Chapitre III Etude Theorique Et Calcul de Rendement [PDF]

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CHAPITRE 3. ETUDE THEORIQUE ET CALCUL DE RENDEMENT

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CHAPITRE 3 _____________________________________________

ETUDE THEORIQUE ET CALCUL DE RENDEMENT _____________________________________________

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CHAPITRE 3. ETUDE THEORIQUE ET CALCUL DE RENDEMENT

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INTRODUCTION La chaleur apportée par le fuel n’est pas totalement récupérée par l’eau de la chaudière. Il existe toujours des pertes dues aux différents facteurs (les purges, les fumées…). Avant d’entamer le calcul du rendement des deux chaudières FML15&13-1, il est nécessaire d’effectuer successivement les bilans énergétiques et les bilans matières ainsi que l’évaluation des pertes qui feront l’objet de la première partie de ce chapitre. Après avoir défini les deux méthodes de calcul du rendement à savoir la méthode par évaluation des pertes et la méthode AFNOR utilisé à la Cosumar, la deuxième partie de ce chapitre sera consacrée aux calculs des rendements.

PARTIE 1 : ETUDE THEORIQUE DU RENDEMENT 3.1.1

Bilans énergétiques et bilan matière

Pour un calcul de bilans et du rendement, il est commode de définir le système étudié qui est dans notre cas chaudière – économiseur. Ainsi les flèches symbolisent la nature des échanges de chaleur entrante ou sortante de la chaudière. Cette représentation (figure 3.1) est souvent indispensable pour l’évaluation des bilans énergétiques.

Pertes

Parois Imbrûlés

Puissance Introduite

Fumées Gaz sec Vapeur d’eau contenue dans les fumées

Puissance Utile

Combustible Fuel N°2 Air (préchauffé) Eau d’alimentation

Chaudière & Économiseur

Production de la vapeur HP

Vapeur de pulvérisation

…… Ligne enveloppe du système bilan

Purges continues

Figure 3.1 : Bilan énergie du système chaudière-économiseur

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___________________________________________________________________________ a. Bilans énergétiques

ƒ Inventaire et calcul des puissances utiles: Qu C’est l’énergie transmise à l’eau chauffée par unité de temps, c’est-à-dire la différence entre l’énergie exportée vers l’utilisation (turbine ou réseau) et celle de l’eau à l’entrée du système sortant du dégazeur thermique. L’eau chauffée se trouve à des états ou à des niveaux de pression et de températures différentes; ainsi on peut avoir pour chaque chaudière un débit de vapeur surchauffée provenant principalement d’un débit d’eau d’alimentation à une certaine température. La chaleur transmise à l’eau d’alimentation au niveau du préchauffeur et de l’économiseur permet de la porter à ébullition, de la transformer en vapeur saturée à l’intérieur du ballon supérieur et de la surchauffer ensuite jusqu’à la température désirée à la sortie du surchauffeur. La puissance utile est calculée par la formule :

Qu = ∑ Ds hs − ∑ Di hi (kW)

(3.1)

avec hi (kJ/kg) : enthalpie de l’eau entrante, hs (kJ/kg) : enthalpie de la vapeur sortante, Di (kg/s) : débit de l’eau entrante, Ds (kg/s) : débit de la vapeur sortante,

ƒ Inventaire et calcul des puissances introduites dans les chaudières : Qin Les puissances introduites sont de différentes natures, la principale provenant du combustible. o Puissance introduite sous forme d’Enthalpie de formation du combustible Il s’agit du Pouvoir Calorifique Inférieur du fioul lourd N°2 : PCI = 9600 kcal/kg Pour obtenir la puissance, il suffit de la multiplier par le débit de combustible o Puissance introduite sous forme d’enthalpie sensible du fioul Etant donné que le fioul est préchauffé avant son admission dans la chambre de combustion, il possède donc une chaleur sensible. Effectivement ce préchauffage est assuré à l’aide de serpentins alimentés en vapeur comme on l’a déjà signalé précédemment. Le but de ce préchauffage est d’avoir une bonne combustion résultant d’une diminution de la viscosité du fioul. Cette puissance est exprimée par : Q fioul = D fioul C pfm (Taf − Tr )

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(3.2)

