Centrale À Vapeur [PDF]

Zitiervorschau

LES CENTRALES THERMIQUES A VAPEUR

Equipements de base

Chaudières Selon le parcours des fumées, on distingue deux types de chaudières : les chaudières à tubes de fumées et les chaudières à tubes d’eau.

Dans les chaudières à tubes de fumées, la flamme et les fumées qui résultent de la combustion circulent du brûleur jusqu'à la cheminée dans un faisceau de tubes immergés dans une calandre formant le réservoir d'eau. La circulation des fumées est en plusieurs passes, la première passe étant généralement constituée d'un seul tube de gros diamètre. Ces chaudières peuvent être équipées d'un ou de plusieurs brûleurs. Elles produisent généralement de la vapeur saturante, directement issue de l'ébullition dans le réservoir d'eau. Ce sont des chaudières à pression et capacité faible à moyenne.

Chaudières à tubes de fumées 1- Socle 2- Poignée de porte avant 3- Béton réfractaire 4- Porte arrière 5- Potence 6- Entrée d’eau froide 7- Tube de fumées 8- Virole 9- Trou d’homme 10- Laine de roche 11- Pate de levage 12- Sortie d’eau chaude 13- Plaque tubulaire 14- Cheminée 15- Poignée de porte arrière 16- Bride porte brûleur 17- Foyer central 18- Guide de flamme 19- Vidange 20- Thermomètre 21 Thermostat.

Chaudières à tubes de fumées

Chaudières à tubes de fumées

Chaudières à tubes de fumées

Chaudières à tubes d’eau Dans les chaudières à tubes d'eau, la combustion est réalisée dans une enceinte dont les parois sont tapissées de tubes d'eau appelés "écrans d’eau". Ces écrans sont alimentés par deux ballons, l'un en partie supérieure avec régulation de niveau, l'autre en partie basse en charge. Cet ensemble de tubes écrans et de ballons constitue l’évaporateur, qui est la partie essentielle de la chaudière. La chaudière comporte également un économiseur pour préchauffer l’eau et un ou plusieurs surchauffeurs pour surchauffer et éventuellement resurchauffer la vapeur. En plus de ces échangeurs où les gaz de combustion échangent de la chaleur avec l’eau et la vapeur d’eau, on pourrait y rencontrer d’autres échangeurs, comme le réchauffeur d’air utilisé dans le but de puiser au maximum dans l’énergie des fumées avant de les évacuer par la cheminée.

Chaudières à tubes d’eau Ballons d'eau supérieur et inférieur

Gaz de combustion (fumées) Le surchauffeur (rouge),

Deux brûleurs (haut et bas)

les économiseurs (en vert)

Arrivée d'air de combustion avec soufflante

Chaudières à tubes d’eau

Chaudières à tubes d’eau

Chaudières à tubes d’eau

Chaudières à tubes d’eau (Régimes d’ébullition au sein de l’évaporateur)

Chaudières à tubes d’eau (Régimes d’ébullition au sein de l’évaporateur) Lorsque l’ébullition démarre, les bulles de vapeur qui se détachent de la paroi, se condensent au milieu du tube, où le liquide est à une température inférieure à la saturation (ébullition nucléée sous refroidie) ou à saturation (ébullition nucléée saturée). Il s’agit d’un régime d’écoulement à bulles ("bubbly flow"). Quand la quantité de vapeur augmente, les bulles coalescent. Il y a donc des poches de vapeur séparées par des bouchons de liquide qui peuvent, eux mêmes, transporter des petites bulles. C’est le régime appelé "Slug flow", ou écoulement intermittent. La coalescence des poches de vapeur peut conduire à la formation d’un écoulement destructuré de type "churn flow" ou directement à la formation d’un écoulement annulaire "annular flow". Celui-ci est constitué d’un film de liquide à la paroi et d’un coeur de vapeur.

