(JO du 11 juillet 1936)
Texte modifié par :
Rectificatif au JO du 24 juillet 1936
Le sous-secrétaire d'État des mines, de l'électricité et des combustibles liquides
à
Messieurs les ingénieurs en chef des mines
1. Le règlement du 2 avril 1926, qui a interdit l'emploi de la fonte pour les parties des chaudières en contact avec les gaz de la combustion, n'a pas prononcé la même interdiction à l'égard des réchauffeurs d'eau. Il porte seulement que, pour les réchauffeurs fonctionnant sous pression, la fonte ne peut être employée que s'ils sont constitués par des tubes n'ayant pas plus de 100 mm de diamètre intérieur. Sous le rapport des appareils de sûreté, la seule disposition du décret visant les réchauffeurs est celle du premier paragraphe de l'article 10, aux termes duquel, quand des réchauffeurs d'eau d'alimentation sont munis d'appareils de fermeture permettant d'intercepter leur communication avec les chaudières, ils portent une soupape de sûreté réglée eu égard à leur timbre et suffisante pour limiter d'elle-même et en toutes circonstances la pression au taux fixé par l'art. 9.
On notera que la référence à l'art. 9 n'est faite ici qu'en ce qui concerne le taux de la limitation de pression. L'art. 9 parle de pression de vapeur. Un réchauffeur, dans son fonctionnement normal, ne contient que de l'eau à l'état liquide. Mais ce n'est pas l'état du fluide qu'a entendu viser l'art. 10, dont le texte doit par conséquent être lu comme s'il y avait : « Une soupape de sûreté réglée eu égard à leur timbre et suffisante pour empêcher d'elle-même et en toutes circonstances la pression effective de dépasser de plus d'un dixième la limite indiquée par le timbre réglementaire ».
2. A l'époque où furent promulguées ces dispositions, les réchauffeurs d'eau d'alimentation, dits économiseurs, formés de tubes en fonte d'un diamètre intérieur n'excédant pas 100 millimètres, n'avaient pas donné lieu à accidents graves, du moins dans notre pays.
Depuis lors, huit explosions, ayant fait au total onze morts et près de cent blessés, ont témoigné du danger que peuvent présenter ces appareils. Ces explosions ont exclusivement affecté des économiseurs en fonte à tubes lisses verticaux.
Une circonstance commune à tous ces accidents est que l'alimentation en eau du réchauffeur était suspendue ou irrégulièrement assurée, alors que le courant des fumées n'était pas détourné de la chambre de l'appareil. Dans ces conditions, l'eau, n'étant pas renouvelée, s'échauffe progressivement et, dès que sa température dans une partie quelconque de l'appareil dépasse le point d'ébullition correspondant à la pression, il s'y forme de la vapeur.
Or, il est du principe fondamental qu'un économiseur en fonte ne doit jamais être exposé à contenir de la vapeur. Si le règlement n'a pas interdit l'emploi de la fonte pour les réchauffeurs d'eau comme pour les chaudières, c'est parce que le réchauffeur d'eau lui apparaissait comme devant être toujours plein de liquide. La situation d'un économiseur où existerait un ciel de vapeur serait comparable à celle d'une chaudière qui, par une double contravention au règlement serait faite en fonte et manquerait d'eau.
3. Il est par conséquent nécessaire de faire en sorte que en toutes circonstances, la pression dans l'économiseur soit supérieure à la tension de vapeur correspondant à la plus forte température de l'eau et que, réciproquement, la température de l'eau, même dans la partie de l'économiseur où elle atteint le degré le plus élevé, soit inférieure à la température d'ébullition correspondant à la pression.
En régime normal de fonctionnement, le jeu des pompes d'alimentation, ou d'une manière plus générale, l'organisation de l'alimentation, entretient dans l'économiseur une pression qui est, en principe, voisine de celle du timbre, mais qui peut être notablement inférieure lorsque, dans la chaudière alimentée, règne une pression sensiblement plus faible que celle de son propre timbre.
D'autre part, la plus forte température de l'eau dans l'économiseur dépasse, d'une quantité quelque peu incertaine mais non négligeable, la température de l'eau à la sortie de l'appareil, parce que l'eau sortant de l'appareil est un mélange de filets liquides inégalement chauffés dans les différentes parties du faisceau des tubes.
