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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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5. Chaudières solaires
Le solaire thermodynamique est une technologie qui permet d'exploiter l'énergie solaire d'une façon relativement équilibrée dans le temps, dans la mesure où un stockage thermique à faibles déperditions peut être associé au process. Intégré dans un cycle vapeur avec stockage thermique, le solaire thermodynamique peut produire de l'électricité avec une disponibilité supérieure à 6 000 heures par an.
Dans le solaire thermodynamique, deux approches de base sont utilisées pour la concentration du rayonnement solaire :
-
soit le rayonnement solaire est concentré vers une surface située au sommet d'une tour centrale ;
-
soit le rayonnement est concentré sur une ligne qui se situe au foyer d'un miroir parabolique ou de type miroir de Fresnel.
Dans le premier cas, le flux de rayonnement est très élevé (de l'ordre de 1 000 kW/m2). Dans le deuxième cas, le flux est modéré (de l'ordre de 50 kW/m2), mais distribué sur de longues distances horizontales.
Une deuxième distinction résulte du procédé thermodynamique:
-
soit l'eau/vapeur du cycle thermodynamique est directement utilisée pour absorber le rayonnement solaire (vaporisation directe) ;
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soit un fluide primaire absorbe le rayonnement solaire et alimente une chaudière de récupération (vaporisation indirecte).
5.1 Chaudières solaires à vaporisation directe
La figure 43 montre l'évaporateur d'une chaudière installée au sommet d'une tour solaire.
Le défi principal est dû au flux thermique qui est supérieur d'un facteur 2 à 3 aux flux que l'on trouve dans les foyers des chaudières conventionnelles à combustible fossile.
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Chaudières solaires
BIBLIOGRAPHIE
-
(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.
-
(6) - VGB Power Tech eV - Konzeptstudie Referenzkraftwerk...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
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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