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Auteur(s)
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Jean PARISOT : Ingénieur de l’École Centrale des Arts et Manufactures - Ingénieur-conseil, Thermicien - Ancien Chef de service Calcul /Conception de Stein Industrie
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Lire l’articleINTRODUCTION
La chaudière est composée d’une succession d’échangeurs, d’une géométrie et d’une surface bien déterminées et invariables, soumis quant à leurs échanges thermiques à des lois physiques complexes, avec comme complication supplémentaire le fait que tout changement du comportement d’un appareil a des effets sur l’appareil qui se trouve en aval, que ce soit sur le circuit des fumées ou sur le circuit du fluide chauffé.
L’ensemble Conception et calcul des chaudières fait l’objet de plusieurs articles :
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Généralités et bilans Conception et calcul des chaudières : généralités et bilans ;
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Foyer et circulation Conception et calcul des chaudières : foyer et circulation ;
-
Échangeurs et circuits air/fumées Conception et calcul des chaudières : échangeurs et circuits air/fumées ;
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Comportement et performances Conception et calcul des chaudières : comportement et performances ;
ainsi qu’une documentation commune à l’ensemble .
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Échangeurs
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2. Circuits air/fumées
2.1 Nature des circuits
L’air atmosphérique, utilisé pour la combustion dans le foyer, a l’inconvénient de ne contenir que 20 % d’oxygène et d’obliger à véhiculer comme ballast dans le système quatre fois plus d’azote que l’oxygène dont on a besoin pour la combustion. En outre, cet air atmosphérique contient de la vapeur d’eau.
La chaleur contenue dans les fumées produites par la combustion est partiellement captée dans le foyer par les tubes des écrans et, en aval du foyer, dans des échangeurs dont les fonctions peuvent être diverses : surchauffeurs, resurchauffeurs ou vaporisateurs et économiseurs (figure 16).
— Lorsque l’eau d’alimentation est à une température suffisamment basse (105 à 130 oC, ce qui est le cas des chaudières industrielles), l’échangeur situé le plus en aval peut être l’économiseur et les fumées peuvent sortir entre 130 et 160 oC avec un rendement convenable.
— Dans le cas des centrales thermiques où l’eau d’alimentation est fournie à une température relativement élevée (240 à 270 oC), en raison de l’utilisation des soutirages dont le rôle est d’améliorer le rendement du cycle de la turbine, il devient nécessaire de continuer à épuiser la chaleur des fumées en se servant alors de l’autre source froide disponible que constitue l’air atmosphérique. C’est la justification de l’insertion d’un réchauffeur d’air (RA).
L’air chaud sortant du réchauffeur d’air a aussi un effet bénéfique sur la qualité de la combustion, effet dépendant toutefois de la nature du combustible. Il serait inutile de réchauffer l’air pour du gaz naturel ou du fuel oil léger ; il est intéressant de le réchauffer pour un fuel lourd et indispensable de le faire avec du charbon. La température de l’air dans ce cas doit être d’autant plus élevée que le charbon possède moins de matières volatiles. En outre, l’air chaud participe au séchage du charbon associé au broyage (combustion pulvérisée). Pour la combustion sur grille, la température de l’air doit être inférieure à 150-180 oC pour éviter un échauffement excessif des barreaux.
— L’objectif d’un bon rendement conduit à...
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