Termes : Éléments et composants de chaudières. Éléments de base d'une chaudière à gaz

Bonjour! En fonction de la caractéristiques de conception Les surfaces chauffantes génératrices de vapeur se distinguent entre les chaudières à tubes de gaz et les chaudières à tubes d'eau.

Une chaudière à tubes de gaz est un tambour cylindrique, à l'intérieur duquel 1 à 2 tuyaux d'un diamètre de d = 0,6 à 1 m sont placés parallèlement à l'axe (chaudières à tubes de fumée) ou un grand nombre de tuyaux de petit diamètre d = 50-60 mm (chaudières avec tubes de fumée). Les gaz de combustion du foyer pénètrent dans les tuyaux, qui sont lavés de l'extérieur avec de l'eau bouillante. La vapeur d'eau résultante du haut du tambour est envoyée au surchauffeur ou directement au consommateur. Ces chaudières présentent un certain nombre d'inconvénients importants (grandes consommation spécifique métal, productivité limitée, paramètres de vapeur faibles), ils sont donc relativement rarement utilisés.

Les chaudières à tubes d'eau sont des échangeurs de chaleur à tubes d'eau à circulation forcée. Le processus de formation de vapeur se produit à l'intérieur des tuyaux, qui sont chauffés de l'extérieur par les gaz de combustion. Les chaudières à circulation naturelle sont réalisées principalement sous la forme de structures tubulaires verticales.

Une particularité de ces installations est la présence d'un ou plusieurs tambours, auxquels sont connectés des tuyaux verticaux incurvés, formant des surfaces de chauffage par évaporation. Ces chaudières ont une faible consommation de métal par unité de production de vapeur et des paramètres de vapeur élevés. En figue. 1. montre une chaudière à tubes d'eau verticale à deux tambours DKVR-2.5-13 avec un four à chambre pour la combustion gaz naturel.

Le débit de vapeur de la chaudière est de 2,5 t/h, la pression de la vapeur est de 1,3 MPa et la température de la vapeur surchauffée est de 350 °C.

Les chaudières de ce type ont une productivité de 2,5 à 35 t/h ; elles sont installées dans les chaufferies ; entreprises industrielles. La chaudière comporte un tambour supérieur 1 et un tambour inférieur 3, qui sont reliés par des tuyaux d'ébullition verticaux 2. Dans la chambre de combustion 5, il y a deux écrans latéraux, qui sont formés par des tuyaux d'ébullition 6 reliant le tambour supérieur aux collecteurs latéraux inférieurs 4. .

La chaudière haute pression PK-19 (capacité de vapeur 120 t/h, pression de vapeur 10 MPa, température de vapeur 510 °C) est conçue pour fonctionner avec des bûches d'anthracite et de la houille (Fig. 2).

La particularité de ce type de chaudières est qu'elles ne disposent que d'un seul tambour avec des cyclones externes pour séparer l'eau et la vapeur. Les parois du foyer sont entièrement recouvertes de tuyaux grillagés.

L'eau du tambour 1 et des cyclones distants 2 est abaissée par des tuyaux situés à l'extérieur du revêtement jusque dans les collecteurs inférieurs des tamis. Dans la gaine convective de la chaudière, en plus des deux étages de l'économiseur d'eau 6, il y a également deux étages de l'aérotherme 7. L'air fourni par le ventilateur passe entre les tuyaux de l'aérotherme séquentiellement à travers le premier et deuxième étages, et les gaz passent de haut en bas à l'intérieur des canalisations. L'air chauffé est fourni aux brûleurs situés sur les parois latérales de la chambre de combustion. La poussière provenant du système de dépoussiérage est amenée ici avec l'air primaire.

Le surchauffeur de la chaudière est placé dans un conduit horizontal reliant le four au puits de convection. Vapeur provenant du tambour de la chaudière à travers des tuyaux passant sous revêtement de plafond, est envoyé au désurchauffeur 4 du surchauffeur 5, dans lequel, du fait de la condensation partielle de la vapeur par l'eau alimentaire, la température de la vapeur surchauffée est contrôlée. Depuis le désurchauffeur, la vapeur entre dans les tuyaux du serpentin du surchauffeur puis dans le collecteur de sortie 3.

En figue. 3. Un schéma d'un générateur de vapeur à pression supercritique à double cuve à flux direct de la marque TPP-110 pour des unités de 300 000 kW d'une capacité de 950 t/h avec une pression de vapeur de 25 MPa, une température de vapeur surchauffée de 585 ° C et une surchauffe intermédiaire de la vapeur jusqu'à 570 °C sont présentés.

La chaufferie est disposée en forme de U et se compose de deux bâtiments adjacents, identiques en taille et en configuration. Ils diffèrent les uns des autres uniquement par le fait que l'un des logements abrite la majeure partie du surchauffeur primaire, tandis que l'autre en contient une plus petite partie et la totalité du surchauffeur secondaire.

La hauteur totale de l'unité chaudière est de 50 m. Le four de cette unité est constitué d'une chambre de combustion 1 avec évacuation des scories liquides et grilles doublées et d'une chambre de postcombustion 2 avec grilles verticales ouvertes 3. En sortant du four, gaz de combustion traverser un surchauffeur constitué d'une partie rayonnante 4 et d'une partie convective 6, puis traverser surfaces convectives chauffage par chaudière (zone de transition 7, économiseur d'eau 8 et aérotherme 9).

La vapeur à réchauffer issue de la turbine entre dans la partie de rayonnement 4 du surchauffeur secondaire située dans le deuxième corps du groupe chaudière, puis est envoyée vers l'échangeur thermique 5, chauffé par la vapeur primaire, destiné à réguler la température de la vapeur. , puis à partie convective surchauffeur 6 et dans la turbine. Une régulation supplémentaire de la température de la vapeur surchauffée est réalisée par des désurchauffeurs à injection, ainsi qu'en modifiant la répartition de la quantité de combustible brûlé dans les fours des deux bâtiments.

