La chaudière Cochran a été initialement achetée par le groupe Thompson-Cochran en tant que technologie de chaudière intégrée en Afrique du Sud et est devenue un leader international de la chaudronnerie après son adhésion au groupe Rolls-Royce.
Il était principalement utilisé dans les navires pour produire de la vapeur dans un but différent. Il peut utiliser l'huile / charbon ou la récupération de chaleur de l'échappement du moteur diesel, pour produire de la vapeur. Ces chaudières étaient également connues sous le nom de chaudières composites.
Définition de la chaudière Cochran
Il s'agit d'un axe de tambour vertical, chaudière à tube de feu qui a de nombreux tubes horizontaux pour augmenter la surface de chauffage. Elle est classée dans la catégorie des chaudières à tirage naturel, à circulation naturelle et à basse pression. Elle a un meilleur rendement que la simple chaudière verticale. Tout type de combustible tel que le charbon ou le pétrole peut être utilisé avec lui.
Chaudière Cochran Thermax
Il s'agit d'un axe de tambour vertical, chaudière à tube de feu qui a de nombreux tubes horizontaux pour augmenter la surface de chauffage. Il est classé dans la catégorie des chaudières à tirage naturel, à circulation naturelle et à basse pression. Il a une meilleure efficacité que la simple chaudière verticale. Il nécessite une surface au sol minimale. Différents types de combustibles tels que le charbon et l'huile peuvent être utilisés à l'intérieur de cette chaudière.
Construction et fonctionnement de la chaudière Cochran
Une chaudière Cochran se compose des éléments suivants:
1. Coquille:
C'est le corps principal de la chaudière qui ferme à la fois la vapeur et l'eau.
2. Grille de la chaudière
Il fait partie de la chaudière où le combustible solide est stocké et conçu pour faciliter la circulation de l'air et l'élimination simple des cendres.
3. Chambre de combustion de la chaudière
Partie de la chaudière où le combustible est brûlé pour produire des gaz de combustion à haute température. La surface intérieure est doublée de briques réfractaires pour éviter la surchauffe du corps de la chaudière.
4. Tubes à feu
Ce sont des tubes horizontaux reliés en un bouquet dont une extrémité est fixée au four et l'autre à la cheminée pour augmenter la surface de contact de la surface chauffante.
5. Trou d'incendie
Un petit trou au fond de la chambre de combustion sert à positionner le combustible dans la chaudière.
6. Foyer (fournaise)
Le médiateur entre les tubes à feu et la chambre de combustion est connu sous le nom de boîte à feu.
7. Cheminée
Il s'agit d'un tuyau d'échappement à travers lequel les gaz de combustion sont rejetés dans l'atmosphère.
8. Trou d'homme
Un regard est une petite ouverture pour l'entretien et l'inspection de la partie intérieure de la chaudière.
9. Doublure en briques réfractaires
C'est un typique type d'isolation fait d'argile et fourni à l'intérieur de la chaudière Cochran pour réduire le transfert de chaleur par convection vers la surface extérieure.
10. Cendrier
Les cendres sont stockées dans la fosse à cendres, qui est située sous la grille.
11. Porte de la boîte à fumée
Il donne accès à un dépôt de fumée propre de Smoke Box.
12. Tuyau anti-amorçage
Il est utilisé pour éviter que les gouttelettes d'eau ne soient emportées par la vapeur.
13. Couronne
C'est l'endroit où la combustion du combustible à l'intérieur de la chaudière a lieu.
14. Manomètre
Il est utilisé pour mesurer la pression de la vapeur.
15. Soupape de sécurité de la chaudière
Il s'agit d'un accessoire de sécurité monté sur la chaudière pour libérer de la vapeur supplémentaire lorsque la pression à l'intérieur de la chaudière dépasse la limite de sécurité.
16. Indicateur de niveau d'eau
Il s'agit d'un dispositif de sécurité utilisé pour inspecter le niveau d'eau à l'intérieur de la chaudière et empêcher le fonctionnement de la chaudière à un niveau d'eau bas.
