Géométrie et réglage chaudière

[X] Dimensionnement chaudière sur modification CH4 de référence: si cochée, les principales dimensions de la chaudière sont choisies par le logiciel en fonction de débit de méthane de référence noté CH4_max, qui est aussi l'échelle haute du régulateur de débit de CH4. Si non cochée, les dimensions principales de la chaudière sont choisies par l'opérateur (hauteur ou diamètre selon la chaudière, longueur, surface d'échange, Cv vanne eau d'appoint, volume du (des) ballon(s) de chaudière).

Débit CH4_max de référence: débit utilisé pour recalculer les caractéristiques principales de la chaudière si l'option ci-dessus est cochée. Les caractéristiques suivant sont réajustées

• hauteur ou diamètre de la chaudière: (8.32e-3×CH4_max)^0.5,
• longueur de la chaudière: 3 ×hauteur pour la chaudière à tubes d'eau, 3×diamètre pour la chaudière à tube de fumée,
• surface:
  - chaudière à tubes d'eau: 4×hauteur×longueur découpée en 20 cellules plus un surchauffeur pour la zone avec rayonnement direct de la flamme et rayonnement + convection par les fumées, et 6.6 ×hauteur×longueur pour l' économiseur (11 cellules) avec rayonnement + convection par les fumées uniquement,
  - chaudière à tube de fumée: 4×π×diamètre×longueur découpée en 32 cellules,
• alimentation en air: échelle haute correspondant à ~10% d'excès d'air au débit maximal de CH4, soit en débit massique
  Air_max=CH4_max×1.1×2×(28.84/16)/0.21, arrondi à 20×CH4_max,
• Cv des LIC et PIC,...
• Volume du ballon de chaudière: 1.14 ×CH4_max,
• Volume de la chambre de combustion et du parcours des fumées: hauteur² ×longueur, ou π×diamètre²×longueur.

Si la chaudière est fixée (option ci-dessus décochée), les paramètres suivants peuvent être réglés:

• Hauteur ou diamètre de la chaudière: recalcul des surfaces d'échange (zone radiante et zone de convection), et du volume du four (temps de séjour des fumées),
• Longueur de la chaudière: idem, recalcul surface et volume,
  
• Surface d'échange: recalcul de la longueur et du volume de la chaudière (temps de séjour des fumées),
• Cv vanne du LIC d'eau d'appoint,
• Volume du ballon de chaudière (L).

Coefficient de transfert côté eau: les coefficients de transfert côté eau sont fixés dans le modèle, ils ne sont donc pas fonction des conditions opératoires. Il s'agit pour la chaudière à tube d'eau des coefficients de transfert dans l'économiseur (chauffage de liquide), le surchauffeur (chauffage de vapeur), et les tubes d'eau (ébullition d'eau), ou pour la chaudière à tube de fumée, du coefficient de transfert à l'extérieur du faisceau (ébullition d'eau).

Coefficient d'ajustement rayonnement flamme, rayonnement fumée et convection fumées: dans le modèle, trois flux de chaleur vers les parois des tubes sont considérés. Tout d'abord, la flamme cède un flux de chaleur par rayonnement directement vers l'ensemble de la chambre de combustion. Ce flux est fonction de la puissance 4^ème de la différence entre température de flamme et température de tube. Ce flux est limité à la chambre de combustion, c'est à dire qu'il n'est pas pris en compte dans l'économiseur par exemple. Un deuxième flux de chaleur est cédé par rayonnement des fumées, fonction de la puissance 4^ème de la différence entre température des fumées et température de tube. Enfin, un flux de chaleur est cédé par convection par les fumées. Ces deux derniers flux sont pris en compte sur tout le parcours de la chaudière (économiseur compris). Pour chacun de ces flux, un coefficient d'ajustement initialement à 100(%) est proposé. On rappelle que les modèles de simulation dynamique d'AZprocede sont des modèles didactiques et non des modèles prédictifs.

Inertie des parois des tubes: la masse thermique m ×Cp des tubes et autres matériaux (ballon, parois) participe à l'inertie thermique de la chaudière. Cette masse thermique est estimée en fonction des dimensions de la chaudière, de l'épaisseur des tubes, de leur matériaux de construction. Un coefficient d'ajustement est proposé, il est initialement réglé à 10(%) pour limiter l'inertie de la chaudière (l'inertie de l'eau du ballon est déjà importante)..

Inertie des réseaux vapeur: le coefficient d'inertie des réseaux vapeur est un multiplicateur du volume du ballon de chaudière. Il sert à stabiliser le modèle en assurant un volume de vapeur suffisant dans le réseau. En cas de fonctionnement à basse pression, le modèle basé sur des bilans enthalpiques présente des risques d'instabilité de génération de vapeur. Ce coefficient permet de stabiliser le modèle. Il peut être réglé à 3 si on travaille à pression élevée (>5bars), mais doit être régler à 6 ou plus si l'on travaille à basse pression (<2 bars).

Pression de tarage des soupapes: une seule soupape est représentée mais deux sont présentes. Le seuil de refermeture de la soupape est arbitrairement fixé à 90% de la pression d'ouverture.

Cv vanne de détente vers réseau BP:

Seuil bas débit d'air -> arrêt gaz vers chaudière,

Seuil niveau bas ballon de chaudière -> arrêt gaz vers chaudière, forçage air en manuel à 50%, fermeture vannes de détente vers réseaux vapeur,

Seuil niveau haut ballon de chaudière -> fermeture vanne d'appoint, et arrêt pompe alimentaire sur chaudière à tube de fumée.

Options des modèles chaudière

[X][X] Chaudière chaude, [  ][X] remplie, ou [  ][  ] froide au démarrage: cette option est sauvegardée d'une fois sur l'autre. Elle consiste à démarrer la chaudière avec niveaux faits à environ 65% et température proche de l'ébullition, ou niveaux faits à environ 65% et chaudière froide, ou chaudière vide (niveaux à 0, en dessous du seuil d'interlock) et froide.

[X] Gestion de l'air dans le ballon de chaudière: au démarrage à froid, la pression du ballon de chaudière est du à la pression de vapeur d'eau, et à la pression partielle des inertes. Ces inertes sont dégazés au delà de 1.2 bar a, et un casse-vide en laisse à nouveau rentrer si la pression retombe en dessous de la pression atmosphérique.

Température entrée d'air de combustion: l'air est à priori de l'air extérieur à température ambiante, mais on peut voir l'influence de sa température sur le fonctionnement de la chaudière. Attention, cela n'influence pas le fonctionnement du brûleur en terme de taux de conversion et sélectivité.

Température entrée eau d'appoint: cette température est fixée, elle peut être modifiée pour par exemple tenir compte d'un recyclage des condensâts, et de mesurer l'influence sur le rendement.

Reset cumuls CO2, CO et énergie: présentés sur le rapport de combustion (bouton )