Les chaudières à vapeur industrielles sont généralement classées en deux groupes principaux : les tubes à flamme-fumée et les tubes à eau, en fonction de la géométrie à travers laquelle la chaleur est transférée à l’eau. Dans l’un, les gaz de combustion chauds passent dans des tuyaux entourés d’eau, et dans l’autre, un mélange d’eau et de vapeur passe dans des tuyaux entourés de gaz chauds. C’est la principale différence ; Cela affecte la capacité réalisable, la pression, la réponse aux changements de charge, le type d’entretien et les exigences en matière de qualité de l’eau.
Le bon choix est « quel type est le meilleur ? » Il ne faut pas résoudre la question, mais la demande en vapeur et les conditions de fonctionnement du procédé.
Comment fonctionne une chaudière à tubes de fumée et de flamme ?
Dans la chaudière à tubes de fumée et de flamme, les gaz chauds formés par le brûleur ou le système de combustion traversent le four et les conduits de fumée. L’eau à l’extérieur des tuyaux se réchauffe et se transforme en vapeur. La chaudière à vapeur de type écossais est l’un des exemples industriels courants de ce groupe.
Dans la conception à trois passages, les gaz chauds effectuent trois passages différents dans la chaudière. Le but est de bénéficier davantage de l’énergie du gaz lors de son déplacement vers la cheminée. Un volume d’eau suffisant peut contribuer à la stabilité de la pression lors de changements de charge à court terme.
Comment fonctionne une chaudière à tubes d’eau ?
Dans une chaudière à tubes d’eau, l’eau circule à l’intérieur des canalisations ; Les gaz de combustion chauds chauffent les surfaces extérieures des tuyaux. Des diamètres de tuyaux plus petits et des structures de circulation différentes permettent le développement de conceptions adaptées aux applications nécessitant une capacité et une pression élevées.
Dans la chaudière à vapeur de type D, les faisceaux de tuyaux et les tambours créent une géométrie de four dont la section transversale ressemble à la lettre D. La construction des conduites d’eau ne se limite pas uniquement au type D ; Différentes conceptions de four et de circulation peuvent être utilisées en fonction du combustible, de la capacité et des conditions du processus.
Comparaison technique
| Critères | Chaudière à tubes de fumée et de flamme | Chaudière à tubes d’eau |
|---|---|---|
| Débit | Gaz chaud entrant dans le tuyau, sortie d’eau | Eau/vapeur entrant dans le tuyau, gaz chaud sortant |
| Utilisation typique | Courant dans les capacités et pressions moyennes | Courant dans les capacités/pressions élevées et les processus spéciaux |
| Volume d’eau | Généralement plus élevé | Généralement plus faible |
| Démarrage à froid | Peut prendre plus de temps | Peut être plus rapide selon la conception |
| Réponse au changement de charge | Le volume d’eau peut fournir un tampon | Peut être plus rapide ; l’automatisation et la circulation sont importantes |
| Sensibilité de la qualité de l’eau | Critique | Peut être plus critique en raison de petits tuyaux |
| Maintenance | Nettoyage des tuyaux de fumée et contrôle côté eau | Contrôle expert du tuyau, du tambour et du système de circulation |
| Installation | Peut convenir aux solutions globales | Dans les grands systèmes, un assemblage sur site peut être nécessaire |
Ce tableau est un début pour la sélection ; Les limites de capacité et de pression du fabricant doivent être prises en compte.
Sélection de la pression et de la capacité
Une capacité élevée ou une pression élevée ne signifie pas automatiquement qu’une chaudière à tubes d’eau est nécessaire. Les chaudières modernes à tubes de fumée et de flamme peuvent être produites dans de larges plages de capacités. Cependant, à mesure que la capacité et la pression augmentent, le diamètre du corps, l’épaisseur de la tôle, les contraintes thermiques, les limites de transport et les considérations de sécurité deviennent importants.
Les chaudières à tubes d’eau peuvent distribuer un flux thermique élevé sur de plus grandes surfaces de tuyaux et offrent des avantages dans les applications à haute pression. La limite finale ; La norme de conception est déterminée par les matériaux, le combustible, la circulation et les conditions du projet.
