Perfectionnements aux procédés et aux dispositifs de mesure
de la teneur en poussière des fluides gazeux.
La présente invention se rapporte à des perfectionnements aux procédés et aux dispositifs de mesure de la teneur en poussière des fluides gazeux. Elle est applicable, de façon par-
<EMI ID=1.1>
de métaux non ferreux, de matières pulvérulentes telles que ciment, etc...
Il est bien connu que dans la plupart des opérations métallurgiques qui donnent lieu à émission de fumées, la teneur globale en poussières de celles-ci, de même que leur teneur en
<EMI ID=2.1>
lution de la dite opération et peut, par sa mesure, renseigner l' opérateur sur cette évolution, ce qui lui permet de mieux la contrôler -Parmi Les moyens les plus usuellement utilises actuellement pour déterminer la teneur en poussière de fumées en mouvement dans un conduit donné, on peut citer celui qui consiste à prélever dans la. dit . conduit, par voie isocinétique, et pendant un certain temps, un échantillon des fumées, auxquelles on fait successivement subir des opérations de filtrage, puis d'
<EMI ID=3.1>
Cette méthode présente l'inconvénient d'une part, d'être lente, car elle ne permet que 5 à 6 mesures par jour, et d'
<EMI ID=4.1>
situ au stade industriel. En sus, elle est nettement discontinue,
<EMI ID=5.1>
quatre heures, ce qui ne permet pas d'agir efficacement au niveau du contrôle du processus.
Parmi les méthodes industrialisées d'estimation continue de la quantité de poussières, on peut citer deux méthodes principales, à savoir :
<EMI ID=6.1>
ment radioactif, méthode encore discontinue et influencée en outre par la nature des poussières retenues par le filtre (composition chimique, granulome trie, ...) ,
b. la mesure par voie optique de l'atténuation d'un rayonnement (soit
dans le spectre visible, soit dans l'infra-rouge) par la fumée passant entre un émetteur et un récepteur de rayonnement. Cette méthode présente l'inconvénient important de n'être que qualitative (atténuation dépendant de la section des particules et non de leur volume) .
A l'heure actuelle, il n'existe pas, à la connaissance du demandeur, de méthode de mesure continue satisfaisante de la teneur pondérale en poussière des fumées industrielles.
La présente invention a précisément pour objet .un tel procédé de prélèvement de fumées et de détermination de leur teneur pondérale en poussière, procédé continu qui permet d'éviter les inconvénients mentionnés ci-dessus.
Le procédé, objet de la présente invention, est essentiellement caractérisé 'en ce que l'on prélève, de préférence
de manière isocinétique, un échantillon des famées dont la teneur
en poussière est à déterminer , le dit prélèvement se faisant de façon continue, en ce que les fumées prélevées sont conduites à passer au travers d'un filtre, de façon continue, pendant une durée déterminée, répétée à intervalles de préférence réguliers, en ce
que pendant ces intervalles, le filtre est soumis à pesée à l'aide de tout capteur de force (par exemple peson, balance mécanique, ba-
priées, tandis que pendant ce temps, soit les fumées prélevées sont évacuées suivant un parcours qui court-circuite le filtre, soit le. prélèvement est lui-même interrompu, le cycle susdécrit étant ensuite recommencé, par exemple jusqu'à saturation complète de filtre, en ce que l'on déduit des valeurs des pesées successives du filtre de plus en plus chargé, le poids en poussière. relatif à chaque durée de prélèvement.
D'autre part, le débit de gaz prélevé ramené aux
<EMI ID=7.1>
nière continue. L'intégration de cette mesure durant chaque durée de prélèvement permet de calculer la teneur, en poussière des fumées, exprimée en gr/Nm . La mesure également continue de l'humidité des gaz au droit de l'organe déprimogène permet de corriger
<EMI ID=8.1>
Selon une variante intéressante du procédé de l' invention, entre le moment où l'on arrête une phase de prélèvement
(où on arrête l'alimentation du filtre) et celui où l'on démarre
<EMI ID=9.1>
dant une courte durée, un gaz sec, neutre ou inerte, exempt de
<EMI ID=10.1>
<EMI ID=11.1>
à éliminer toute humidité sur la couche de poussière - adhérant au filtre, ce qui permet, sans pratiquement perdre de temps, d'effectuer les différentes pesées, sur un. matériau sec. Afin d'améliorer cette opération, le corps du filtre peut également être porté
<EMI ID=12.1>
pendant une courte période à une température analogue (de préférence la même période et la même température) .