Chaudières à tubes d’eau (Régimes d’ébullition au sein de l’évaporateur) Le film de liquide s’amincit de plus en plus, des vagues apparaissent à l’interface liquide vapeur et des gouttelettes de liquide sont arrachées et entraînées au coeur de l’écoulement. Enfin, il peut y avoir de la vapeur partout dans le tube et des gouttelettes de liquide ("mist flow"). On parle d’assèchement de la paroi, "dryout", quand la couche de liquide existante dans l’écoulement annulaire disparaît à cause de l’arrachement et de l’évaporation du film de liquide. Lorsque la densité du flux de chaleur augmente, le titre de vapeur croît aussi, et les différents régimes se déplacent vers l’entrée du tube. Dans ce cas, on peut atteindre un niveau de flux qui fait apparaitre l’ébullition nucléée à la paroi et de suite après un régime d’ébullition en film, où une couche de vapeur s’étale sur la surface chaude. Les échanges thermiques, améliorés par la formation des bulles de vapeur par rapport au transfert dans le liquide, deviennent ensuite dégradés lorsque le film de vapeur sépare la paroi du liquide.

Chaudières à tubes d’eau (Circulation du fluide dans les tubes de l’évaporateur) La circulation de l'eau dans une chaudière est très importante pour éviter la formation de zones sèches où le métal est susceptible de fondre, de se déformer ou de s'oxyder prématurément sous l'effet de la chaleur. Ils existent trois types de circulation dans les tubes d’eau d’un évaporateur: - La circulation naturelle; - La circulation assistée; - La circulation forcée.

La Circulation Naturelle La circulation est due à la différence de densité entre l'eau dans les lignes de descente et le mélange eau vapeur dans les tubes chauffés. En sortie de ces tubes, on a un titre de vapeur d’environ 30 à 40% en fonction de la pression de fonctionnement. L'architecture de ce genre de chaudières est généralement verticale : Ballon en hauteur et tubes verticaux. Ballon L'eau parcourt plusieurs supérieur fois la boucle (ballon, tubes descendants, écrans Tubes descendants d’eau, retour au ballon) avant d'être évacuée du ballon sous forme de vapeur saturée. Collecteurs inférieurs

Tubes ascendants (écrans d’eau)

La Circulation Assistée

La pression de fonctionnement des chaudières est devenue de plus en plus élevée, notamment pour obtenir de meilleurs rendements dans les centrales thermiques. Lorsque la pression dans le ballon atteint des valeurs de l'ordre de 180 bars, la différence de masse volumique entre eau liquide et vapeur devient insuffisante pour assurer la circulation naturelle dans le circuit évaporatoire. On installe alors une pompe dans le circuit pour assurer la bonne circulation de l'eau.

La Circulation Forcée Dans cette catégorie, on distingue les petites chaudières de chauffage, des chaudières industrielles ou de centrales thermiques à haute pression. Dans le cas des chaudières utilisées sur les systèmes de chauffage, la circulation de l'eau dans les tuyauteries est assurée à l'aide d'une pompe appelée aussi "circulateur". Dans cette configuration, il n'est pas nécessaire de s'assurer comme dans les cas précédents que les pertes de charge permettent une circulation par convection.

La Circulation Forcée Dans le cas des chaudières industrielles et des chaudières de centrales thermiques, des technologies de chaudières à circulation forcée, sans ballon ont été développées . En effet, l'accroissement des pressions de fonctionnement s'est heurté à la barrière technologique de la résistance mécanique des ballons de chaudière. En outre le rôle de séparation des phases liquide et vapeur du ballon, n'a plus de sens quand on atteint des pressions supercritiques. Dans les chaudières à circulation forcée (de type Benson) l'eau ne circule pas plusieurs fois en boucle avant d'être vaporisée, elle entre plutôt dans les tubes écrans du foyer sous forme liquide et en ressort sous forme de vapeur saturée, d'où les appellations de chaudières "monotubulaires" ou de chaudières "once through". La circulation de l'eau dans l'évaporateur est assurée par des pompes à très haute pression qui "poussent" l'eau, puis la vapeur successivement dans les tubes de l'économiseur, de l'évaporateur, puis des surchauffeurs.

