Description de l’installation CHAUDIERE A TUBES D'EAU

• Chaudière à tube d'eau avec brûleur gaz (méthane CH4),
• Surchauffeur vapeur pour production de vapeur surchauffée avec régulateur de température par bypass,
• Economiseur sur eau d'appoint pour préchauffage eau et refroidissement des fumées,
• Air de combustion par soufflante en régulation de débit, ou régulation d'excès d'air en boucle ouverte,
• Analyseur des fumées pour contrôle de la combustion, avec régulation AIC->Excès d'air->FIC air,
• Sécurité niveau haut ballon de chaudière->fermeture vanne eau d'appoint,
• Sécurité niveau bas ballon de chaudière->arrêt gaz, fermeture vannes de détente vers réseau vapeur,
• Purge manuelle du ballon de chaudière (non représentée sur le synoptique, la qualité de l'eau n'est pas modélisée),
• Sécurité de détection de flamme (sur défaut d'air)->arrêt gaz,
• Sécurité de bas débit d'air de combustion->arrêt gaz,
• Soupapes de protection de la chaudière (une représentée, deux présentes),
• Régulation cascade PIC de chaudière par action sur le débit de combustible FIC,
• Régulation de niveau du ballon de chaudière par action sur eau d'appoint,
• Bouton de démarrage et d'arrêt de la chaudière,
• Réseau basse pression (BP) avec régulation de pression PIC,
• Consommateurs vapeurs pour une pression/un débit/une température donnée: la consommation tend vers zéro si la pression du réseau tombe en dessous de la pression nominale de consommation.

voir aussi:

• géométrie et réglage chaudière

Outils graphiques d’analyse du procédé

Synoptique représentant la chaudière à tube d'eau avec:

• flamme et fumée fonction du débit de gaz et de la qualité de la combustion,
• diagramme de mollier pour l'eau et sa vapeur, représentation des points figuratifs de l'eau d'appoint, du liquide ballon de chaudière, et de la vapeur saturante et surchauffée produite,
• profil de température fumées, paroi et fluide froid tout le long de la chaudière (zone radiante et convective, surchauffeur, économiseur),
• profil de composition des fumées, valeurs de température, de pression, de capacité thermique et de masse volumique des fumées,
• rapport de combustion,
• historique des variables procédé.

Dimensionnement et réglages

La plupart des dimensions et paramètres de l’installation sont réglables, pour permettre la simulation d’une installation quelconque :

Chaudière : redimensionnement automatique ou non (hauteur, longueur, surface d'échange, débit de méthane de référence, coefficient de transfert de chaleur côté froid, coefficients d'ajustement du transfert de chaleur côté chaud (en %, rayonnement flamme et fumées, convection), inertie des parois des tubes, seuil sécurité de bas débit d'air, température eau d'appoint, température air de combustion.

Modèle numérique

• Combustion de méthane avec gestion des réactions de combustion complète (CO₂) et partielle (en CO) en fonction de l'excès d'air appliqué (dégradation sélectivité et taux de conversion en dessous de l'excès d'air optimum de 10 à 12%),
• Propriétés de l'eau et de sa vapeur par les formules de l'IAPWS IF-97, "International Association for Properties of Water and Steam Industrial Formulation 1997".
  Ces formules donnent les propriétés de l'eau et de sa vapeur dans la gamme 0-1000 bar et 0-2000°C.
• Transfert thermique côté chaud par rayonnement direct de la flamme (zone radiante), et par combinaison de rayonnement et convection des fumées (zone radiante et zone convection), coefficient d'échange fixé côté froid (partie tubes d'eau, partie surchauffeur et partie économiseur, inertie des parois des tubes d'eau et échangeurs prise en compte.
• Résolution sur 32 volumes de contrôle, 21 premiers volumes avec transfert thermique par rayonnement direct flamme (dont un surchauffeur), les 32 volumes avec transfert thermique par rayonnement et convection des fumées, les 11 derniers volumes représentant l'économiseur avec une densité de surface d'échange (par unité de longueur) multipliée par 3,
• Pas de pertes thermique ni d'inertie des parois extérieures de la chaudière.
• Pas de prise en compte de la qualité de l'eau de chaudière (purge non modélisée)
• Possibilité de prendre en compte des inertes au démarrage, participant à la pression totale, et dégazés automatiquement au dessus de 1.2 bar a.