sup rieure du foyer les produits de combustion entrent dans un ou deux tubes de fum es constitu s de serpentins en acier inoxydable aust nitiquequi sont enroul s autour du foyer Les produits de combustion circulent de haut en bas dans ce s serpentin s et sont collect s dans une bo te de fum es sous laquelle est raccord e une tubulure d vacuation des condensats L ensemble du corps de chauffe foyer et tubes de fum es baigne dans l eau r chauffer Le d part d ea
9. Rendements a la puissance nominale avec conomiseur 3 Rendement avec le pack Ecosteam Toutes les chaudi res tubes de fum e BABCOCK WANSON se caract risent par l ad quation optimale du couple chaudi re br leur qui optimise les changes thermiques par rayonnement et par convection et am liore le rendement et le respect des normes environnementales des gaz de combustion NOx CO 4 Figure 15 Mod le BWB 31 Figure 17 Mod le BWR 1 8 2 Chaudi res tubes d eau Ce type de chaudi re fournit un d bit de vapeur satur e sup rieur 20 tonnes heure en moyenne et haute pression Le combustible utilis est soit du gaz du fioul du charbon ou d chets Les chaudi res tubes d eau sont de loin les plus utilis es Dans ces chaudi res la circulation de l eau peut se faire de diff rentes fa ons elle peut donc tre e Naturelle circulation naturelle e Contr l e circulation circuit ferm ou circuit ouvert Dans ce type de construction c est le fluide caloporteur l eau qu circule l int rieur des tubes plong s dans les gaz de combustion Comme chaudi res tubes d eau nous avons 32 e Les chaudi res sectionnelles e Les chaudi res faisceaux tubulaires e Les chaudi res a rayonnement Outre les chaudi res tubes de fum es et celles a tubes d eau 1l existe des chaudi res lames d eau Celles ci sont obtenues partir d l m
10. forc e Les chaudi res dont le fonctionnement repos sur le principe de la circulation forc e se ram nent deux types e Les chaudi res a circulation en d rivation ou re circulation ou a circulation un circuit ferm ou encore a circulation contr l e e Les chaudi res circulation en d rivation en s rie ou encore a circulation en circuit ouvert Comme exemple de la chaudi re a circulation contr l e nous avons la chaudi re La Mont Celle c1 diff re de la chaudi re circulation naturelle par l installation de pompe sur les tuyaux de retour d eau reliant le r servoir R aux collecteurs d alimentation B des tubes vaporisateurs Vapeur satur e Arriv e d eau C X R servoir R Surchauffeur S Vaporisateur v Vapeur surchauff e 16 Pompe P e Collecteur C a Figure n 2 Circulation contr l e dans une chaudi re La Mont La r partition de l eau dans les tubes branch s sur le collecteur se r alise au moyen de tuy res calibr es plac es l entr e de chaque tube Une cr pine permet d arr ter des particules solides ventuellement pr sentes dans l eau d alimentation Dans ce type de chaudi re la circulation tant tablie avant l allumage du feu 1l n est pas n cessaire d attendre ce que s tablisse la circulation elle s effectue naturellement ce qui r duit le temps de mise en service L int r t conomique des chaudi re
11. modifier la pression On obtient ainsi de la vapeur surchauff e la sortie 33 Propri t s Chaudi res tubes de fu m e Mise en route Lente grand volume d eau rapide o e chauffer uissance quivalente Adaptation aux change m diocre inertie importante bonne ments de r gim e limit lev Applications usuelles Puissance moyennement lev e importante D bit 1 5 25 t h 4 200t h Timbre pression 10 20 bar 90 100 bar en cir max d utilisation culation naturelle et jusqu 225 bar cir culation forc e Tableau 7 Comparaison des performances Eau d alimentation Vapeur Fum es Tube de retour Br leur Tubes d cran Ballon inf rieur Figure 18 Chaudi res tubes d eau La figure suivante est assez r v latrice des dispositions des diff rentes composantes d une chaudi re tubes d eau 34 FUMEES COZ H20 No On h SOUPAPES DE Ea SURETE VAPEUR RAYONNEMENT di En CASING SO ee pr GA QA INJECTION PRODUITS QE TRAITEMENT a NOOO O OOO lt lt oy p Pari y MM A CCC COCHON lt SALIMENTATION EN EAU E yn 1 3 elos p A v r awyr n t i o pue ait 4 i itd ze o nee tit Tatte tur a y CE e a de m O A mis a E a a p_e m PTT D rene REA ne m i aporta me d e O r 220 40 e ss at toto oy o CMS hm un mu ons
12. naturelle nous avons e Les chaudi res dites sectionnelles e Les chaudi res de type Stirling e Les chaudi res sans faisceaux rayonnement Dans les chaudi res sectionnelles chaque nappe verticale de tubes comprise entre un collecteur d alimentation et un collecteur de vapeur constitue une section Les retours d eau ne sont pas chauff s Ces chaudi res offrent de grands avantages de construction Un seul r servoir avec peu de percages 14 Des tubes droits La possibilit de libre dilatation de chaque section Les tubes sont inclin s de 15 et mandrin s a leurs extr mit s a des collecteurs Cette construction a t g n ralis par les soci t s BABCOCK et WILCOCX Le type marine avec r servoir transversal s est substitu au type pr c dent pour les grandes chaudi res des centrales thermiques x Dans les sectionnelles la circulation ne se fait pas toujours de fa on parfaite Pour de faibles charges de ces chaudi res la vitesse du m lange eau vapeur dans les tubes vaporisateurs peut devenir tr s faible voire s annuler Si la condition pour que la circulation ascendante de l eau puisse s tablir dans les tubes pm gt Pc avec Pm la pression motrice et Ape la pression quivalente aux pertes de charges dans les tubes n est pas satisfaite on assiste alors a un renversement de la circulation L eau s coule alors vers le collecteur d alimentation tandis que la vapeur s a