Un grand générateur de vapeur est une chaudière de type TPP-200 (Taganrog, flux direct, charbon pulvérisé, modèle 200) d'une capacité de vapeur de 700 kg/s (2500 t/h), conçue pour brûler des poussières d'AS ou des gaz naturels. gaz. Le générateur de vapeur est conçu pour fournir de la vapeur à une unité turbine d'une capacité de 800 MW.

Donnee de base spécifications techniques la chaudière TPP-200 (Fig. 4.) sont les suivantes : pression de vapeur 25 MPa, température de surchauffe de la vapeur primaire 565 °C, secondaire - 570 °C, température de l'eau d'alimentation 271 °C, consommation de carburant 75,5 kg/s.

La chaufferie est constituée de deux bâtiments symétriques. La chambre de combustion de chaque bâtiment a une forme prismatique et est divisée en hauteur par un étranglement formé par les tuyaux des grilles avant et arrière en deux parties : pré-foyer 1 et chambre de refroidissement 3.

Dans la partie inférieure - le pré-four - le combustible est brûlé, dans la partie supérieure les fumées sont refroidies. Sur les parois avant et arrière du foyer, 24 brûleurs à poussière et à gaz 2 sont installés sur deux rangées. La tension thermique volumétrique du foyer est de 460 kW/m3 et celle de l'ensemble du foyer est de 160 kW/m3. Toutes les parois de la pré-chambre de combustion et des chambres de refroidissement sont protégées. Dans la partie supérieure de la chambre de refroidissement se trouve un surchauffeur à écran haute pression 5.

Chaque boîtier dispose de quatre flux vapeur-eau. Le long de l'écoulement de l'eau, un économiseur d'eau 4, une cloison de séparation, Système de suspension puits de convection et écrans de combustion. Ces derniers, à leur tour, sont constitués de surfaces connectées séquentiellement : panneaux inférieurs, panneaux de la partie inférieure de rayonnement, écrans de combustion à deux lumières et panneaux de la partie supérieure de rayonnement.

La particularité de ce générateur de vapeur est la régulation gazeuse de la température de surchauffe intermédiaire de la vapeur à l'aide d'un conduit de gaz de dérivation et l'activation série-parallèle des aérothermes. Le puits de convection de chaque bâtiment est divisé en plan en trois conduits de gaz parallèles. Dans le conduit de gaz central (dérivation), il y a deux ensembles économiseurs d'eau, et dans les conduits de gaz latéraux il y a un ensemble convectif d'un surchauffeur haute pression 6 et deux ensembles de surchauffeurs séquentiellement le long du flux de gaz basse pression(surchauffe intermédiaire) 7.

L'unité de chaudière est équipée d'un système d'élimination des scories liquides. Pré-nettoyage les gaz issus des cendres volantes sont produits dans des cyclones à batterie à passage unique, et le dernier est produit dans des précipitateurs électriques. Le cadre de la chaudière est en métal. Le revêtement des parois de la chambre de combustion et du puits de convection est léger et multicouche.

La conception de la chaudière est conçue selon une conception en bloc. Cela signifie que des blocs d'usine sont livrés sur le site d'installation, dont le nombre pour les seules surfaces chauffantes est de 856 pièces avec un poids maximum d'un bloc de 24,7 tonnes. littérature : 1) Sidelkovsky L.N., Yurenev V.N. Générateurs de vapeur pour entreprises industrielles. –M. : Énergie, 1978. 2) Génie thermique, Bondarev V.A., Protsky A.E., Grinkevich R.N. Minsk, éd. 2e, "École supérieure", 1976.

La partie cylindrique de la chaudière est une continuation du foyer et se compose de plusieurs (généralement trois) fûts en acier rivetés ou soudés ensemble. Des conduits de fumée et de flammes y sont placés. Le matériau des fûts est de l'acier de chaudière. Épaisseur de tôle jusqu'à 20 mm. Les tambours sont reliés entre eux de plusieurs manières :

a) étagé et le diamètre du tambour central est inférieur aux diamètres des deux tambours extérieurs ;

b) télescopique, lorsque les tambours sont insérés séquentiellement les uns dans les autres ;

c) soudés - les tambours ont le même diamètre et sont placés bout à bout les uns aux autres (Fig. 14).

Dans la partie avant de la partie cylindrique se trouve une grille de tube avant conçue pour renforcer les extrémités avant des tuyaux de fumée et de flamme. Sur les locomotives modernes, la plaque tubulaire avant est un disque découpé dans la fonte de la chaudière. La grille avant est fixée au tambour par un rivet ou une soudure (Fig. 15).

Une hotte vapeur est installée sur le deuxième tambour. Les gaz chauds du foyer s'écoulent à travers les tuyaux dans la chambre de fumée, cédant une partie de leur chaleur à l'eau qui lave les tuyaux de l'extérieur et à la vapeur circulant à travers les éléments du surchauffeur.

La vapeur formée dans la chaudière monte vers l'espace vapeur supérieur non rempli d'eau et vers la hotte vapeur. La hauteur de l'espace vapeur est de 1/5 à 1/7 du diamètre de la chaudière. Plus l'espace de vapeur est grand, plus le processus de sélection de la vapeur de la chaudière est uniforme et plus la formation de vapeur est calme, donc plus la vapeur extraite est sèche.

Le transfert de chaleur dans la partie cylindrique de la chaudière est moins intense que dans le foyer. Cela est dû au fait que la différence de température entre les gaz dans le four et l'eau dans la chaudière est plus élevée que dans la partie tubulaire. Dans le foyer, la chaleur est transférée par rayonnement, et dans la partie tubulaire par convection, c'est-à-dire contact des gaz chauds avec les parois des canalisations.