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___________________________________________________________________________ Dfioul : débit de fioul (kg/h) Cpfm : chaleur spécifique moyenne du fuel à pression constante en kcal/ kg.K = 0.46 kcal/kg.K selon les norms A.S.M.E (American Society of Mechanical Engineer). Taf : température d’admission du fioul Tr : température de référence prise égale à 24°C. o Puissance introduite sous forme de chaleur sensible de l’air comburant Même dans le cas de l’absence d’un système de préchauffage, la température de l’air à l’entrée de la chaudière est supérieure à celle de l’ambiance, ceci résulte du fait de la mise sous pression de l’air par les pompes d’aspiration. Cet air qui est aspiré du milieu ambiant est de l’air humide (mélange d’air sec et de vapeur d’eau). Cette puissance est exprimée par : Qa = Q3 = Da C pa (Taa − Tr )

(3.3)

Avec Da : débit d’air (Kg/h) Cpa : chaleur spécifique moyenne de l’air à Pression constante et à une température moyenne en kcal/ kg°K Taa : température d’aspiration de l’air °C Tr : température de référence prise égale à 24°C. o Calcul de la puissance globale introduite dans les chaudière: On a :

Qin = Q1 + Q2 + Q3

(3.4)

Tel que : Q1 = Dfuel PCIfuel Puissance provenant de l’enthalpie de formation du combustible Q2 =Qfuel= Dfuel Cpfuel (Tfuel –Tr) Puissance introduite sous forme d’enthalpie sensible du fioul Q3 = Da Cp air (Taa-Tr) la puissance apportée par l’air b. Bilan matière La connaissance de la composition et du débit de combustible permet de calculer les débits d’air et de fumées. Ces données seront utiles pour le calcul des pertes fumées. Sur le plan chimique, la combustion, ensemble de réactions d’oxydation, peut se représenter par le diagramme de la figure 3.2 :

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___________________________________________________________________________ Vapeur d’eau

Fumées

Air

Azote

N2

Oxygène

O2 H2O vapeur Combustion

Fuel lourd N°2

CO2 Analyse immédiate

Analyse élémentaire

Carbone fixe

C

Matières volatiles

H2 O2 + N2

Soufre

S

Humidité

H2O

SO2 Imbrûlés gazeux

Figure 3.2 : Diagramme de la combustion La composition du fuel utilisé est donnée dans le tableau ci-dessous.

Composition Fuel

% Poids

Carbone

85,3%

Hydrogène

10,5%

Soufre

3,4%

Azote

0,2%

Oxygène

0,5%

Humidité

0,8%

Total

100%

Densité

0,9667

Tableau 3.1 : Composition du Fuel

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___________________________________________________________________________ Les réactions admises sont celles de l’oxydation totale : C + O2

CO2

C + 4, 76 (mole) d’ air

CO2 + 3, 76 N2

H + ½ O2

H2O

H + 2, 38 (mole) d’air

H2O + 1, 88 N2

S + O2

SO2

S + 4, 76 (mole) d’air

SO2 + 3, 76 N2

Avec : Une composition massique de l'air: 76,8% de N2 et 23,2% de O2 Et une composition volumique : 79% de N2 et 21% de O2 La composition de fuel nous permet de calculer : - la quantité d’air nécessaire pour brûler un kilogramme de fuel Va. - Le volume des fumées humides Vf et le volume des fumées sèches Vf’. Les expressions de Va, Vf et Vf’ sont détaillées précédemment dans le chapitre 2. Le calcul de la quantité d’air strictement nécessaire pour la combustion de 1kg de fuel donne 13,58kg d’air. La combustion d’un kilogramme de fuel produit 14,57 kg de fumées.

3.1.2

Diagnostic des pertes

La quantité de chaleur perdue constitue l’écart entre l’énergie totale introduite et l’énergie utile reçue par l’eau de la chaudière. Elle regroupe principalement : ƒ ƒ ƒ ƒ

Les pertes par fumées Les pertes par purges continues Les pertes par parois Les pertes par imbrûlés

a. Pertes par fumées : Qf Les pertes par les fumées proviennent : ƒ

De la chaleur sensible contenue dans les fumées qui sont nettement plus chaudes que l'air aspiré dans la chaufferie.

ƒ

De la chaleur latente, si la vapeur d'eau contenue dans les fumées n'est pas entièrement condensée.