13. not found L7 A o AAA A AA Error Reference source not found 1 7 7 2 La conception g n rale Error Reference source not found 1 7 7 3 __ Le descriptif t ChhiIQue ss ess sinssnnssn iaaa Error Reference source not found A A NA A Error Reference source not found 1 3 s Chaudi res Vapor iaa Error Reference source not found 1 8 1 Chaudi res tubes de fum es Error Reference source not found 1 8 2 Les chaudi res tubes d eau Error Reference source not found INTRODUCTION GENERALE Les productions de vapeur ou d eau chaude occupent une place pr pond rante dans la majeure partie des activit s industrielles alimentaires ou non hospitali res voire tertiaires Ce dispositif permettant de chauffer l eau et de produire de la vapeur si l eau est chauff e au del de la pression atmosph rique est la chaudi re L nergie thermique peut tre produite de diverses mani res soit par combustion soit par effet Joule avec l lectricit soit par le nucl aire Mais pour les applications nerg tiques courantes elle est surtout obtenue par combustion solide liquide ou gazeux dans de l oxyg ne de l air en g n ral ou de l oxyg ne pur dans des applications particuli res La transmission de la chaleur de combustion au fluide caloporteur se fait par rayonnement conduction convection dans un appareil complexe appel chaudi re Industriellement on utilise les chaudi res pour produire la vapeur
14. que la chaudi re REX standard avec l incorporation de tubulures d extrusion en aluminium Les chaudi res REX 140 350F sont calorifug es et isol es avec un rev tement en aluminium install l usine Figure 5 Chaudi re foyer borgne haut rendement Code Puissance D bil Rendement Contrepresn Longueur OFPercsge Contrepresson Volume Dimensions Chudai Utde Thermique A Bruleur tu pu kW kW 100 30 mbar mim mm AT 12 C mbar HxLxPen mm kg mim REX7F 83801210 70 74 39434 94 80 0 9 200 250 130 3 105 1030x 750x 994 222 200 REX8F 63801220 80 85 9445 94 70 1 1 200 250 130 3 105 1030x 750x 994 223 200 REX 9 F 83802210 90 95 94 54 95 00 0 9 200 250 130 10 133 1030x 750x1119 266 200 REX 10 F 83802220 100 106 94 70 94 80 1 1 200 250 130 12 123 1030x 750x 1119 266 200 REX12F 83802230 120 127 94 86 95 10 1 3 200 250 130 13 123 1030x 750x1119 266 200 REX 15F 83803210 150 158 95 06 95 70 1 3 200 250 160 14 172 1080x 800x 1364 357 250 REX 20F 83803220 200 210 95 44 95 30 2d 200 250 160 15 172 1080x 800x 1364 357 250 REX 25F 383804210 250 264 9488 95 38 2 4 200 250 160 15 220 1080x 00x 1614 442 250 REX 30F 83805210 300 316 95 09 395 59 2 4 200 250 180 16 300 1180x 900x 1614 489 250 REX35F 83806210 350 367 95 37 95 60 3 4 200 250 180 18 356 1180x 900x 1864 556 250 REX 40F 83807210 400 420 95 24 95 40 4 7 230 280 225 20 360 1190x 940x 1822 600 250 REX 50F 83808210 500 524 9542 95 70 4 8 270 320 225 d 2 540 1380 x 1160 x 1946 871 300 REX 62 F 383
15. temp rature du m tal et des dilatations de l ensemble du g n rateur La circulation forc e ne supprime pas n cessairement tout risque d ass chement La zone d vaporation est suivie d une zone de surchauffe dont la perte de charge est importante et joue le r le de stabilisateur Mais la possibilit de r gime instable subsiste Dans les chaudi res circulation forc e l emploi de petits tubes et la n cessit de pr voir des pertes de charges stabilisatrices entra ne une chute importante lev e entre l alimentation en eau et la 17 sortie de la vapeur d environ 30 a 40 de la pression d admission 250bars contre 20 a 25 pour une chaudi re a circulation naturelle A pr sent nous allons tudier les chaudi res eau chaude et les chaudi res vapeur 1 7 Les chaudi res eau chaude Ces chaudi res ont t con ues selon les principes de robustesse des chaudi res industrielles Elles r pondent tous les besoins de chauffage des collectivit s ensemble commerciaux et r sidentiels ensembles scolaires et universitaires centres sportifs piscines h pitaux usines serres de culture etc 1 7 1 La chaudi re de production d eau chaude foyer borgne 1 7 1 1 Presentation La chaudi re est en acier monobloc horizontale et cylindrique Elle est d un encombrement r duit facilitant sa mise en place en chaufferie Elle peut tre quip e indiff remment d un br leur f
16. timbre s exprime donc en bar effectif et sa valeur correspond la limite d utilisation obligatoirement marqu e en rouge sur le manom tre r glementaire de la chaudi re la couleur rouge de danger tant choisie pour faciliter le contr le visuel de non d passement 1 3 Technologie des chaudi res La construction des chaudi res d pend des facteurs suivants e La nature du fluide caloporteur eau chaude vapeur d eau satur e vapeur surchauff e e Les conditions de service tat physique pression et temp rature e La nature du combustible solide liquide gazeux e La mise en uvre du combustible manuelle m canique br leurs Les constructeurs ont d velopp de tr s nombreux types de chaudi res Celles c1 subissent d ailleurs constamment des modifications la suite des progr s scientifiques et technologiques n anmoins 1l est possible de classer les chaudi res en quelques cat gories essentielles Nous y reviendront plus en d tails mais avant quelques notions s imposent Les chaudi res au point de vue construction peuvent tre en fonte ou en acier 1 3 1 Chaudi res en fonte Les diff rents l ments d une chaudi re en fonte sont obtenus par moulage partir d un mod le Les chaudi res en fonte se rencontrent dans la gamme des petites et moyennes puissances puissances inf rieures 2000th h Ce sont g n ralement des chaudi res eau chaude La l gislation actuelle inte
17. 0x 1195 1030 x 750 x 1195 1030 x 750 x 1195 1080 x 600 x 1440 1080 x 800 x 1440 1080 x 800 x 1690 1180 x 900 x 1690 1180 x 900 x 1940 1190 x 940 x 1872 1380 x 1160 x 1950 1380 x 1160 x 2240 1510 x 1290 x 2255 1510 x 1290 x 2255 1510 x 1290 x 2500 1660 x 1440 x 2500 1660 x 1440 x 2500 1660 x 1440 x 2500 1746 x 1470 x 2886 1746 x 1470 x 2886 1746 x 1470 x 3096 1876 x 1600 x 3220 1876 x 1600 x 3480 146 x 1870 x 3480 146 x 1870 x 3935 ko 216 216 258 258 258 346 346 431 475 542 584 853 963 1205 1205 1417 1843 1843 1843 600 2600 750 3650 3900 5200 5700 Le troisi me parcours des gaz s effectue dans un faisceau horizontal de tubes de fum es judicieusement r partis au dessus du foyer laissant parfaitement libre le fond de la chaudi re Les tubes de fum es lisses re oivent des tubulures en acier pas variable con us pour accro tre l nergie dynamique des gaz de combustion et permettre l ensemble d atteindre des performances lev es La disposition du retour d eau l arri re et en partie basse ainsi que la libre circulation sous le foyer permettent d assurer une bonne irrigation de toutes les zones d change principe de l irrigation en diagonale 19 1 7 2 Chaudi re de production d eau chaude foyer borgne haut rendement D velopp e pour assurer un coefficient beaucoup plus lev 3 toiles que les chaudi res standard elle a les m mes caract ristiques
