CHAUDIÈRES À TUBES D’EAU

La conception des chaudières à tubes d’eau est strictement opposée à celle des chaudières à tubes de fumée .

Dans les systèmes de chaudière à tubes d’eau, l’eau à chauffer est enfermée à l’intérieur des tubes de la chaudière tandis que les gaz de combustion chauds évacués par le brûleur continuent de circuler autour des surfaces des tubes.
L’eau à l’intérieur des tubes est ensuite chauffée par les gaz de combustion chauds et finalement convertie en vapeur.

Le diamètre des tubes de la chaudière est maintenu très petit dans ces systèmes de chaudière pour leur fournir la capacité de résister à des pressions plus élevées pour la quantité équivalente de contrainte.

Les conceptions de chaudières à tubes d’eau sont particulièrement adaptées aux exigences de débit de vapeur élevé.

Par conséquent, leur utilisation est principalement préférée dans les industries pour divers types d’applications de processus par rapport aux systèmes de chauffage domestique.

Principe de fonctionnement

La circulation naturelle de l’eau , également appelée « thermo-siphonage » b est le principe de fonctionnement majeur de la quasi-totalité des chaudières à tubes d’eau.

« L’eau d’alimentation plus froide est introduite dans le tambour à vapeur (voir plus) derrière un déflecteur où, parce que la densité de l’eau froide est plus grande, elle descend dans le ‘Expatrié en descente’ vers le tambour inférieur ou ‘boue’, déplaçant l’eau plus chaude vers le haut dans les tubes avant.

‘ En raison du chauffage continu , des bulles de vapeur se créent à l’avant des tubes de la chaudière. Dans le ballon de la chaudière, ces bulles sont automatiquement séparées de l’eau chauffée et finalement évacuées.

Dès que la pression monte à l’intérieur de la chaudière, l’écart entre la densité de l’eau et la densité de la vapeur saturante tend à se réduire entraînant une moindre circulation.

« Pour conserver le même niveau de production de vapeur à des pressions de conception plus élevées, la distance entre le tambour inférieur et le tambour à vapeur doit être augmentée, ou des moyens de circulation forcée doivent être introduits. »

Caractéristiques principales

Les principales caractéristiques des chaudières à tubes d’eau sont énumérées ci-dessous :

  1. Ils existent généralement dans des tailles plus grandes par rapport aux conceptions de chaudières à tubes de fumée. La taille d’une chaudière à tubes d’eau typique peut atteindre plusieurs millions de livres par heure de vapeur générée.
  2. Ils sont compétents pour gérer des pressions de vapeur pouvant atteindre 5 000 psig.
  3. Leur récupération est beaucoup plus rapide que leurs homologues à tubes de fumée.
  4. De plus, ils sont conçus pour atteindre des températures extrêmement élevées
  5. Les chaudières à tubes d’eau qui sont de plus petite taille peuvent être facilement préparées et mises à disposition sous la forme d’unités emballées simples similaires aux unités de chaudières à tubes de fumée emballées. D’autre part, les chaudières à tubes d’eau de grandes dimensions ne peuvent pas être fabriquées sous forme emballée ; par conséquent, les grandes sections sont transportées sur le chantier où elles sont finalement assemblées.
  6. Un système typique de chaudière à tubes d’eau se compose de plusieurs brûleurs positionnés sur les murs, chacun ayant le choix entre un allumage horizontal ou vertical.

De plus, l’option de contrôle de la température est disponible dans de nombreuses sections de la chaudière.

Ces caractéristiques doivent être spécifiquement prises en compte lorsque la chaudière contient un surchauffeur intégré dont la température doit être contrôlée pour obtenir une vapeur surchauffée adéquate.

Applications

« La capacité des chaudières à tubes d’eau à générer de la vapeur surchauffée rend ces chaudières particulièrement attrayantes dans les applications qui nécessitent de la vapeur sèche, à haute pression et à haute énergie, y compris la production d’électricité par turbine à vapeur. »

En raison de leurs excellentes propriétés de fonctionnement, l’utilisation de chaudières à tubes d’eau est fortement préférée dans les principaux domaines suivants :

  1. Variété d’applications de processus dans les industries
  2. Divisions de traitement chimique
  3. Usines de fabrication de pâtes et papiers
  4. Unités de raffinage

En outre, ils sont fréquemment utilisés dans les centrales électriques où de grandes quantités de vapeur (allant jusqu’à 500 kg/s) ayant des pressions élevées, c’est-à-dire environ 160 bars et des températures élevées atteignant jusqu’à 550°C sont généralement requises.

Avantages

Les principaux avantages des systèmes de chaudières à tubes d’eau comprennent :

  • Ces systèmes de chaudières contiennent donc une très petite quantité d’eau; leur réponse est assez rapide face aux variations de charge et d’apport de chaleur.
  • Les tubes et le tambour à vapeur de petit diamètre permettent de tolérer des pressions de vapeur beaucoup plus élevées et jusqu’à 160 bar peuvent être utilisés dans les centrales électriques
  • Les systèmes de chaudières à tubes d’eau sont principalement utilisés dans les applications nécessitant des pressions de vapeur élevées (c’est-à-dire jusqu’à 3 000 psi) en raison de leur capacité à tolérer des pressions plus élevées accumulées à l’intérieur des tubes de la chaudière.
  • De plus, les conceptions de chaudières à tubes d’eau offrent des performances très efficaces grâce auxquelles elles peuvent même être utilisées pour produire de la vapeur saturée ou surchauffée.

Désavantages

Quelques limitations associées à l’utilisation des chaudières à tubes d’eau sont données ci-dessous :

  • Contrairement aux chaudières à tubes de fumée, ces systèmes de chaudières ne peuvent pas être fabriqués sous forme emballée. Par conséquent, leur procédure d’installation sur le chantier a tendance à être relativement difficile et longue.
  • L’installation chaudière Paris 13 et le coût initial de ces systèmes de chaudières sont très élevés.
  • Bien que l’on puisse utiliser plusieurs brûleurs ensemble pour obtenir un système flexible, l’utilisation de plus de 30 brûleurs dans les centrales électriques est généralement évitée en raison de la complexité accrue.
  • Contrairement aux systèmes de chaudières à tubes de fumée, les chaudières à tubes d’eau ne sont pas disponibles dans des tailles physiques compactes. De plus, leur processus de nettoyage est assez compliqué.
  • De plus, le remplacement des tubes n’est pas possible dans les chaudières à tubes d’eau car il n’y a pas d’accord entre les conceptions de tubes.

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