Révision d'examen de classe 3 PDF - Mécanicien de machines fixes

Révision d'examen de classe 3 d'un mécanicien de machines fixes au Canada Ce document couvre les concepts clés pour la révision de l'examen de classe 3 d'un mécanicien de machines fixes au Canada, en se concentrant sur les conceptions des chaudières à tubes d'eau. FL par francois lajoie-levesque...

Révision d'examen de classe 3 d'un mécanicien de machines fixes au Canada Ce document couvre les concepts clés pour la révision de l'examen de classe 3 d'un mécanicien de machines fixes au Canada, en se concentrant sur les conceptions des chaudières à tubes d'eau. FL par francois lajoie-levesque Types de chaudières à tubes d'eau Chaudière préassemblée Chaudière assemblée en Chaudière montée sur usine place Expédiée en une seule unité avec l'équipement de combustion, de Complètement assemblée à Pour les chaudières trop grandes tirage mécanique et les dispositifs l'usine avec auxiliaires et pour être transportées en une de régulation automatique. dispositifs de régulation. pièce. Grandes sections Capacités de 2300 kg à plus de Généralement plus grande que les construites à l'usine puis 65 000 kg de vapeur par heure. chaudières préassemblées. assemblées sur site. Pressions de marche jusqu'à 1700 Fabriquée selon les spécifications Généralement pour des kPa, parfois 6200 kPa. du client. rendements de 150 000 kg/h et plus. Rendements des chaudières 1 Méthode 1 2 Méthode 2 3 Méthode 3 1 m² de surface de chauffe = Pour les chaudières 36 mégajoules par heure = 10 kilowatts électriques : puissance 10 kilowatts maximale en kilowatts de l'élément chauffant La production ou capacité d'une chaudière est généralement exprimée en kilogrammes de vapeur par heure. Circulation dans les chaudières à tubes d'eau La circulation est le débit d'eau dans les tubes de la chaudière. Elle est dirigée selon des trajets définis en disposant les tubes pour former des circuits. On distingue deux types de tubes : 1 Tuyaux de descente 2 Tuyaux de montée Situés dans les sections plus froides de la Placés dans les zones plus chaudes, exposés à chaudière ou à l'extérieur du foyer. la chaleur rayonnante du foyer ou aux gaz de combustion très chauds. Facteurs influençant la circulation naturelle 1 Hauteur du ballon de vapeur 2 Quantité de chaleur appliquée Plus la hauteur est grande, plus la différence de Plus le tube est chaud, plus la formation de masse entre les tuyaux de montée et de bulles de vapeur est importante, créant une plus descente est importante, entraînant une grande différence de masse. meilleure circulation. 3 Pression de marche 4 Propreté des tubes À mesure que la pression augmente, la Des surfaces sales réduisent le transfert de différence de densité entre l'eau et la vapeur chaleur et peuvent physiquement restreindre le diminue, réduisant la circulation naturelle. débit d'eau. Configurations de conception des chaudières Type A Type D Type O Deux petits ballons inférieurs et Deux ballons avec tubes cintrés Un ballon supérieur et un ballon un grand ballon supérieur formant formant un D englobant le foyer. inférieur reliés par des tubes un A. Tubes cintrés formant Offre une plus grande flexibilité de formant un O. Conception l'enceinte du foyer. conception. symétrique et compacte. Foyer intégral Le foyer intégral est un agencement où les tubes des parois du foyer font partie intégrante du circuit de circulation de la chaudière. Ces tubes refroidis à l'eau revêtent les parois du foyer, assurant un refroidissement efficace et une meilleure intégration dans le système global de la chaudière. Unités de production de vapeur Une unité de production de vapeur comprend plusieurs éléments contribuant à la production de vapeur à haute température et haute pression, généralement utilisée pour alimenter de grandes turbines. Les composants principaux incluent : 1 Chaudière 2 Surchauffeur 3 Réchauffeur Section où