Les tubes de fumée (Fig. 16) et les tubes à flamme servent à éliminer les produits de combustion du four d'une locomotive à vapeur et forment en même temps la surface chauffante de la chaudière. Les tubes à flamme servent également à loger des éléments du surchauffeur. Les conduits de fumée et de flamme sont fabriqués sans soudure en acier à faible teneur en carbone. Pour renforcer les tuyaux, des trous cylindriques sont percés dans les grilles de la chaudière. Dans le même temps, les diamètres des trous dans les grilles avant sont 3 à 4 mm plus grands que le diamètre extérieur des tuyaux, ce qui facilite l'installation et le retrait des tuyaux lors des réparations. Dans les grilles de tubes arrière, les trous pour les tuyaux sont plus petits que leur diamètre extérieur : pour ceux de type fumée - de 9 à 11 mm, et pour ceux de type flamme - de 9 à 20 mm.

Avant de placer les tuyaux dans la chaudière, les extrémités avant sont étalées et les extrémités arrière sont comprimées à la taille des trous dans les plaques tubulaires. La compression des extrémités arrière des canalisations améliore la circulation de l'eau à la surface de la plaque tubulaire arrière et permet de mieux la détartrer lors du rinçage de la chaudière. La répartition et la compression des trous pour les conduits de fumées et de flammes dans les plaques tubulaires avant et arrière sont réalisées de telle sorte que les conduits de la chaudière s'étendent en éventail vers la grille avant, vers le haut et sur les côtés de l'axe vertical. Ceci est nécessaire pour assurer un placement plus libre des tuyaux dans la chaudière et améliorer l'évacuation des gaz du foyer. De plus, en raison du plus grand diamètre des tuyaux à l'avant, plus d'espace est nécessaire pour leur emplacement.

Avant d'être placés dans la chaudière, les conduits de fumée et de flamme du côté de la grille arrière sont sertis en deux étapes et du côté de la grille avant, ils sont élargis. Les détails sur les méthodes de sertissage, de distribution et les outils utilisés seront abordés dans la section sur la réparation d'une chaudière de locomotive.

Pour mieux renforcer les extrémités des conduits de fumée et de flamme, des bagues d'espacement en cuivre sont placées dans les trous de la grille arrière et évasées, puis les extrémités des conduits sont insérées dans les trous, eux aussi évasés (Fig. 17).

Ensuite les extrémités des tuyaux sortant de la grille sont pliées à 45° et perlées. Ensuite, les côtés des tuyaux sont soudés à la grille (Fig. 18), lorsque la chaudière est remplie d'eau chauffée à t = 40-60°C.

Dans la grille avant, les tuyaux sont installés sans entretoises en cuivre, non perlées ni échaudées ; les extrémités avant saillantes des conduits de fumée et de flamme sont évasées et courbées à leur extrémité.

Les tubes de fumée sur la plupart des locomotives à vapeur modernes sont décalés le long des sommets du diamant en rangées verticales. De plus, ils sont placés entre les rangées de tubes de fumée et le long des bords de la grille.

La hotte vapeur (Fig. 19) est un réservoir, qui constitue le point le plus élevé de l'espace vapeur, sert de collecte de la vapeur la plus sèche et est installé sur le deuxième tambour de la partie cylindrique de la chaudière. Depuis la hotte à vapeur, la vapeur est acheminée vers la machine à vapeur. Sur les locomotives à vapeur Em, le capuchon à vapeur était réalisé riveté ; sur les locomotives à vapeur Er, il était réalisé embouti sur une presse à partir d'une seule tôle d'acier de chaudière d'une épaisseur de 15 à 20 mm. Le dessus de la hotte vapeur est fermé par un couvercle placé sur une bague d'espacement en cuivre et fixé avec des goujons et des écrous.

Afin de réduire les pertes dues au refroidissement externe, la chaudière de la locomotive, à l'exception de la boîte à fumée, est recouverte d'une couche d'isolation thermique. Pour isoler une chaudière de locomotive, on utilise de l'amiante, de la terre de diatomées et de la chaux, qui ont un faible pouvoir calorifique. Matériau d'isolation thermique réalisé sous forme de dalles d'une épaisseur de 40 à 60 mm. Les dalles sont fixées à la chaudière à l'aide d'un cadre métallique et les espaces entre les grilles sont scellés avec un revêtement en vulcanite.

Avant revêtement matériau isolant La surface de la chaudière est peinte. Un composé d'amiante est d'abord appliqué sur la surface extérieure de la chambre de combustion, puis des dalles d'amiante-ciment vulcanite sont posées. Aux endroits où il est impossible de poser des dalles, appliquer une couche de revêtement isolant à une pression de vapeur dans la chaudière de 0,2-0,3 MPa.

Au-dessus de la couche isolante, la chaudière de la locomotive est recouverte d'un boîtier en tôle d'une épaisseur allant jusqu'à 1,5 mm. Le boîtier de la chaudière protège la couche isolante des dommages. Le boîtier est fixé par des crémaillères soudées aux parois de la chaudière, puis par des bandes de fer et des vis.

La boîte à fumée (Fig. 20) est conçue pour accueillir un cône, des tuyaux d'entrée et de sortie de vapeur, des pare-étincelles, un collecteur, un surchauffeur et un siphon, et est également une chambre où se forme le vide nécessaire pour créer un flux d'air. à la grille et pour une combustion intensive du combustible .

Les dimensions de la boîte à fumée doivent être suffisantes pour accueillir les éléments spécifiés et, en outre, il y aura le volume libre nécessaire au passage des gaz et à la création d'un tirage uniforme.

La boîte à fumée est une structure soudée ou rivetée et se compose de deux tôles : celle supérieure de 13 mm d'épaisseur et celle inférieure de 17 mm d'épaisseur, formant un tambour cylindrique. Partie inférieure La boîte à fumée est constituée de tôles plus épaisses pour conférer à la pièce de support de la chaudière résistance et rigidité. Pour éviter la déformation et la brûlure Feuille inférieure Pour protéger la boîte à fumée de l'accumulation de fumées au fond, une feuille de protection jusqu'à 20 mm d'épaisseur y est rivetée ou soudée.