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___________________________________________________________________________ ƒ

Des imbrûlés issus d'un mauvais mélange entre l'air et le combustible, provoquant la production de CO au lieu de CO2 (la chaleur dégagée est alors inférieure à celle fournie par une combustion complète).

Une augmentation des pertes par les fumées peut provenir soit d’un mauvais excès d’air qui peut être dû à : -

Un mauvais réglage au niveau du brûleur Des problèmes d’entretien tels qu’une mauvaise distribution de l’air ou une mauvaise pulvérisation du fuel. Une chaudière encrassée : les dépôts internes (tartres) et externes (suies) qui limitent le transfert de chaleur entre l’eau de la chaudière et les fumées.

Première méthode de calcul : Les trois mesures Tf, Ta et CO2 étant faites, on évalue les pertes par chaleur sensible dans les fumées en pourcentage du PCI à l’aide de la formule de Siergert suivante : pertes(en%duPCI ) =

K × (T f − Ta ) %CO2

(3.5)

Avec : Tf : température des fumées Ta : température de l’air ambiant. %CO2 : teneur en CO2 des fumées (en %). K est le coefficient de Siergert varie avec le combustible. Il est déterminé par la formule : K = 0,008*%CO2max + 0,48 Pour le fioul n°2 K est d’environ 0.56 Deuxième méthode de calcul : Cette méthode se base sur la détermination analytique de la composition des fumées en CO2 en O2 et en N2. Pour le calcul des pertes fumées on suit les étapes suivantes : - Détermination de la masse, du volume et de la composition des fumées produites par la combustion du fuel, c'est-à-dire du pouvoir fumigène qui s’écrit : (Pa ou Va) - Détermination de leur capacité thermique massique ou volumique à partir de la composition des fumées,; Le débit des fumées sèches est : Dfs = Dfioul Vf

(3.6)

- Après le relevé de la température des fumées, on peut calculer la chaleur totale perdue par les gaz des fumées avec l’équation : Qf = Dfs * Cp * (Tf –Tr) Tf : température des gaz de fumées Cp : la chaleur spécifique moyenne pondérée des gaz de fumées à Tf

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(3.7)

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___________________________________________________________________________ b. Pertes par purges continues : Qpr Pour éviter l’augmentation de la salinité des eaux de chaudière, on effectue des purges au niveau du ballon supérieur de la chaudière Les pertes par purges proviennent de la chaleur sensible des eaux de purges, elles dépendent de la température et du taux de purge. Le taux de purge τp est calculé à partir des bilans matière sur la salinité des eaux de chaudière.

Dpurges = Deau – D vapeur P* Dpurges = A * Deau – 0 * D vapeur

Bilan global sur l’eau de chaudière Bilan partiel sur l’eau de chaudière

(3.8) (3.9)

A : Salinité de l’eau d’alimentation P : Salinité des eaux de purges. Sachant que le taux de purges est exprimé par :

τp =

τp =

D purges Dvapeur

ka A = P − A (k p − ka )

(3.10)

(3.11)

kp : Conductivité des eaux de purges. ka : Conductivité de l’eau d’alimentation. D’ou :

Q purges = τp Dvapeur * Hpurges

(3.12)

Hpurges : Enthalpie de l’eau à la température des purges. c. Pertes par imbrûlés : Qim Elles sont dues à la présence d’imbrûlés. La perte d’énergie relative à l’imbrûlé gazeux CO est donnée par l’expression : Qim =

ΔQ × DCO Vm

(3.13)

DCO = β Vf Dfioul représente le débit de CO contenu dans les fumées. Vm représente le volume molaire des gaz ; 22.4 m3/Kmol dans les conditions normales. o L’expression de la teneur de CO dans les fumées est :

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0,535 × Va ×τ N2 ⎤ ⎡ )α ⎥ ⎢100 − (1 + x ) w − (1 + C ⎣ ⎦ β= ⎡ x 0,535 × Va × τ N2 ⎤ ⎢1 − 2 + ⎥ C ⎣ ⎦

(3.14)