Le procédé de l'invention, tel que décrit cidessus: permet d'effectuer des mesures de la teneur en poussières, de fumées déterminées, de façon ininterrompue (par exemple, pendant 24 heures par jour et 7 jours/semaine), à raison par exemple d'une mesure tous les quarts d'heure. Ce résultat peut être obtenu également grace au fait que l'on peut faire usage d'un filtre, à la fois très serré (ne laissant pas passer les poussières de dia-
<EMI ID=13.1>
être utilisé sans difficulté pendant un temps très long, de l'ordre d'une semaine) avant de devoir être nettoyé ou remplacé, lequel remplacement est par ailleurs aussi simple que rapide.
La présente invention a également pour objet.un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus décrit.
Avant d'en définir les caractéristiques, on va en décrire un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif, sur un schéma non à l'échelle.
Sur ce schéma (fig.l), le repère 1 représente la canalisation dans laquelle se déplacent les fumées dans le sens
de la flèche 2, la prise de fumées est effectuée de manière isocinétique en 3. Pendant la phase de prélèvement, la vanne 4 est fermée, tandis que les vannes 5 et 6 sont ouvertes, les fumées parcourent alors le trajet suivant : vanne 5, raccord 7, embout
8, intéri-eur 9 du filtre 10, traversée du filtre 10, entrée dans l'enceinte 11, sortie par 12, vanne 6, canalisation d'évacuation
13.Pendant la phase de pesée, les vannes 5 et 6 sont fermées, tandis que la vanne 4 est ouverte, permettant aux fumées de s'échapper directement par 13.
Le dispositif de pesée est constitué de la façon suivante : reposant sur un socle 14 par l'intermédiaire de deux blocs amortisseurs 15 - 16, une balance électronique de précision
17 est munie à sa partie supérieure d'un embout profilé 18, des-
<EMI ID=14.1> chargé de poussière. Le filtre 10 fermé à sa partie inférieure
19 est muni de ce côté d'une broche 20, dont l'extrémité est pro- filée de façon à s'adapter à celle de l'embout 18. Le filtre 10 possède deux positions particulières, à savoir celle dans laquelle il est soumis à l'action des fumées (position représentée à la figure 1) et celle où il repose par son propre poids sur le dit embout 18.
Pendant la phase de passage des fumées, le filtre
10 est maintenu en place, de façon étanche, dans l'enceinte 11, par
<EMI ID=15.1>
pénétrant par 8 à l'intérieur 9 du filtre, n'en peuvent sortir qu' au travers de celui-ci.
Une fois que la phase de charge du filtre est terminée, un vérin 23 exerce une poussée dans le sens de la flèche 24 sur un cadre 25 (cfr. figure 2) relié par 3 tiges 26 à un disque de commande 27 muni d'une fourche circulaire 28. Cette fourche entraîne dans son mouvement le filtre 10 par l'intermédiaire d'un redan circu-
<EMI ID=16.1>
24, celui-ci quitte le contact des deux 0-rings et repose par son propre poids sur l'embout 18, et cela grâce à un certain jeu ménagé entre fourche 28 et redan 29. Le boîtier 31 est solidaire de L'em-
<EMI ID=17.1>
fixé de façon rigide à un châssis 32, par l'intermédiaire de sa
<EMI ID=18.1>
22.
Une fois la phase de pesée terminée, le vérin 23
remonte en sens inverse de la flèche 24 et la fourche 28 soulevant ! le redan 29 remet le filtre 10 dans sa position correspondant au
passage des fumées. On peut ajouter encore que juste après la fin
de la période de passage des gaz, mais avant démarrage de la manoeuvre pour la pesée, on souffle un court instant du gaz neutre
sec, à température appropriée, par le conduit 33, vanne 35, dans l'embout 8, de façon à sécher parfaitement les poussières retenues
<EMI ID=19.1> que les vannes 4 et 5 sont fermées. Au point de vue technologique, le filtre est avantageusement constitué d'un cylindre de papier poreux approprié, cylindre enserré dans un grillage métallique à larges mailles, ceci afin d'éviter toute déchirure du papier.