17. Jauge de niveau d'eau
Pour vérifier le niveau d'eau à l'intérieur de la chaudière, une jauge à tube de verre est installée sur la surface extérieure de la chaudière, appelée jauge de niveau d'eau.
18. Bouchon fusible
Un montage de sécurité sur la chaudière pour éviter tout dommage dû à une surchauffe de la chaudière. Lorsque la température de l'eau de la chaudière dépasse la zone de sécurité, le bouchon fusible fondra et l'eau coulera dans le four de la chaudière et éteindra le feu.
19. Vanne d'arrêt
Il s'agit d'un dispositif de sécurité monté sur le corps de la chaudière pour arrêter le flux de vapeur dans la conduite principale. C'est une vanne normalement fermée.
Fonctionnement de la chaudière Cochran
Le principe de fonctionnement de Cochran Boiler est similaire à celui d'une chaudière à tube de feu vertical. Au niveau de la grille, le carburant est fourni par le trou d'incendie. Le combustible est brûlé et les gaz chauds formés sont utilisés pour transférer la chaleur à l'eau à travers le tube à feu. L'eau gagne de l'énergie thermique et se transforme en vapeur.
Chaudière verticale Cochran
Une chaudière verticale est classée dans la catégorie des chaudières à tirage naturel, à circulation naturelle et à basse pression.
Il s'agit d'une chaudière multi-tubulaire qui se traduit par une augmentation de la surface de transfert de chaleur.
Il est généralement utilisé pour générer de la vapeur pour les petites machines. Ces chaudières sont surtout utilisées sur les navires comme chaudières auxiliaires.
Application de la chaudière Cochran
La chaudière Cochran est utilisée dans:
- Industrie du papier et de la pâte.
- Usine de traitement chimique.
- Unités de raffinage.
- Diverses industries d'application de processus.
Schéma de la chaudière Cochran
La chaudière Cochran est quel type de chaudière
Il s'agit d'une forme améliorée de chaudière verticale simple où la surface de chauffage est augmentée par l'utilisation de tubes à feu multi-tubulaires.
Spécifications de la chaudière Cochran
Voici les spécifications de la chaudière Cochran
- Capacité de vapeur: 3500 kg / h
- Pression de service: 6.5 - 7 bar (pression nominale 15 bar)
- Surface de chauffage: 120 m2
- Hauteur: 5.79 m
- Diamètre de la coque: 2.75 m
- Diamètre du tube: 6 cm
- Efficacité: 70 à 75%
Fonctionnement de la chaudière Cochran
Le principe de fonctionnement de Cochran Boiler est similaire à celui d'une chaudière à tubes de fumée. Différents types de combustibles tels que le charbon ou l'huile sont transférés à la grille de la chaudière à travers le trou d'incendie. Le carburant est enflammé à travers le trou d'incendie dans la chaudière et le flux naturel d'air a lieu dans la chambre de combustion à partir de l'atmosphère.
Les gaz de combustion à haute température formés lors de la combustion du combustible fourni s'écoulent à travers le groupe de tubes à feu horizontaux. La chaleur est convectée du tube à feu (à l'intérieur du gaz de combustion à haute température s'écoule) vers l'eau. L'enthalpie de l'eau augmente la formation de vapeur. Les gaz d'échappement sont rejetés dans l'atmosphère.
Chaudière à tubes d'incendie Cochran
Il s'agit d'un type de chaudière dans laquelle les gaz de combustion s'écoulent à l'intérieur du tube à feu et de l'eau est entourée de ces tubes. Le transfert de chaleur par convection a lieu du gaz chaud à l'intérieur du tube vers l'eau environnante pour le convertir en vapeur.
Chaudière à vapeur Cochran
Avec un rendement élevé et un carburant réduit, les économiseurs Cochran sont rentables et utilisés comme récupération de chaleur perdue pour générer de la vapeur.
Accessoires attachés à la chaudière Cochran
Accessoires sur la chaudière Cochran
1. Indicateur de niveau d'eau
Il indique le niveau d'eau à l'intérieur de la chaudière, ce qui nous aide à maintenir le niveau d'eau entre le niveau haut et bas.