À l'avant, la boîte à fumée est fermée par une tôle pignon ou une paroi avant, qui contient une porte d'un diamètre allant jusqu'à 1500 mm pour la production réparations en cours et inspection des équipements qui s'y trouvent.

Pour nettoyer la boîte à fumée des fumées, un tuyau de nettoyage des déchets 16 d'un diamètre de 180 mm avec une vanne placée entre les brides du tuyau est installé en dessous.

La boîte à fumée des locomotives L, E a, m, E r est équipée d'un dispositif d'extinction d'étincelles autonettoyant, où les gaz évacués des conduits de fumée et de flamme, heurtant un écran réfléchissant vertical, créent un mouvement de vortex et, en passant à travers le grillage anti-étincelles, sont dirigés vers la cheminée. Les grosses particules de suie sont arrachées du maillage et soumises à un écrasement supplémentaire dans le flux général de gaz, de sorte que le flux de gaz semble balayer les petites particules de suie.

Le tuyau de fumée 5 est installé au sommet de la boîte à fumée et sert à évacuer les produits de combustion et à évacuer la vapeur dans l'atmosphère.

La partie inférieure du tuyau, située dans la boîte à fumée, est reliée à une douille 3 qui se dilate vers le bas pour diriger les chaînes de vapeur d'échappement et les produits de combustion du carburant. Le tambour de la boîte à fumée comporte des découpes spéciales pour l'installation d'une cheminée, d'un cône, de tuyaux d'entrée et de sortie de vapeur.

Le volume de la boîte à fumée affecte la pulsation des gaz lorsque la vapeur s'échappe du cône : plus le volume est grand, plus la pulsation est faible, plus la combustion du carburant est uniforme.

La boîte à fumée est reliée par des boulons à prisme à la bride en forme de selle du bloc-cylindres et sert de fixation rigide de la chaudière au châssis de la locomotive.

Un tirage artificiel de gaz est créé dans la boîte à fumée en raison de la libération de vapeur d'échappement dans une machine à vapeur à travers un cône et une cheminée, l'étanchéité de la chambre est donc extrêmement importante.

La dépressurisation de la boîte à fumée est déterminée de la manière suivante : ouvrez le siphon à pleine puissance et utilisez une torche pour contourner les endroits où de l'air peut s'infiltrer par les fuites. Ces endroits sont marqués à la craie et lors de la réparation d'une locomotive à vapeur, ils sont éliminés en soudant et en remplaçant les boulons et les pièces défectueux. Pour sceller la grande porte, du carton amiante est posé entre celle-ci et la garniture du conduit de cheminée. Pour empêcher l'air extérieur de s'infiltrer dans la boîte à fumée, les fuites entre les tuyaux de travail de la vapeur et les bords des trous de la chambre à fumée sont scellées avec des joints en acier avec des joints en amiante.

L'étanchéité des liaisons entre les canalisations d'arrivée de vapeur et les éléments du surchauffeur avec collecteur est vérifiée sur locomotive chaude par démarrage de vapeur, car son passage aggrave le vide dans la boîte à fumée. Une bonne étanchéité de la boîte à fumée contribue à une combustion intense du carburant, à sa consommation économique et à une production élevée de vapeur de la chaudière de la locomotive.

Une chaudière est l'un des composants de tout système de chauffage. Il est conçu pour convertir l'énergie de combustion du carburant (dans le cas de chaudière à gaz ce combustible est du gaz) en chaleur pour chauffer le liquide, qui est ensuite fourni aux radiateurs de chauffage. Organisation interne les chaudières à gaz modernes sont soumises à la décision Tâche principale– garantir un maximum de confort et de sécurité d’utilisation tout en minimisant le contrôle humain obligatoire.

Avant de procéder à une description détaillée des principaux composants des chaudières à gaz, il est nécessaire de prêter attention à leur classification. Malgré le fait que toutes les chaudières sont conçues à peu près de la même manière, chaque type a ses propres caractéristiques spécifiques, qui nécessitent certaines modifications des pièces utilisées pour les supporter. Ainsi, les chaudières sont :

Mur et sol. Option mur plus compact et pratique et est généralement utilisé dans les maisons privées. Avantage chaudière au sol est la possibilité de chauffer de grandes surfaces grâce à beaucoup plus de pouvoir. Par conséquent, ces unités sont le plus souvent installées dans des locaux industriels.
Atmosphérique et turbocompressé. Le principe de fonctionnement d'une chaudière atmosphérique est le même que celui d'un poêle classique : l'air est prélevé dans la pièce et évacué dans une cheminée spécialement construite grâce au tirage naturel. Dans les modèles turbocompressés, la poussée est créée par un ventilateur intégré, la chambre de combustion est complètement fermée et l'air est extrait de la rue.
Circuit simple et double circuit. Un appareil à un circuit est destiné uniquement au chauffage des pièces, la tâche chaudière à double circuit– fournir également de l’eau chaude aux résidents.
Avec brûleur régulier ou modulant. La conception des chaudières à brûleur modulé implique réglage automatique d’énergie, ce qui entraîne des économies significatives sur la consommation de gaz.
Avec allumage électronique ou piézocéramique. L'allumage électronique est plus pratique - l'allumage des vapeurs de gaz dans la chambre de combustion se produit sans intervention humaine, tandis que dans les systèmes à allumage piézo, vous devez appuyer à chaque fois sur le bouton correspondant.