Ayant ainsi décrit une réalisation possible du dispositif de l'invention, on peut maintenant en définir les caractéristiques essentielles.
Le dispositif, objet de la présente invention, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comporte :
- un filtre à poussières, de préférence de forme cylindrique et à axe vertical, filtre dont une extrémité est fermée et l'autre raccordée à une conduite destinée à l'amenée des fumées à filtrer,
- une enceinte pouvant entourer, de façon étanche, le dit filtre dans une position dite de prélèvement et comportant une canalisation pour évacuer les fumées filtrées,
- des moyens pour déplacer le filtre de la position dite de prélèvement à une position dite de pesée,, dans laquelle le filtre n' est plus disposé de façon étanche dans la dite enceinte, mais repose par son propre poids sur une balance de précision, disposée sous le filtre, les dits moyens permettant de ramener le filtre dans sa position première de prélèvement,
- des moyens pour prélever, de façon continue, un échantillon des fumées et conduire ces fumées jusqu'à l'entrée du filtre
- un jeu de vannes disposées sur les conduits d'amenée des fumées au filtrage et sur les conduites d'évacuation de celles-ci après filtrage,
- des moyens de mesure du débit instantané des gaz prélevés et de calcul du volume des gaz prélevés correspondant à chaque période de prélèvement, en vue de calculer le taux pondéral de poussière \ en gr/Nm<3> -
Selon une modalité intéressante de ce dispositif, celui-ci comporte en outre un dispositif pour alimenter le filtre en un gaz neutre et sec, à une température supérieure à 100[deg.]C, ainsi qu'un dispositif pour le chauffage (par exemple électrique) de l'enceinte de filtrage.
Selon une autre modalité intéressante de ce dispositif, la.balance de précision est du type à indications cumulées et enregistrées en mémoire, et est munie d'amortisseurs de vibration.
Il a également été trouvé avantageux de fixer l' extrémité de la conduite d'amenée des fumées dans la paroi de 1' enceinte, située côté entrée du filtre, ce qui simplifie la construction de l'ensemble, permet l'entrée des fumées à l'intérieur
<EMI ID=20.1>
et par voie de conséquence, oblige celles-ci à en sortir latéralement, en abandonnant leurs poussières.
Egalement suivant l'invention, le dispositif d' étanchéité du filtre dans l'enceinte est réalisé au moyen de deux 0-rings disposés l'un entre l'entrée du filtre et l'extrémité de sortie du conduit d'amenée des fumées à filtrer ou solidaire de cette extrémité et l'autre entre l'extrémité fermée du filtre et une ouverture circulaire pratiquée dans l'enceinte pour laisser passage à cette extrémité du dit filtre ou à son prolongement.
Par ailleurs, il a été trouvé avantageux de pouvoir faire reposer le filtre sur la balance, par l'intermédiaire de son extrémité 1:ermée.
Il existe de multiples façons de concevoir le dispositif ci-dessus défini, qui toutes rentrent dans le domaine de la présente invention, dès qu'elles en respectent les principes.
Le dispositif ci-dessus décrit permet d'effectuer des mesures de teneurs en poussière de fumées de natures diverses, et cela de façon ininterrompue, à cadence élevée (par exemple une \ mesure par quart, d'heure) et pendant une durée très longue (par exemple une semaine) . Cet avantage est obtenu notamment grâce à l'emploi d'un filtre à grande capacité, permettant un très long service avant remplacement. Un tel filtre peut par exemple être constitué d'une. feuille de panier poreux appropriée ou de cellulose entourée d'un treillis métallique de protection contre les déchirures éventuelles.