Pour cette double raison, il est nécessaire de ménager une large marge de sécurité entre la température de l'eau à la sortie de l'économiseur et la température de saturation correspondant à la pression marquée par le timbre de celui-ci.
En général, pour les économiseurs à tubes lisses verticaux, constitués et installés selon les dispositions usuelles, cette marge de sécurité ne doit pas être inférieure à 50 degrés.
4. Le réglage de l'alimentation nécessaire pour proportionner continuellement l'arrivée d'eau aux chaudières à leur débit de vapeur, est obtenu soit en agissant directement sur les pompes, soit au moyen d'un régulateur interposé sur le refoulement de celles-ci. Dans ce second cas, le régulateur peut prendre place soit entre les pompes et l'économiseur, soit entre l'économiseur et la chaudière ou chacune des chaudières. C'est cette seconde solution qui doit être préférée, comme assurant plus sûrement l'entretien permanent de la pression normale dans l'économiseur et son remplissage immédiat au cas où il viendrait à perdre de l'eau, par exemple en cas de fuites aux emmanchements de ses tubes ou au robinet de vidange.
5. En dehors du fonctionnement normal dont il vient d'être question, il est des circonstances où des précautions spéciales sont à prendre par exemple quand, à la mise en train, les chaudières ne produisent pas encore de vapeur, ou quand, en cours de service, pour une cause quelconque, l'alimentation en eau de l'économiseur est ralentie ou suspendue d'une manière tant soit peu durable (marche en veilleuse de nuit).
En vue des cas de ce genre, il est recommandable de disposer les installations de manière que l'on puisse, à volonté, isoler l'économiseur du contact des fumées et faire passer celles-ci par une dérivation les conduisant directement des carneaux des chaudières à la cheminée.
Les registres ou autres dispositifs commandant le trajet des fumées doivent être établis de telle sorte que celles-ci n'aient plus, lorsque la dérivation est utilisée, aucun accès à la chambre de l'économiseur. Il ne faut pas confondre avec la disposition dont il s'agit un simple élargissement de la chambre de l'économiseur, obtenu par l'ouverture de ventelles et ayant pour objet de permettre, quand l'appareil est en chômage, la visite du faisceau des tubes. D'autre part, il convient naturellement de veiller au bon entretien et à l'efficacité des registres d'isolement.
Actuellement, beaucoup d'économiseurs ne possèdent pas une semblable dérivation. Pour ceux-là, il doit être de règle, dans tous les cas, de ne jamais suspendre l'alimentation de l'économiseur tant que le foyer de la chaudière est en activité. Toutefois cette règle pourrait conduire à alimenter la chaudière trop abondamment. Pour éviter cet inconvénient, tout en maintenant, comme cela est indispensable, l'alimentation de l'économiseur en activité continue, on peut soit recourir au procédé consistant à faire extraction aux chaudières, soit, préalablement, utiliser un dispositif de soutirage d'eau placé à la sortie de l'économiseur en amont des clapets de retenue automatique des chaudières. Ce dernier dispositif devra évidemment être distinct du robinet de vidange de l'économiseur et toutes dispositions utiles devront être prises pour que, quand il fonctionne, l'alimentation de l'économiseur ne soit ni interrompue, ni exagérément réduite.
6. D'après l'art. 10 du règlement, la présence d'une soupape de sûreté sur un économiseur ne serait pas obligatoire dans le cas où aucun appareil de fermeture ne permettrait d'intercepter sa communication avec les chaudières. L'appareil de retenue automatique, soupape ou clapet, dont la conduite d'alimentation de chaque chaudière doit être pourvue à proximité de celle-ci, ne compte pas comme appareil à fermeture, à moins qu'il ne possède un dispositif permettant de l'immobiliser sur son siège. Par contre, le régulateur automatique d'alimentation dont il a été question plus haut, ayant pour effet, à certains moments, d'intercepter la communication, doit être considéré comme un appareil de fermeture au sens de l'art. 10.