Éléments de base d'une chaudière à gaz

Comme nous l'avons noté ci-dessus, la conception d'une chaudière à gaz est à peu près la même pour toutes ses versions. Cela signifie que les principaux composants à partir desquels les chaudières sont assemblées sont les mêmes :

Brûleur à gaz. Présente un design perforé Forme rectangulaire. À l'intérieur se trouvent des buses à travers lesquelles le gaz est fourni à la chambre de combustion. Les buses assurent une répartition uniforme de la flamme dans tout le brûleur, créant ainsi les conditions d'un chauffage le plus efficace du liquide de refroidissement à l'intérieur de la chaudière à gaz.
Échangeur de chaleur - boîte en métal avec un radiateur intégré, à l'intérieur duquel se trouvent des tuyaux avec du liquide de refroidissement. Grâce à l'énergie des gaz de combustion, l'échangeur de chaleur s'échauffe et transfère de la chaleur au liquide. Une chaudière à circuit unique a toujours un échangeur de chaleur ; une chaudière à double circuit peut en avoir deux - primaire et secondaire.
Pompe de circulation. Fournit une pression de ligne chauffage au gazà circulation forcée. Non présent dans tous les modèles de chaudières à gaz.
Vase d'expansion. Sert à l'élimination temporaire du liquide de refroidissement lors de son chauffage et de son expansion intenses. A une capacité suffisante pour des conditions moyennes. Pour le chauffage grandes surfaces Un réservoir supplémentaire est souvent installé dans le système.
Dispositif d'évacuation des produits de combustion. Pour les chaudières atmosphériques, le tuyau de sortie doit être raccordé à une cheminée séparée à tirage naturel. Les modèles turbocompressés sont équipés d'un double ; tuyau coaxial pour éliminer les déchets de gaz, dont le tirage est créé par un ventilateur intégré.
Système d'automatisation. Il s'agit d'une unité de contrôle du fonctionnement de la chaudière, qui comprend circuit électrique, qui définit le mode de fonctionnement du système en fonction des lectures des capteurs connectés et intégrés.

Une modification spécifique d'une chaudière à gaz peut introduire certaines caractéristiques dans sa conception. Ainsi, par exemple, pour une unité à circuit unique, une chaudière externe peut être utilisée pour chauffer l'eau sanitaire, et le dispositif d'une chaudière à gaz à double circuit peut comprendre un échangeur de chaleur combiné dans lequel le liquide de refroidissement est préparé pour les deux circuits.

Examinons maintenant plus en détail les principaux composants des chaudières à gaz.

Brûleur à gaz

Selon le type de chaudière, le brûleur peut être atmosphérique ou forcé. Chaudières avec brûleurs atmosphériques moins cher, moins bruyant, mais peu performant. Les brûleurs sous pression, notamment dans le cadre d'une chaudière à gaz au sol, peuvent fournir une puissance allant jusqu'à plusieurs milliers de kilowatts.

De plus, les brûleurs sont divisés en :

en une seule étape;
en deux étapes;
modulé.

Les plus efficaces sont les brûleurs modulés. Ils permettent de réguler en douceur la hauteur de la flamme et le degré de chauffage du liquide de refroidissement en fonction de la température ambiante et permettent des économies importantes de gaz combustible.

Échangeur de chaleur

Le principal indicateur de la qualité d’un échangeur de chaleur est le matériau dans lequel il est fabriqué.

La fonte est la plus fiable et la plus durable. Les échangeurs de chaleur en fonte peuvent fonctionner pendant plusieurs décennies, déterminant ainsi la longue durée de vie de l'ensemble de la chaudière à gaz. Ce matériau retient bien la chaleur, il est donc parfait pour un système de chauffage à double circuit. Les inconvénients de la fonte incluent sa fragilité et son poids élevé.

Les échangeurs de chaleur en acier ne se fissurent pas et ne se brisent pas en raison d'impacts inattendus ou de changements brusques de température. Mais ils brûlent beaucoup plus rapidement et sont sensibles à la corrosion. Les modèles coûteux de chaudières à gaz utilisent des échangeurs de chaleur fabriqués à partir de qualités d'acier spéciales, dont la durabilité est comparable à celle de la fonte. Souvent, pour prolonger leur durée de vie, les échangeurs de chaleur en acier sont recouverts d'une couche de cuivre à l'intérieur et d'une peinture spéciale résistante à la chaleur à l'extérieur.

Pompe de circulation et groupe hydraulique

Les paramètres de la pompe sont généralement sélectionnés par le fabricant en fonction de la puissance de la chaudière. Par conséquent, la pompe n’a pas d’impact majeur sur la qualité du produit dans son ensemble. Il convient de prêter attention au matériau des tuyaux à travers lesquels passent le liquide de refroidissement et l'eau à l'intérieur de la chaudière à gaz (dans le cas d'une unité à double circuit). Il est préférable qu'ils soient en cuivre ou en plastique de haute qualité. Vous pouvez également vous renseigner sur le fabricant de la pompe - c'est bien si c'est le cas entreprise bien connue, comme Grundfos, Gileks, Vortex et autres.

Vase d'expansion

C'est important composant chaudières à gaz. Le système de chauffage doit avoir un vase d'expansion dans lequel l'excès de liquide de refroidissement est évacué lorsqu'il est chauffé. La taille de ce récipient est calculée à l'aide de méthodes spéciales ; elle peut être estimée à environ 10 % du volume du liquide total dans le système. Par conséquent, lors du choix d'une chaudière, il est conseillé de connaître la longueur de la conduite de chauffage et le volume requis du réservoir.

Il est important de noter que le volume du vase d'expansion est calculé uniquement par la quantité de liquide de refroidissement pour le système de chauffage. Par conséquent, les chaudières à circuit simple et à double circuit nécessitent le même volume de vase d'expansion.

Systèmes d'automatisation

L'automatisation intégrée contrôle le fonctionnement de la chaudière dans tous ses modes et comprend :

La connaissance des principes de construction d'une chaudière à gaz rendra le processus de choix plus simple et plus clair et vous aidera à économiser de l'argent comme lors de l'achat. unité thermique, et pendant son fonctionnement.