La Circulation Forcée

Types de Turbines à vapeur

Les turbines (en bleu) entraînant l’alternateur (en rouge)

Une ligne de Turbines à trois corps

Un rotor de turbine en suspension

Un rotor de turbine porté sur un chariot

Le Condenseur

Le principal rôle du condenseur est de condenser la vapeur sortant de la turbine au contact de la surface refroidie des tubes. Le fluide de refroidissement emporte ainsi une quantité d’énergie qui sera perdue pour le système. Les condensâts de vapeur seront ensuite renvoyés vers le générateur de vapeur à travers les différents équipements du poste d’eau. Les pompes d’extraction permettent la reprise de l’eau condensée et l’alimentation à travers les réchauffeurs BP de la bâche alimentaire qui sert également de dégazeur. Le condenseur doit également assurer le dégazage complet de la vapeur, de l’eau d’appoint et des condensâts. Les épis du faisceau tubulaire sont conçus pour éviter au maximum le contact entre les incondensables et l’eau condensée. Le faisceau est divisé en plusieurs épis, chacun étant en général muni d’une aspiration d’air. Le puits du condenseur est réalisé de façon à maintenir la température de l’eau à la température de saturation pour éviter son regazage. L’extraction des incondensables est assurée grâce à des pompes à vide et/ou à des éjecteurs.

Vue éclatée d’un Condenseur Manchette

Tuyauterie de soutirage Joint D’Os Sortie d’eau de refroidissement

Réchauffeurs Corps Boîte à eau

Faisceau tubulaire Plaques intermédiaires

Entrée d’eau de refroidissement

Puits

Extraction d’eau de condensation Ru d’eau

Extraction au milieu du faisceau

Supports

Ensemble faisceau et plaques tubulaires d’un Condenseur

Allure de la densification des tubes sur une plaque tubulaire de condenseur

En bleu, parties garnies de tubes et, en rouge, celles qui en sont dépourvues pour faciliter l’aspiration des condensâts.

Importance du vide au condenseur La pression et la température à l’échappement de la turbine sont déterminées par le fonctionnement du condenseur. C’est la température de la source de refroidissement disponible sur le site qui va fixer le "vide" qu’on pourrait réaliser au condenseur (eau de mer, eau de rivière avec ou sans réfrigérants atmosphériques…). Si on ne fait pas le vide, la température de condensation de la vapeur d’eau sera de 100°C puisque cette condensation aura lieu alors à la pression atmosphérique de 101.35 kPa. Si on fait le vide, la température de condensation dépendra de la pression, par exemple une température de 30°C correspond à une pression de 4.246 kPa. Le travail spécifique supplémentaire produit sera approximativement égal à hg(100°C) – hg(30°C), soit en effectuant la lecture sur les tables de la vapeur: 2676 – 2556= 120 kJ/kg

Importance du vide au condenseur En fait, tout se passe comme si on avait un autre cycle superposé au premier avec une source chaude à 100°C et une source froide à 30°C. Sur le diagramme ci-après, le travail utile est représenté en rouge sur l’énergie rejetée au condenseur en bleu. Le rendement thermique du cycle est égal au rapport entre la surface rouge et la somme des surfaces rouge et bleue. En réduisant la température de la source froide, la surface rouge représentant le travail utile augmente au détriment de la bleue représentant l’énergie rejetée au condenseur, qui diminue donc lorsque la condensation se fait à 30°C au lieu de 100°C. Notons au passage qu’il serait illusoire de vouloir refroidir le condenseur à l’aide d’une machine frigorifique. En effet, il faudrait fournir à cette dernière plus d’énergie qu’elle n’en ferait gagner, en vertu du second principe.

Importance du vide au condenseur

120 kJ/kg 100°C 30°C

Paramètres réduisant l’efficacité du condenseur Le maintien d’un bon vide au condenseur est important pour le rendement de l’installation. Un bon rendement n’est pas seulement source d’économie mais évite également une production indue de CO2. Fonctionnement normal En fonctionnement normal, la pression au condenseur varie en fonction de 2 paramètres : - Augmentation naturelle de la température de l’eau de refroidissement, le vide condenseur varie donc en fonction de la saison. La température de condensation sera plus élevée et la pression de vapeur également. - Augmentation du débit vapeur, plus le débit massique de vapeur à condenser est important, plus il y a de molécules de vapeur à condenser et plus la pression de vapeur augmente.