l'eau est convertie Augmente la température de Réchauffe la vapeur après en vapeur la vapeur au-dessus du point son passage dans les étages de saturation à haute pression de la turbine 4 Économiseur 5 Réchauffeur d'air Préchauffe l'eau d'alimentation avec les gaz de Préchauffe l'air de combustion pour améliorer combustion sortants l'efficacité Disposition d'une unité de production de vapeur type La vapeur est produite dans les tubes des parois du foyer, séparée de l'eau dans le ballon de vapeur, puis surchauffée dans les sections de surchauffe. Après passage dans la turbine, elle est réchauffée avant de retourner aux étages suivants de la turbine. L'eau d'alimentation et l'air de combustion sont préchauffés respectivement dans l'économiseur et le réchauffeur d'air. Températures typiques dans un générateur de vapeur Température du foyer 1650 °C Gaz de combustion sortant du foyer 1100 °C Gaz sortant des surchauffeurs 600 °C Gaz sortant de l'économiseur 380 °C Gaz sortant du réchauffeur d'air 170 °C Eau à l'entrée de l'économiseur 254 °C Eau sortant de l'économiseur 280 °C Ballon de la chaudière 320 °C Température de la vapeur surchauffée 538 °C Température de réchauffage 538 °C Pression critique et chaudières supercritiques La pression critique de l'eau est de 22 106 kPa. À cette pression, la différence de densité entre l'eau et la vapeur disparaît, rendant impossible la circulation naturelle. 1 Chaudières sous-critiques Fonctionnent à une pression inférieure à la pression critique 2 Chaudières supercritiques Fonctionnent au-dessus de la pression critique, nécessitant une circulation forcée Circulation forcée dans les chaudières La circulation forcée devient avantageuse à des pressions entre 12 500 kPa et 13 800 kPa et plus, et elle est essentielle pour la vapeur supercritique. 1 Avantages 2 Inconvénients Débit positif dans tous les tubes, prévenant la Coût accru de l'équipement, des pompes, de la surchauffe due à un manque de débit d'eau tuyauterie, et augmentation des frais d'entretien interne et d'exploitation Types de chaudières à circulation forcée Chaudières à circulation contrôlée Chaudières à circulation forcée pure Utilisent une pompe pour la circulation, avec un ballon Pas de ballon, l'eau est forcée à travers les circuits de de vapeur et des orifices pour contrôler le débit dans la chaudière en un seul passage les tubes Chaudière à circulation contrôlée Dans une chaudière à circulation contrôlée : Étape 1 1 L'eau d'alimentation entre dans le ballon via l'économiseur 2 Étape 2 L'eau circule vers les pompes de circulation via les tuyaux de descente Étape 3 3 L'eau est pompée vers un collecteur d'entrée et distribuée aux tubes de production de vapeur 4 Étape 4 Le mélange vapeur-eau produit retourne au ballon pour séparation Étape 5 5 La vapeur saturée passe dans le surchauffeur avant de sortir Chaudière à circulation forcée pure Dans une chaudière à circulation forcée pure, le processus se déroule à des pressions supercritiques (>22 106 kPa) sans ballon de vapeur : Étape 1 1 L'eau d'alimentation à environ 250°C est forcée dans l'économiseur par la pompe d'alimentation à haute pression (j25 000 2 Étape 2 kPa), assurant un débit constant de 150-200 L'eau préchauffée à 350°C circule vers les tonnes/heure tubes de la paroi du foyer en acier allié, conçus pour résister aux hautes pressions dans la zone de radiation intense Étape 3 3 Environ 85% de l'eau est transformée en vapeur dans cette section, où la température atteint 400-450°C sous l'effet du Étape 4 rayonnement thermique du foyer (j1000°C) 4 Le mélange vapeur-eau à haute pression passe dans l'évaporateur final, équipé de tubes en spirale, pour une conversion Étape 5 5 complète en vapeur supercritique à plus de La vapeur traverse les sections de 22 106 kPa surchauffeur primaire puis secondaire, atteignant une température finale de 538°C avant d'être dirigée vers la turbine à vapeur