operation de chaudiere a vapeur classe 3

• Cette formation technique approfondie porte sur les systèmes d'alimentation en combustibles industriels.
• Elle s'adresse principalement aux mécaniciens de machines fixes de classe 3.
• Les spécificités des systèmes d'alimentation varient selon le combustible utilisé.
• Les combustibles incluent le gaz naturel (200-300 kPa), l'huile légère et lourde (#2 et #6), et le charbon pulvérisé.

Système d'alimentation en gaz combustible

• Le collecteur de gaz principal reçoit le gaz à une pression de 280 kPa (40 PSI).
• Il est équipé d'une double vanne de sécurité et d'un manomètre de surveillance.
• Les robinets de sectionnement automatiques sont des vannes électromagnétiques à fermeture rapide.
• Ils intègrent un détecteur de fuite pour un arrêt d'urgence en moins d'une seconde.
• Le système de mesure et de contrôle utilise un débitmètre massique numérique précis à ±1%.
• Il est couplé à des capteurs de température et un régulateur électronique de pression.
• L'assemblage des brûleurs comprend des brûleurs modulantes à prémélange avec pression d'opération variable de 7 kPa (faible charge) à 70 kPa (pleine charge), avec un ratio air-gaz contrôlé électroniquement.

Composants du système de gaz

• Les robinets de contrôle et de sectionnement régulent le débit de gaz de 280 kPa à 7-70 kPa pour les brûleurs.
• Ils sont équipés d'un système de verrouillage de sécurité double
• Les évents automatiques s'activent en moins de 2 secondes pour évacuer le gaz en cas de surpression dépassant 300 kPa.
• Ils s'activent aussi en cas de fermeture d'urgence des robinets
• On retrouve des débitmètres (plage 0-1000 m³/h) et des manomètres digitaux (0-400 kPa).
• Ils sont dotés d'alarmes intégrées et transmettent des données en temps réel.
• Les régulateurs de pression maintiennent automatiquement la pression entre 7 et 70 kPa selon la demande des brûleurs.
• Un système de bypass est intégré pour faciliter la maintenance.

Types de brûleurs à gaz

• Les brûleurs à injecteurs multiples fonctionnent avec 8-12 injecteurs disposés en cercle à 45°.
• Ils opèrent à une pression de 15-20 bar et ont une efficacité de combustion de 95%, les rendant idéaux pour les chaudières de grande capacité (>5MW).
• Les brûleurs annulaires ont un anneau de 30-40 cm de diamètre avec 24-36 perforations de 2mm.
• Ils maintiennent une température de flamme stable entre 800-1200°C et intègrent un système d'auto-ventilation connecté aux évents automatiques.
• Les brûleurs à faible NOx réduisent les émissions de NOx à moins de 30ppm grâce à la recirculation des gaz.
• Leur température de flamme est contrôlée à 1400°C maximum et sont compatibles avec les régulateurs de pression standards de 0,5-2 bar.

Système d'alimentation en huile combustible

• Les réservoirs de stockage stockent l'huile lourde à 20-25°C, avec une capacité de 50 000 à 100 000 litres selon l'installation.
• Ils sont équipés de systèmes de contrôle de niveau et de température pour maintenir l'huile dans des conditions optimales.
• Les réchauffeurs chauffent l'huile lourde de 20°C à 95-110°C pour réduire sa viscosité.
• Ils utilisent des échangeurs thermiques à vapeur avec régulation automatique de température pour garantir une viscosité idéale de 12-15 cSt.
• Les pompes sont un système double avec pompe principale et pompe de secours.
• Elles délivrent une pression de 20-25 bars avec un débit ajustable de 500-2000 L/h et sont équipées de filtres intégrés de 50 microns pour protéger les brûleurs.
• Les brûleurs atomisent l'huile en gouttelettes de 20-50 microns grâce à des buses spéciales.
• Ils fonctionnent avec un excès d'air de 15-20% pour une combustion optimale et ont une capacité modulable de 500 kW à 5 MW selon la demande thermique.

Composants du système d'huile

• Les réservoirs offrent une capacité de stockage de 1-3 semaines d'huile combustible à température contrôlée.
• Les réchauffeurs maintiennent l'huile lourde à 95-120°C pour optimiser la viscosité.
• Les pompes fournissent une pression de 20-30 bars pour l'atomisation efficace.
• Les filtres éliminent les particules jusqu'à 5 microns pour protéger les brûleurs.
• L'huile est d'abord stockée dans les réservoirs, puis chauffée pour réduire sa viscosité, filtrée pour éliminer les impuretés, et enfin pompée à haute pression vers les brûleurs pour une combustion optimale.

Types de brûleurs à huile

• L'atomisation mécanique utilise la pression hydraulique (20-30 bars) pour pulvériser l'huile en gouttelettes de 20-50 microns, offrant une excellente efficacité de combustion et un contrôle précis du débit de carburant.
• C'est idéal pour les chaudières de moyenne puissance.
• L'atomisation par vapeur ou air utilise de la vapeur (3-5 bars) ou de l'air comprimé (6-8 bars) pour fragmenter l'huile, permettant une atomisation plus fine et une combustion plus propre, particulièrement adaptée aux huiles lourdes.
• Cela réduit les émissions de NOx de 30%.
• Le brûleur à coupelle rotative utilise la force centrifuge à haute vitesse (5000-10000 tr/min) pour pulvériser l'huile.
• Il assure une distribution uniforme du carburant, s'adapte aux variations de viscosité, et est particulièrement efficace pour les installations industrielles de grande capacité.