Quand bien même la conduite allant de l'économiseur à la chaudière ne porterait ni robinet, ni régulateur d'alimentation, il serait à recommander de munir l'économiseur d'une soupape de sûreté, parce que, s'il arrivait, malgré les précautions prises, qu'un ciel de vapeur commençât à se former au sommet de l'économiseur à une pression supérieure à celle régnant aux chaudières, on ne serait pas toujours assuré que la conduite reliant l'économiseur aux chaudières suffirait à assurer vers ces dernières l'écoulement d'une quantité de vapeur suffisante pour empêcher la pression de s'élever dans l'économiseur.
7. Il est à recommander aussi, bien que le règlement n'en dise rien, d'établir un appareil de retenue automatique en amont du réchauffeur, à l'insertion de la conduite d'alimentation sur l'appareil. Le développement d'un ciel de vapeur dans l'économiseur pourrait être, en effet, facilité, dans certains cas, par un refoulement de l'eau dans la conduite d'alimentation.
8. C'est l'aptitude particulière de la fonte à résister aux corrosions qui a permis le développement de son utilisation dans la construction des réchauffeurs d'eau d'alimentation.
Il n'est cependant pas inutile de prendre, dans l'emploi de tels réchauffeurs, des précautions spéciales en vue d'écarter les causes de corrosions. En particulier, il faut éviter que la vapeur d'eau contenue dans les fumées réchauffant l'appareil ne se condense sur la face extérieure des tubes. Le point de rosées des fumées dépend essentiellement de la composition des combustibles alimentant le foyer des chaudières, du taux d'excès d'air et de sa teneur en humidité ; pratiquement ce point de rosée est le plus souvent compris entre 40 et 60 degrés.
Ainsi, la température de l'eau d'alimentation des économiseurs, qu'il convient d'adapter aux conditions de chaque cas d'espèce, ne devrait jamais être inférieure à 40° C. Aucune difficulté ne s'impose, lorsque l'eau dont on dispose est à une température plus basse, à satisfaire cette condition ; il suffit de mélanger à l'eau froide une proportion convenable d'eau réchauffée puisée dans le réchauffeur lui-même.
9. Si la résistance de la fonte à la corrosion est une qualité favorable à la sécurité, sa fragilité est un défaut qu'il ne faut jamais perdre de vue ; d'une part, dans la construction des économiseurs en fonte, on doit veiller à n'employer que des fontes à haute résistance de la meilleure qualité ; d'autre part, dans l'emploi de ces appareils pour des pressions et à des températures élevées, il convient d'être particulièrement circonspect.
On a vu plus haut quelle marge il convenait de ménager entre la température de saturation correspondant à la pression du timbre et celle de l'eau mesurée à la sortie d'un économiseur en fonte à tubes lisses ; il doit être recommandé, en outre, à raison des conditions générales de résistance et de fonctionnement des économiseurs de ce type, de ne jamais dépasser, pour la température de l'eau à la sortie de l'appareil, le maximum de 150 degrés. Encore convient-il d'abaisser nettement ce maximum toutes les fois qu'il s'agit d'un appareil dont un certain nombre de tubes ont dû être supprimés ou remplacés pour cause de corrosion ou à la suite de ruptures. La répétition des ruptures de tubes en service doit être regardée comme l'indice d'un état de fatigue générale appelant la plus grande prudence, c'est-à-dire la limitation de la température de l'eau à la sortie de l'économiseur à 100 degrés au maximum.
10. La surveillance de la température qui règne dans un économiseur à la sortie de l'eau réchauffée est un facteur essentiel à la sécurité dans la conduite d'un tel appareil. Aussi doit-on considérer comme une mesure indispensable l'installation, sur tout économiseur, d'un thermomètre indiquant au chauffeur cette température. La graduation thermométrique, placée bien en vue du chauffeur - au besoin par le moyen d'un indicateur à distance - devra porter une marque très apparente indiquant la limite que la température ne doit pas dépasser. Il va sans dire que le chauffeur devra être instruit des mesures à prendre, dans le cas où la limite fixée viendrait à être atteinte, pour prévenir ou combattre toute élévation dangereuse de la température de l'eau dans l'appareil. Dans certains cas où la présence du chauffeur n'est pas continue en dépit du risque d'échauffement anormal de l'économiseur (marche en veilleuse de nuit avec des appareils dépourvus de dérivation du courant des fumées), il pourra être recommandable de doubler le thermomètre par un appareil avertisseur à distance, susceptible d'alerter en temps opportun le personnel chargé de la surveillance du générateur.
