Détermination du foyer
Conception et calcul des chaudières : foyer et circulation

1.1 Rôle du foyer

Le rôle essentiel du foyer est d’assurer la combustion dans des conditions correctes, c’est-à-dire :

• avec sécurité, ce qui implique la stabilité des flammes et une détection suffisamment précise des extinctions pour éviter les risques d’explosion par réallumage ;

• avec un bon rendement, donc avec le minimum d’imbrûlés gazeux et solides, et l’excès d’air minimal ;

• avec un minimum d’entretien, d’où la nécessité de réduire les parties réfractaires, toujours plus fragiles et plus sensibles au collage des cendres que les parties métalliques ;

• avec parfois la possibilité d’utiliser soit séparément, soit ensemble, plusieurs combustibles .

À ce rôle principal, qui autrefois était réservé à des foyers couverts de réfractaires, puis progressivement garnis de tubes d’eau plus ou moins espacés (figure 1), sont venues s’ajouter dans les chaudières modernes d’autres fonctions :

• assurer une partie non négligeable de l’échange thermique de la chaudière et, de préférence, une partie importante de la vaporisation ;

• par suite de la création d’une enceinte complètement refroidie par des tubes plus ou moins ailetés, la possibilité de rendre cette enceinte étanche aux fumées et, de ce fait, d’avoir des foyers capables de fonctionner en légère surpression côté fumées ; cela permet, en comprimant l’air depuis l’état froid par un ventilateur de soufflage et sans faire appel à un ventilateur de tirage, d’assurer l’introduction de l’air de combustion à travers le foyer et le passage des fumées à travers les échangeurs de la chaudière. Il en résulte, pour une même perte de charge globale, une économie d’énergie importante ;

• permettre, grâce à la conception de parois entièrement refroidies, désignées habituellement sous le nom d’écrans, d’obtenir à la sortie du foyer une température suffisamment basse pour éviter les collages de cendres sur les premiers échangeurs rencontrés ;

• assurer en outre une combustion dans des conditions telles que les oxydes...