Paramètres réduisant l’efficacité du condenseur Salissures L’eau qui parcourt le condenseur est souvent issue directement du milieu naturel, rivière ou mer. Il se forme alors un agrégat très fin de micro-organismes que l’on appelle le biofilm ou voile biologique. Ce voile forme une résistance thermique. En fonction de la composition de l’eau, des boues peuvent également s’accumuler en un temps variable. Augmentation de la pression des incondensables Entrées d’air : un mauvais fonctionnement des dispositifs d’étanchéité des parties basse pression de la turbine, des joints non étanches au niveau de brides de robinetterie du poste d’eau voire des trous dans les parties basse pression du contournement de démarrage de la turbine peuvent produire un débit de gaz incondensables supérieur à celui que les pompes à vide peuvent évacuer.

Paramètres réduisant l’efficacité du condenseur Augmentation de la pression des incondensables Cet air forme des poches et empêche la condensation sur une partie des tubes d’eau, ce qui revient à diminuer la surface d’échange. Il en résulte une augmentation de la température de condensation et donc de la pression de vapeur. Perte d’efficacité des pompes à vide : Tout ce passe comme dans le cas de l’entrée d’air, de l’air s’accumule et empêche la condensation sur une partie des tubes. Entraînement de vapeur supplémentaire vers les pompes à vide : Les pompes à air extraient du condenseur un mélange d’air et de vapeur. Afin de limiter la quantité de vapeur extraite, on utilise un refroidisseur d’air muni de tôles (cette partie est nommée "niche à chien"). Une perforation de ces tôles provoque une augmentation de la proportion vapeur/air vers l’aspiration des pompes à vide et réduit leur efficacité.

Paramètres réduisant l’efficacité du condenseur Apport de vapeur parasite Fuite de vapeur : dans certaines installations, les premiers réchauffeurs sont situés à l’intérieur de la manchette du condenseur. Ce supplément de vapeur à condenser provoque une élévation de la pression de vapeur. Purges : le condenseur reçoit l’eau en provenance de purges utilisées lors du démarrage (circuit de contournement). En régime établie ces purges sont fermées. Si la robinetterie n’est pas étanche, de l’eau chaude ou de la vapeur pénètre dans le condenseur. L’apport d’énergie et de masse provoque une augmentation de la pression de vapeur et de la température de condensation. Défaillances du circuit d’eau de refroidissement Toutes les causes suivantes vont provoquer une augmentation de la température de condensation et donc de la pression de vapeur.

Paramètres réduisant l’efficacité du condenseur 1- Dégradation de la pompe de circulation : Une usure de la ou des pompes de circulation va provoquer une diminution du débit d’eau de refroidissement. 2- Dégradation des galeries : l’accumulation de coquillages, la dégradation du revêtement, peuvent causer une augmentation des pertes de charge et diminuer le débit d’eau de circulation. 3- Les salissures dans les tubes provoquent une augmentation des pertes de charge et donc une diminution du débit d’eau de refroidissement. 4- Désamorçage partiel du condenseur : Le condenseur est la partie haute du circuit hydraulique. Il constitue un siphon. S’il y a présence d’air en partie haute des boites à eau, une partie des tubes n’est pas parcourue par l’eau de refroidissement.

Paramètres réduisant l’efficacité du condenseur 5- Marée : pour les centrales en bord de mer, la marée basse peut influencer le débit d’eau de circulation, soit par désamorçage partiel du condenseur, soit par diminution du débit à cause de la baisse de hauteur d’eau à l’aspiration de la ou des pompes de circulation. Modification du cycle thermodynamique Augmentation de la vitesse restante : Des variations des paramètres de fonctionnement de la turbine (pression admission, température admission) et du débit de vapeur peuvent modifier la ligne de détente de la turbine. Si cela conduit la vapeur à avoir une vitesse supérieure à la vitesse optimale, cette énergie cinétique produit une augmentation de la pression et de la température au condenseur. Dégradation de la qualité de vapeur à l’admission : Le constructeur fournit des courbes de fonctionnement du condenseur en fonction du débit vapeur.

Paramètres réduisant l’efficacité du condenseur

Si l’enthalpie spécifique de la vapeur diminue, par exemple par baisse de pression ou de température, le débit nécessaire pour produire la puissance demandée va augmenter. Cette masse supplémentaire de vapeur à condenser provoque une augmentation de la pression de vapeur et de la température de condensation. Augmentation de la pression au condenseur : toutes les causes décrites ci-dessus, provoquent une augmentation du débit de vapeur due à l’action de la régulation de puissance du groupe. Cette augmentation du débit de vapeur provoque à son tour une augmentation de la pression.

