Chaudière à vapeur : principe de fonctionnement et types de chaudières
Qu'est-ce qu'une chaudière à vapeur?
Une chaudière (également connue sous le nom de chaudière à vapeur) est un récipient fermé dans lequel un fluide (généralement de l'eau) est chauffé. Le fluide ne bout pas nécessairement. Le fluide chauffé ou vaporisé sort de la chaudière pour être utilisé dans divers processus ou applications de chauffage, tels que la cuisson, le chauffage de l'eau ou le chauffage central, ou la production d'électricité basée sur des chaudières. Les chaudières (ou plus précisément les chaudières à vapeur) sont une partie essentielle des centrales thermiques.
Principe de fonctionnement de la chaudière
Le principe de fonctionnement de base de la chaudière est très simple et facile à comprendre. La chaudière est essentiellement un récipient fermé dans lequel l'eau est stockée. Le combustible (généralement du charbon) est brûlé dans un foyer et des gaz chauds sont produits.
Ces gaz chauds entrent en contact avec le récipient contenant l'eau où la chaleur de ces gaz chauds se transfère à l'eau, produisant ainsi de la vapeur dans la chaudière.
Cette vapeur est ensuite acheminée vers la turbine de la centrale thermique. Il existe de nombreux types de chaudières utilisés pour différentes applications, comme le fonctionnement d'une unité de production, la stérilisation d'une zone, la désinfection d'équipements, le chauffage des alentours, etc.
Rendement de la chaudière à vapeur
Le pourcentage de chaleur totale exportée par la vapeur d'entrée dans la chaleur totale fournie par le combustible (charbon) est appelé rendement de la chaudière à vapeur.
Il inclut l'efficacité thermique, l'efficacité de combustion et l'efficacité du carburant à la vapeur. L'efficacité de la chaudière à vapeur dépend de la taille de la chaudière utilisée. Un rendement typique de la chaudière à vapeur est de 80% à 88%.
En réalité, il y a certaines pertes, comme la combustion incomplète, les pertes de rayonnement provenant des parois de la chaudière à vapeur, les gaz de combustion défectueux, etc. Ainsi, l'efficacité de la chaudière à vapeur donne ce résultat.
Types de chaudières
Il existe principalement deux types de chaudières – la chaudière à tubes d'eau et la chaudière à tubes de feu.
Dans la chaudière à tubes de feu, il y a plusieurs tubes à travers lesquels passent les gaz chauds et l'eau entoure ces tubes.
La chaudière à tubes d'eau est l'inverse de la chaudière à tubes de feu. Dans la chaudière à tubes d'eau, l'eau est chauffée à l'intérieur des tubes et les gaz chauds entourent ces tubes.
Ce sont les deux principaux types de chaudières, mais chaque type peut être subdivisé en plusieurs autres, que nous discuterons plus tard.
Chaudière à tubes de feu
Comme son nom l'indique, la chaudière à tubes de feu comporte de nombreux tubes à travers lesquels passent les gaz chauds. Ces tubes de gaz chaud sont immergés dans l'eau, dans un récipient fermé.
En fait, dans la chaudière à tubes de feu, un récipient fermé ou une coque contient de l'eau, à travers laquelle passent des tubes chauds.
Ces tubes de feu ou de gaz chauds chauffent l'eau et la transforment en vapeur, qui reste dans le même récipient.
Comme l'eau et la vapeur sont dans le même récipient, une chaudière à tubes de feu ne peut pas produire de la vapeur à très haute pression.
Généralement, elle peut produire au maximum 17,5 kg/cm2 et avec une capacité de 9 tonnes métriques de vapeur par heure.
Types de chaudières à tubes de feu
Il existe différents types de chaudières à tubes de feu, comme les chaudières à foyer interne et externe. La chaudière à foyer externe peut être à nouveau catégorisée en trois types différents :
Chaudière horizontale à tubes retournés.
Chaudière à foyer court.
Chaudière compacte.
De plus, la chaudière à foyer interne à tubes de feu a également deux catégories principales, à savoir la chaudière tubulaire horizontale et verticale à tubes de feu.
Normalement, la chaudière horizontale à tubes de retour est utilisée dans les centrales thermiques de faible capacité. Elle consiste en un tambour horizontal dans lequel il y a de nombreux tubes horizontaux. Ces tubes sont immergés dans l'eau.
Le combustible (généralement du charbon) est brûlé en dessous de ce tambour horizontal et les gaz combustibles se déplacent vers l'arrière, d'où ils entrent dans les tubes de feu et voyagent vers l'avant dans la boîte à fumées.
Au cours de ce trajet des gaz dans les tubes, ils transfèrent leur chaleur à l'eau et des bulles de vapeur apparaissent. À mesure que la vapeur est produite, la pression de la chaudière s'élève dans ce récipient fermé.
Avantages de la chaudière à tubes de feu
Les avantages des chaudières à tubes de feu comprennent—
Elle est assez compacte dans sa construction.
Les fluctuations de la demande en vapeur peuvent être facilement satisfaites.
Elle est également assez bon marché.
Inconvénients de la chaudière à tubes de feu
Les inconvénients des chaudières à tubes de feu comprennent—
Comme l'eau nécessaire au fonctionnement de la chaudière est assez importante, il faut beaucoup de temps pour obtenir la vapeur à la pression souhaitée.
Comme l'eau et la vapeur sont dans le même récipient, il n'est pas possible d'obtenir une très haute pression de vapeur.
La vapeur reçue de la chaudière à tubes de feu n'est pas très sèche.
Qu'est-ce qu'une chaudière à tubes d'eau ?