En résumé, le procédé se caractérise par l'utilisation d'un dispositif de pesée, extrêmement sensible, associé à des moyens électro-mécaniques ou électroniques assurant une séquence entièrement automatique et reproductible de pose et de dépose d'un élément filtrant sur le dispositif de pesée, à savoir :
- des moyens d'étanchéité entre le corps du filtre et l'élément filtrant, durant la phase de prélèvement des fumées,
- des moyens assurant le guidage du filtre et sa complète libération, lors des phases de pesée, en vue d'éviter toute contrainte mécanique pouvant fausser la mesure,
- des moyens d'amortissements mécanique.. pneumatique, électrique, ainsi que des moyens temporisateurs pour éviter que l'on ne mesure des phénomènes transitoires,
- des moyens électroniques de visualisation des pesées effectuées et de calcul des grandeurs caractéristiques des fumées, notamment le taux de poussière en gr/Nm<3> de celles-ci,
- des moyens de chauffage sélectif des conduites et du corps de filtre et d'isolation thermique du dispositif de pesée,. en vue d'éliminer l'eau contenue dans les poussières à peser.
REVENDICATIONS
1. Procédé de mesure de la teneur en poussière
des fluides gazeux, caractérisé en ce que l'on prélève, de préférence de manière isocinétique, un échantillon des fumées dont la
teneur en poussière est à analyser, le dit prélèvement se faisant
de façon continue, en ce que les fumées prélevées sont conduites,
de façon à passer au travers d'un filtre, de façon continue, pendantr une durée déterminée, répétée à intervalles de préférence réguliers, en ce que pendant ces intervalles, le filtre est soumis à pesée, à l'aide de tout capteur de force, de sensibilité et de gammesde mesuresappropriée, tandis que pendant ce temps, soit les fumées prélevées sont évacuées suivant un parcours qui court-circuite
<EMI ID=21.1>
susdécrit étant ensuite recommencé, par exemple jusqu'à saturation complète du filtre, en ce que l'on déduit des valeurs des pesées successives du filtre de plus en plus-chargé, le poids en poussières relatif à chaque durée de prélèvement.
Improvements to measurement procedures and devices
the dust content of gaseous fluids.
The present invention relates to improvements to methods and devices for measuring the dust content of gaseous fluids. It is applicable, so
<EMI ID = 1.1>
non-ferrous metals, powdery materials such as cement, etc.
It is well known that in most metallurgical operations which give rise to the emission of smoke, the overall dust content thereof, as well as their content
<EMI ID = 2.1>
run of the said operation and can, by its measurement, inform the operator about this development, which allows him to better control it. Among the most commonly used means currently to determine the content of dust smoke in motion in a duct given, we can cite the one which consists of taking from the. said. isokinetically, and for a certain period, a sample of the fumes, which are successively subjected to filtering operations, then to
<EMI ID = 3.1>
On the one hand, this method has the disadvantage of being slow, since it only allows 5 to 6 measurements per day, and of
<EMI ID = 4.1>
located at the industrial stage. In addition, it is clearly discontinuous,
<EMI ID = 5.1>
four hours, which does not allow effective action in terms of process control.
Among the industrialized methods for continuous estimation of the quantity of dust, two main methods can be cited, namely:
<EMI ID = 6.1>
radioactive, method still discontinuous and further influenced by the nature of the dust retained by the filter (chemical composition, sorted granuloma, ...),
b. the optical measurement of the attenuation of a radiation (i.e.
in the visible spectrum, i.e. in the infrared) by the smoke passing between a transmitter and a receiver of radiation. This method has the significant drawback of being only qualitative (attenuation depending on the section of the particles and not on their volume).
At present, to the knowledge of the applicant, there is no satisfactory continuous measurement method for the weight content of dust in industrial fumes.
The object of the present invention is precisely such a process for sampling smoke and for determining their weight content in dust, a continuous process which makes it possible to avoid the drawbacks mentioned above.
The process which is the subject of the present invention is essentially characterized in that it is preferably taken
isokinetically, a sample of famées whose content
in dust is to be determined, the said sampling taking place continuously, in that the fumes sampled are led to pass through a filter, continuously, for a determined period, repeated at preferably regular intervals, in that
that during these intervals the filter is subjected to weighing using any force sensor (for example load cell, mechanical balance,
required, while during this time, either the smoke taken off is evacuated along a route which short-circuits the filter, or the. sampling is itself interrupted, the above-described cycle then being restarted, for example until the filter is completely saturated, in that the values of successive weighings of the increasingly loaded filter, the weight in dust, are deduced. relating to each withdrawal period.