18. 1 400 1204000 1302 1 120 000 107 5 97 5 11 5 GREENOX ET 160 COND 63081650 1600 1376000 1 488 1 280 000 107 5 97 5 11 9 GREENOX BT 200 COND 81082050 2000 1 720 000 1 860 1 600 000 107 5 97 5 14 5 CREENOx ET 230 CONO 83082350 2 300 1978000 2 140 1 840 000 107 5 97 5 15 0 Que la base d une temp rature de l eau de 50 40 C condensation Figure 9 Chaudi re eau chaude a condensation pour ext rieur 1 7 6 Chaudi re condensation pour ext rieur j Hal ur en 1930 x 1380 x 2019 x 1490 x 44 2019 x 1490 x 084 x 1490 x 2224 x 1640 x 224 x 1640 x 5 224 x 1640 x 504 23 Groupe thermique modulaire a condensation a basse charge thermique pr vu pour un fonctionnement avec combustibles gazeux Les br leurs de type modulant sont a air puls corps cylindrique a rayonnement et a basses missions de NOx Les parties en contact avec les produits de combustion foyer et plaques de fum es sont enti rement construites en acier INOX stabilis a utitane AISI 316 Ti L habillage externe est en acier INOX AISI 316 L calorifug l int rieur avec une tr s paisse couche de laine de verre haute densit Chaque module est dot de quatre commandes avec r gulateur de temp rature num rique pour la gestion du br leur Le groupe thermique WALL peut tre constitu de 1 un maximum de 4 modules pour une puissance maximum de 600kW utile et comprenant des collecteurs hydrauliques des collecteurs de fum es et des
19. 809210 620 649 95 53 95 90 7 3 270 320 225 27 645 1380 x 1160 x 2235 381 300 REX 75F 83810210 750 786 95 42 95 92 5 8 270 320 80 5 855 1510x 1290 x 2247 1230 350 REX85F 83810220 850 891 9540 95 80 8 0 270 320 280 df 855 1510 x 1290 x 2247 1230 350 REX95F 383811210 950 997 95 29 95 79 5 9 270 320 80 32 950 1510 x 1290 x 2497 1446 350 REX 100 F 83812210 1020 1069 95 42 95 80 4 5 270 320 280 26 1200 1660 x 1440 x 2477 1880 400 REX 120 F 83812220 1200 1259 95 31 95 81 6 2 270 320 280 30 1200 1660 x 1440 x 2477 1880 400 REX 130 F 83812230 1300 1364 95 31 95 70 2 3 270 320 280 32 1200 1660 x 1440 x 2477 1880 400 REX 140 F 83813210 1400 1468 9537 9587 6 6 350 400 320 28 1500 1746 x 1470 x 2886 2665 400 REX 160F 83813220 1600 1675 95 52 95 80 7 1 350 400 320 32 1500 1746 x 1470 x 886 665 400 REX 180 F 83814210 1800 1885 95 49 95 70 7 6 450 500 320 37 1650 1746 x 1470 x 3096 2815 400 REX 200 F 83815210 2000 2094 9551 9580 66 450 500 360 35 2000 1876 x 1600 x 3220 3730 500 REX 240 F 83816210 2400 2518 9531 9540 8 1 450 500 360 40 2300 1876 x 1600 x 3480 3980 500 REX 300 F 83817210 3000 3142 9548 9560 86 450 500 400 49 3150 2146x 1870 x 3480 5306 550 REX 350 F 83818210 3500 3670 95 37 95 87 9 6 450 500 400 60 3650 2146 x 1870 x 3935 5806 550 Pression 6 bar Combustible gaz uniquement Temp rature de retour d eau minimum 55 C Tableau 2 Mod les et caract ristiques des chaudi res eau chaude foyer borgne haut rendement 1 7 3 Chaudi re eau
20. 83816010 83817010 83518010 Puissance utile kw 70 80 GO 100 120 150 200 250 300 350 400 500 620 750 850 950 1020 1200 1300 1400 1600 1800 2000 2400 3000 3500 kcal h 60 000 59 000 77 000 6 000 103 000 129 000 172 000 215 000 456 000 301 000 344 000 430 000 533 000 645 000 731 000 617 000 877 000 1 032 000 1 118 060 1 204 000 1 376 000 1 548 000 1 720 000 2 064 000 2 580 000 3 010 000 D bit thermique EW 76 87 98 109 131 163 13 272 325 380 433 542 672 813 921 1030 1106 1301 1409 1517 1733 1950 2167 2600 3250 3792 kcal h 05 360 4 520 34 230 41 740 112 660 140 180 167 480 233 920 279 500 326 600 372 180 466 120 577 920 699 180 792 060 685 800 351 160 1 116 560 1 211 740 1 304 620 1 490 380 1 677 000 1 863 620 236 000 2 795 000 3 261 120 Rendement Contrepression Dimensions 100 92 11 01 95 81 84 61 74 41 60 623 02 2174 91 91 92 31 2 11 92 38 92 25 92 26 92 25 02 29 02 123 q2 22 92 24 92 46 92 29 92 33 92 31 92 29 92 31 92 31 92 30 30 90 18 90 23 90 30 90 40 90 45 91 15 91 36 90 40 90 67 90 50 90 91 90 71 90 68 00 60 90 73 90 70 500 65 90 67 30 61 90 36 90 41 90 50 90 30 90 60 90 55 90 20 mbar 0 8 1 0 0 8 1 0 1 1 1 2 1 9 2 0 2 0 3 4 1 e 6 4 j i 7 2 5 2 4 0 3 3 6 5 6 0 6 5 FO 6 0 F5 8 0 9 0 HxLxPen mm 1030 x 750 x 1055 1030 x 750 x 1055 1030 x 75
21. TABLE DES MATIERES INTRODUCTION GENERALE ile ab Error Reference source not found CHAPITRE 1 Technologie et type des chaudi res Error Reference source not found Li Types de CHANTIER nur Error Reference source not found 12 Classification des chidos Error Reference source not found 1 2 1 S lon le mode d emplo mn ne Error Reference source not found 1 2 2 Selon la disposition g n rale Error Reference source not found 1 2 3 ___Selon le mode de construction Error Reference source not found 1 24 Selon le mode caidas Error Reference source not found 1 2 5 Selon la nature de la vapeur produite Error Reference source not found 1 2 6 Selon la vitesse de circulation de l eau Error Reference source not found 1 3 Technologie des chaudi res Error Reference source not found 1 3 1 Chaudi res en fonte Error Reference source not found 1 3 2 Chaudi res en acier see esesreeeneeeseneenees Error Reference source not found 1 4 Constitution globale des chaudi res Error Reference source not found 1 4 1 Lefoyer d une chaudi re Error Reference source not found ES A Error Reference source not found E LS aaka Error Reference source not found 44 LES tubes de IUM SS nano num Error Reference source not found LES Les DOUCE A Error Reference source not found 1 4 6 ___ Les surchauffeurs et resurchauffeurs Error Reference source not found Aa BESECONONIS UNS rasa acota iia i cis Error
