Il existe différents composants dans le circuit d'alimentation en eau et de vapeur de la chaudière, et nous devons connaître certains composants essentiels de ces circuits, à savoir l'économiseur, les tambours de chaudière, les tubes d'eau et le surchauffeur.
L'économiseur est un échangeur de chaleur qui prend de la chaleur des gaz de fumée et augmente la température de l'eau d'alimentation provenant du collecteur d'eau d'alimentation commun jusqu'à environ la température de saturation correspondant à la pression de la chaudière.
Rejeter les gaz de fumée à haute température dans l'atmosphère entraîne une grande perte d'énergie. En utilisant ces gaz pour chauffer l'eau d'alimentation, on peut obtenir une meilleure efficacité et une meilleure économie, d'où le nom d'« économiseur » donné à cet échangeur de chaleur.
Structurellement, l'économiseur est un ensemble de tubes creux courbés par lesquels passe l'eau d'alimentation. L'extérieur des tubes est chauffé par les gaz de fumée. Plus il y a de tubes, plus la surface d'échange de chaleur est importante. Le nombre de tubes et la section transversale des tubes sont préconçus en fonction des paramètres requis de la chaudière.
Dans le diagramme T-S ci-dessus, la zone ombrée illustre la zone de l'économiseur. La chaleur absorbée par l'eau d'alimentation est notée ‘Qeco’.
Un autre composant essentiel du circuit d'alimentation en eau et de vapeur
est le tambour de chaudière.
Deux types de tambours de chaudière sont utilisés dans tous les types de chaudières : le tambour de vapeur et le tambour de boue. Les deux tambours ont des fonctions spécifiques.
Les fonctions du tambour de vapeur dans le circuit d'alimentation en eau et de vapeur sont :
Stocker suffisamment d'eau et de vapeur pour répondre aux demandes de charge variables.
Fournir une tête et ainsi favoriser la circulation naturelle de l'eau à travers les tubes d'eau.
Séparer la vapeur ou la vapeur de l'eau-vapeur mélange, déchargé par les montées.
Aider aux traitements chimiques pour éliminer l'O2 dissous et maintenir le pH requis.
Séparation de la vapeur des mélanges biphasiques dans le tambour de vapeur :
La vapeur doit être séparée du mélange avant qu'elle ne quitte le tambour, car :
Toute humidité transportée avec la vapeur contient des sels dissous. Dans le surchauffeur, l'eau s'évapore et les sels restent déposés à l'intérieur des tubes pour former une couche. Cette couche réduit la durée de vie des surchauffeurs.
Certaines impuretés dans l'humidité (comme la silice vaporisée) peuvent causer des dépôts sur les pales de turbine.
L'une des fonctions importantes du tambour de vapeur est de séparer la vapeur du mélange eau-vapeur. À basse pression (inférieure à 20 bar ; 1 bar = 1,0197 kg/cm2), la séparation par gravité simple est utilisée. Dans cette méthode, les particules d'eau se désengagent de la vapeur en raison de leur densité supérieure.
À mesure que la pression à l'intérieur du tambour de la chaudière augmente, la densité de la vapeur augmente, car la vapeur est très compressible. Ainsi, la différence entre les densités de la vapeur et de l'eau diminue. Par conséquent, la séparation par gravité devient inefficace.
Ainsi, dans le tambour de vapeur des chaudières à haute pression, il existe des dispositifs mécaniques (connus sous le nom d'intérieurs de tambour ou d'arrangements anti-priming) pour séparer la vapeur de l'eau.
L'image suivante illustre différents arrangements anti-priming utilisés dans les centrales thermiques :
Les baffles sont des séparateurs qui séparent le mélange eau-vapeur chaud de la vapeur sèche et fournissent un chemin guidé pour la vapeur sèche.
Dans le séparateur centrifuge, le mélange eau-vapeur biphasique est autorisé à circuler en un chemin hélicoïdal et, en raison des forces centrifuges, les particules d'eau se séparent du mélange biphasique. Les petites ailettes à l'intérieur du séparateur centrifuge collectent les particules d'eau déposées.
Dans le séparateur à zigzag, le mélange biphasique est autorisé à circuler en un chemin en zigzag, ce qui fournit l'étape ultime de séchage de la vapeur.
Après le séparateur à zigzag, la vapeur est autorisée à circuler vers le surchauffeur à travers un écran perforé.
Le tambour de boue est un autre collecteur situé au fond de la chaudière et aide généralement à la circulation naturelle de l'eau à travers les tubes de vapeur. Le tambour de boue contient généralement de l'eau à la température de saturation, ainsi que des sels et des impuretés précipités connus sous le nom de boues. Il est périodiquement lavé pour éliminer la boue en ouvrant la vanne de vidange.
Ces éléments sont également essentiels pour le circuit d'alimentation en eau et de vapeur de la chaudière
Les tubes d'eau sont des tubes creux droits ou courbés par lesquels circule le mélange eau-vapeur. Il existe deux types de tubes d'eau, à savoir les descentes et les montées. Cet ensemble de descentes et de montées est également connu sous le nom d'évaporateur (ou chaudière propre). Dans l'évaporateur, la transformation d'état de l'eau en vapeur se produit effectivement. Dans le diagramme T-S ci-contre, la zone de l'évaporateur est illustrée. ‘Qeva’ est la chaleur absorbée par l'évaporateur. Il s'agit principalement de la chaleur latente de vaporisation de l'eau.
Comme leur nom l'indique, les descentes sont les tubes d'eau par lesquels l'eau descend du tambour de vapeur au tambour de boue (voir figure). Aucune bulle de vapeur ne devrait circuler avec l'eau saturée du tambour aux descentes. Cela réduirait la différence de densité et la charge de pression pour la circulation naturelle.
Les montées sont les tubes d'eau par lesquels le mélange eau-vapeur biphasique à la température de saturation remonte du tambour de boue au tambour de vapeur. Les montées sont généralement proches des fours, tandis que les descentes sont éloignées des fours.
Le surchauffeur est une autre partie importante du circuit d'alimentation en eau et de vapeur de la chaudière
