Description de la chaudière

II.1 Description de la chaudière :

II.1.1 Définition de la chaudière :

Une chaudière est une enceinte fermée d’une capacité métallique étanche est résistante, son rôle primordial est de transformer l’eau traitée en vapeur sous l’action de la chaleur fournie par la combustion a une pression et température bien déterminée.

La production de la vapeur ce fait par un échange de l’énergie calorifique fournie par la combustion et l’eau ce qui entraîne l’échauffement de cette dernière jusqu’à l’état vapeur.

II.1.2 Les principaux éléments de la chaudière :

Pour comprendre le fonctionnement de la chaudière, il faut connaître les éléments qui la constituent. La figure II.1 résume les parties essentielles d’une chaudière.

Figure II.1 : Schéma d’une chaudière

II.1.2.1 Chambre de combustion (foyer):

C’est au niveau de la chambre de combustion que la flamme des brûleurs se développe. Les murs latéraux et le plafond de cette chambre sont tapissés, dans lesquels circule de l’eau à vaporiser. Ces tubes relient les collecteurs inférieurs et supérieurs et mettent en liaison les ballons.

Figure II.2 : Un foyer à 4 brûleurs

L’échange thermique est réalisé par rayonnement, dans ces tubes appelés « tubes écrans ». La sortie du gaz chauds (fumées) se fait généralement à travers une partie de la paroi latérale, à l’arrière de la chambre où les tubes forment un écran non jointif. Ces tubes sont appelés « tubes coup de feu », et ont pour but de protéger les surchauffeurs. La température de cette chambre de combustible atteint 1200 ºC. Les tubes sont en acier ordinaire car la différence de température entre l’eau et le métal exposé à la radiation, est voisine de zéro, voir la figure II.2. Il existe deux types de chambres de combustion :

a. Les chambres en dépression :

Les générateurs de vapeur peuvent être équipés de ventilateurs qui aspirent l’air atmosphérique et le refoulent a travers un réchauffeur d’air dans la chambre de combustion (ventilateurs de soufflage) et ventilateurs qui aspirent les gaz de combustion et les refoulent à la cheminée a travers un économiseur (ventilateurs de tirage). Les chambres de combustion de ces générateurs sont en légère dépression.

b. Les chambres pressurisées :

D’autres générateurs de vapeur ne sont équipés que de ventilateurs de soufflage. Les chambres de combustion se trouvent alors en pression, d’où leur nom de (chambres pressurisées). Ces chambres n’admettent pas les entrées d’air parasites, il en résulte une amélioration du rendement. Par contre, pour éviter la sortie des gaz, l’enveloppe de la chambre doit être parfaitement étanche et conçue pour supporter la pression intérieure.

II.1.2.2 Brûleurs :

Figure II.3 : Un brûleur

Ils doivent engendrer la meilleure combustion possible et pour cela, ils faut assurer un mélange intime et homogène entre le carburant et l’air comburant au niveau du foyer, leur conception diffère suivant le type de combustible utilisé (gaz, fuel,…) voir la figure II.3.

Il existe différents types de brûleurs comme : Flamme bleue, flamme grise, Low Nox...Ils indiquent tous des techniques qui ont un objectif commun : l'optimalisation de la combustion et la limitation des émissions de matières polluantes.

a. Le brûleur à flamme jaune :

Cette version classique de brûleur a été fortement améliorée ces dernières années. Le réglage correct reste une nécessité pour un rendement optimal et la limitation des émissions de matières polluantes.

b. Le brûleur à flamme bleue :

Ce brûleur (voir la figure II.4) est un exemple du progrès technique. Le CO et la suie sont quasiment inexistantes chez les brûleurs à flamme bleue. Pour réduire les émissions de matières polluantes, on crée un recyclage interne (CO et suie) et externe (NOX) des gaz de combustion chauds. Ainsi a lieu une gazéification presque totale du combustible pulvérisé, ce qui donne une flamme bleue et réduit la température de la flamme, entraînant alors une réduction de la formation de NOX. Le Résultat est la production de moins de suie, donc moins d'entretien !

Figure II.4 : Brûleur à flamme bleue

c. Le brûleur Low Nox :

Dans le cas du brûleur Low Nox (appelé aussi flamme grise -voir la figure II.5-), un recyclage, comme pour le brûleur à flamme bleue, est également appliqué, mais à hauteur de la tête de flamme. La gazéification partielle du combustible donne une flamme jaune-bleue. C’est le cas des brûleurs de la chaudière 41H5.

Figure II.5 : Brûleur Low Nox

II.1.2.3 Economiseur :

Il a pour but de récupérer une partie des calories restant dans les gaz de combustion, pour élever la température de l’eau d’alimentation. L’eau réchauffée pour atteindre des valeurs de l’ordre de 250 ºC. L’économiseur permet une augmentation du rendement thermique et une suppression de contrainte thermiques dans le métal du réservoir ou ballon, que provoquerait une eau froide. L’économiseur est un échangeur de chaleur à circulation d’eau inverse par rapport à celle des gaz de combustion. L’échangeur de chaleur se réalise par convection. L’économiseur est généralement placé avant le réchauffeur d’air, dans le recuit des fumées. Les économiseurs sont souvent construits en tube d’acier ordinaire garnis d’ailettes en fonte. Ces ailettes ont pour rôle d’augmenter les surfaces de contact donc de diminuer la longueur des tubes.

II.1.2.4 Réservoir (ballon supérieur) :

Il constitue une

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