Où : x = τN2 / τO2 avec τO2 : teneur de O2 dans l’air atmosphérique. α : teneur de CO2 dans les fumées. C : pourcentage en carbone dans la composition chimique du combustible. w : teneur de O2 dans les fumées. Les paramètres α et w sont déterminés par une analyse chimique d’un échantillon des fumées. d. Pertes dues à l’humidité provenant de la combustion de l’hydrogène et l’eau contenue dans le fioul dans le cas où on se base sur le PCS : L’hydrogène contenu dans le combustible quitte la chaudière sous forme de vapeur d’eau. La quantité d’eau formée lors de la combustion d’un Kg de combustible est :

mH 2O = 100 [ E (%) + 9 × H (%)]

(3.15)

Elle s’exprime en Kg d’eau/Kg de fioul. E (%) : teneur en eau dans le combustible. H (%): teneur en hydrogène. La chaleur sensible de la masse d’eau envoyée sous forme de vapeur dans les fumées est : QH 2O = mH 2O × D fioul × C pvm (T f − Ta )

(3.16)

Cpvm : chaleur spécifique moyenne de la vapeur Tf : température des fumées Ta : température ambiante e. Pertes par parois Qp Elles sont dues aux échanges thermiques par rayonnement et par convection entre l’air ambiant et les parois de la chaudière. Ces pertes dépendent des dimensions des parois et de la nature de leurs matériaux de construction. Elles sont exprimées par la relation suivante : Q p = p '× C ×

C p’ PMCM P

PMCM P

(3.17)

: Coefficient d’écran (C = 0.75) : Valeur de la perte par parois à la MCM, exprimée en pourcentage du PCI du fuel consommé. (0.59 < p’< 0.6) : Puissance maximale de la chaudière : Puissance de la chaudière lors de l’essai

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CHAPITRE 3. ETUDE THEORIQUE ET CALCUL DE RENDEMENT

___________________________________________________________________________ 3.1.3

Méthode de calcul du rendement :

a. Notion du rendement Le rendement est un critère de qualité pour la chaudière. Il y a plusieurs paramètres de mesure dont la précision influence le rendement : - La pression. - La température. - L’analyse chimique. Dans notre étude on rapporte le rendement au PCI. b. Méthode de calcul du rendement de la combustion: Lorsqu’on ne tient compte que des pertes par fumées, le rendement obtenu est appelé « rendement de combustion » calculé par la relation suivante : Ou encore

Rc = 100 – Pertes fumées (en %PCI)

Rc =

D f × PCI − (Pertes fumées en Kcal) Df × PCI

(3.18)

(3.19)

c. Méthodes de calcul du rendement global : Le rendement est défini comme étant le rapport entre l’énergie produite utile et l’énergie totale introduite. Il est exprimé par la relation suivante : R=

Energie utile Energie introduite

(3.20)

L’énergie utile peut être calculé soit directement moyennant un bilan enthalpique, soit par soustraction des pertes de l’énergie introduite. Dans le présent rapport ce rendement sera calculé par deux méthodes : la première se base sur l’évaluation des pertes et la deuxième utilisée par la COSUMAR dite AFNOR.

ƒ Méthode de calcul par évaluation des pertes La quantité de chaleur perdue constitue l’écart entre l’énergie totale introduite et l’énergie utile. Elle regroupe principalement : -

Les pertes par fumées ; Les pertes par purges continues ; Les pertes par parois ; Les pertes par imbrûlés ;

Le rendement dans ce cas est exprimé comme suit : COSUMAR___________________________________________________________

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CHAPITRE 3. ETUDE THEORIQUE ET CALCUL DE RENDEMENT

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R = 100 −

Pertes π = 100 − Qin Energie introduite

(3.21)

Pertes globales : π = Qf + Q purges + Qim + Qp Puissance introduite : Qin = Q1 + Q2 + Q3

ƒ Méthode de calcul selon la norme AFNOR Au sein de la COSUMAR , la méthode adoptée pour le calcul du rendement, selon la norme française est basée sur le PCI comme puissance introduite et le calcul des pertes suivantes : Elles sont exprimées en kcal/kg de combustible brut. -

Pertes par imbrûlés solides ou gazeux, Pertes par chaleur sensible des gaz secs, Pertes par chaleur sensible des résidus solides, (négligeables pour le fuel utilisé) Pertes par parois.