22. a one 24 s ss ne ega vegt a gt CONVECTION O DA Cll lg 4 PUMA ne lr O u Sab a vor a X pq A p a A Pertre a aA a ai cla et rwo vue qr GO UI n i ere me me 2 RECHAUFFEUR O U ECONOMISEUR CONDENSATS EAU TRAITEE E PARA ALIMENTAI PROVENANT FHAR 0 6606060008 DE LA STATION Se me DE TRAITEMENT PURGE CALORIFUGE POMPE ALIMENTAIRE Figure 19 Vue de la structure interne d une chaudi re tubes d eau 35
23. ant Ces faisceaux tubulaires qui contiennent la majeure partie de l eau de la chaudi re r alisent la surface de chauffe Quant au nombre de tubes de faisceaux 1l est consid rable et de l ordre de plusieurs milliers dans les chaudi res importantes chaudi res multitubulaires 1 4 4 Les tubes de fum es Ces tubes dudgeonn s sur le fond des corps sont en contact avec l eau par leur surface ext rieure et parcourus int rieurement par les gaz chauds 1 4 5 Les bouilleurs Ce sont des corps cylindriques annexes de petites dimensions expos s directement aux flammes et reli s par leurs deux extr mit s au moyen de tuyaux courts et de large section au corps principal situ au dessus Une chaudi re peut comporter 2 4 ou m me 6 bouilleurs 1 4 6 Les surchauffeurs et resurchauffeurs Les surchauffeurs et resurchauffeurs sont constitu s d une s rie de serpentins tubulaires g n ralement identiques dont l une des extr mit s est raccord e sur un tube de gros diam tre ou collecteur d entr e de vapeur et l autre sur un l ment semblable ou collecteur de sortie Suivant la longueur chaque serpentin comprend un ou plusieurs tubes soud s bout bout sur bagues La liaison des tubes sur chaque collecteur se fait par soudure Le mandrinage n est r alisable que si l paisseur du tube reste assez faible 5mn maxi Pour une forte paisseur de tube 1l devient impossible de faire p n trer le m tal dans la gor
24. ccumule dans la partie sup rieure des et s chappe vers le haut Il y a donc d gagement de vapeur seule Dans ce cas les conditions de transfert de chaleur sont par cons quent modifi es La vapeur refroidissant beaucoup moins les tubes que l eau Comme dans cette zone la temp rature des gaz chauds de combustion peut d passer 600 C on a en g n ral un bon risque de surchauffe du m tal et en particulier l attaque de l acier par de la vapeur d eau chimie des classes secondaires Cela explique les dommages souvent constat s dans cette zone interm diaire et la corrosion dans la partie des tubes oppos s au feu l endroit o les porches de vapeur s journent des parties sup rieures des tubes x Les chaudi res Stirling sont des chaudi res plusieurs r servoirs n cessitant des tubes cintr s afin de permettre leur dilatation in gale Ces chaudi res se sont d velopp es partir du moment o il tait devenu possible de fabriquer des tubes soud s Cela a permis d obtenir des tubes plus longs donc de produire plus de vapeur d avoir aussi des inclinaisons de tubes lus importants am liorant ainsi la circulation naturelle La pression limite n exc dait pas toutefois 60 bars a Dans les chaudi res sans faisceaux rayonnement il n existe plus qu un seul r servoir avec des collecteurs d alimentation diff rence avec les chaudi res Stirling des tubes crans d eau reli s ce r ser
25. chaude a 3 parcours en ligne Les chaudi res de la s rie GREENOX BT sont triple parcours des gaz de fum e et foyer flamme passante une solution qui permet de r duire l mission des substances polluantes comme les oxydes d azote NOx tout en utilisant des br leurs traditionnels Les caract ristiques qui distinguent les g n rateurs GREENOx de grosse puissance sont le rev tement de type industriel en aluminium gaufr et une couche paisse de mat riel calorifuge Gr ce aux protections sp ciales anti condensations comme l utilisation d un tuyau 20 a double paroi isol lame d air diff renci e les chaudi res de la s rie GREENOx BT peuvent fonctionner avec de l eau basses temp ratures retour minimum 35 C Rev tement industriel en aluminium gaufr Figure 6 Chaudi re eau chaude 3 parcours en ligne Tableau 3 Mod les et caract ristiques des chaudi res eau chaude 3 parcours en ligne Modele Code chaudi re Puissance utile D bit thermique Rendement Contrepression Dimensions kW kcal h mr kcal h 106 10 mbar HxlxFenmm k GREEN Ox ET 70 33080703 00 602 000 61 654 348 391 985 91 68 ed 1775 x 1580 x 2570 2220 GREENOX ET 90 33080903 900 774 000 978 841 304 92 02 91 74 di 1825 x 1490 x 2624 3040 GREENOXx ET 100 83081003 1000 850 000 1087 934 783 92 00 91 70 3 5 1825 x 1490 x 2624 1040 GREENOx BT 120 383081203 1200 1 032 000 1304 1 121 739 9302 91 7 5 1 1825 x 1490 x 934 3360
26. dispositifs de s curit Dans le cas de 2 ou plusieurs modules WALL 300 450 et 600 un r gulateur appropri permet une gestion en cascade des g n rateurs Tableau 6 Mod les et caract ristiques des chaudi res eau chaude condensation pour ext rieur Ren e HEE Fuisssnoe utile Pulissanoe Contrepressicn Dimensars 0 20 C MC 50 30 C foyer Ey kw EN 100 Pr 100 Pri 30 Pr moar Hx Lx Pen mm mimi kg VERSION ASSEMBLER SUR SITE WALL 125 81029125 113 124 115 98 3 107 5 109 3 4 1265 x 775x1975 130 250 WALL 150 81029150 137 150 140 98 3 107 5 109 3 4 1265x 775x1975 130 250 WALL 250 81029250 227 248 231 98 3 107 5 109 3 4 1265 x 1330x 1975 250 500 WALL 300 81029300 274 300 279 98 3 107 5 109 3 4 1265 x 1330 x 1975 250 500 WALL 375 81029375 30 372 346 98 3 107 5 109 3 4 1265 x 1910x 1975 250 750 WALL 450 81029450 412 450 419 98 3 107 5 109 3 4 1265 x 1910x 1975 250 750 WALL 500 81029500 454 496 461 98 3 107 5 109 3 4 1265 x 2490 x 1975 250 1000 WALL 600 81029600 549 600 558 98 3 107 5 109 3 4 1265 x 2490 x 1975 250 1000 VERSION COMPL TEMENT MONT E SUR SOCLE WALL 250 M 81029251 227 M8 231 98 3 107 5 109 3 4 1335 x 1330 x 1975 250 660 WALL 300 M 81029301 274 300 279 98 3 107 5 109 3 4 1335 x 1330 x 1975 250 660 WALL 375 M 81029376 340 372 36 96 3 107 5 109 3 4 1335 x 1910x 1975 250 985 WALL 450 M 81029451 412 450 419 98 3 107 5 109 3 4 1335 x 1910 x 1975 250 985 WALL 500 M 81029501 454 496 461 98 3 107 5 109 3 4 1335 x