On the other hand, the gas flow rate taken back to the
<EMI ID = 7.1>
continues. The integration of this measurement during each sampling time makes it possible to calculate the dust dust content, expressed in gr / Nm. The also continuous measurement of the humidity of the gases at the level of the pressure-reducing organ makes it possible to correct
<EMI ID = 8.1>
According to an interesting variant of the process of the invention, between the moment when a sampling phase is stopped
(where we stop feeding the filter) and where we start
<EMI ID = 9.1>
for a short time, a dry, neutral or inert gas, free of
<EMI ID = 10.1>
<EMI ID = 11.1>
to remove any moisture on the dust layer - adhering to the filter, which allows, without practically wasting time, to carry out the various weighings, on one. dry material. In order to improve this operation, the filter body can also be worn
<EMI ID = 12.1>
for a short period at a similar temperature (preferably the same period and the same temperature).
The method of the invention, as described above: makes it possible to carry out measurements of the content of dust, of determined fumes, in an uninterrupted manner (for example, for 24 hours a day and 7 days / week), rightly by example of a measurement every quarter of an hour. This result can also be obtained thanks to the fact that one can make use of a filter, both very tight (not letting the dust from the dia-
<EMI ID = 13.1>
be used without difficulty for a very long time (of the order of a week) before having to be cleaned or replaced, which replacement is moreover as simple as rapid.
The present invention also relates to a device for implementing the method described above.
Before defining the characteristics, we will describe an embodiment given by way of nonlimiting example, on a diagram not to scale.
On this diagram (fig.l), the reference 1 represents the pipe in which the fumes move in the direction
arrow 2, the smoke is taken isokinetically in 3. During the sampling phase, the valve 4 is closed, while the valves 5 and 6 are open, the smoke then travels the following path: valve 5, fitting 7, end piece
8, interior 9 of the filter 10, crossing of the filter 10, inlet into the enclosure 11, outlet by 12, valve 6, evacuation pipe
13.During the weighing phase, valves 5 and 6 are closed, while valve 4 is open, allowing the fumes to escape directly through 13.
The weighing device is made up as follows: resting on a base 14 by means of two damping blocks 15 - 16, a precision electronic balance
17 is provided at its upper part with a profiled end piece 18,
<EMI ID = 14.1> charged with dust. The filter 10 closed at its lower part
19 is provided on this side with a pin 20, the end of which is profiled so as to adapt to that of the end piece 18. The filter 10 has two particular positions, namely that in which it is subjected to the action of the fumes (position shown in FIG. 1) and that where it rests by its own weight on the said nozzle 18.
During the smoke passage phase, the filter
10 is held in place, tightly, in the enclosure 11, by
<EMI ID = 15.1>
penetrating through 8 inside 9 of the filter, can only exit through it.
Once the filter loading phase is complete, a jack 23 exerts a thrust in the direction of arrow 24 on a frame 25 (cf. FIG. 2) connected by 3 rods 26 to a control disc 27 provided with a circular fork 28. This fork drives the filter 10 in its movement by means of a circular step.
<EMI ID = 16.1>
24, the latter leaves the contact of the two 0-rings and rests by its own weight on the end piece 18, and this thanks to a certain clearance between fork 28 and step 29. The housing 31 is integral with the em-
<EMI ID = 17.1>
rigidly fixed to a frame 32, by means of its
<EMI ID = 18.1>
22.
At the end of the weighing phase, the jack 23
goes back in the opposite direction of arrow 24 and the fork 28 lifting! the step 29 returns the filter 10 to its position corresponding to the
passage of smoke. We can also add that just after the end
of the gas passage period, but before starting the weighing maneuver, a short time blows neutral gas
dry, at appropriate temperature, via line 33, valve 35, in the nozzle 8, so as to dry the retained dust perfectly
<EMI ID = 19.1> that valves 4 and 5 are closed. From a technological point of view, the filter advantageously consists of a suitable porous paper cylinder, a cylinder enclosed in a metallic mesh with large meshes, this in order to avoid any tearing of the paper.