Sur marché moderne une grande variété de modèles de chaudières de chauffage sont présentées. Différence fondamentale entre les différents modèles est le vecteur énergétique qui assure leur fonctionnement. Il peut s'agir de gaz, d'électricité, de combustible solide, de combustible liquide ou d'une combinaison de ceux-ci.

Cependant, l'appareil divers modèles très similaires, seules quelques nuances spécifiques diffèrent.

La chaudière de chauffage est élément clé système de chauffage. Il peut également être utilisé pour fournir de l’eau chaude dans la maison. Selon la fonctionnalité, il peut s'agir d'un circuit simple ou d'un circuit double. Les premiers sont destinés exclusivement au chauffage, les seconds au chauffage et au chauffage de l'eau.

Appareils de chauffage à circuit simple et double circuit

La conception d'un appareil à circuit unique comprend uniquement un circuit avec un liquide de refroidissement, qui assure le chauffage des radiateurs du système de chauffage. Le liquide de refroidissement peut être de l'eau ou de l'antigel. Pour assurer l'approvisionnement en eau chaude, vous devez vous connecter à appareil à circuit unique chaudière spéciale.

Si vous disposez d'une chaudière à double circuit installée, vous n'aurez pas besoin d'installer et de raccorder une chaudière supplémentaire. L'un d'eux assurera le chauffage du liquide de refroidissement du système de chauffage et le second, l'eau, qui sera fournie à la conduite d'alimentation en eau chaude.

Dans la plupart des cas, le gaz est utilisé comme vecteur énergétique pour une chaudière de chauffage. La popularité de ce type de carburant est associée à sa relative disponibilité et à son faible coût. Certains modèles d'équipements fonctionnant au gaz sont équipés de caméra fermée la combustion. Dans ce cas, l’air ambiant ne sera pas utilisé pour la combustion du gaz. Cet appareil vous permet d'installer des équipements dans n'importe quelle pièce de la maison ; vous n'avez pas besoin d'une chaufferie séparée spéciale pour cela.

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Éléments principaux et auxiliaires de la conception de la chaudière

La distribution du carburant peut être effectuée via un collecteur spécial et, pour des raisons de sécurité, l'appareil est équipé d'un système de contrôle de flamme. Cela aide à prévenir les incendies ou les explosions de gaz. La conception de la chaudière comprend un brûleur avec des tiges spéciales pour l'évacuation de la chaleur. S'il ne s'agit pas équipement à gaz, puis à la place du brûleur se trouve un foyer ou un élément chauffant, selon le vecteur énergétique utilisé. Le boîtier est équipé d'une couche d'isolation thermique efficace, qui vous permet d'utiliser la chaleur avec un maximum d'avantages.

Doit inclure les éléments suivants :

un système de contrôle de fonctionnement, qui comprend un indicateur de pression et des vannes de distribution, qui permettent de répartir uniformément l'alimentation en liquide de refroidissement chauffé à la fois vers les radiateurs les plus proches de la chaudière et vers les plus éloignés ;
foyer, brûleur ou briquet piézo ;
une spirale le long de laquelle le liquide de refroidissement se déplace ;
transformateur d'allumage;
interrupteur principal.

En plus des dispositifs de contrôle et éléments chauffants, le dispositif d'équipement de chauffage comprend vase d'expansion Et pompe de circulation. Le premier est conçu pour accepter le liquide de refroidissement, dont le volume augmentera après chauffage. Le second assure le mouvement du liquide de refroidissement à travers le système.

Les instruments combinés ont un design intéressant. Par exemple, si la chaudière peut fonctionner au gaz et au diesel, il suffit alors de remplacer la tête pour changer le combustible de travail. Chaudières combinées sont appropriés si vous envisagez de rééquiper le système de chauffage à l'avenir et de changer le principal type de combustible utilisé. Dans ce cas, vous n’aurez pas à remplacer le matériel.

Moderne appareils de chauffage sont équipés d'un tableau de bord qui vous permet de suivre facilement le bon fonctionnement de l'appareil. Même les chaudières à combustible solide peuvent être équipées de tels panneaux, comprenant des indicateurs de température, de pression, etc.

Ainsi, la conception des chaudières de chauffage modernes est constamment améliorée et devient de plus en plus fonctionnelle. Grâce à cela, le fonctionnement de n'importe quel modèle de chaudière est grandement simplifié.

Une chaudière à vapeur est un appareil utilisé dans la vie quotidienne et dans l'industrie. Il est conçu pour transformer l’eau en vapeur. La vapeur obtenue est ensuite utilisée pour chauffer des carters ou faire tourner des turbomachines. Quels types de machines à vapeur existe-t-il et où sont-elles les plus demandées ?

Une chaudière à vapeur est une unité permettant de produire de la vapeur. Dans ce cas, l'appareil peut produire 2 types de vapeur : saturée et surchauffée. La vapeur saturée a une température de 100ºC et une pression de 100 kPa. La vapeur surchauffée est différente température élevée(jusqu'à 500ºC) et haute pression (plus de 26 MPa).

Note: La vapeur saturée est utilisée pour chauffer les maisons privées et la vapeur surchauffée est utilisée dans l'industrie et l'énergie. Il tolère mieux la chaleur, donc l'utilisation de vapeur surchauffée augmente l'efficacité de l'installation.

Où sont utilisées les chaudières à vapeur :

Dans un système de chauffage, la vapeur est un vecteur d'énergie.
Dans le secteur de l'énergie, des machines à vapeur industrielles (générateurs de vapeur) sont utilisées pour produire de l'électricité.
Dans l’industrie, la vapeur surchauffée peut être utilisée pour transformer des véhicules en véhicules à mouvement mécanique.