27. e du couple chaudi re br leur qui optimise le rendement et garantit le respect des normes environnementales BABCOCK WANSON associe galement des services sur avec PACK ECOSTEAM AVEC ECONOMISEUR 535 ECONOMISEUR 100 95 ES 90 pl 7 Sd 85 E 2 80 75 valeurs non contractuelles ur charge du g n rateur mesure Figure 13 Evolution du rendement de la chaudi re BABCOCK La vapeur est g n r e en chauffant un important volume d eau au moyen de fum es produites par combustion de gaz ou fioul et circulant dans des tubes immerg s C est la technique la plus classique pour la production de vapeur satur e d eau ou de vapeur surchauff e pour une gamme de d bits de 160 50 000 kg h 112 a 34 000 kW Figure 14 Chaudi re tube de fum e BABCOCK 30 Gamme de chaudi res a tubes de fum e BABCOCK WANSON Production de vapeur de 160 kg h a 50 t h 112 a 34 000 kW S ries a 3 parcours de fum e a bo te noy e ou bo te aquatubulaire Pression de service de 10 18 bar en standard plus sur demande pour les applications sp cifiques Production d eau surchauff e gamme de 1368 a 15000kW possibilit de production d eau chaude pour les chaudi res gt a 5MW avec environnement particulier S rie D bit vapeur maxi t h Pression bar Rendement BWB 3 10a18 88 9041 BWD 10 10a18 950 916 BWR 30 10a18 950 97 1 Rendement a la puissance nominale 2
28. e est assez important Si ces chaudi res sont chauff es au fuel ou au gaz elles peuvent alors tre conduites de fa on automatis e Elles sont tr s compactes et peuvent donc tre enti rement mont es et essay es en atelier avant d tre exp dier sur le site pour la mise en marche Mais partir de 20 bars cette construction devient d licate cause des paisseurs pr voir pour le corps La puissance de ces chaudi res est relativement faible De nos jours la production maximale de vapeur est de 30 tonnes heure pour une pression maximale de 25 bars Le principe m me de ces chaudi res ne se pr te gu re l obtention de vapeur surchauff e Cependant la production de vapeur surchauff e est possible Le surchauffeur est alors plac soit dans la boite de retour soit dans la chambre de r version Dans ces types de chaudi re c est le tube foyer o se d roule la combustion qui risque le plus de d t rioration par la surchauffe du m tal rayonnement des flammes Pour limiter sa temp rature 1l est n cessaire de maintenir parfaitement propre la surface ext rieur u tube foyer afin d obtenir un change thermique optimal Le tube foyer qui se trouve dans le ballon m me de la chaudi re sous le plan d eau collecte les gaz chauds en sortie de br leur Les gaz chauds accumul s dans un premier caisson l arri re de la chaudi re sont v hicul s par un groupe de tubes immerg s dans l eau du ballon
29. ents lamin s plats Elles supportent mal les pressions int rieures lev es Elles sont r serv es aux petites installations domestiques Leurs puissances sont comprises entre 120 et 150 th h La base de classement serait encore la production horaire de vapeur et l quivalent approximatif en production de chaleur pour les g n rateurs eau chaude sous pression Ce type de chaudi re poss de deux r servoirs appel s ballon distributeur en partie inf rieure et ballon collecteur ou encore ballon de vaporisation en partie sup rieure reli s par un faisceau de tubes vaporisateurs dans cet ensemble circule l eau qui se transforme en vapeur Les gaz chauds produits par le br leur sont directement en contact avec les tubes vaporisateurs l int rieur de ceux ci se produit la vaporisation La vapeur ainsi g n r e est collect e dans le ballon sup rieur l eau exc dentaire est ramen e vers le ballon inf rieur par des tubes de chute non soumis la chaleur Dans le domaine des hautes pressions une pompe peut tre install e pour faciliter cette circulation du haut vers le bas Il y a donc circulation de l eau dans des tubes plac s l int rieur d une enceinte contenant les gaz chauds Dans une chaudi re tubes d eau la tuyauterie qui prend en charge la vapeur satur e retourne dans le foyer les gaz chauds apportent cette vapeur satur e une nergie suppl mentaire qui en l ve la temp rature sans en
30. er est plus chaude que la partie de gauche Il y a alors une circulation du fluide de la colonne froide au collecteur sup rieur en passant par la colonne chaude 13 R servoir sup rieur A Tubes d eau pS R servo Fluide ir froid I inf rieu _ _ Flamme Figure n 1 Principe de la circulation naturelle thermosiphon Dans les chaudi res vapeur ce ph nom ne est encore acc l r par la pr sence de vapeur dans la colonne montante L intensit de la circulation sera d autant plus forte que le volume occup par la vapeur sera plus grand dans la colonne ascendante Les vitesses obtenues dans la plupart des appareils se situent entre 0 35 et 1 m s les vitesses lev es seront recherch es pour les chaudi res de haute pression du fait de l importance du flux rayonnant au niveau du foyer et de leur hauteur grande en g n ral Nous constatons d ailleurs une augmentation avec la pression du titre de la vapeur produite par les chaudi res actuelles Mais au fur et mesure que la pression et la temp rature de service augmente la masse volumique de la vapeur cro t e tend se rapprocher de celle de l eau Les deux valeurs sont gales masses volumiques la pression critique et m me avant qu elle soit atteinte 1l faut une intervention m canique pour assurer le mouvement de l eau dans la chaudi re ce qui est d sign par la circulation forc e Comme chaudi res circulation
31. ge m nag e dans l paisseur du collecteur en vue d obtenir un compl ment de tenue et d tanch it La fixation par soudage devient alors obligatoire Les serpentins sont dispos s verticalement ou horizontalement Dans chacun des cas suivant les n cessit s des supports sont pr vus pour viter la d formation des l ments Le choix des mat riaux employ s est li la temp rature de surchauffe e Pour des temp ratures inf rieures 425 450 C les tubes et les collecteurs en acier doux sont utilisable Le surchauffeur est plac entre les faisceaux tubulaires du g n rateur apr s les rang es de tubes soumises au rayonnement direct du foyer e A partir de 450 500 C il faut recourir des aciers alli s Les l ments incorpor s molybd ne chrome et parfois silicium permettent d am liorer les qualit s de ces aciers Le molybd ne est utilis en raison de sa qualit favoriser l am lioration de la r sistance chaud le chrome et ventuellement le silicium assurent une meilleure tenue chaud ceci tant surtout entra ne par une r sistance plus lev e l oxydation et la rupture Quand la temp rature cro t on augmente le pourcentage de chrome Le surchauffeur est plac imm diatement la sortie de la chambre de combustion Lors du fonctionnement de la chaudi re une l vation de la temp rature de surchauffe peut tre constat e Pour prot ger les serpentins du surchauffeur