2. Manomètre
La pression de vapeur à l'intérieur de la chaudière est mesurée à l'aide d'un instrument appelé manomètre.
3. Soupape de sécurité
Une soupape à dégagement rapide, montée sur le corps de la chaudière pour protéger la chaudière de l'éclatement dû à une pression excessive, est connue sous le nom de soupape de sécurité.
Lorsque la pression interne atteint la valeur de consigne de la soupape de sécurité, celle-ci s'ouvre automatiquement et la vapeur haute pression est libérée.
4. Vanne d'arrêt
La fonction principale d'une vanne d'arrêt est d'arrêter le fonctionnement de la chaudière lorsque cela est nécessaire et également de contrôler le débit à l'intérieur de la chaudière.
5. Soupape de décharge
Il est utilisé pour éliminer les dépôts de sédiments et de tartre au fond du tambour de la chaudière pendant son fonctionnement et est également utilisé pour vider la chaudière à des fins de nettoyage ou d'inspection.
- Clapet anti-retour d'alimentation monté sur la chaudière.
Le débit d'eau du souteneur d'alimentation à la chaudière est contrôlé par un clapet anti-retour d'alimentation
7. Bouchon fusible
Il est utilisé pour couper le feu de la chaudière dans la fournaise, lorsque le niveau de l'eau est en dessous de la zone de sécurité pour éviter d'endommager la chaudière.
Avantages majeurs de la chaudière Cochran
Les principaux avantages de Cochran Boiler sont énumérés ci-dessous
- Coût inférieur de l'installation initiale.
- La superficie requise au sol est moindre.
- Facile à manipuler et à utiliser.
- Différents types de carburant peuvent être utilisés.
- Il est portable et pratique.
Classification de la chaudière Cochran
La chaudière Cochran peut être classée sur la base de différents critères en tant que chaudière verticale, multi-tubes, tube à feu, à chauffage interne et à circulation naturelle.
Avantages et inconvénients de la chaudière Cochran
Avantages de la chaudière Cochran
- Le coût d'installation initial est moindre.
- Requis moins de surface au sol.
- Facile à manipuler et à utiliser.
- Différents types de carburant peuvent être utilisés.
Inconvénients
- Le taux de génération de vapeur est faible.
- La réalisation des travaux de maintenance et d'inspection est difficile.
- Une plage de pression limitée est disponible.
- Une grande surface est requise pour l'installation en raison de sa conception verticale.
Capacité de la chaudière Cochran
La capacité de la chaudière est définie comme le taux de production de vapeur à pleine cuisson et est généralement exprimée en poids. La capacité de la chaudière Cochran est de l'ordre de 500 kg / s à 16 bar.
Conception de la chaudière Cochran
Le corps cylindrique principal de la chaudière qui contient de l'eau et de la vapeur est connu sous le nom de coque d'une chaudière. Le dessus de la chaudière a une structure en forme de dôme hémisphérique pour fournir de l'espace pour la vapeur générée.Cette forme est prévue pour avoir un rapport surface / volume plus élevé.Il a une structure compacte et occupe moins de surface au sol. Il est principalement utilisé pour les besoins de faible capacité.
Dimensions de la chaudière Cochran
- Diamètre de la coque: 2.75 m
- Hauteur de la chaudière: 5.79 m
- Echangeur de chaleur diamètre du tuyau : 6 cm
- Surface de chauffe 120 m2
Économiseur de chaudière Cochran
Un économiseur peut être utilisé pour réduire la consommation de carburant jusqu'à 6%. Il utilise la chaleur perdue du moteur principal du navire pour générer de la vapeur.
Chaudière Cochran horizontale
Il est principalement utilisé dans les locomotives et est une chaudière tubulaire à tube de feu à circulation interne à circulation naturelle. Il est conçu pour répondre aux fluctuations soudaines des demandes de vapeur.
Entretien de la chaudière Cochran
Voici la liste de certaines activités d'entretien de routine effectuées sur la chaudière:
- Analyse et traitement de la qualité de l'eau à l'aide de produits chimiques.