Système d'alimentation en charbon

• Le charbon brut est réceptionné par wagons ou camions.
• Il est stocké dans des silos verticaux de 500-1000 tonnes ou des tas à ciel ouvert protégés contre les intempéries.
• Des convoyeurs à bande en caoutchouc de 500-800mm de largeur transportent le charbon à une vitesse de 1-2 m/s vers les stations de broyage.
• Des broyeurs à boulets ou à rouleaux réduisent le charbon en poudre fine de 75 microns, avec une capacité de 5-10 tonnes par heure.
• Le charbon pulvérisé est transporté pneumatiquement à 20-25 m/s vers les brûleurs, avec un système de dosage précis pour optimiser la combustion.
• Les zones de stockage peuvent contenir jusqu'à plusieurs milliers de tonnes de charbon brut dans des tas ou des silos couverts.
• Les convoyeurs à bande robustes, d'une longueur pouvant atteindre plusieurs centaines de mètres, transportent le charbon vers les broyeurs.
• Ces broyeurs industriels réduisent le charbon en une poudre fine (moins de 75 microns) pour optimiser la combustion.
• Les brûleurs spécialisés, équipés de systèmes de soufflage à haute pression, injectent le charbon pulvérisé dans la chambre de combustion selon différentes configurations (horizontale, verticale ou tangentielle).

Types de brûleurs à charbon pulvérisé

• Les brûleurs à chauffe horizontale sont installés à une hauteur de 2-3m sur les parois avant ou arrière.
• La flamme horizontale atteint 3-4m de longueur avec une température de 1300-1500°C, idéals pour les chaudières de moyenne puissance (100-300 MW).
• Les brûleurs à chauffe verticale sont montés dans la voûte à 8-10m de hauteur.
• La flamme descend verticalement puis forme un U caractéristique et la température de combustion est de 1400-1600°C, particulièrement efficace pour les grandes chaudières industrielles (>300 MW). .Les brûleur a chauffe tangentielle, avec un configuration de 4-8 brûleurs positionnés aux coins, créant des flammes tangentes qui forment un vortex au centre du foyer.
• Le mélange air-charbon est optimisé, avec une température uniforme de 1500-1700°C et une excellente efficacité de combustion (>98%).

Foyers à cyclone

• Les foyers à cyclone ont un cylindre horizontal de 2-3m de diamètre, refroidi par circulation d'eau pressurisée dans une double paroi en acier.
• Ils utilisent du charbon broyé grossièrement (5-7 mm), avec injection d'air primaire à 15-20% et secondaire à 80-85% du débit total.
• Le mélange air-charbon est en rotation à 20-25 m/s, avec une combustion intensive à 1600-1700°C et un temps de séjour de 0,2-0,3 secondes.
• Cpturent 80-85% des cendres dans les scories et réduisent de 30-40% de l'énergie de broyage par rapport aux foyers classiques.

Types de broyeurs de charbon

• Le broyeur à boulets est un cylindre rotatif de 3-6 mètres contenant des boulets d'acier de 25-150 mm, avec une capacité de broyage jusqu'à 200 tonnes/heure.
• Il est idéal pour obtenir une finesse de 70-90% passant au tamis de 75 microns.
• Le broyeur par impact est un système à marteaux tournant à 750-1500 tr/min avec une capacité de 50-75 tonnes/heure.
• Il est excellent pour le charbon tendre avec une teneur en humidité inférieure à 8% et consomme 8-12 kWh/tonne.
• Le broyeur à chemin de roulement a une table rotative avec 2-3 rouleaux de broyage de 800-1200 mm.
• Il permet un contrôle précis de la granulométrie (85-95% < 75 microns) et est parfait pour les charbons moyennement durs avec une capacité de 15-40 tonnes/heure.

Chargeurs à alimentation par en dessous

• Le charbon est poussé par une vis sans fin sous le lit de combustion à 800-1000°C et l'air primaire est injecté à travers des tuyères latérales pour une combustion optimale.
• On retrouve un modèle à cornue unique (capacité 2-5 t/h) pour petites chaudières, et un système à cornues multiples (jusqu'à 20 t/h) avec 4-6 points d'alimentation pour installations industrielles.
• .Réduit de 60% des émissions de fumée, combustion complète des matières volatiles à 95%, contrôle précis du débit de combustible et exellente efficacité. thermique de 80-85%

Chargeurs à alimentation par le dessus

• Un chargeur-épandeur projette le charbon uniformément sur toute la surface de la grille à des vitesses contrôlées de 20-30 m/s.
• La distribution est faite par des aillettes rotatatives à 300-500 tr/min avec système de regulation intégrée de vitesse
• Il est versatile pour différentes granulométries (5-50mm),réponse rapide aux changéments de charge, efficacité thermique améliorée de 15-20%
• Ce système moderne d'alimentation assure distribution optimale du combistible en permetant un control du processus.
• La conception robuste à une maintenance réduite et une durée de vie prolongée

Chargeurs à alimentation transversale

• La grille mobile avance à une vitesse de 3-5 m/h, transportant progressivement le charbon de l'avant vers l'arrière du foyer.
• Cette progression permet une combustion optimale sur toute la longueur de la grille.
• Ils comportent une trémie d'alimentation de 2-3 m³, une grille mobile en acier réfractaire, des pignons d'entraînement à vitesse variable (0-10 tr/min), et 3-4 zones d'air distinctes pour un contrôle précis de la combustion primaire et secondaire.
• Ils offrent un contrôle précis de la combustion grâce aux zones d'air indépendantes, l'élimination continue des cendres permettant un fonctionnement ininterrompu de 24h, et la capacité d'adaptation aux variations de qualité du charbon (5-30% d'humidité).