Combustion charbon

[invite6c30c088]

Bonjour,

j'aimerais connaitre la formule de la puissance dégagé par une chaudière à vapeur (foyer à grille mécanique) combustible : le charbon.
Il y a bien la formule Q=PCI* débit de charbon, mais bon le débit d'air ne rentrant pas en jeu je suppose que ce débit de charbon correspond au débit de charbon brûlé et que ce débit de charbon brûlé est fonction du débit d'air et du débit de charbon sur la grille.
Donc quelqu'un connaîtrait il la formule qui relie le débit de charbon brûlé avec le débit d'air et le débit de charbon sur la grille.

Merci.
-----

[LPFR]

Bonjour.
Quelle masse d'oxygène faut-il pour bruler 1 kg de charbon ?
(Revenez à la réaction chimique).
Quelle masse d'air contient une telle masse d'oxygène ?
Je ne suis pas sur, mais je pense qu'en pratique il fut un peu plus d'oxygène et d'air que celui calculé, pour que la combustion soit complète. Mais je ne connais pas cette valeur.
Au revoir.

[invite07941352]

Il me semble qu'avec le PCI du charbon et le dédit consommé , vous avez directement la puissance toute théorique de la chaudière . L'oxygéne est pris dans l'air ambiant , il y aura toujours la quantité nécessaire à la combustion .

[LPFR]

Re.
Je crois savoir que dans les chaudières à charbon, on contrôle la puissance en contrôlant l'admission d'air. On ne peut pas la contrôler avec la quantité de charbon fournie car il faut qu'il y ait toujours une bonne masse de charbon incandescent. Ce n'est pas comme avec le gaz ou le fuel.
A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite6c30c088]

Bonjour,

Je vais expliquer ce que je souhaite faire réellement:

On connait la puissance fournie, et en faite on choisie un débit d'air, et suivant le débit d'air le calcul nous donne une quantité de charbon sur grille.
Je ne sais pas si cela est possible est réaliste, mais on me demande modéliser la quantité de charbon qu'il y aura a utilisé.

En gros:
Circuit des fumées = foyer -> surchauffeur-> évaporateur-> économiseur
Circuit de l'eau = économiseur -> évaporateur-> surchauffeur

On sait qu'il faut une vapeur de 82bar 525°C (débit 120 t/h) en sortie de surchauffeur, et en fonction débit d'eau d'entrée économiseur, température d'eau d'entrée économiseur et débit d'air (température d'air ??) quelle quantité de charbon nous faut-il ?

Et donc la j'ai un big problème parce que tout se mord la queue:
-Soit je commence par poser un débit de charbon et à partir de l'air et de l'eau d'entrée ça calcule la température suivante (sortieEco_entréeEvapo;sortieE vapo_entréeSurcho;sortieSurcho ) et tant que sa ne trouve pas la bonne température de sortie surcho alors ça incrémente le débit et refait les calculs. Problème: pour moi pour calculer température sortie eco via température entrée eco il faut connaitre température des fumées à ce niveau mais on peut pas le connaitre vu que las fumées passe d'abord par surcho et evapo et qu'on a pas fait de calcul

-Sinon je voulais calculer la puissance au niveau de tous les échangeurs via P(échangeur)=h*S*delta(T) problèmes je ne connais pas delta(T) (je n'ai pas les températures autres que celles entrée éco et sortie surcho) et faire ensuite P(foyer)=P(échangeur)+P(pertes ) (je ne suis même pas sur qu'on puisse calculer les pertes sans faire des mesures)

Donc je suis perdu, soit il y a quelque chose auquel je ne pense pas qui pourrait me débloquer soit il y a une vrai méthode qui existe est que je ne trouve pas.

P.S: Je me demande s'il n'est pas judicieux d'ouvrir une autre discussion pour le "problème" en entier (titre ne correspond plus exactement au contenu) (LPFR en tant que modérateur que me conseille tu)

Merci

[LPFR]

Re.
Je pense que pour l'instant on peut garder cette discussion.
Si elle ne donne rien, alors vous pouvez ouvrir une nouvelle avec un titre "aguicheur".
Mais pour l'heure, le forum est très calme. Donc, il ne faut pas s'attendre à beaucoup de réponses.
A+

[invite6c30c088]

D'accord,

Je vois une autre façon (mas il y a toujours autant de problème)

je fixe caractéristique vapeur en sortie de surchauffeur, débit air et caractéristique d'eau entrée économiseur.
Je pose un débit de charbon j'obtient via calcul faisant intervenir le débit d'air une puissance dégagée

Il y a des relations faisant intervenir puissance et différence de température d'où je tire la température de la vapeur précédente (et ainsi de suite)

Problème: en faisant ça le premier calcul va considérer toute la puissance va trouver une toute petite température d'entrée et il 'y aura plus de puissance dans la suite du circuit des fumées

J'ai l'impression d'être dans une impasse. Je ne suis pas sur de tout ce que je dis mais en essayant de "poser" les choses de comprendre la "technique" de calcul, il me semble impossible de faire ces calculs.