Chaudières à vapeur : champ d'application

Ménage appareils à vapeur utilisé comme source de chaleur pour chauffer une maison. Ils chauffent un récipient rempli d'eau et entraînent la vapeur résultante dans les tuyaux de chauffage. Souvent, un tel système est installé avec un charbon four stationnaire ou une chaudière. Généralement, appareils électroménagers Pour le chauffage à la vapeur, seule de la vapeur saturée et non surchauffée est créée.

Pour applications industrielles la vapeur est surchauffée. On continue à le chauffer après évaporation pour augmenter encore plus la température. De telles installations nécessitent une exécution de haute qualité pour éviter l'explosion du réservoir de vapeur.

La vapeur surchauffée de la chaudière peut être utilisée pour générer de l'électricité ou un mouvement mécanique. Comment cela peut-il arriver? Après évaporation, la vapeur entre turbine à vapeur. Ici, le flux de vapeur fait tourner l’arbre. Cette rotation est ensuite convertie en électricité. C'est ainsi que l'énergie électrique est obtenue dans les turbines des centrales électriques : lorsque l'arbre des turbomachines tourne, un courant électrique est généré.

Outre l'éducation courant électrique, la rotation de l'arbre peut être transmise directement au moteur et aux roues. En conséquence, le transport à vapeur commence à bouger. Exemple célèbre machine à vapeur - locomotive à vapeur. Dans celui-ci, lorsque le charbon était brûlé, l'eau était chauffée, formant vapeur saturée, qui faisait tourner l'arbre du moteur et les roues.

Principe de fonctionnement d'une chaudière à vapeur

La source de chaleur pour chauffer l'eau dans une chaudière à vapeur peut être n'importe quel type d'énergie : solaire, géothermique, électrique, chaleur de combustion. combustible solide ou du gaz. La vapeur résultante est un liquide de refroidissement ; elle transfère la chaleur de combustion du carburant vers le lieu de son utilisation.

DANS divers modèles chaudières à vapeur utilisées régime général chauffer l'eau et la transformer en vapeur :

L'eau est purifiée et amenée au réservoir à l'aide d'une pompe électrique. Généralement, le réservoir est situé en haut de la chaudière.
Du réservoir, l’eau s’écoule par des tuyaux jusqu’au collecteur.
Du collecteur, l'eau remonte à travers la zone de chauffage (combustion du combustible).
De la vapeur se forme à l'intérieur de la conduite d'eau et monte sous l'influence de la différence de pression entre le liquide et le gaz.
En haut, la vapeur passe dans un séparateur. Ici, il est séparé de l’eau dont le reste est renvoyé dans le réservoir. La vapeur entre ensuite dans la conduite de vapeur.
S'il ne s'agit pas d'une simple chaudière à vapeur, mais d'un générateur de vapeur, alors ses canalisations traversent une seconde fois la zone de combustion et de chauffage.

Conception de chaudière à vapeur

Une chaudière à vapeur est un récipient dans lequel l'eau chauffée s'évapore et forme de la vapeur. En règle générale, il s'agit d'un tuyau de différentes tailles.

En plus de la conduite d'eau, les chaudières disposent d'une chambre de combustion (le combustible y est brûlé). La conception du foyer est déterminée par le type de combustible pour lequel la chaudière est conçue. S'il s'agit de houille ou de bois de chauffage, il y a une grille au fond de la chambre de combustion. Du charbon et du bois de chauffage y sont placés. L'air passe par le bas à travers la grille jusqu'à la chambre de combustion. Pour un tirage efficace (mouvement de l'air et combustion du combustible), un foyer est installé en haut du foyer.

Si le vecteur énergétique est liquide ou gazeux (fioul, gaz), alors un brûleur est inséré dans la chambre de combustion. Pour la circulation de l'air, une entrée et une sortie sont également réalisées (grille et cheminée).

Les gaz chauds issus de la combustion du carburant s’élèvent dans un récipient rempli d’eau. Il chauffe l'eau et sort par la cheminée. L'eau chauffée à ébullition commence à s'évaporer. La vapeur monte et pénètre dans les canalisations. C'est ce qui se passe circulation naturelle couple dans le système.

Classification des chaudières à vapeur

Chaudières à vapeur classés selon plusieurs critères. Selon le type de carburant avec lequel ils fonctionnent :

gaz;
charbon;
essence;
électrique.

Volontairement:

ménage;
industriel;
énergie;
recyclage.

Par caractéristiques de conception :

conduites de gaz;
tuyau d'eau

Voyons en quoi la conception des machines à conduites de gaz et à conduites d'eau diffère.

Chaudières à gaz et à tubes d'eau : différences

Le récipient permettant de générer de la vapeur est souvent un tuyau ou plusieurs tuyaux. L'eau dans les tuyaux est chauffée par les gaz chauds générés lors de la combustion du carburant. Les appareils dans lesquels les gaz montent jusqu'aux conduites d'eau sont appelés chaudières à tubes de gaz. Le schéma de l'unité de conduite de gaz est présenté sur la figure.

Schéma d'une chaudière à tubes de gaz : 1 - alimentation en combustible et en eau, 2 - chambre de combustion, 3 et 4 - conduits de fumée avec gaz chaud sortant plus loin par la cheminée (positions 13 et 14 - cheminée), 5 - grille entre les tuyaux , 6 - entrée d'eau , la sortie est indiquée par le chiffre 11 - sa sortie, de plus, à la sortie il y a un dispositif de mesure de la quantité d'eau (indiqué par le chiffre 12), 7 - sortie de vapeur, la zone de sa formation est indiquée par le chiffre 10, 8 - séparateur de vapeur, 9 - la surface extérieure du récipient dans lequel circule l'eau.

Il existe d'autres modèles dans lesquels le gaz circule dans un tuyau à l'intérieur d'un récipient rempli d'eau. Dans de tels appareils, les réservoirs d'eau sont appelés tambours et les appareils eux-mêmes sont appelés chaudières à vapeur à tubes d'eau. Selon l'emplacement des fûts d'eau, chaudières à tubes d'eau classés en horizontal, vertical, radial et combinaisons de différentes directions de tuyaux. Le diagramme du mouvement de l'eau à travers une chaudière à tubes d'eau est présenté sur la figure.