Having thus described a possible embodiment of the device of the invention, we can now define its essential characteristics.
The device, object of the present invention, is essentially characterized in that it comprises:
a dust filter, preferably of cylindrical shape and with a vertical axis, a filter of which one end is closed and the other connected to a pipe intended to supply the fumes to be filtered,
an enclosure capable of sealingly surrounding said filter in a so-called sampling position and comprising a pipe for discharging the filtered fumes,
means for moving the filter from the so-called sampling position to a so-called weighing position, in which the filter is no longer disposed in a sealed manner in said enclosure, but rests by its own weight on a precision balance, placed under the filter, the said means making it possible to return the filter to its first sampling position,
- Means for continuously taking a sample of the fumes and driving these fumes to the inlet of the filter
- a set of valves arranged on the flue gas supply pipes for filtering and on the exhaust pipes for these after filtering,
means for measuring the instantaneous flow rate of the sampled gases and calculating the volume of the sampled gases corresponding to each sampling period, with a view to calculating the weight rate of dust \ in gr / Nm <3> -
According to an advantageous modality of this device, it further comprises a device for supplying the filter with a neutral and dry gas, at a temperature above 100 [deg.] C, as well as a device for heating (for example filter).
According to another advantageous modality of this device, the precision balance is of the type with cumulative indications and stored in memory, and is provided with vibration dampers.
It has also been found advantageous to fix the end of the smoke supply pipe in the wall of the enclosure, located on the inlet side of the filter, which simplifies the construction of the assembly, allows the entry of smoke to the interior
<EMI ID = 20.1>
and consequently, forces them to exit laterally, abandoning their dust.
Also according to the invention, the device for sealing the filter in the enclosure is produced by means of two 0-rings arranged one between the inlet of the filter and the outlet end of the flue supply duct to filter or integral with this end and the other between the closed end of the filter and a circular opening made in the enclosure to allow passage to this end of said filter or its extension.
Furthermore, it has been found advantageous to be able to rest the filter on the balance, by means of its 1: closed end.
There are multiple ways of designing the above defined device, all of which fall within the scope of the present invention, as soon as they respect the principles thereof.
The device described above makes it possible to carry out measurements of dust dust contents of various natures, and this in an uninterrupted manner, at high rate (for example a measurement by quarter of an hour) and for a very long period. (for example a week). This advantage is obtained in particular through the use of a large capacity filter, allowing very long service before replacement. Such a filter can for example consist of a. suitable porous basket sheet or cellulose surrounded by a wire mesh for protection against possible tears.
In summary, the method is characterized by the use of a weighing device, extremely sensitive, associated with electro-mechanical or electronic means ensuring a fully automatic and reproducible sequence of installation and removal of a filter element on the device. weighing, namely:
- sealing means between the filter body and the filter element, during the smoke sampling phase,
- means ensuring the guiding of the filter and its complete release, during the weighing phases, in order to avoid any mechanical stress which could distort the measurement,
mechanical, pneumatic and electrical damping means, as well as timer means to prevent transient phenomena from being measured,
- electronic means for viewing the weighings carried out and calculating the characteristic quantities of the fumes, in particular the dust content in gr / Nm <3> thereof,
means of selective heating of the pipes and of the filter body and of thermal insulation of the weighing device. in order to eliminate the water contained in the dust to be weighed.
CLAIMS
1. Method for measuring the dust content
gaseous fluids, characterized in that a sample of the fumes is preferably taken isokinetically
dust content is to be analyzed, the said sampling being made
continuously, in that the sampled fumes are conducted,
so as to pass through a filter, continuously, for a determined period, repeated at preferably regular intervals, in that during these intervals, the filter is subjected to weighing, using any force sensor , sensitivity and ranges of appropriate measures, while during this time, either the fumes sampled are evacuated according to a route which short-circuits
<EMI ID = 21.1>
the above described then being repeated, for example until the filter is completely saturated, in that the values of successive weighings of the increasingly loaded filter are deduced, the dust weight relative to each sampling duration.