[LPFR]

Re.
Ce n'est pas du tout mon spécialité, mais je crois qu'il doit avoir des milliers de bouquins sur les chaudières à vapeur. Et même des bouquins récents. Et de toute façon, le calcul doit être le même, indépendamment du combustible.
En connaissant la quantité de vapeur chauffé qu'il vous faut, vous pouvez calculer la quantité minimale charbon à bruler qu'il vous faut.
Ceci vous donne le débit d'air
Et en connaissant le rendement des échangeurs, vous pouvez calculer la température et le débit de l'air sortant. Et cette température vous donnera la quantité de charbon qu'il faut bruler pour "chauffer l'air sortant". Je pense qu'elle sera très petite comparée à celle utilisée pour fabriquer la vapeur.
Donc, un calcul en deux passages devrait être suffisant.
Mais je vous rappelle que ce n'est pas du tout mon domaine.
A+

[invite6c30c088]

Merci je regarde tout ça aujourd'hui (même si au premier coup d'oeil il doit y avoir des termes que je ne connais pas). Je créer un nouveau post au cas ou je remet votre réponse dessous.

[invite6c30c088]

Re

En connaissant la quantité de vapeur chauffé qu'il vous faut, vous pouvez calculer la quantité minimale charbon à bruler qu'il vous faut.
Ceci vous donne le débit d'air

C'est bien ça mon soucis je ne sais pas comment m'y prendre.

[LPFR]

Bonjour.
Calculez combien faut-il d'énergie pour chauffer une masse d'eau, de la température d'arrivée à celle d'ébullition à la pression désirée. Puis l'énergie pour chauffer cette même masse (de vapeur cette fois) de la température d'ébullition à la température finale désirée.
Cella vous donne l'énergie minimale (sans pertes) pour chauffer une masse d'eau (et de vapeur à la fin). Avec cela vous pouvez calculer la quantité de charbon, puis la quantité d'air.
La correction à apporter est celle des pertes thermiques des différentes parties, et l'énergie des gaz de combustion à l'entrée de la cheminée.
Au revoir.

[invite6c30c088]

Re.
Je crois que je veux trop me compliquer la vie des fois, quand je regarde vos réponse .
Je vais de ce pas essayer tout ceci.
(Je pense que je m'interdisais de faire ça du fait que pour moi pour trouver la "température d'ébullition" il fallait connaitre les températures des fumées (et autres) c'est à dire ce que je cherche à trouver à la fin donc un serpent qui se mord la queue, au final je pense que je vais devoir utilisée cette méthode). Je comprends ce que vous me conseiller de faire, je ne vois pas pourquoi ca ne marcherait pas en posant température d'entrée et d'ébullition (Ma dernière question qui apparait c'est est ce que si je change la température d'entrée on peut considérer que la température d'ébullition est la même ? (Si oui alors mes problèmes seront réglés sinon tant pis pour moi )

Merci

[LPFR]

Re.
Bien sur. La température d'ébullition de l'eau ne dépend que de la pression.
S'il vous manque des données, je vous conseille ce site:
http://www.engineeringtoolbox.com/index.html
Dans vos calculs, n'oubliez pas que la chaleur spécifique de l'eau varie avec la température (il faut faire, au moins, une moyenne) et que la chaleur de vaporisation dépend de la pression (ou température).
A+

[invite6c30c088]

Bonjour,
Déjà merci pour l'aide déjà apportée, ci dessous ce que j'ai fait via vos aides;

Enérgie nécessaire pour passer de l'eau liquide à la vapeur surchauffée P_eau= Energie necessaire pour passer de l'eau liquide, à la température d'entrée T1, à l'eau liquide à la température de vaporisation T2 + Energie nécessaire à la vaporisation + Energie necessaire à la surchauffe de la vapeur jusqu'à la température T3

Soit T1=125°C (90bars)
T2=300°C (86 bars)
T3=525°C (82 bars)
débit 120 t/h

Energie necessaire pour passer de l'eau liquide, à la température d'entrée T1, à l'eau liquide à la température de vaporisation T2
P1 = 33,33*(300-125)*4180 (capacité thermique massique =4180 kJ/(kg.K) pour l'exemple car plus valable pour température ambiante)

Energie nécessaire à la vaporisation
P2 = 33,33*1405.52 (1405.52 kJ/kg= chaleur latente de vaporisation à 86 bars)