Variation de charge et qualité de la vapeur
Si la consommation du processus augmente soudainement, la pression à l’intérieur de la chaudière peut chuter et le comportement du niveau d’eau peut changer. La chaudière à tubes de flamme et de fumée à grand volume d’eau peut gérer des fluctuations à court terme ; Cependant, une chaudière surdimensionnée qui fonctionne à faible charge pendant une longue période peut devenir inefficace.
La conception du tube d’eau peut réagir rapidement ; En revanche, la circulation, le contrôle de niveau et l’automatisation doivent être correctement réglés. Dans les deux types, la zone de séparation des vapeurs, le taux de chargement et la chimie de l’eau affectent la siccité de la vapeur.
Comment le type de carburant affecte-t-il la conception ?
Le gaz naturel et le combustible liquide peuvent être utilisés dans des volumes de combustion compacts avec un brûleur contrôlé. Pour les combustibles solides tels que la biomasse et le charbon, différentes géométries de four sont nécessaires pour le séchage, la gazéification, la combustion et l’évacuation des cendres. Dans les systèmes à lit fluidisé, grille rotative et poussée vers l’avant, l’analyse du combustible est aussi décisive que le type de chaudière.
Différence d’entretien et de conditionnement de l’eau
Dans les chaudières à tubes de fumée et de flamme, la suie et les cendres peuvent réduire le transfert de chaleur dans les tubes de fumée. La formation d’une couche de calcaire côté eau augmente la température du métal. Un nettoyage régulier des canalisations, une analyse de l’eau et une gestion de la purge sont nécessaires.
Dans les chaudières à tubes d’eau, les sédiments, le calcaire ou les troubles de la circulation peuvent provoquer une surchauffe locale en raison des sections transversales internes des tuyaux et du flux thermique élevé. Pour cette raison, le système d’adoucissement de l’eau, le dégazeur et le conditionnement chimique doivent être traités ensemble en fonction du projet.
Lequel choisir dans quelle situation ?
Les questions suivantes constituent la base de la décision :
- Quel est le débit de vapeur normal et maximal ?
- Quelle est la pression de fonctionnement et la pression de conception ?
- À quelle vitesse la charge change-t-elle ?
- Quels sont l’humidité, les cendres et le pouvoir calorifique inférieur du combustible ?
- Existe-t-il des exigences particulières en matière de séchage et de température de la vapeur ?
- Quelle est la qualité de l’eau et le taux de retour des condensats de l’installation ?
- Quel est le transport, l’espace d’installation et l’accès pour la maintenance ?
- Quelles sont les heures de fonctionnement annuelles et les temps d’arrêt planifiés ?
Choix technique effectué avec ces données ; Outre l’investissement initial, il prend également en compte la consommation de carburant, la maintenance, la continuité de la production et la durée de vie des équipements.
Questions fréquemment posées
La chaudière de type Scotch a-t-elle des tubes d’eau ?
Non. La chaudière de type Scotch est une conception courante de chaudière cylindrique à tube de fumée et de flamme.
Pourquoi la chaudière de type D est-elle utilisée à haute capacité ?
La structure de la conduite d’eau, la grande surface de transfert de chaleur et la conception de circulation appropriée peuvent être adaptées aux applications à haute capacité et pression.
Une chaudière à tubes d’eau est-elle toujours plus efficace ?
Non. Rendement; Cela dépend du type de chaudière ainsi que de la température des fumées, de l’excès d’air, du combustible, du taux de charge, de l’isolation et de la récupération de chaleur.
Quelle chaudière est adaptée à l’installation existante ?
Les décisions ne doivent pas être prises uniquement en fonction de la capacité sans tenir compte du profil de vapeur du procédé, de l’analyse du combustible, de la pression, de la qualité de l’eau et de l’aménagement du site.
Ressources techniques
- T.R. Ministère du Travail et de la Sécurité sociale, Critères de fonctionnement sûr et de contrôle périodique des chaudières en Turquie et en Europe.
- Explications sur le champ d’application des normes TS EN 12952 et TS EN 12953.