Principe de fonctionnement de la pompe à anneau liquide Une pompe à anneau liquide est une pompe rotative constituée principalement d'un corps de pompe fixe et d'une roue à aubes entraînée en rotation. La roue à aubes est placée de façon excentrique par rapport au corps de la pompe. Pour fonctionner, ce type de pompe nécessite l'apport d'un liquide. Dès la mise en route, ce liquide est centrifugé contre les parois du corps de pompe, formant ainsi l’anneau liquide. La pompe aspire un fluide par l'orifice d'aspiration. À cause de l'excentricité de la roue par rapport à l’anneau liquide, le fluide pompé est comprimé puis évacué par l'orifice de refoulement. L'anneau liquide sert à garantir l'étanchéité entre les aubes, sans aucune autre pièce mécanique. Le liquide permet aussi d'évacuer la chaleur produite lors de la compression du fluide pompé.

Principe de fonctionnement de la pompe à anneau liquide

Orifice de refoulement Orifice d’aspiration

Anneau liquide Corps de pompe Roue à aubes

Principe de fonctionnement de la pompe à anneau liquide

Refoulement

Aspiration

En fonctionnement

À l’arrêt

Principe de fonctionnement de la pompe à anneau liquide

Ce type de pompe peut servir à abaisser la pression, ou au contraire à l'augmenter. Dans le cas d'une utilisation comme pompe à vide, la pression minimale est dictée par la pression de vapeur saturante du liquide formant l'anneau. En effet, au-dessous de cette pression, l'anneau liquide se vaporise et ne permet plus de faire l'étanchéité entre les cloisons de la roue à aubes. À titre indicatif, une pompe dont l'anneau liquide est de l'eau permet d'atteindre un vide absolu de 3 kPa.

Installation d’une pompe à anneau liquide utilisée comme pompe à vide Rotamètre Appoint (condensats)

Pompe à vide

Extraction d’air

Séparateur LS

Siphon

Echangeur

T FI

Refroidissement en circuit ouvert

Pompe

Configurations d’alimentation de l’anneau liquide

Fonctionnement en mode "liquide perdu" : Le liquide refoulé n’est pas réutilisé.

Fonctionnement en mode « recyclage partiel" : une partie du liquide refoulé est séparée du gaz puis est recyclée et réutilisée avec un complément de liquide neuf.

Fonctionnement en mode "recyclage total" : la totalité du liquide refoulé sera séparée du gaz puis recyclée et réutilisée après refroidissement.

Installation de la pompe à vide

Gaz et vapeur

Gaz

Pompe à vide

Séparateur

Liquide de service

Liquide de service + Condensâts

La pompe à vide à éjecteur Pour descendre à un vide plus bas (que celui limité par la température de vaporisation de l’anneau liquide), on peut faire appel à un éjecteur. Ce dernier, associé à la pompe à anneau liquide lui permet d'atteindre un vide final entre 0.7 et 2 kPa, fonction du débit et de la température de l'anneau liquide. Cet appareil est muni d'une tuyère, d'un venturi et de vapeur ou d'air comme fluide moteur (fluide primaire), servant à l'entraînement du gaz incondensable.

Principe de fonctionnement de l’éjecteur

Tuyère où le fluide primaire est Chambre de accéléré mélange

Diffuseur où la pression de l’écoulement résultant augmente

Fluide primaire (générateur) HP

Fluide secondaire (entraîné, aspiré) BP

Du fait qu’il ne comporte aucune pièce en mouvement, L’éjecteur est une solution très prisée par les utilisateurs.

Installation d’éjecteurs

Vanne casse-vide

Silencieux

Vapeur

Éjecteur

PT PT

Éjecteurs

PT

Séparateurs

Condenseur Pompes d’extraction

Pompe à vide à palette à injection directe d’huile par joint de transmission A la différence d’une pompe traditionnelle avec lubrification au comptegouttes, la pompe à circulation d’huile fonctionne selon un principe plus simple et fiable, à savoir le système d’injection sous pression du lubrifiant. Dans une pompe à vide INJECTION DIRECTE, les parties importantes en mouvement sont le rotor (a) et les palettes (c). Le rotor, désaxé, tourne à l’intérieur du stator (b). Les palettes (c), lubrifiées par un film d’huile, coulissent dans les rainures fraisées du rotor. L’air est aspiré à l’ajutage de la pompe (d) à travers un filtre, et la rotation entraîne successivement une augmentation du volume puis une diminution dans les secteurs (e) qui se forment entre rotor, palettes et stator. De cette manière, l’air est aspiré puis refoulé. L’huile est injectée en (f) et a pour fonction de refroidir l’air et de garantir l’étanchéité et la lubrification. L’air de sortie est déshuilé par chocs, puis s’écoule à travers le séparateur d’huile (g).

