Structure et fonctions du tambour de vapeur de la chaudière

Structure et fonctions du tambour de vapeur de la chaudière

En tant que composant critique des systèmes de chaudière, le Vanne de porte d'étanchéité joue un rôle essentiel dans la sécurité et le fonctionnement fiable. Étroitement intégrés à d'autres pièces contenant de la pression, le tambour de vapeur est le concentrateur central reliant les trois phases clés du fonctionnement de la chaudière: la chauffage, l'évaporation et la surchauffe. La transformation de l'eau d'alimentation en vapeur surchauffée qualifiée nécessite l'achèvement des trois processus. L'économiseur gère le chauffage de l'eau d'alimentation en eau saturée, l'évaporateur facilite le changement de phase en vapeur saturée et le surchauffeur apporte la vapeur à l'état de surchauffe requis. Le tambour de vapeur relie ces étapes: il reçoit l'eau d'alimentation de l'économiseur, forme une boucle de circulation avec la surface de chauffage de l'évaporation et fournit de la vapeur saturée au super-poignée.

Fonctions du tambour de vapeur
En tant que nœud central entre les processus de chauffage, d'évaporation et de surchauffe, le tambour de vapeur remplit plusieurs fonctions essentielles:

Stockage et tampon d'énergie: le tambour de vapeur contient un certain volume d'eau et de vapeur, agissant comme un réservoir d'énergie. Pendant les fluctuations de charge, il équilibre l'inadéquation entre l'évaporation et les taux d'eau d'alimentation et stabilise la variation de la pression de vapeur.

Assurance de la qualité de la vapeur: Le tambour de vapeur est équipé de séparateurs à eau à vapeur, de dispositifs de purification à la vapeur, de systèmes de dosage et de vannes de purge pour assurer la pureté de la vapeur et protéger le système de chaudière.

Fonctionnement sûr: plusieurs instruments de sécurité - y compris les jauges de niveau d'eau, les manomètres, les vannes de purge d'urgence et les vannes de sécurité - sont installées pour surveiller et sauvegarder le fonctionnement de la chaudière.

Aperçu du système de tambour de vapeur
1.Le tambour de vapeur se connecte avec l'échangeur de chaleur via des tubes à la colonne montante et à la baisse, formant une boucle de circulation naturelle où le mélange à vapeur-eau augmente et les retours plus fraîches de l'eau par gravité. Dans les systèmes de circulation forcée, les pompes en eau d'alimentation maintiennent directement le niveau.
2.Le tambour comprend des systèmes de séparation et de purge de vapeur intégrés pour assurer une qualité de vapeur élevée.
3. avec une capacité d'eau importante et une inertie thermique, le tambour de vapeur aide à amortir les variations de pression pendant les changements de charge.
4.Instrumentation montée sur le tambour assure une surveillance et une réponse en temps réel pour la sécurité de la chaudière.
5.Le tambour de vapeur agit comme un récipient d'équilibrage de pression, soutenant l'écoulement dans les circuits muraux refroidis par eau.

Structure du tambour de vapeur
Le tambour de vapeur se compose de trois composants internes clés:
Dispositifs de séparation à eau à vapeur
Équipement de purification à la vapeur
Systèmes de purge, de dosage et de drain d'urgence

Principes de séparation:
Séparation de la gravité basée sur les différences de densité
Séparation inertielle par changement directionnel
Séparation centrifuge via le mouvement du vortex
Séparation d'adhésion où les films d'eau sur les murs coulent vers le bas
Les appareils comprennent des séparateurs de cyclone (fabriqués à partir d'acier de 2 à 3 mm), des séparateurs de type Baffle et des plaques perforées. Les séparateurs de cyclone utilisent l'entrée tangentielle et la force centrifuge pour séparer l'eau et la vapeur. La séparation en plusieurs étapes assure une pureté à grande vapeur avant que la vapeur ne sorte du tambour.

Fonctionnement du tambour de vapeur
1. Le mélange à eau à vapeur entre dans les contremarches et s'écoule dans des passages annulaires formés avec des plaques de chicane, permettant un transfert de chaleur uniforme et minimiser la contrainte thermique pendant le démarrage de la chaudière.
2. La séparation de première étape se produit dans les séparateurs de cyclone par des effets inertiels.
3. La séance d'humidité est capturée dans des plaques de type onde dans la deuxième étape, en utilisant l'adhésion murale.
4. La troisième étape utilise la séparation de la gravité dans la section Purificatrice de vapeur pour éliminer les sels et les gouttelettes restants.
5.La vapeur purifiée est acheminée du haut du tambour de vapeur à la section Superheater.

Vannes de sécurité sur le tambour de vapeur
Pour garantir la sécurité, les tambours de vapeur avec des capacités supérieurs à 0,5 T doivent être équipés de deux vannes de sécurité, réglées à différentes pressions - plus fort pour contrôler la vapeur surchauffée, et plus élevée pour la pression du tambour. Les capuchons de soupape de type ouvert sont utilisés pour la dissipation de chaleur, et des leviers sont installés pour un soulagement manuel en cas de dysfonctionnement. Les soupapes de sécurité de type soufflet sont préférées pour améliorer l'équilibrage de la contre-pression et empêcher le levage prématuré.

Dispositifs de purification à la vapeur
Le nettoyage de la vapeur est basé sur l'interaction entre l'eau à faible sel et la vapeur à sel élevé, encourageant le transfert de sel dans l'eau et réduisant le report mécanique. Une mauvaise qualité de vapeur peut entraîner:
Échelle dans les turbines et les échangeurs de chaleur
Transfert de chaleur réduit, surchauffe des tuyaux et perte d'efficacité
Dysfonctionnement de la valve et restriction d'écoulement dans les turbines
Érosion de la lame et perte d'efficacité
Vibration due à des dépôts inégaux
Par conséquent, la qualité de la vapeur est essentielle pour la fiabilité du système.

Systèmes de purge
Les tambours à vapeur utilisent généralement une purge continue et intermittente:
La purge continue élimine l'eau de concentration élevée pour contrôler les niveaux de sel et de soufre. Il est généralement fixé à 200 à 300 mm en dessous du niveau d'eau normal.
La purge intermittente supprime les boues et les impuretés toutes les 8 à 24 heures pendant 0,5 à 1 minute, à des taux supérieurs à 1%, pour éviter l'accumulation et maintenir la qualité de la vapeur.

Dosage chimique dans les tambours à vapeur
Bien que l'eau d'alimentation soit prétraitée, elle contient toujours des impuretés qui se concentrent au fil du temps. Le dosage chimique - phosphate de sodium typiquement (Na₃po₄) - est ajouté pour réagir avec les sels de calcium et de magnésium, formant des boues non adhérentes. Il aide également à réguler les niveaux de pH dans des limites opérationnelles sûres.

Purge d'urgence
Le tuyau de purge d'urgence n'est pas conçu pour vider complètement le tambour de vapeur. Il est utilisé pour réduire rapidement le niveau d'eau lors d'incidents tels que le surfilage ou le transport en mousse. Le tuyau s'ouvre à la hauteur normale du niveau de l'eau et permet à l'eau d'être déchargée jusqu'à ce qu'elle soit légèrement en dessous de ce niveau, empêchant la vapeur de s'échapper inutilement. Une surveillance étroite est essentielle pendant l'utilisation pour éviter une perte de vapeur excessive et assurer la sécurité des surchauffes.