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1 - CHAUDIÈRES DE PUISSANCE

2 - VARIATIONS D'ALLURE ET TRANSITOIRES

3 - CHAUDIÈRES À DÉCHETS ET À BIOMASSE

4 - CHAUDIÈRES DE RÉCUPÉRATION

5 - CHAUDIÈRES SOLAIRES

Article de référence | Réf : BE8732 v1

Variations d'allure et transitoires
Chaudières de puissance, à déchets, à biomasse et de récupération

Auteur(s) : Markus HAIDER, Philippe SEGUIN

Date de publication : 10 oct. 2012

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RÉSUMÉ

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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ABSTRACT

Boilers and steam generators are mainly found in thermal power plants and industrial installations. Power boilers (pulverized coal boilers, high pressure circulating fluidized bed boilers) are presented as well as co-combustion. Speed variations are also detailled (I have left transitoire dunno what to do with it...) as well as waste heat and biomass boilers. This articles concludes with the various recovery boilers (focusing on their specific design) and solar boilers (vaporization, recovery boilers).

Auteur(s)

  • Markus HAIDER : Professeur à l'université technique de Vienne (Autriche) - Directeur de l'Institut d'énergétique et thermodynamique

  • 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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MOTS-CLÉS

vapeur Combustion

KEYWORDS

vapor   |   combustion

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-be8732


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2. Variations d'allure et transitoires

2.1 Fonctionnement à charge variable

Pour la compréhension du fonctionnement d'une chaudière et plus généralement d'une centrale thermique à des allures variables, plusieurs phénomènes doivent être pris en compte.

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2.1.1 Pression vapeur en fonction de l'allure

D'après la loi de Stodola, la pression vapeur à l'entrée d'une turbine à condensation varie linéairement avec le débit vapeur. La caractéristique naturelle et logique d'un cycle vapeur serait donc que la pression vapeur dans la chaudière varie avec la charge de la centrale. Ce mode de fonctionnement s'appelle fonctionnement à « pression glissante ». Si la turbine à vapeur est équipée d'un groupe de vannes d'admission et d'une première section d'aubes du type « Curtis », elle peut fonctionner à des allures variables même avec une pression eau/vapeur constante dans la chaudière. Ce mode de fonctionnement s'appelle fonctionnement à « pression fixe ». D'une manière générale, les grandes centrales thermiques fonctionnent de préférence à pression glissante, tandis que dans les installations industrielles de petite et moyenne taille, la pression fixe est préférée.

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2.1.1.1 Pression glissante

Pour un générateur de vapeur, un fonctionnement à pression glissante entraîne plusieurs difficultés technologiques, mais aussi un avantage pour la conception du resurchauffeur :

  • les variations des propriétés thermodynamiques de l'eau et de la vapeur en fonction de la pression peuvent entraîner des problèmes de circulation dans le cas d'un fonctionnement à pression glissante (voir ci-après), mais, par ailleurs, elles contribuent dans ce cas à maintenir constante la différence des enthalpies vapeur entre entrée et sortie du resurchauffeur. Cela rend le dimensionnement du resurchauffeur et la conception de son contrôle de température moins difficile que dans le cas de la pression fixe ;

  • dans la partie diphasique (l'évaporateur), la température de l'émulsion...

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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...

NORMES

  • Chaudières à tubes d'eau et installations auxiliaires – Partie 3 : Conception et calcul des parties sous pression - EN 12952-3 - 01-04

1 Réglementation

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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2 Annuaire

RWE http://www.rwe.com

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3 Événements

Power-Gen Europe http://www.power-gen.com

VGB Conférences “chaudières http://www.vgb.or

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