11. On voit par ce qui précède que les précautions essentielles à prendre dans l'utilisation des économiseurs en fonte à tubes lisses verticaux ont pour objet de prévenir la formation de ciel de vapeur dans ces appareils. C'est ce phénomène qui, d'après l'étude des accidents survenus, paraît avoir été cause de la plupart des explosions violentes. L'énergie libérée est d'autant plus considérable que la température de l'eau est plus élevée et que la capacité de l'appareil est plus grande ; cette dernière est toujours très importante dans les économiseurs à tubes lisses verticaux.
Il a été longtemps de tradition d'imputer les ruptures généralisées d'économiseurs en fonte à des explosions de gaz imbrûlés dans les chambres en maçonnerie enfermant ces appareils ; mais l'intensité relativement faible des effets dynamiques d'explosions de gaz qui ont pu être observées dans certains fourneaux de chaudières donne à penser qu'il n'y a pas lieu d'attacher à cette cause éventuelle d'accident un rôle aussi important. Néanmoins, toutes les fois que la nature des combustibles brûlés dans le foyer de la chaudière peut faire redouter une accumulation de gaz dans certaines parties en cloche de la chambre d'un économiseur, il est bon de munir l'installation de trappes d'expansion offrant une large issue au flux de l'explosion éventuelle. Pour l'installation de ces trappes, on s'inspirera des recommandations données, sous le n° 22, par la circulaire du 20 janvier 1930.
Dans la construction des chambres d'économiseurs et des carneaux adjacents, on devra s'efforcer d'éviter, dans toute la mesure du possible, les zones mortes qui seraient insuffisamment balayées par le courant des fumées et pourraient devenir le siège d'une accumulation de gaz combustibles.
12. En résumé, les précautions qu'il convient d'observer dans l'emploi des économiseurs en fonte à tubes lisses verticaux comme réchauffeurs d'eau d'alimentation sous pression sont les suivantes :
1° Limiter la température de l'eau au sortir de l'appareil à 50 degrés au-dessous de la température de vapeur saturée correspondant au timbre de l'économiseur, sans cependant dépasser pour cette température un maximum absolu qui sera fixé à 150 degrés pour les appareils en parfait état, pour s'abaisser jusqu'à 100 degrés pour les appareils fatigués dans lesquels de fréquentes ruptures de tubes attesteraient un état d'affaiblissement généralisé ;
2° Munir tout économiseur d'un thermomètre dont la graduation sera placée bien en vue du chauffeur et qui indiquera à tout instant la température régnant à la sortie de l'appareil, en même temps que la température limite à ne pas dépasser ; toutes instructions utiles seront données au chauffeur sur la manière dont il doit tenir compte des indications du thermomètre pour prévenir les dépassements dangereux. Dans certains cas, il sera bon de doubler le thermomètre d'un avertisseur à distance ;
3° Disposer de préférence les régulateurs automatiques d'alimentation entre les économiseurs et les chaudières ;
4° Maintenir une alimentation convenable de l'économiseur tant que le foyer de la chaudière est en activité, au besoin en procédant à des extractions de la chaudière, à moins que des dispositions matérielles efficaces ne permettent de détourner totalement le courant des fumées par une dérivation les canalisant directement des chaudières à la cheminée, sans passer par la chambre de l'économiseur ;
5° Munir, dans tous les cas, l'économiseur d'une soupape de sûreté, ainsi que d'un clapet de retenue placé sur la conduite d'alimentation ;
6° Maintenir à un degré suffisant la température d'eau d'alimentation de l'économiseur pour éviter la condensation des fumées sur les tubes, laquelle favorise leur corrosion extérieure ;
7° Enfin, dans l'établissement des chambres d'économiseurs, ménager des trappes d'expansion permettant d'évacuer le flux provenant d'une explosion éventuelle des gaz combustibles lorsque les dispositions de l'installation et la nature des combustibles utilisés pourront faire redouter l'accumulation de gaz non brûlés dans les chambres.