Dans le cas où les calculs se basent sur le PCS on rajoute les pertes suivantes : -

Pertes par échauffement de la vapeur provenant de l’eau contenue dans l’air de combustion. Pertes par échauffement de la vapeur provenant de l’eau contenue dans le combustible,

Notons que dans cette méthode, les pertes par purge ne sont pas prises en considération. Dans ce cas la fermeture des purges est exigée lors du calcul du rendement. Les expressions de calcul de ces pertes sont les suivantes : -

Pertes par imbrûlés solides : P1 = 33819 × C '

-

Pertes par imbrûlés gazeux : P2 = 1,8 × (C − C ') × 12640 ×

-

(3.22)

A1 A1 + A2

Pertes par chaleur sensible des gaz secs : ( R1 − R2 ) × (1 − A1 ) R2' − R1' P3 = 1,8535 × (C − C ') × + A1 − A2 A1 + A2

-

(3.23)

(3.24)

Pertes par échauffement de la vapeur provenant de l’eau contenue dans l’air de combustion : P4 = 1,8 × (T16 − 25) × (9 H + h)

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(3.25)

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CHAPITRE 3. ETUDE THEORIQUE ET CALCUL DE RENDEMENT

___________________________________________________________________________ -

Pertes par échauffement de la vapeur provenant de l’eau contenue dans le combustible : P5 = 1,88 × (T f − Taa ) × K1 ×

-

C (C − C ') × (7 + 4 A1 + 4 A4 ) + 9 H + ( h − 1) × e 3 × ( A1 + A2 ) (1 − i )

(3.26)

Pertes par parois : P6 = p8 × C8 ×

PMCM I×P

(3.27)

Les désignations des paramètres de calcul du rendement selon la norme AFNOR, sont données dans le tableau ci-dessous : C

Taux de carbone de combustible kg/kg de combustible brut

C’

Carbone imbrûlé kg /kg de combustible

Ce

Taux de cendre de combustible kg/kg kg de combustible

I

Taux d’imbrûlé moyen des résidus solide kg/ kg de combustible

A1

Taux de CO2 dans les fumées (fraction volumique sur fumées sèches)

A2

Taux de CO dans les fumées (fraction volumique sur fumées sèches)

R1

Chaleur d'échauffement des produits gazeux de combustion entre 0°C et T12

R2

Chaleur d'échauffement de CO2entre 0°C et T12

R’1

Chaleur d'échauffement des produits gazeux de combustion entre 0°C et T16

R’2

Chaleur d'échauffement de CO2entre 0°C et T16

A4

Taux de O2 dans les fumées (fraction volumique sur fumées sèches)

H

Taux d’hydrogène de combustible kg/kg de combustible brut

H

Taux d’humidité de combustible kg/kg de combustible brut

Tf

Température de fumée sortie économiseur (°C)

Taa

Température d’air aspiré (°C)

K1

Taux de vapeur d’eau dans l’air de combustion (Hygrométrie) kg/kg d'air sec

Tr

Température des résidus solides

p8

Valeur de pertes par parois

C8

Coefficient d'écran

PMCP

Puissance de la chaudière à la marche maximale continue

P

Puissance de la chaudière lors de l’essai

Tableau 3.2: Paramètres de calcul du rendement par la norme AFNOR

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CHAPITRE 3. ETUDE THEORIQUE ET CALCUL DE RENDEMENT

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PARTIE 2 : CALCULS ET INTERPRETATIONS Pour le calcul du rendement des deux chaudières FML13 (1) et FML 15, nous avons choisi une journée de marche normale. Les relevés obtenus chaque quinzaine de minute et durant le premier poste, de 6h du matin jusqu’14h, sont divisés en deux tranches, avant ramonage et après ramonage. Il est à noter que les valeurs qui seront utilisées dans les calculs (débits, température…) sont des valeurs moyennes calculées à partir des relevées. Les valeurs obtenues sont regroupées dans le tableau suivant : FML 13 Date : le 15/03/2007 PCI : Kcal/Kg Débit de fuel : Kg/h Débit d’eau : T/h Débit de vapeur : T/h Débit d’air : T/h Température d’entré du fuel : °C Température d’air aspiré: °C Température des fumées : °C Température de l’eau entrée économiseur : °C Température de la vapeur sortie chaudière : °C