32. ie selon le combustible dont la teneur en souffre peut tre forte faible ou nulle Il est admis que les parois les plus froides des r chauffeurs sont sensiblement gales la moyenne entre la temp rature de l air l entr e et la temp rature des fum es la sortie Pour viter une forte condensation acide sur leur surface 1l faut prot ger les r chauffeurs 1 5 Principaux circuits d une chaudi re et les facteurs influencant leur fonctionnement Les principaux circuits d une chaudi re sont e Le circuit d eau d alimentation de la chaudi re e Le circuit d alimentation en combustible e Le circuit d alimentation en air e Le circuit d eau chaude ou de vapeur satur e ou surchauff e produite e Le circuit d extraction des fum es produites par combustion 12 Le fonctionnement d une chaudi re fait essentiellement intervenir trois facteurs e La combustion d un combustible ou la production de chaleur partir de sources lectrique et nucl aire respectivement pour les chaudi res lectriques et nucl aires e Le passage des fum es de combustion dans la chaudi re depuis le foyer de combustion jusqu la chemin e e Ft le transfert de chaleur des produits de la combustion au fluide caloporteur de l eau essentiellement dans le cadre de cette tude Ces trois facteurs auront des influences notables sur le rendement de l ensemble et sur le fonctionnement correct de l appare
33. il au cours du temps 1 6 Circulation dans une chaudi re On entend par circulation dans une chaudi re l ensemble des courants ascendants des bulles de vapeur et des courants ascendants d eau Une circulation facile est indispensable au fonctionnement de la chaudi re C est ainsi que dans les chaudi res une bonne circulation de l eau n cessite une certaine vitesse Des vitesses trop faibles de l mulsion d eau et de vapeur peuvent conduire la formation de poche de vapeur dans les tubes vaporateurs Une bonne circulation uniformisant la temp rature d eau vite d abord des d formations pouvant entra ner des tensions locales Enfin elle vite l arriv e de ne l grosses bulles dans les collecteurs de vapeur ainsi que l mulsion tumultueuse qui favorise un ph nom ne particulier appel primage le primage est l entra nement de l eau dans de la vapeur mais aussi l inverse 1 e de la vapeur dans de l eau La circulation dans la chaudi re peut normalement tre des trois cat gories que sont la circulation naturelle la circulation contr l e et la circulation forc e 1 6 1 La circulation naturelle La circulation naturelle est bas e sur le principe de densit entre l eau dans les tubes vaporisateurs et les tubes de retour En effet lorsqu on chauffe un fluide sa masse volumique diminue La colonne de droite figure n 1 la premi re recevoir de la chaleur du foy
34. le diam tre int rieur des tubes n exc de pas 100mm Ce sont des tubes avec ailettes lorsqu ils peuvent tre isol s de la chaudi re par une vanne une soupape de s ret est obligatoire La limite d emploi des appareils en fonte est d termin e d apr s la r sistance de la qualit de fonte utilis e C est le constructeur de l appareil qui le d finit A partir d une certaine pression l emploi exclusif de la fonte n est plus possible Un mat riau mixte est alors utilis Les tubes sont alors en acier entour s de manchons en fonte portant des ailettes chaud sur la paroi des tubes L avantage de la fonte qui consiste dans sa meilleure tenue l usure et l oxydation est conserv Les l ments en acier sont raccord s chaque extr mit soit par des coudes en acier fix s par des brides boulonn es soit par soudage suivant la pression de fonctionnement des appareils Dans certains conomiseurs les tubes sont acier avec des ailettes en acier lorsque les produits de la combustion ne sont pas de nature provoquer une usure ou une attaque plus ou moins rapide des ailettes Les tubes peuvent tre seulement en acier paroi lisse Les conomiseurs peuvent tre tubes horizontaux ou verticaux 1 4 8 Les r chauffeurs d air Les r chauffeurs d air plac s apr s les conomiseurs re oivent les fum es des temp ratures variant de 350 400 C Ils sont constitu s 11 e de plaques parall
35. les 3 a 20mm d cartement entre lesquelles circulent alternativement l air et les gaz e ou des faisceaux dudgeonn s ou soud s dans deux plaques tubulaires et o passent les gaz L air circule autour des tubes par des jeux de chicanes ou m me normalement aux tubes gr ce aux t les de s paration perpendiculaires aux tubes La circulation est donc dans l ensemble contre courant mais crois e dans chaque section Le plus souvent on emploie des tubes nus mais comme pour les surchauffeurs et conomiseurs il peut tre avantageux d utiliser des ailettes Dans ce cas les formes de celle ci ne doivent pas favoriser l encrassement Par contre elles doivent permettre le nettoyage facile On a aussi utilis des tubes de fonte ou des tubes recouverts de pi ces en fonte avec ou sans ailettes surtout dans les parties basses temp ratures Le r chauffeur d air rotatif Ljungstr m r chauffeur d air r g n ratif constitu par un empilement de t les ondul es de 1 mm d paisseur dispos es dans une s rie de secteur du rotor tournant 3 Stours min conna t un grand d veloppement Les secteurs s ins rent alternativement dans des conduits de gaz chauds et d air Chacun se trouve alors successivement travers s par les gaz puis par l air La s paration entre les deux fluides est assur e par les parois des secteurs Le mode d quipement en mati re du r chauffage d air de combustion var
