Chaudière FW IRT à vapeur de réchauffage intermédiaire : fonctionnement et circuit

FW IRT : Vapeur de réchauffage intermédiaire

FW IRT (vapeur de réchauffage intermédiaire) : La principale caractéristique de cette chaudière est qu'elle est équipée d'un système de surchauffe par vapeur. Le but de ce système est, grâce à l'expansion, de permettre le fonctionnement avec de la vapeur sèche à haute pression. Pour obtenir une expansion avec vapeur sèche, on procède à un premier surchauffage de la vapeur (qui peut être réalisé en deux étapes).

Dans cette première phase de surchauffe, l'augmentation de la température est relativement faible : la vapeur à haute pression avant le réchauffage est proche de la température critique (limite de température que la vapeur peut atteindre en raison de contraintes techniques, etc.). Pour cette raison, lors de la détente, la vapeur peut entrer dans la zone de saturation et devenir vapeur humide. Pour éviter cela, après la première détente de la vapeur surchauffée on augmente sa température (deuxième surchauffe) avant la seconde détente, afin d'empêcher qu'elle n'atteigne la zone humide.

Pour réaliser ces détentes, on utilise deux turbines : une turbine à haute pression pour la première détente et une turbine à basse pression pour la seconde. La vapeur sortant de la turbine haute pression après cette détente voit son volume spécifique augmenter. Pour cette raison, la deuxième étape de surchauffe consiste en un ensemble supplémentaire de faisceaux de tubes. Cela s'explique car le collecteur supérieur est placé plus loin de la chambre de combustion de la chaudière.

Circuit : Domaine eau et vapeur (b)

L'eau entre dans la chaudière à travers le tube d'alimentation. Elle se sépare de l'économiseur principal dans les gaz de combustion (5). Après avoir traversé le dévoiement ou économiseur secondaire (4) puis en descendant les tubes, elle atteint le collecteur supérieur des vaporisateurs (6).

Dans le collecteur supérieur, l'eau et la vapeur se séparent : la vapeur entre dans le chauffage principal et est divisée, comme indiqué, en deux phases. Après avoir traversé la première phase (1) de surchauffe, la vapeur peut suivre deux directions :

• la première est d'aller au conduit de sortie qui mène à la turbine de l'AP (haute pression),
• la seconde est de passer par le tempéreur (9) situé dans le collecteur supérieur afin de compléter la deuxième phase du surchauffeur primaire (2).

La sortie de la deuxième phase se mélange avec la vapeur qui n'a pas traversé le tempéreur et permet ainsi de contrôler la température de la vapeur. Une fois cette phase passée, la vapeur va à la turbine de l'AP pour s'étendre. La vapeur sortant de la turbine haute pression passe ensuite au réchauffeur intermédiaire ou secondaire (3), puis se dirige vers la turbine de détente BP (basse pression).

La chaleur des gaz de combustion produits dans la zone (a) de la chaudière est transférée vers la zone (b) afin de céder la chaleur aux tuyaux et à la vapeur.

Modes de passage des gaz thermiques

Selon l'avance des turbines, le circuit de vapeur et le passage des gaz à l'intérieur de la chaudière sont variables :

Débit avec turbines en avance

Le gaz thermique entre dans la zone (b) de la chaudière. Une fois dans cette zone, il existe deux chemins possibles. Dans le premier cas, il traverse la zone de la première phase du surchauffage primaire (1) et la dérivation de l'économiseur (4). Dans le second, il traverse la deuxième phase du surchauffeur primaire (2) et le surchauffeur intermédiaire (3). La quantité de gaz passant par l'un ou l'autre chemin est réglée par un ensemble de vannes (pinces) situées en haut (7, 8). Pour ce mode de fonctionnement, la vanne d'entrée d'air (6) doit être fermée.

Débit sans préchauffage (turbines à gaz thermique)

Lorsque les turbines à gaz fonctionnent sans avance, le gaz thermique entre dans la zone (b) de la chaudière et peut suivre un seul chemin qui traverse la zone de la première phase du surchauffage primaire (1) et la dérivation de l'économiseur. Cela se produit parce que la vanne d'air (6) est ouverte : le ventilateur d'air entrant génère un courant descendant qui maintient la vanne supérieure (8) fermée. De cette façon, les gaz de combustion sont contraints de traverser le premier des chemins décrits, évitant ainsi la surchauffe excessive.

Remarques techniques :

• Le réglage des vannes (7, 8) et du tempéreur (9) est essentiel pour contrôler la température et la qualité de la vapeur.
• L'utilisation de deux étages de surchauffe et de deux turbines (AP et BP) permet d'assurer une vapeur sèche et d'optimiser le rendement et la sécurité du système.