- Nettoyage chimique du dépôt de suie sur l'économiseur en utilisant de l'air à haute pression.
- Purge régulière pour réduire les dépôts de tartre.
- Tenir à jour les registres des tests et des inspections
- Inspection visuelle globale.
- Lubrification des composants.
- Inspection quotidienne de l'état du moteur.
- Nettoyage des filtres et inspection des ensembles veilleuse et brûleur.
- Inspection régulière de l'état des joints de la conduite de vapeur et remplacement des joints endommagés.
- Important pour maintenir le niveau d'eau requis à l'intérieur du tambour de la chaudière.
Processus de fabrication des chaudières Cochran
Une machine de découpe plasma à commande numérique est utilisée pour couper une plaque plate. Cette plaque plate est roulée pour le diamètre requis à l'aide de la pression hydraulique. Le soudage à l'arc immergé longitudinal est effectué pour un assemblage sans soudure.
L'inspection et l'assurance qualité sont effectuées tout au long du processus de fabrication. La technologie des rayons X est utilisée pour inspecter les soudures critiques. Pour un alignement précis des trous de tube, le fraisage CNC est utilisé.
Les tubes sont soudés manuellement en alignement avec les trous de tube. Le four, la chambre de combustion et l'enveloppe du tube avant sont montés sur le corps de la chaudière.
Les tests de pression sont effectués en utilisant une méthode non destructive.
Pièces de chaudière Cochran
- coquillage
- Grille
- Chambre de combustion
- Tubes à feu
- Trou d'incendie
- Four
- La cheminée
- Doublure en brique réfractaire
- Regard
- Tuyau de cheminée
Principe de la chaudière Cochran
Le transfert de chaleur par convection a lieu des gaz de combustion à l'eau par les tubes à feu pour former de la vapeur.
Chaudière à chaleur résiduelle Cochran
Il s'agit d'une chaudière qui produit de la vapeur en utilisant la chaleur résiduelle des gaz d'échappement de l'unité de propulsion principale d'un navire ou qui utilise du carburant au port. Elle est également connue sous le nom de chaudière à récupération de chaleur résiduelle.
Chaudière à tubes d'eau Cochran
Il s'agit d'une chaudière à tubes d'eau dans laquelle de l'eau est présente dans le tube et des gaz de combustion à haute température sont présents dans les environs du tube pour produire de la vapeur.
Différence entre la chaudière Cochran et Babcock
Une chaudière Cochran est une chaudière à tube de feu vertical dans laquelle les gaz de combustion s'écoulent à travers le tube à feu. L'énergie thermique est transférée principalement sous forme de convection du tube à feu chaud à l'eau environnante pour générer de la vapeur.
La chaudière Babcock est une chaudière à tube d'eau dans laquelle l'eau s'écoule à l'intérieur du tube, entourée de gaz de combustion chauds. L'énergie thermique est transférée principalement sous forme de convection des gaz chauds à l'eau à l'intérieur du tube pour générer de la vapeur. Ce type de chaudière est utilisé pour produire de la vapeur à haute pression.
Différence entre la chaudière Cochran et la chaudière Babcock & Wilcox
Une chaudière Cochran est une chaudière à tube de feu vertical dans laquelle les gaz de combustion s'écoulent à travers le tube à feu. La chaleur est transférée du tube à feu chaud à l'eau entourant le tube pour générer de la vapeur.
Chaudière Babcock & Wilcox est une chaudière à tubes d'eau dans laquelle l'eau circule à l'intérieur du tube, entourée de fumées chaudes. La chaleur est convectée du tube à l'eau pour augmenter l'enthalpie de l'eau et la convertir en vapeur. La vapeur à haute pression est produite par cette chaudière. Il a un tambour longitudinal et un tube incliné horizontal pour générer de la vapeur à haute pression. L'angle d'inclinaison des tubes est d'environ 15° ou plus avec l'horizontale.
Différence entre la chaudière Cochran et la chaudière Lancashire
La chaudière Cochran est une chaudière à tube de feu vertical dans laquelle les gaz de combustion s'écoulent à travers plusieurs tubes de combustion. Il est utilisé pour générer de la vapeur à basse pression et dispose d'un four situé à l'intérieur.