36. loppement spectaculaire connu dans le domaine des chaudi res va inciter la perfection notamment avec la mise au point et l application d autres changeurs de chaleurs que sont le surchauffeur et l conomiseur Industriellement on utilise les chaudi res pour produire la vapeur n cessaire au fonctionnement des proc d s La source de chaleur peut tre fournie par un combustible gaz fioul charbon ou une r sistance lectrique Le pr sent expos porte sur le th me ETUDE DES CHAUDIERES A EAU CHAUDE ET A VAPEUR D EAU Technologie Combustibles et Qualit d eau d alimentation Il comportera cinq chapitres Ce premier abordera la technologie la classification et le principe g n ral des chaudi res CHAPITRE 1 TECHNOLOGIE ET TYPES DE CHAUDIERES Une chaudi re est un appareil dans lequel par apport de chaleur un fluide caloporteur subit un chauffage et ventuellement un changement d tat la vaporisation La chaudi re est en fait un g n rateur de vapeur La vapeur d eau est obtenue l aide de l eau et de la chaleur d gag e par la combustion des combustibles La chaudi re est un dispositif permettant de chauffer l eau et de produire de la vapeur si l eau est chauff e au del de la pression atmosph rique Industriellement on utilise les chaudi res pour produire la vapeur n cessaire au fonctionnement des proc d s La source de chaleur peut tre fournie par un combustible gaz
37. n cessaire au fonctionnement des proc d s La source de chaleur peut tre fournie par un combustible gaz fioul charbon ou une r sistance lectrique L id e d utiliser la vapeur comme force motrice remonte au 1 si cle apr s JC avec l invention de l olipile par H ron d Alexandrie La chaudi re trouve donc son origine qui remonte la plus haute antiquit En effet depuis que l homme a d couvert le mode de vie qui consiste faire bouillir ses aliments il a ainsi amorc la mise au point d une chaudi re Mais 1l a fallu attendre jusqu la fin du 17 si cle pour voir effectivement appara tre la Marmite de Papin premi re application r ellement industrielle de la chaudi re Elle sera ensuite tr s t t suivie de la premi re tentative d application de la force motrice de la vapeur la navigation Ainsi les premi res machines vapeur destin es l l vation de l eau on encore la propulsion des voitures ont fait leur apparition vers le milieu du 18 si cle Une r alisation remarquable en France fut alors le fardier en 1769 mis au point par 1 Ing nieur militaire CUGNOT le fardier est destin la traction des pi ces d artilleries Des am liorations successives surtout partir de 1828 vont conduire la mise au point de la premi re chaudi re tubulaire en Grande Bretagne Mais auparavant James Watt qu se livrait des tudes tr s s rieuses sur la vapeur d eau le d ve
38. rdit l emploi de la fonte pour la r alisation des chaudi res eau surchauff e a plis de 110 C et vapeur a la pression de 0 50 bars effectif soit 1 50 bars absolus D cret du 08 Septembre 1967 n 67782 La construction de ces chaudi res s effectue par juxtaposition d un certain nombre d l ments semblables moul s et assembl s par boulons ou des tiges filet es 1 3 2 Chaudi res en acier Les chaudi res en acier sont obtenues par soudage partir de t les et de tubes Il est alors possible de r aliser les firmes les plus diverses Ces chaudi res sont utilis es pour toutes les gammes de puissances Ce type de construction est indispensable pour les appareils forte pression contenant de l eau plus de 110 C ou de la vapeur plus de 0 50 bars 1 4 Constitution globale des chaudi res Les chaudi res se composent de diverses surfaces d change appel es surfaces de chauffe et de r servoirs Les surfaces de chauffe comportent plusieurs parties i Une partie principale o se produit le chauffage eau chaude et eau surchauff e ou la vaporisation ii Des parties auxiliaires pas toujours existantes dans les petites chaudi res dans lesquelles se d roulent divers changes de chaleur tels que e Le r chauffeur d air de combustion e Le r chauffeur d eau d alimentation conomiseur e Le surchauffeur de vapeur e Ft ventuellement le surchauffeur de vapeur 1 4 1 Le foyer d
39. s de type La Mont r side surtout au niveau de l investissement tubes moins gros et plus minces donc moins chers cela a t d montr pour de fortes puissances On admet g n ralement qu il est n cessaire d atteindre au moins une pression gale 160 bars 1 6 3 La circulation forc e La circulation forc e a l avantage d assurer une vitesse convenable de fluide dans les tubes de formes quelconques quelle que soit la pression de la chaudi re Dans la circulation en s rie ou circulation en circuit ouvert il n y a pas de r servoir d accumulation d eau et de vapeur La vaporisation s effectue entre l chauffement et la surchauffe dans un circuit L eau refoul e par la pompe est vaporis e puis surchauff e et d livr e directement la sortie des tubes de chauffe C est le cas avec les chaudi res Benson Sulzer L ffler Ces chaudi res peuvent employ es aussi bien pour les pressions inf rieures la pression critique que pour des pressions sup rieures chaudi res hypercritiques N anmoins d une mani re g n rale on n emploie pas des chaudi res circulation forc e pour des pressions inf rieures 80 bars en raison du co t La circulation forc e permet de faire circuler l eau dans les tubes et dans les collecteurs d s l avant mise feu et pendant les op rations de d marrage Cela constitue un avantage appr ciable car il en r sulte une r partition plus uniforme de la