Schéma d'une chaudière à tubes d'eau : 1 - alimentation en combustible, 2 - foyer, 3 - tuyaux pour le mouvement de l'eau ; la direction de son mouvement est indiquée par les chiffres 5,6 et 7, le lieu d'entrée d'eau - 13, le lieu de sortie d'eau - 11 et le lieu d'évacuation - 12, 4 - la zone où l'eau commence à se transformer en vapeur, 19 - la zone où se trouvent à la fois la vapeur et l'eau, 18 - la zone de vapeur, 8 - les cloisons qui dirigent le mouvement de l'eau, 9 - la cheminée et 10 - la cheminée, 14 - la sortie de vapeur par le séparateur 15, 16 - la surface extérieure du réservoir d'eau (tambour).

Chaudières à gaz et à tubes d'eau : comparaison

Pour comparer les chaudières à gaz et à tubes d’eau, voici quelques faits :

Taille des tuyaux pour l'eau et la vapeur : les chaudières à tubes de gaz ont des tuyaux plus grands, les chaudières à tubes d'eau ont des tuyaux plus petits.
La puissance d'une chaudière à tubes de gaz est limitée à une pression de 1 MPa et une capacité de production de chaleur allant jusqu'à 360 kW. Cela est dû à la grande taille des tuyaux. Ils peuvent produire des quantités importantes de vapeur et haute pression. Une augmentation de la pression et de la quantité de chaleur générée nécessite un épaississement important des parois. Le prix d'une telle chaudière aux parois épaisses sera déraisonnablement élevé et non rentable économiquement.
La puissance d'une chaudière à tubes d'eau est supérieure à celle d'une chaudière à tubes de gaz. Des tuyaux de petit diamètre sont utilisés ici. Par conséquent, la pression et la température de la vapeur peuvent être plus élevées que dans les unités à gaz.

Note: Les chaudières à tubes d'eau sont plus sûres, plus puissantes et produisent haute température et permettre des surcharges importantes. Cela leur donne un avantage sur les unités à gaz.

Éléments supplémentaires de l'unité

En conception chaudière à vapeur peut inclure non seulement la chambre de combustion et les tuyaux (tambours) pour la circulation de l'eau et de la vapeur. De plus, des dispositifs sont utilisés pour augmenter l'efficacité du système (augmenter la température de la vapeur, sa pression, sa quantité) :

Surchauffeur - augmente la température de la vapeur au-dessus de +100ºC. Cela augmente à son tour l’efficacité et l’efficacité de la machine. La température de la vapeur surchauffée peut atteindre 500 ºC (c'est ainsi que fonctionnent les chaudières à vapeur dans les centrales nucléaires). La vapeur est en outre chauffée dans les tuyaux dans lesquels elle pénètre après évaporation. De plus, il peut avoir sa propre chambre de combustion ou être intégré à une chaudière à vapeur commune. Structurellement, on distingue les surchauffeurs à convection et à rayonnement. Les structures à rayonnement chauffent la vapeur 2 à 3 fois plus que les structures à convection.
Séparateur de vapeur - élimine l'humidité de la vapeur et la rend sèche. Cela augmente l'efficacité de l'appareil et son efficacité.
Un accumulateur de vapeur est un appareil qui extrait la vapeur du système lorsqu'il y en a beaucoup et l'ajoute au système lorsqu'il n'y en a pas assez ou peu.
Un dispositif de préparation de l'eau - réduit la quantité d'oxygène dissoute dans l'eau (ce qui empêche la corrosion), élimine les minéraux dissous dans l'eau (à l'aide de réactifs chimiques). Ces mesures évitent que les tuyaux ne soient obstrués par du tartre, ce qui altère le transfert de chaleur et crée des conditions propices à la combustion des tuyaux.

De plus, il existe des vannes pour évacuer les condensats, des aérothermes et, bien sûr, un système de surveillance et de contrôle. Il comprend un interrupteur et un interrupteur de combustion, des régulateurs automatiques de débit d'eau et de carburant.

Générateur de vapeur : machine à vapeur puissante

Un générateur de vapeur est une chaudière à vapeur équipée de plusieurs appareils supplémentaires. Sa conception comprend un ou plusieurs surchauffeurs intermédiaires, qui multiplient par dix sa puissance de fonctionnement. Où sont utilisées les puissantes machines à vapeur ?

La principale application des générateurs de vapeur se situe dans les centrales nucléaires. Ici, à l'aide de la vapeur, l'énergie de désintégration d'un atome est convertie en électricité. Décrivons deux méthodes pour chauffer l'eau et générer de la vapeur dans un réacteur :

L'eau lave la cuve du réacteur de l'extérieur, tout en se réchauffant et en refroidissant le réacteur. Ainsi, la formation de vapeur se produit dans un circuit séparé (l'eau se réchauffe contre les parois du réacteur et transfère la chaleur vers le circuit d'évaporation). Cette conception utilise un générateur de vapeur – il agit comme un échangeur de chaleur.
Des tuyaux pour chauffer l’eau circulent à l’intérieur du réacteur. Lorsque des tuyaux sont introduits dans le réacteur, celui-ci devient une chambre de combustion et la vapeur est transférée directement au générateur électrique. Cette conception est appelée réacteur bouillant. Un générateur de vapeur n'est pas nécessaire ici.

Les unités industrielles à vapeur sont des machines puissantes qui fournissent de l’électricité aux personnes. Les unités familiales travaillent également au service des humains. Les chaudières à vapeur vous permettent de chauffer votre maison et de performer divers travaux, et fournissent également la part du lion de l'énergie électrique aux usines métallurgiques. Les chaudières à vapeur constituent la base de l'industrie.