FML 15

avant ramonage 9600,00 3230,00 46,13 39,82 47,17 126,60 31,26 196,00

Après Ramonage 9600,00 3509,00 50,31 42,86 50,64 124,68 33,20 191,00

avant ramonage 9600,00 3977,00 50,80 50,36 58,00 140,00 25,60 186,00

après ramonage 9600,00 4200,00 54,80 52,37 60,90 139,90 26,50 181,00

118,95

119,46

118,70

118,70

369,00

389,60

390,72

390,00

Tableau 3.3: Valeurs moyennes des paramètres de calcul du rendement

Conductivité de l'eau d'alimentation ka (µs/cm)

17

Conductivité des purges kp (µs/cm)

607,37

Pression des purges (bar)

39,37

Enthalpie des purges (Kj/kg)

1082,92

Taux de purge τp %

2,88

Tableau 3.4 : Paramètres utiles pour le calcul des pertes purges.

3.2.1 Calcul du rendement de la combustion Les résultats de calcul du rendement de la combustion pour les chaudières FML15 et FML131 sont résumés dans le tableau suivant :

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CHAPITRE 3. ETUDE THEORIQUE ET CALCUL DE RENDEMENT

___________________________________________________________________________ CALCUL DU RENDEMENT DE LA COMBUSTION FML13 Grandeurs moyennes

FML15

Avant ramonage

Après ramonage

Avant ramonage

Après ramonage

Teneur en CO2 (%)

13,6

13,6

13,2

13,2

Teneur en O2 (%)

2,4

2,4

2,8

2,8

coefficient K pour le fioul

0,56

0,56

0,56

0,56

Pertes fumées sèches (%PCI)

7,12

6,88

6,87

6,67

92,88

93,12

93,13

93,33

Rc (%)

Tableau 3.5: Valeurs du rendement de la combustion 3.2.2 Calculs du rendement global par la première méthode en évaluant les pertes : Le calcul du rendement de la chaudière par la méthode d’évaluation des pertes, en utilisant les données ci-dessus on obtient : CALCUL DE RENDEMENT FML13

Qf: Pertes par fumées sèches (%PCI) Qpurges: Pertes par purges:(%PCI)

FML15

Avant ramonage 7,11

Après ramonage 6,88

Avant ramonage 6,87

Après ramonage 6,66

1,29

1,39

1,64

1,70

Qp: Pertes par parois (%PCI)

0,68

0,63

0,54

0,51

Total des pertes: %PCI

9,08

8,90

9,04

8,88

R

90,92

91,10

90,96

91,12

Tableau 3.6: évaluation des pertes et calcul du rendement 3.2.3 Calculs du rendement par la première méthode AFNOR : Le calcul du rendement par la méthode AFNOR donne les résultats suivants :

P1: Pertes par imbrûlés solides P2: Pertes par imbrûlés gazeux P3:Pertes par chaleur sensible des gaz secs P6:Pertes par parois

FML13 Avant ramonage 0,00 2,02 4,36 0,64

Rendement (%)

92,97

Les pertes en %PCI

Après ramonage 0,00 2,02 4,18 0,60

FML15 Avant ramonage 0,00 2,02 4,21 0,51

Après ramonage 0,00 2,02 4,09 0,49

93,20

93,26

93,40

Tableau 3.7 : Valeurs des pertes et du rendement calculés par la méthode AFNOR Nous remarquons que la chaudière FML15 a un rendement plus élevé que celui de la chaudière FML13-1.Ceci peut être expliqué par le fait que la chaudière FML15 est plus neuve. Elle a était installée en 2001 tandis que la FML13-1 date de 1986. COSUMAR___________________________________________________________

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CHAPITRE 3. ETUDE THEORIQUE ET CALCUL DE RENDEMENT

___________________________________________________________________________ Nous signalons que le rendement dans ce qui suit sera calculé selon la première méthode dite par évaluation des pertes puisque ses données sont plus exactes. 3.2.4 Conduite des chaudières FML13-1 et FML15 : Il est à signaler que les chaudières de la centrale chaufferie travaillent à charge variable. Ceci nuit à leurs rendements. Dans le but de déterminer l’allure du bon fonctionnement des chaudières, une analyse de l’évolution du rendement en fonction du taux de charge sera indispensable. Nous avons analysé les relevées journaliers (débit vapeur, température sortie économiseur avant et après ramonage pendant les trois postes) de la semaine du 05/04/2007 au 10/04/07. Les analyses de la variation du rendement en fonction du taux de charge (débit de vapeur produite rapporté au débit nominal de la chaudière) sont explicitées dans les courbes suivantes : Variation du rendement de la FML13-1 en fonction de la charge