40. u chaude est en partie haute pour que l eau qui se r chauffe circule de bas en haut 1 7 4 3 Le descriptif technique Es chaude La chaudi re condensation comprend Trappe de visite NS 1 e un foyer cylindrique vertical e un ou deux tube s de fum es form s en serpentin e une cuve quip e de deux orifices de visite l un sur le fond sup rieur l autre l arri re en bas de la virole Recyclage Cet ensemble est enti rement en acier inoxydable aust nitique et Trappe de visite pr vu pour une pression de marche n jusqu 7 bars e une soupape de s curit est fournie Vidange Exu fretde e une bo te de fum es en acier Furm es inoxydable Condena 25 e un br leur air souffl a une allure 2 allures sur le 150 kW en option et le 300 kW Figure 10 Chaudi re eau chaude sanitaire allumage par train d tincelles contr le de flamme par ionisation d bit de gaz contr l par multi bloc e un tableau de bord comprenant bouton marche arr t thermostat de r glage thermostat limiteur pour viter la mont e en temp rature excessive lors d un puisage discontinu thermostat de s curit voyant haute temp rature voyant d faut br leur e une isolation de la cuve par de la laine de verre prot g e par une feuille d aluminium e un habillage parall l pip dique en t le laqu e 1 7 4 4 Avantages v L conomie d nergie Rendement
41. udi re eau chaude 3 parcours condensation 1 7 3 Rendement Contrepression Dimensions 107 5 107 5 107 0 107 0 107 5 107 5 107 0 97 0 97 0 db 5 96 5 97 0 97 0 97 0 40 30 0 80 60 C Chaudi re eau chaude avec batterie de condensation mbar 0 7 0 9 1 5 d 4 3 0 a Mal TRE Eg 1190 x 773x 1155 170 1190 x 273x 1155 170 1190x773x 1155 170 1290 x 873x 1155 205 1290 x 673 x 1410 220 1290 x 1003 x 1463 330 1290 x 1003 x 1463 330 RENDEMENT Les g n rateurs de chaleur GREENOx BT COND sont des g n rateurs flamme passante triple parcours des gaz de fum e et fond mouill au fonctionnement compl tement automatique Con us pour fonctionner aux basses temp ratures avec l utilisation de la technologie deux tuyaux qui permet des temp ratures de retour jusqu 354 C ils sont quip s pour un fonctionnement condensation avec une batterie de condensation de grande superficie construite enti rement en acier INOX 316 Ti 22 Figure 8 Chaudi re eau chaude avec batterie de condensation Tableau 5 Mod les et caract ristiques des chaudi res eau chaude avec batterie de Code chaudi re Puissance utile D bit thermique CREENOX ET 80 COND 83080850 800 648 000 744 640 000 107 5 97 3 1 3 GREENOx ET 100 COND 83081050 1 000 460 000 930 800 000 107 5 97 5 1 3 GREENOx ET 110 COND 83081150 1 100 946 000 1 023 80 000 107 5 9 5 9 0 GREENOx ET 140 COND 3081450
42. uel gaz ou mixte suivant les pr conisations des diff rents constructeurs Une large porte avant recevant le br leur permet l acc s total au foyer et au faisceau tubulaire La bo te fum es arri re totalement int gr e au corps de la chaudi re est munie d un fond d montable et d une ou deux trappes de visite pour nettoyage Une jaquette en t le pr laqu e d montable prot geant une isolation en laine min rale de 80mm d paisseur habille esth tiquement la chaudi re Fig 3 Chaudi re eau chaude foyer borgne 1 7 1 2 Principe La chaudi re poss de un foyer borgne pressuris inversion de flamme constituant les deux premiers parcours Ce principe de re circulation des gaz de combustion dans la flamme permet d atteindre une combustion optimale faible exc s d air Figure 4 Vue montrant le foyer de la chaudi re eau chaude foyer borgne 18 Tableau 1 Mod les et caract ristiques des chaudi res a eau chaude foyer borgne Mod le REX 7 REX REX Y REX 10 REX 12 REX 15 REX 20 REX 25 REX 30 REX 35 REX 40 REX 50 REX 62 REX 75 REX 85 REX 95 REX 100 REX 120 REX 130 REX 140 REX 160 REX 180 REX 200 REX 240 REX 300 REX 350 Code chaudi re 83801010 83801020 63802010 83502020 83502030 83603010 63603020 83604010 83605010 83606010 83807010 83808010 83809010 83410010 83410020 83511010 83812010 83812020 83812030 83513010 83813020 83814010 83815010
43. vers un second caisson l avant de la chaudi re 27 Figure 11 Chaudi re a tube de fum e 1 Foyer 2 Tube de fum e 2 me passe 3 Tube de fum e 3 me passe 4 Bo te arri re refroidissement par eau 5 Chambre de combustion 6 Br leur 7 Ventilateur de combustion 8 Vanne de r gulation 9 Soupape de s curit 10 Indicateur de niveau de s curit d eau 11 Manom tre 12 Indicateur de niveau a glace 13 Bloc d isolement manom tre Il y a donc circulation des gaz de combustion dans des tubes assurant par conduction vers l eau de la cuve la vaporisation par apport de calories Un second groupe de tubes immerg s emm ne les gaz vers un troisi me caisson l arri re de la chaudi re ce troisi me caisson d bouche sur la chemin e pour vacuation des fum es vers l ext rieur 28 F A Figure 12 Chaudi re tubes de fum e L gende l Soupape de s ret 2 Visite 3 D tecteur de manque d eau 4 Prise de vapeur 5 Niveau de l eau 6 Bo te fum e 7 Bo te de retour 1050 1150 C 5 Extraction purge 9 Support 10 Tube foyer 11 Ouvreau 12 Br leur 13 Tube de fum e 14 Chambre de r version 420 a 460 C Il est n cessaire de recourir un surchauffeur source de chaleur ind pendante en aval de la chaudi re tubes de fum e pour produire de vapeur surchauff e 29 Les chaudi res tubes de fum e BABCOCK WANSON se caract risent par l ad quation optimal
44. voir par des tubes de retour ext rieurs au foyer Dans ces g n rateurs les parois des chambres de combustion sont enti rement recouvertes d crans d eau Elles ne comportent donc plus de mat riaux r fractaires 15 mais seulement une isolation calorifique Dans ce cas la grande surface des parois de la chambre garnie de tubes d crans est alors suffisante pour assurer par rayonnement la vaporisation de l eau sans qu il y ait besoin de recourir un faisceau travaillant en convection x La grande puissant de vaporisation jusqu 2000 tonnes de vapeur heure n cessite d bit de combustible important ce qu produit un d bit de fum es tr s grand Il est donc n cessaire de construire des chaudi res dont le volume de la chambre de combustion est tr s grand x La temp rature de la chambre de combustion devant tre limit e pour viter que les parois soient salies par la fusion des cendres il faut donner aux parois une grande efficacit de refroidissement Ces chaudi res peuvent tre quip es d un foyer m canique mais elles sont le plus souvent munies d une batterie de br leurs fuel ou gaz C est dans cette cat gorie de chaudi re que l on classe les chaudi res destin es aux grandes centrales thermiques modernes productrices d nergie lectrique de forte puissance et haute pression 1 6 2 La circulation contr l e La circulation contr l e est un cas de circulation
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