Condenseur en circuit ouvert Le condenseur en circuit ouvert se compose simplement d’une coque dans laquelle arrive la vapeur, traversée par des faisceaux de tubes refroidis par l’eau; la vapeur se condense sur ces tubes, ce qui crée le vide dans le condenseur. Le condenseur peut jouer aussi le Echappement Turbine rôle de dégazeur: en effet, les gaz dissous contenus dans la vapeur ne se condensent pas toujours avec elle, en particulier dans les Eau de refroidissement zones les plus froides du condenseur. Les gaz, piégés peuvent ainsi être évacués. Vapeur o

o

o

o

o

o

o

o

o

TE

Condensats

r

Condenseur

Caractéristiques du système: • réchauffement: r = 5 à 8°C • pincement: q = 3 à 4°C

Température de condensation: TC = TE + r + q

q Pompe d'extraction Eau d'extraction

Pompe de circulation Eau de refroidissement

vapeur

θ

TC

r TE

Condenseur sur tour de refroidissement Lorsque le site ne dispose pas d’un débit d’eau suffisant pour refroidir directement le condenseur, il est encore possible de refroidir celui-ci par un circuit d’eau secondaire, semi-fermé, lui même refroidi par l’air ambiant dans une tour de refroidissement. Les tours utilisées sont en général des tours humides: la chaleur est surtout évacuée par la vaporisation d’une partie de l’eau, absorbée par l’air. Ce phénomène crée parfois un Air saturé panache au dessus de la tour; pour l’éviter, une tour hybride est parfois choisie. Dans tous les cas, un appoint d’eau est nécessaire pour compenser l’évaporation. Tour humide La tour humide est évidemment plus chère que le circuit ouvert; Air elle est aussi moins performante: o o o o o o Vapeur T o o o o o la température de condensation o o o o o o o o o o o T est: TC = TH + A + r + q H

TE

r

Condenseur

Caractéristiques du système: • r = 10 à 12°C • q = 3 à 4°C • A = 6 à 10°C A = TE – TH: approche de la tour

q

Eau d'extraction

Eau de refroidissement

S

Tours de refroidissement humides à tirage naturel

Vue d’une centrale nucléaire avec tour de refroidissement humide

Tour de refroidissement humide : Composants principaux

Exemple d’une tour de refroidissement hybride

Hauteur réduite et panache visuel limité

Exemple d’une tour de refroidissement hybride

Mais : Aération renforcée à l’aide de gros ventilateurs (ici la partie humide de la tour)

Exemple d’un ensemble de tours de refroidissement à tirage mécanique

Aérocondenseur Lorsque le site ne dispose que de très peu d’eau, le condenseur est remplacé par un aérocondenseur, directement refroidi par l’air ambiant. L’aérocondenseur se compose de faisceaux de tubes disposés en nappes inclinées, dans lesquels la vapeur se condense; ces faisceaux de tubes sont refroidis par l’air, soufflé par des ventilateurs. La vapeur est amenée de la turbine jusqu’à l’aérocondenseur par une gaine de gros Vapeur diamètre, fournie en principe par le fabricant de l’aérocondenseur. T Aérocondenseur L’aérocondenseur est un système coûteux, encombrant, bruyant à cause des ventilateurs et peu performant car l’échange Air entre l’air et la vapeur est assez mauvais. Eau d'extraction T Il a en outre l’inconvénient de générer des Pompe d'extraction variations de vide très importantes, suivant la température d’air ambiant, ce qui est contraignant pour la turbine. Caractéristiques du système: S

C

• A = 25 à 30°C A = Tc – TS: approche de l’aérocondenseur Température de condensation: TC = TS + A

