Alimentations en air

α (Eq. 3-10)

En jouant sur le rapport cyclique α, on obtient un temps de fonctionnement moyen de la vis précis quelle que soit la valeur de ce dernier. En pratique, l’automate, qui émet le signal d’entrée au variateur, prend comme valeur de calcul le temps d’arrêt tP (que nous avons fixé à 1s) et le rapport cyclique α. Ainsi l’automate calcule le temps de marche tM adéquat par la formule suivante :

^tM 1 α^.tP

α −

= (Eq. 3-11)

3.1.2.2. Alimentations en air

Deux types de moteurs et turbines d’air comburant équipent la chaudière. Sur les airs primaires, deux moteurs de 180W entraînent chacun une turbine qui délivre environ 300 Nm³/h en régime maximal. Sur l’air secondaire, trois moteurs de 90W entraînent des turbines qui délivrent chacune environ 43 Nm³/h au maximum. AS ³ _AS ² AS ¹ AP 2 AP 1 AS ³ _AS ² AS ¹ AP 2 AP 1 1 2 1 2 3 Airs primaires Airs secondaires 1 2 1 2 3 1 2 1 2 3 Airs primaires Airs secondaires

Souhaitant injecter davantage d’air secondaire, nous avons interverti les ensembles moteur/turbine entre ). Cette modification nous a permis d’obtenir grâce à ’air secondaire 1 de 72 Nm³/h en régime maximal.

agisse sur les variateurs

ur le bas et 10cm pour la porte.

l’air primaire 2 et l’air secondaire 1 (cf. Figure 3-6 l’ensemble moteur/turbine de 180W un débit d

Le contrôle des débits d’air par les volets de perte de charge est suffisamment aléatoire pour que nous abandonnions leur emploi au profit de la variation de fréquence à l’entrée des moteurs. Ainsi, nous avons recâblé l’automate, qui d’origine agissait sur les volets de perte de charge, afin qu’il

de fréquence de chacun des moteurs d’air. Les volets d’air secondaire ont alors été raccordés ensemble à une sortie analogique libre de l’automate ; de même pour les volets d’air primaire. Nous avons alors fixé les volets d’air secondaire selon leur pleine ouverture (soit un signal de 7V sur l’entrée 0-10V de commande) et fait varier la position des volets d’air primaire selon le besoin et en particulier pour obtenir des faibles débits d’air.

3.1.2.3. Foyer

La géométrie du foyer est celle d’un foyer à co-courant. Le dessin de la Figure 3-7 représente le foyer en coupe transversale et longitudinale selon l’échelle précisée. Le volume vide fait 2m de long, 60cm de large et 54cm au plus haut de la voûte, soit un volume de 620 litres. Les 8 éléments de voûte s’étendent sur 1,60m. Ces éléments de voûte sont composés d’une partie mâle et une partie femelle faites de béton réfractaire. L’épaisseur du béton réfractaire est de : 12cm pour la voûte, 8cm pour les parois latérales, 6cm s

Figure 3-7 : Vue en coupe longitudinale du foyer.

3.1.2.4. Grilles

Les grilles sont formées d’éléments en fonte comme l’illustre la Figure 3-8.

Figure 3-8 : Vue d’un élément de grille.

Placées selon sept rangs de douze éléments, les grilles couvrent toute la largeur du foyer, soit 61cm de large, et s’étendent sur 112cm depuis l’entrée du bois dans le foyer comme le mon rt e la Figure 3-9.

Figure 3-9 : Vue d'ensemble des grilles à l'intérieur du foyer.

Quatre rangs d’éléments de grilles sont immobiles par rapport au foyer et trois rangs sont mus par un vérin hydraulique. Les grilles ainsi formées permettent le déplacement de la matière solide reposant dessus. Les figures suivantes montrent la disposition des supports et le vérin.

Rangées mobiles Rangées fixes

Rangées mobiles Rangées fixes

Figure 3-10 : Vue sous le foyer du mode de montage des éléments de grilles (à droite) et du vérin engendrant le déplacement (à gauche).

Lors d’un mouvement complet d’aller et retour des grilles, les particules en contact avec les grilles effectuent un déplacement maximal de 7,5 centimètres. Ce mouvement d’aller et retour est accompli

condes minimum, ce qui correspond à une vitesse moyenne maximale de 3,6 mm/s. La vitesse

déplacement des grilles peut ensuite être contrôlée grâce à un cadencement de marche/arrêt du même el entation en bois.

dans une boîte de fumées et ensuite effectuer un second passage au travers de 18 tubes de 2m de long. La Figure 3-11 illustre la géométrie de l’échangeur ainsi que les sens de circulation des fumées.

en 21

se moyenne

de

type que c ui utilisé pour la vis d’alim

3.1.2.5. Echangeur

L’échangeur de chaleur est du type tubes de fumées. Les fumées circulent à l’intérieur de tubes d’acier de 50mm de diamètre intérieur selon un premier passage s’effectuant au travers de 29 tubes de 1,6m de long pour aboutir 1600 mm 2100 mm Ø 50 mm Ø 50 mm 1600 mm 0 mm 210

3.1.2.6. Dépoussiéreur

En sortie d’échangeur, les fumées sont distribuées dans 6 dépoussiéreurs cycloniques. En entrant dans la partie cylindrique du cyclone, les gaz sont mis en rotation par des ailettes. Les particules solides en suspensions dans les fumées, plus denses que les gaz, sont projetées par force centrifuge vers la paroi extérieure du cyclone (mouvement noté 1 sur la Figure 3-12).

1

B - B

2

A A

A - A

B B

B - B

1

2

A A

A - A

B B

Figure 3-12 : Schéma de principe d'un dépoussiéreur cyclonique.

Lorsque les gaz atteignent la partie conique, le rétrécissement de la section de passage augmente leur vitesse en proportion, ce qui accentue davantage l’éjection des particules solides. Dès que les particules solides atteignent la paroi, elles se retrouvent piégées dans la couche limite de l’écoulement des gaz. La vitesse des gaz étant trop faible au maintien des particules en suspension, celles-ci choient le long de la paroi inclinée du cône (mouvement 2) jusqu’au bac situé en dessous de l’orifice. Les gaz sont évacués par le tube central.

3.1.2.7. Extracteur

L’extraction des fumées est assurée par une turbine centrifuge actionnée par un moteur électrique de 2200W alimenté par un variateur de fréquence. Classiquement, l’extraction des fumées est surdimensionnée pour répondre à un mode d’utilisation particulier : la vitesse de rotation du moteur d’extraction est régulée par un PID afin de maintenir une différence de pression entre l’intérieur du foyer et l’air ambiant. Δp PID Variateur de fréquence . . Δp PID Variateur de fréquence . .

Ainsi, la puissance d’extraction des fumées s’adapte automatiquement aux débits d’entrée d’air et de combustible, aux pertes de charge amonts rencontrées dans le foyer, l’échangeur et le dépoussiéreur, ainsi qu’aux pertes de charge avales rencontrées dans la cheminée et à l’évacuation en toiture (perturbation par le vent). La différence de pression prise pour consigne est de 100Pa. Dans ces conditions d’utilisation, nous avons mesuré un débit maximal de 600Nm³/h de fumées extraites sans que la pression dans le foyer ne remonte.