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Une chaudière est un récipient dans lequel de l'eau est chauffée sous pression et vaporisée sous forme de vapeur dans un but spécifique. Il existe plusieurs types de chaudières chauffées au charbon, à combustible solide, au mazout ou au gaz. La taille des chaudières varie énormément, qu'il s'agisse de petites unités portables ou assemblées en atelier ou de grandes chaudières brûlant 6 tonnes de charbon à la minute. Les chaudières fonctionnent à pression positive et toutes les pièces doivent être suffisamment solides pour résister à la pression de la vapeur qu'elles génèrent. La plupart des chaudières à haute pression sont utilisées à des fins commerciales ou industrielles.
Pression maximale admissible
Fotolia.com "> ••• image de vanne de vapeur par John Sandoy de Fotolia.comLes chaudières sont également classées selon leur capacité de pression, leur type de conception et leur utilisation. La pression de service maximale admissible, ou PSMA, est la pression maximale que le navire (chaudière) est conçue pour résister. Cette pression est mesurée en livres par pouce carré ou «psi» et la pression manométrique est exprimée en «psig». La National Fire Prevention Association et les normes fédérales définissent une chaudière à vapeur de type II comme une chaudière produisant de la vapeur à haute pression et 150 psig. Une chaudière à vapeur de type III produit de la vapeur entre 151 et 350 psig.
Chaudière à tubes d'eau
Dans ce type de chaudière, le combustible brûle à l'intérieur de la fournaise, créant un gaz chaud qui chauffe l'eau qui circule dans ses tubes. L'eau est convertie en vapeur qui monte pour être capturée dans un tambour à vapeur, où la vapeur saturée est aspirée. Cela rentre dans le four par un surchauffeur, où il devient encore plus chaud. Lorsque la température de la vapeur surchauffée est supérieure au point d'ébullition, elle devient un gaz sec et sous pression utilisé pour entraîner des turbines. La plupart des chaudières à tubes d'eau ont une capacité de 4 500 à 120 000 kilogrammes par heure de vapeur. Les chaudières à tubes d'eau dans les centrales thermiques sont également appelées unités de production de vapeur.
Benson Boiler
Fotolia.com "> ••• pipelines vers l'image d'une turbine à vapeur par Andrei Merkulov de Fotolia.comLa chaudière Benson est appelée un générateur de vapeur supercritique et est souvent utilisée pour produire de l'énergie électrique. Il fonctionne à une pression si élevée, supérieure à 3 200 psi, que l’ébullition réelle s’arrête et qu’il n’ya pas de séparation eau-vapeur. Il n'y a pas de bulles, car la température de l'eau est supérieure à la pression critique à laquelle des bulles peuvent se former. Cette vapeur fonctionne dans une turbine à haute pression, puis entre dans le condenseur du générateur. Le terme «chaudière» ne devrait pas être utilisé avec ce générateur de vapeur car l’ébullition n’a pas vraiment lieu.
Chaudière à vapeur surchauffée
Ce type de chaudière vaporise de l'eau puis chauffe la vapeur dans un surchauffeur, produisant de la vapeur à une température beaucoup plus élevée. Cela crée une température d'échappement des gaz de combustion plus élevée, sauf si un «économiseur» est utilisé. L'économiseur chauffe l'eau d'alimentation qui passe à travers un réchauffeur d'air de combustion dans le trajet de l'évacuation des gaz de combustion chauds. Cette vapeur surchauffée augmente souvent l'efficacité globale de la production de vapeur et son utilisation, avec des gains de température d'entrée dans les turbines. La vapeur surchauffée crée des problèmes de sécurité, car si un composant du système tombe en panne et que de la vapeur s'échappe, la pression et la température élevées peuvent être mortelles. La température dans la zone de la chaudière à gaz de la chaudière est généralement comprise entre 2400 et 2900 degrés Fahrenheit. Certains d'entre eux sont des appareils de chauffage à convection, absorbant la chaleur d'un gaz semblable à un fluide, tandis que d'autres sont radiants, absorbant la chaleur du rayonnement.