Energie necessaire à la surchauffe de la vapeur jusqu'à la température T3
P3 = 33,33*(525-300)* 1809 (capacité thermique massique de la vapeur =1809 kJ/(kg.K) me parait bien faible, mais bon pour l'exemple)

Ainsi j'ai :

P_eau=P1+P2+P3

donc avec ça je peut dire que P_eau=P_mincharbon
avec P_mincharbon=PCI*M_{charbon brûlé}
M_{charbon brûlé}=Vitesse massique de combustion (fonction du débit d'air) * Masse de charbon

Donc à partir de la si j'arrive à trouver l'expression de la vitesse massique de combustion j'ai tout pour trouvé la masse minimale de charbon (celle nécessaire pour produire l'énergie nécessaire à la production de la vapeur surchauffé). Mais cela implique qu'il n'y aucune perte.

mais je ne vois pas comment calculer les pertes pour les rajouter à la puissance calculée plus haut. Parce que si je calcul les pertes par rapport à la production de chaleur par le charbon alors je rajoute ces pertes à la puissance nécessaire pour l'eau et donc il faut plus de chaleur donc plus de charbon et les pertes ne seront plus les mêmes et donc on repart pour un tour je retombent donc serpent qui se mord la queue.

Merci

[invite6c30c088]

J'ai bien trouvé des formules mais elle nécessite de connaitre la température de sortie de fumée, la composition exacte du charbon. Pour la composition du charbon cela ne pose pas de prbolèmes mais la température de sortie de fumée doit varier suivant température de l'air en entrée et de la puissance nécessaire par l'eau non ??

exemple de document on l'on retrouve des formules de calcul de perte ici

[invite6c30c088]

Re,

Pour les capacité thermique massique ou chaleur latente il s'agit de J/(kg.K) et non pas kJ.

[LPFR]

Bonjour.
Les pertes dépendent de l'installation. Probablement un expert peut les estimer avec le doigt mouillé, mais pas moi.
La température de sortie des gaz est d'au moins de 125° (température d'arrivée de l'eau) en supposant un récupérateur à contrecourant.
Il a l'air bien le document. Mais les valeurs de pression et température sont bien différents.
Au revoir.

[invite6c30c088]

Re,
Donc voici les calculs pour la puissance nécessaire à produire la vapeur surchauffée :
Energie necessaire pour passer de l'eau liquide, à la température d'entrée T1, à l'eau liquide à la température de vaporisation T2
P1 = 33,33*(300-125)*(5080+4223)/2=27131036.625 J/s(W)
Energie nécessaire à la vaporisation
P2 = 33,33*1405.52 = 46845.9816 J/s(W)
Energie necessaire à la surchauffe de la vapeur jusqu'à la température T3
P3 = 33,33*(525-300)*(5866.6+5644.3)/2 =43161558.4125 J/s (W)
Ainsi j'ai :
Peau=P1+P2+P3=703394410191 W= 70.34MW
Connaissez vous certains ordre de grandeur qui me permettrait de savoir si cela semble correct.

Pour les pertes je me doutent bien que vous ne pouvez pas devinez comme ça, je me suis mal exprimé je voulais savoir si il existait des formules qui permettait d'estimer les pertes suivant l'installation (et pas des formules qui utilisent des températures, débits mesurées). Mais j'ai beau cherché, je ne trouve pas, je vais donc voir si les calculs de perte déjà effectué via des mesures donnent des résultats assez constant en pourcentage de la puissance produite (suivant température d'eau etc ...) si c'est le cas j'utiliserai ces pourcentages directement. (C'est la seule solution que je vois, elle ne doit pas être très correct mais permet de donner un ordre de grandeur).

[LPFR]

Re.
Désolé, non. Je me suis déjà aventuré assez loin de mes terrains de jeu.
Je pense qu'à ce niveau, il faut avoir recours à des sources plus solides que ce que l'on trouve sur le web. Il faut chercher dans les bouquins spécialisés.


La valeur de la chaleur spécifique que vous avez prise (à 20°C) n'est pas très représentative. Regardez ici:
http://www.engineeringtoolbox.com/wa...ies-d_162.html
la dépendance avec la température.
A+

[invite6c30c088]

Bonjour,

Pour la valeur de la chaleur spécifique je ne suis jamais à 20°c pour l'eau je suis à 125°c et 300°c, température d'évaporation 300°c, pour la surchauffe de la vapeur je suis entre 300°(86bars) et 525°c(82bars). J'ai pris les valeurs sur ce site c'est vrai qu'il y a quand même une bonne différence entre les deux (surtout pour chaleur massique de l'eau à 300° il y a une différence d'environ 600J/(kg.K) je ne sais pas lequel est le plus juste