Présentation
EnglishRÉSUMÉ
Les chaudières ou générateurs de vapeur se trouvent principalement dans les centrales thermiques et dans les installations industrielles. Suivant cette logique, sont d’abord présentées les chaudières de puissance (à charbon pulvérisé, à lit fluidisé circulant de grande puissance) ainsi que la cocombustion. Les variations d’allure et transitoires sont également détaillées. Sont ensuite étudiées les chaudières à déchets et à biomasse (effet du combustible sur la conception, incinération, etc). Finalement, les différentes chaudières de récupération (et notamment leurs particularités de conception) et les chaudières solaires (à vaporisation, de récupération) clôturent cet article.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Markus HAIDER : Professeur à l'université technique de Vienne (Autriche) - Directeur de l'Institut d'énergétique et thermodynamique
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Philippe SEGUIN : Directeur du département Systèmes de combustion - CNIM – Division Environnement
INTRODUCTION
Les bilans énergétique et de matière des chaudières ont fait l'objet d'un premier dossier [BE 8 730]. Les systèmes de combustion et les circuits eau/vapeur et air/fumées ont fait l'objet d'un deuxième article [BE 8 731].
Ce dernier dossier [BE 8 732] est consacré à des applications spécifiques.
Les chaudières ou générateurs de vapeur se trouvent principalement dans les centrales thermiques et dans les installations industrielles. Suivant la capacité et suivant l'origine ou le type d'énergie primaire, les principales catégories sont ainsi les chaudières à charbon pulvérisé, les chaudières à lit fluidisé circulant de grande puissance, les chaudières à déchets, les chaudières à biomasse et les chaudières de récupération.
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3. Chaudières à déchets et à biomasse
3.1 Effet du combustible sur la conception et le calcul
Il existe deux types d'analyses de combustibles, qui se distinguent par le nombre de composants considérés, et qui n'ont donc pas le même usage.
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L'analyse immédiate décompose le combustible uniquement en ses constituants principaux que sont les matières combustibles, l'eau et les inertes (parfois appelés cendres). Les différentes techniques de combustion, en particulier pour les combustibles solides, ont en effet des limites d'application, que l'on sait caractériser par des plages acceptables des paramètres de l'analyse immédiate (eau et inertes). Pour une technique de combustion donnée, certains paramètres de fonctionnement, tels que la température de l'air de combustion, ou l'excès d'air, sont fonction de l'analyse immédiate du ou des combustibles prévus.
Une analyse immédiate permet en outre une comparaison rapide intéressante, même si elle n'est pas détaillée, entre différents combustibles d'une même famille. On peut même, grâce à une analyse immédiate, effectuer un calcul approché des PCI/PCS, et des pouvoirs comburivore et fumigène d'un combustible (§ 2.2.2 et 2.2.3 de [BE 8 370]).
Parfois, les matières combustibles sont elles-mêmes séparées en deux constituants : le carbone fixe et les matières volatiles. La connaissance de la forme, volatile ou non, des matières combustibles joue en effet un rôle important pour évaluer des paramètres influant sur la conception des systèmes de combustion, tels que la cinétique de la combustion, les temps de séjour nécessaires du combustible ou des gaz de combustion dans le foyer, les besoins relatifs en air primaire, secondaire ou tertiaire de combustion.
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L'analyse élémentaire décompose traditionnellement la fraction combustible en cinq constituants chimiques élémentaires : carbone (C), hydrogène (H), oxygène (O), azote (N), soufre (S). À ces constituants, il convient d'ajouter le chlore (Cl), pour...
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Chaudières à déchets et à biomasse
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - SELIG (M.) - Commercial CSP plants based on Fresnel collector technology. - SolarPACES, Granada, Espagne (2011).
-
(2) - MINER (K.) - Solar tower receiver development @ Pratt & Whitney Rocketdyne. - DOE Solar Energy Technologies Program Peer Review, 26 mai 2010.
-
(3) - BABCOCK et WILCOX - Steam. - 42nd edition.
-
(4) - EPPLE (B.), LEITHNER (R.), LINZER (W.), WALTER (H.) (Hrsg.) - Simulation von Kraftwerken und waermetechnischen Anlagen. - Springer Verlag Wien, 745 S., 279 Abb., 38 Tab., Hardcover, EUR 79.95, New York, ISBN 978-3-, 211-29695-0, (2009).
-
(5) - LEITHNER (R.) - Vergleich zwischen Zwangsdurchlauf-Dampferzeuger, Zwangdurchlauf – Dampferzeuger mit Vollastumwälzung und Naturumlaufdampferzeuger. - VGB-Kraftwerkstechnik, 63 Jg., Heft 7, 2 juil. 1983.
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(6) - VGB Power Tech eV - Konzeptstudie Referenzkraftwerk...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
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Chaudières à tubes d'eau et installations auxiliaires – Partie 3 : Conception et calcul des parties sous pression - EN 12952-3 - 01-04
ANNEXES
Directive européenne 2001/80/CE du 23/10/01 relative à la limitation des émissions de certains polluants dans l'atmosphère en provenance des grandes installations de combustion transcrite en France par l'arrêté du 20 juin 2002.
Directive européenne 2000/76/CE du 04/12/00 sur l'incinération des déchets transcrite dans la législation Française par l'arrêté du 20 septembre 2002.
Directive européenne 2010/75/UE relative aux émissions industrielles, en cours de transcription en droit français.
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Power-Gen Europe http://www.power-gen.com
VGB Conférences “chaudières http://www.vgb.or
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