Lancashire est défini comme un type de tube de feu horizontal, chaudière à chauffage interne. La longueur de la chaudière du Lancashire est d'environ 7 à 9 mètres et le diamètre est de l'ordre de 2 à 3 mètres.
La définition de l'efficacité de la chaudière Cochran
L'efficacité de la chaudière Cochran est définie comme le rapport entre la chaleur réellement requise pour produire de la vapeur dans un certain laps de temps et la chaleur libérée dans le four pendant la période donnée.
Où,
m1 = est la masse d'eau
hf = enthalpie spécifique d'eau à la courbe de liquide saturé
h1 = enthalpie spécifique d'eau dans la région sub-froide
x = fraction de siccité
hfg = différence d'enthalpies entre vapeur saturée et liquide saturé courbe à pression constante.
C = capacité calorifique de l'eau
Histoire de la chaudière Cochran
La chaudière Cochran a été initialement achetée par le groupe Thompson-Cochran en tant que technologie de chaudière intégrée en Afrique du Sud et est devenue un leader international de la chaudronnerie après son adhésion au groupe Rolls-Royce.
Il était principalement utilisé dans les navires pour produire de la vapeur dans un but différent. Il peut utiliser l'huile / charbon ou la récupération de chaleur de l'échappement du moteur diesel, pour produire de la vapeur. Ces chaudières étaient également connues sous le nom de chaudières composites.
Voici les limites de la chaudière Cochran
- Le taux de génération de vapeur est faible.
- La capacité de traitement de la pression est limitée.
- Ne convient pas à un taux de génération de vapeur élevé.
- En raison de sa taille compacte, il est difficile à inspecter et à entretenir.
Problème 1: Eau d'alimentation fournie par heure 690 kg à 28 ℃, vapeur produite 0.97 sèche à 8 bar, charbon cuit par heure 91 kg de pouvoir calorifique 27,200 kJ / kg, cendres et charbon imbrûlé collectés sous les barres de feu 7.5 kg / heure de pouvoir calorifique 2760 kJ / kg, masse des fumées par kg de charbon brûlé 17.3 kg, température des fumées 325 ℃, température ambiante 17 ℃ et chaleur spécifique des fumées 1.026 kJ / kg K.
Trouvez
1. L'efficacité de la chaudière
2. Le pourcentage de chaleur évacué par les gaz de combustion
3. Le pourcentage de perte de chaleur dans les cendres
4. Le pourcentage de perte de chaleur non comptabilisé
5. Expliquez ce qui a pu réellement arriver à la chaleur incluse dans les pertes non comptabilisées.
Solution:
Chaleur fournie à la chaudière par heure = masse de combustible par heure x valeur calorifique du combustible
= 91 x 27,200 XNUMX kJ / heure
= 24,75,200 XNUMX kJ / heure
À 8 bar,
Enthalpie de l'eau à la courbe de liquide saturé (hf) = 721.1 kJ / kg (données du tableau de vapeur)
Enthalpie de la vapeur à la courbe de vapeur saturée (hg) = 2769.1 kJ / kg
Latent chaleur de vaporisation (hgf) = hg – hf
= 2769.1 - 721.1 kJ / kg
= 2048 kJ / kg
Enthalpie de vapeur humide = {hf + (X * hfg)}
Où, X = facteur de sécheresse
Enthalpie de la vapeur humide = {721.1 + (0.97 * 2048)}
= 2707.67 kJ / kg
Enthalpie de l'eau d'alimentation à 28 ℃ = C x T
Où,
C = capacité calorifique de l'eau
T = température de l'eau en ℃
Enthalpie de l'eau d'alimentation à 28 ℃ = 28 x 4.187
= 117.24 kJ / kg
Chaleur utilisée dans la production de vapeur par heure
= masse de vapeur produite par heure (m) x différence d'enthalpie de la vapeur humide et de l'eau d'alimentation.
= 690 * (2707.67 - 117.24) = 1787396 kJ / kg
1. Efficacité de la chaudière: rapport de la chaleur utilisée dans la formation de vapeur par heure à la chaleur fournie à la chaudière par heure.