FML13-1 92,2 92 91,8

R

91,6 91,4 91,2 91

88,00

85,67

84,67

84,17

83,33

82,50

82,00

81,33

80,25

77,00

71,25

71,00

90,6

66,37

90,8

charge de la FML13-1 (%)

Figure 3.3 : Evolution du rendement de la FML13-1 en fonction du taux de charge

Variation du rendement de la FML15 en fonction du tauxde charge

FML15 92,2 92 91,8

R

91,6 91,4 91,2 91 90,8

90 ,0 0

83 ,3 3

83 ,0 0

81 ,8 3

80 ,3 3

78 ,1 7

74 ,6 7

70 ,6 7

90,6

Taux de charge (%)

Figure 3.4 : Evolution du rendement de la FML15 en fonction du taux de charge COSUMAR___________________________________________________________

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CHAPITRE 3. ETUDE THEORIQUE ET CALCUL DE RENDEMENT

___________________________________________________________________________ Nous constatons que : -

pour la chaudière FML 13-1, un taux de charge au voisinage de 80% correspond un rendement moyen de l’ordre de 91,5%.

-

Pour la chaudière FML 15, un taux de charge au voisinage de 80% correspond un rendement moyen de l’ordre de 91,7%.

Ainsi, pour une bonne conduite des deux chaudières et afin d’optimiser le fonctionnement de la centrale chaufferie de la COSUMAR nous proposons de faire fonctionner les chaudières à des charges proches ou dépassant 80%. Le bon fonctionnement des chaudières doit être aussi assuré par un contrôle permanent de la température de fumées à la sortie de l’économiseur. Cette température est proportionnelle aux pertes fumées et son augmentation provoque une chute de rendement. L’influence du ramonage fera l’objet d’une étude détaillée du chapitre qui suit. Les courbes ci dessous illustrent l’évolution du rendement en fonction de la température de fumées à la sortie de l’économiseur avant et après ramonage pour les deux chaudières FML13-1 et FML15 :

Variation du rendement de la FML13-1 en fonction de Tf

R

avant ramonage Après ramonage 92,6 92,4 92,2 92 91,8 91,6 91,4 91,2 91 90,8 90,6 90,4 178

184

186

189

190

192

195

199

Tf

Figure 3.5 : Evolution du rendement de la FML13 en fonction de la température des fumées

COSUMAR___________________________________________________________

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CHAPITRE 3. ETUDE THEORIQUE ET CALCUL DE RENDEMENT

___________________________________________________________________________ Variation du rendement de la FML15 en fonction du Tf avant ramonage Après ramonage 93

92,5

R

92

91,5

91

90,5

90 173

181

182

183

184

187

190

192

193

197,3

204,32

Tf

Figure 3.6 : Evolution du rendement de la FML15 en fonction de la température des fumées D’après ces graphes nous remarquons que : - le rendement diminue de 0.04% par une augmentation d’un degrè Celicius. - Après ramonage la température des fumées à la sortie de l’économiseur diminue de 5°C. Donc une augmentation du rendement d’environ 0.2 %.

Conclusion : L’objectif du chapitre en cours est le calcul du rendement des deux chaudières FML13-1 et FML15. Ce calcul est basé sur une étude théorique du rendement qui met en évidence les différents paramètres nécessaires et les définitions des méthodes de calcul. Voici un tableau récapitulatif des rendements calculés par les deux méthodes :

FML13

FML15

Avant ramonage Après ramonage Avant ramonage Après ramonage R (évaluation des pertes) (%)

90,92

91,10

90,96

91,12

R (AFNOR) (%)

92,97

93,20

93,26

93,40

Tableau 3.8: Valeurs du rendement par les deux méthodes L’écart entre les résultats de rendement des deux méthodes est d’environ 2% PCI. En effet, la méthode AFNOR ne tient pas compte des pertes par purges. Un taux de charge dépassant les 80% est recommandé pour un fonctionnement optimal des chaudières. Le chapitre suivant fait l’objet d’une amélioration du rendement des deux chaudières (FML15 et FML13-1).

COSUMAR___________________________________________________________

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