Les chaudières à vapeur sont une source d’énergie utile depuis plusieurs siècles. Avec une configuration simple, une chaudière à vapeur combine l’eau et la chaleur pour créer de la vapeur sous pression qui est facilement manipulée pour le chauffage intérieur, l’alimentation des moteurs et plus encore. Il existe de nombreux types de chaudières à vapeur, et chacune a un objectif unique. Ces machines puissantes comportent cependant des risques pour la sécurité, notamment des incendies et des explosions.
La configuration de base d’une chaudière à vapeur ne nécessite que quelques composants clés. Le réservoir est le plus important, car ce récipient hermétique en acier ou en fer forgé retient l’eau qui sera transformée en vapeur. Un élément chauffant, qui est généralement alimenté au gaz, au mazout ou au charbon, se trouve sous le réservoir. La vanne à vapeur est une petite ouverture au sommet du réservoir, généralement adaptée à un tuyau. La plupart des chaudières à vapeur à haute pression ont également une cheminée qui aide à expulser l’excès de chaleur du système.
Le fonctionnement d’une chaudière à vapeur est tout aussi simple. L’élément chauffant est porté à une température élevée. L’eau du réservoir finira par bouillir et créer de la vapeur. Au fur et à mesure que la vapeur s’accumule, elle est retenue dans la partie vide du réservoir connue sous le nom de dôme, créant un environnement hautement pressurisé. Une fois que la pression atteint un certain niveau, qui dépend de la taille de la chaudière, la pression est relâchée en sortant d’une vanne à vapeur, créant ainsi l’énergie nécessaire pour alimenter les moteurs et les systèmes de chauffage.
Ce mode de fonctionnement de base se trouve dans la plupart des chaudières à vapeur, mais quelques modifications ont été créées à des fins différentes. Une chaudière surchauffée utilise le processus standard et chauffe davantage la vapeur, augmentant la température et la production d’énergie, et elle est couramment utilisée pour faire tourner de grandes turbines. Les chaudières à tubes d’eau remplacent le grand réservoir par une série de tubes remplis d’eau qui peuvent atteindre l’ébullition plus rapidement et dégager plus de vapeur.
La chaudière à vapeur fournit une énergie efficace pour une variété de besoins, mais elle représente également un risque majeur pour la sécurité. En combinant des températures élevées et des situations de haute pression, des explosions de chaudières et des incendies peuvent se produire facilement. Les opérateurs de chaudières surveillent traditionnellement de près la température du réservoir afin d’éviter une catastrophe, et les chaudières modernes disposent de systèmes informatisés pour éteindre les éléments chauffants. De plus, un type de système de chaudière fermé connu sous le nom de Hartford Loop réalimente constamment l’alimentation en eau du réservoir afin d’éviter les dangers d’explosion d’un réservoir vide.