= 1787396 / 2475200
= 0.7221 bar
= 72.21% efficace
2. Le pourcentage de chaleur évacué par les fumées = mg x Kp (tg - tf)
Où,
mg = est la masse des fumées = 17.3 kg / kg de charbon chauffé,
Kp = chaleur spécifique des fumées = 1.026 kJ / kg K
tg = température des fumées = 325 ℃
tf = température ambiante = 17 ℃
Énergie thermique totale emportée par les fumées
= 17.3 x 1.026 (325 à 17)
= 5467 kJ / kg de charbon.
Pourcentage de chaleur évacué par les gaz de combustion par kg de charbon brûlé
= (5467/27200) x 100
= 20.1%
3. Le pourcentage de perte de chaleur dans les cendres est le rapport entre le pouvoir calorifique des cendres en kJ / h et la chaleur fournie à la chaudière en kJ / h.
= {(7.5 x 2760) / 2475200} x 100
= 0.836%
4. Le pourcentage de perte de chaleur non comptabilisé est calculé par
= 100 - (72.21 + 20.1 + 0.836)
= 6.854%
5. La chaleur incluse dans les pertes non comptabilisées est celle due au rayonnement, au carburant qui n'est pas complètement brûlé, à la perte de chaleur avec les cendres chaudes, etc.
FAQ / NOTES COURTES
Ques.1: Où la chaudière Cochran est-elle utilisée?
Réponse: La chaudière Cochran est utilisée dans le secteur suivant:
- Industries du papier
- Industries du raffinage
- Industries chimiques
- Différentes applications de processus
Ques.2: Quels sont les trois principaux types de chaudières?
Réponse: Trois types de chaudières différents sont la chaudière combi, la chaudière de chauffage (ordinaire), la chaudière système.
- La chaudière combi
La chaudière ayant une seule unité et utilisée pour fournir de l'eau chaude à des fins domestiques à la maison.
- Chaudière uniquement (ordinaire)
Un ballon d'eau chaude y est attaché.
- Chaudière système
Une chaudière système est principalement similaire à une chaudière Combi autre que la production d'eau chaude. Un ballon d'eau chaude en acier y est attaché.
Ques.3: Quelle est l'aire de la surface chauffante d'une chaudière Cochran
Réponse: Avec un rendement d'environ 70 à 75%, la surface de chauffage de la chaudière Cochran est de 120 m2. Le fonctionnement de cette chaudière est de 7 bar et évalué à 15 bar.
Que 4: Quelles sont les unités de consommation de vapeur spécifique à la pause?
A. kg/kW-heure B. kJ/kg-K
C. kJ/kg D. kg/kW
Rép: A
Que 5: La perte d'énergie thermique maximale dans une chaudière est due à
A. Gaz de combustion B. Teneur en cendres
C. Pertes par rayonnement D. Combustion incomplète
Rép: A
Que 6: Quel instrument est utilisé pour mesurer la température des gaz de combustion avec le plus de précision?
A. Thermomètre B. Thermocouple
C. Pyromètre D. Pont en pierre de blé
Rép: C
Que 7: La chaudière Cochran est un type de
A. Une chaudière à tube de feu horizontal
B.Une chaudière à tube de feu vertical
C.Une chaudière à tube d'eau horizontale
D.Une chaudière à tubes d'eau verticale
Rép: D
Que 8: L'orientation des tubes d'eau dans une simple chaudière verticale
A. Horizontale
B. Incliné
C. Verticale
Tout ce qui précède
Rép: B
Que 9: Le rapport entre le diamètre des tubes de fumée internes d'une chaudière Lancashire et le diamètre de sa coquille est
A. Un quart
B. Un tiers
C. Deux cinquièmes
D. Un demi
Rép: C
Que 10: Le processus de chauffage de la vapeur sèche à pression constante, au-dessus de la température de saturation, est connu sous le nom de
A. Isentropique
B. Super chauffage
C. Sous-refroidissement
D. Isotherme
Rép: B
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