Poste de Réchauffage (Poste d’eau) L’alimentation en eau des générateurs de vapeurs (chaudières) et le réchauffage de cette eau sont assurés par : - Des pompes d’extraction; - Des réchauffeurs (régénérateurs) basse pression (BP); - Des turbo-pompes alimentaires (nourricières); - Des réchauffeurs haute pression (HP). Les pompes d’extraction refoulent dans la partie BP du poste de réchauffage. Le poste de réchauffage peut comprendre, en plus des réchauffeurs, des pompes d’extraction et des pompes alimentaires, des refroidisseurs de purges et des ballons munis de pompes de reprise des condensâts. Ainsi, les condensâts provenant des réchauffeurs à surface peuvent être dirigés directement vers le condenseur principal, ou bien repris à partir des ballons à l’aide de pompes de reprise pour leurs permettre de rejoindre la ligne d’eau principale en aval des réchauffeurs.

Deux réchauffeurs BP Les deux réchauffeurs sont disposés en manchette dans le condenseur et superposés. Ils sont nonisolables côté vapeur. Sur le R1, les condensâts sont envoyés directement au condenseur par l’intermédiaire d’un tube en "U". Sur le R2, les condensâts sont envoyés par gravité vers une bâche de reprise des condensât BP

Un autre réchauffeur BP

Réchauffeur BP horizontal, situé en dehors du condenseur, refroidisseur de condensats incorporé. Les condensâts sont évacués vers la bâche de reprise des condensâts BP.

Ballon de reprise des condensâts BP

Pompe de reprise des condensâts BP

Le dégazage Le dégazage de l’eau alimentaire consiste à réduire au maximum sa teneur en gaz incondensables, surtout à cause de l’oxygène et du CO2 qui risquent de provoquer la corrosion des surfaces d’échange dans la chaudière et de réduire les coefficients d’échange de chaleur dans les l’économiseur et l’évaporateur. Deux méthode de dégazage sont pratiquées : le dégazage chimique et le dégazage thermique. Dans le dégazage chimique, on utilise pour extraire l’oxygène, l’hydrazine N2H4 comme réactif. La réaction suivante aura lieu alors avec l’oxygène dissous dans l’eau : N2H4 + O2 → 2H2O + N2 Dans la chaudière, l’excédent d’hydrazine se décompose en ammoniac : 3N2H4 → 4NH3 + N2 L’ammoniac est emporté par la vapeur et peut se combiner avec le CO2 pour former du bicarbonate d’ammoniac. Dans le cas du dégazage chimique, il faut proscrire l’emploi du cuivre dans le circuit retour des condensâts

Le dégazage Thermique La solubilité d’un gaz (i) dans un liquide est proportionnelle au produit 𝜑(𝑇) ∙ 𝑝𝑖 où 𝑝𝑖 est la pression partielle du gaz dans la phase gazeuse surplombant le liquide et 𝜑(𝑇) un coefficient de proportionnalité dépendant de la température. Pour la solubilité de l’oxygène dans l’eau, 𝜑(𝑇) passe par une valeur minimum à 100 °C et varie peu entre 75°C et 125°C. On porte à ébullition l’eau afin de réduire les pressions partielle de O2 et de CO2. Il faut ensuite extraire les gaz vers l’atmosphère : On utilise à cet effet un simple évent si la pression dans le dégazeur est supérieure à la pression atmosphérique, ou une pompe à vide dans le cas contraire. En sortie de dégazeur l’eau alimentaire a une teneur en O2 comprise entre 5 μg/l et 200 μg/l. Le dégazage chimique est limité aux installations de petite taille, il peut également être utilisé en complément du dégazage thermique.

La bâche alimentaire et le dégazeur Le rôle de la bâche alimentaire et du dégazeur qui lui est associé est de : - Dégazer l’eau d’alimentation de la chaudière; - Réchauffer l’eau d’extraction en provenance du poste BP; - Assurer une mise en charge suffisante à l’aspiration des pompes alimentaires; - Absorber les variations de volume de l’eau du poste d’eau (et réserve d’eau); - Participer au contournement vapeur du condenseur du groupe turbo-alternateur. Le dégazage thermique s’opère par ruissellement et barbotage. Le dégazeur doit être dimensionné pour obtenir une teneur de l’eau alimentaire en O2 inférieur à 100 μg/l au démarrage (charge