Que sont les chaudières à vapeur ?
Équipements pour produire de la vapeur
Comme nous l’avons évoqué dans notre article sur la vapeur, les chaudières sont des équipements conçus spécifiquement pour produire cette vapeur si précieuse et essentielle pour les industries.
Dans ces équipements, la chaleur provenant de toute forme d’énergie (comme par exemple les combustibles gazeux, liquides, la biomasse, etc.) est utilisée pour faire passer l’eau de l’état liquide à l’état gazeux afin de réaliser ensuite un transport d’énergie jusqu’aux équipements consommateurs.
Par conséquent, en définitive, une chaudière est un type d’échangeur de chaleur.
Parties d’une chaudière
Le problème fondamental de la conception d’une chaudière consiste à disposer la surface totale d’absorption de chaleur de manière à optimiser au maximum l’extraction de chaleur de l’apport calorifique utilisé, c’est-à-dire, du combustible.
Par conséquent, il est intéressant d’obtenir le rendement maximal possible au moindre coût possible.
Pour obtenir une conception économiquement optimale, toutes les parties de la chaudière doivent être soigneusement dimensionnées pour que l’ensemble présente une conception équilibrée.
En général, les parties d’une chaudière comprennent :
- Le corps sous pression proprement dit
- Le foyer
- Les tubes de gaz ou de fluides
- L’équipement de combustion
- Le système de collecte et de transport de cendres, s’il en existe
- Le système d’alimentation en eau
- Le système de purge
- Les accessoires de régulation et de contrôle.
- Les accessoires de sécurité
Bien que l’on souligne parfois comme plus importantes les parties sous pression des chaudières (fonds, plaques tubulaires, collecteurs, tubes, enveloppes, tirants, etc.), il ne faut pas oublier que toutes ses parties sont importantes et que, pour éviter les défaillances, toutes les opérations de la chaudière doivent être réalisées avec précision, sécurité et le plus grand soin.
Sources de chaleur
Dans les chaudières, la chaleur peut être obtenue de différentes sources :
- Combustion de combustibles (solides, liquides ou gazeux)
- Fluides résultant d’un processus industriel
- Énergie électrique
- Énergie nucléaire
- Etc.
Selon la source de chaleur, la transmission de celle-ci au milieu contenu dans la chaudière se fera par rayonnement, convection, conduction ou par une combinaison des trois systèmes.
La surface de chauffage directe est formée par toutes les surfaces qui sont en contact d’un côté avec la flamme, avec les produits de combustion ou des fluides porteurs de chaleur, et de l’autre côté avec le liquide ou la vapeur contenu dans la chaudière.
Il faut distinguer entre la surface de rayonnement et la surface de convection. Suivant ce qui a été expliqué précédemment concernant les différents systèmes de transmission de chaleur, la surface de rayonnement sera toute celle qui est en contact direct avec la flamme obtenue lors de la combustion ou en contact avec des gaz à haute température.
La surface de convection sera toute surface qui est en contact avec les gaz résultant de la combustion, généralement à l’extérieur du foyer.