Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Le terme chaudière définit un appareil qui transfère de l'énergie sous forme de chaleur et délivre de la vapeur, ou de l'eau surchauffée, sous pression. Ces appareils sont des éléments constitutifs indispensables à tout procédé thermodynamique de production d’énergie. Les principes de construction des chaudières utilisant l’eau comme fluide dépendent de la puissance thermique, de la pression de vapeur et du type de combustible. En théorie, leurs fonctionnements sont régis par les phénomènes physiques et les lois de la thermodynamique. Ainsi, la première étape de la conception d’une chaudière consiste au calcul du bilan énergétique. Cependant, une chaudière à combustion et une chaudière à récupération ne possèdent pas les mêmes données et donc la même approche de ce bilan.
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The term boiler defines an apparatus which transfers energy in the form of heat and delivers pressurized vapour or superheated water. These apparatus are constitutive elements essential to all energy productive thermodynamic processes. The construction principles of boilers using water as a fluid depend on the thermic power, vapour pressure and type of fuel. Theoretically, the ways in which they function are ruled by physical phenomena and the laws of thermodynamics. The first step of the construction of a boiler therefore consists in the calculation of their energy balance. However combustion boilers and recovery boilers do not have the same characteristics and thus the same response to the energy balance.
Auteur(s)
-
Markus HAIDER : Professeur à l'Université technique de Vienne (Autriche) - Directeur de l'Institut d'énergétique et thermodynamique
-
Philippe SEGUIN : Directeur du département Systèmes de combustion - CNIM – Division Environnement
INTRODUCTION
Le terme chaudière définit un appareil qui transfère de l'énergie sous forme de chaleur et délivre de la vapeur sous pression ou de l'eau surchauffée sous pression. La vapeur produite peut couvrir une large plage de température (saturée ou surchauffée) et de pression (sous- ou supercritique). Les chaudières participent à la majorité des procédés thermodynamiques de production d'électricité et sont des appareils incontournables de l'énergie et de la thermique industrielle.
Le présent dossier [BE 8 730] explique la typologie des solutions technologiques, les phénomènes physiques à prendre en compte et les relations thermodynamiques qui permettent d'établir un bilan thermodynamique.
Les chaudières traitant d'un fluide différent de l'eau tel que les chaudières à sodium, à mercure, à sel fondu, à fluide organique, etc. sont exclues. Les sources de chaleur envisagées proviennent :
-
soit de la combustion de produits fossiles (charbon, pétrole, gaz naturel, etc.) ;
-
soit de la combustion de déchets ou de biomasse ;
-
soit de la récupération de chaleur pure en aval de turbines à gaz, en aval de procédés chimiques ou en aval d'une installation solaire thermique.
Sont exclues les chaudières électriques et les chaudières nucléaires, qui sont étudiées dans d'autres rubriques spécialisées. Les chaudières à eau chaude sous pression font aussi l'objet de dossiers spécialisés.
Dans le dossier suivant [BE 8 731] sont présentés les différents constituants d'une chaudière, notamment le système de combustion et les circuits eau/vapeur et air/fumées. Un dernier dossier [BE 8 732] est consacré à des applications spécifiques comme les chaudières de puissance, les chaudières à déchets, les chaudières à biomasse et les chaudières de récupération.
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Bilans énergétiques et bilan matière1. Définition et types de chaudière
Tout en sachant que les premiers générateurs de vapeur ont été développés par Heron (120 av. J.-C.), l'ère moderne des chaudières commençe au début du XVIIIe siècle avec Savary (1698), Newcomen (1712) et Watt (1769) . Les premières chaudières à tubes de fumées ont été développées par Stevens et Trevithick (1811) et la première chaudière à tubes d'eau par Eve (1825) . Le vingtième siècle a surtout été marqué par de nombreux développements dans les domaines du traitement d'eau, des aciers et des techniques de fabrication (soudage). En parallèle, des techniques de combustion (charbon pulvérisé) se développent, les turbines à vapeur apparaissent et les notions de thermodynamique s'affinent. Les augmentations de la pression et de la température de la vapeur sont apparues comme des facteurs essentiels pour l'amélioration du rendement des cycles énergétiques, tandis que l'augmentation de la puissance unitaire a été le principal moteur des réductions de coût. Quelques étapes clés de la technologie moderne ont été :
-
la combustion à charbon pulvérisé ;
-
la resurchauffe ;
-
les parois membranes ;
-
la circulation forcée d'eau ;
-
la marche en pression glissante.
Tous ces développements ont été introduits entre 1920 et 1970.
À l'heure actuelle, l'état de la technique peut être résumé...
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Définition et types de chaudière
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - SCHÄFF (K.) - Entwicklung zum heutigen Wärmekraftwerk ; Band I der Fachbuchreihe « Kraftwerkstechnik ». - VGB Power Tech.
-
(2) - BRANDT (F.) - Brennstoffe und verbrennungsrechnung. - Fachverband Dampfkessel-, Behälter-und Rohrleitungsbau EV (FDBR), Fachbuch Band 11, Vulkan Verlag, Essen (1981).
-
(3) - BRANDT (F.) - Wärmeübertragung in Dampferzeugern und Wärmeaustauschern. - FDBR-Fachbuchreihe, Band 2 Vulkan Verlag.
-
(4) - BRANDT (F.) - Dampferzeuger, Energiebilanz, Strömungstechnik. - FDBR-Fachbuchreihe Band 3, Vulkan Verlag.
-
(5) - BABCOCK, WILCOX - Steam. - 42nd Edition.
-
(6) - EPPLE (B.), LEITHNER (R.), LINZER (W.), WALTER (H.) [Hrsg] - Simulation von kraftwerken und waermetechnischen anlagen. - Springer Verlag Wien, 745 S., 279 Abb., 39 Tab., Hardcover, EUR 79.95,...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Chaudières à tubes d'eau et installations auxiliaires - NF EN 12952 -
-
Chaudières à tubes d'eau et à tubes de fumée – Partie 15 : Essais de réception - NF EN 12952-15 - 01-04
-
Section I – ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Section I : Rules for Construction of Power Boilers, Includes Addenda Reprint - ASME - 2010
-
Performance Test Codes Fired Steam Generators - ASME PTC 4-2008 - 2008
-
Code for Acceptance Tests on stationary steam generators of the power station type - BS 2885 - 1974
ANNEXES
Directive équipements sous pression (directive du parlement européen 97/23/CE), transposée en droit Français par le décret no 99-1046, relative au rapprochement des législations des États membres concernant les équipements sous pression
Arrêté du 31 janvier 2011 portant modification de l'arrêté du 15 mars 2000 modifié relatif à l'exploitation des équipements sous pression
HAUT DE PAGE
Power-Gen Europe http://www.power-gen.com
VGB Conférences “chaudières http://www.vgb.or
HAUT DE PAGE3.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Alfa Laval Aalborg A/S http://www.aalborgindustries.com
Alstom...
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