EP1032815A1 - Method, device and installation for analysing a gas effluent for determining dust rate - Google Patents

Method, device and installation for analysing a gas effluent for determining dust rate

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Publication number
EP1032815A1
EP1032815A1 EP98955661A EP98955661A EP1032815A1 EP 1032815 A1 EP1032815 A1 EP 1032815A1 EP 98955661 A EP98955661 A EP 98955661A EP 98955661 A EP98955661 A EP 98955661A EP 1032815 A1 EP1032815 A1 EP 1032815A1
Authority
EP
European Patent Office
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chimney
measurement
effluent
probe
gaseous effluent
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP98955661A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Giancarlo Bertole
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CGIA
Original Assignee
CGIA
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Publication date
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Publication of EP1032815A1 publication Critical patent/EP1032815A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
    • G01N15/0656—Investigating concentration of particle suspensions using electric, e.g. electrostatic methods or magnetic methods
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N1/2247—Sampling from a flowing stream of gas
    • G01N2001/225—Sampling from a flowing stream of gas isokinetic, same flow rate for sample and bulk gas
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N1/2247—Sampling from a flowing stream of gas
    • G01N1/2258—Sampling from a flowing stream of gas in a stack or chimney
    • G01N2001/2261—Sampling from a flowing stream of gas in a stack or chimney preventing condensation (heating lines)

Definitions

  • the present invention relates to methods and equipment which are used for the analysis of gaseous effluents. It mainly applies to the examination of gases released to the atmosphere by industrial installations in the context of pollution control.
  • the present invention relates more particularly to the weight measurement of the dust present in an effluent in a humid environment, as is the case in particular in smoke rejection chimneys equipping waste incinerators operating by wet or semi-wet process.
  • the fumes are at temperatures and water concentrations such that one is below the dew point and that the moisture easily condenses into water droplets, which elsewhere explains the white plume that can be observed at the exit of the chimney, the temperature prevailing outside the chimney being lower than inside so that it is lower than the dew point of smoke.
  • the weight measurement of the dust in the exhaust gas (in other words the weight of dust per unit volume of gas considered under normal conditions of temperature and pressure) is calculated from measurements carried out on samples of
  • the first consists of depositing the dust on a paper ribbon during its exposure to the gaseous effluent and then subjecting it to beta radiation supplied by a radioactive source of carbon 14, and examining the attenuation of beta radiation, which is depending on the amount of dust deposited on the tape.
  • a second method works on the principle of light scattering illuminating a sample of the gaseous effluent at a low angle of incidence (in practice 15 degrees); in this case, the turbidity of the sample is in fact measured.
  • the present invention therefore aims to propose a better solution which is technologically exploitable industrially even in the case of pollution control applied to gaseous effluents (also designated by the general concept of "fumes" escaping from factory chimneys), which are qualified as wet, which means they are likely to cause water condensation on any unheated surface with which they come into contact.
  • gaseous effluents also designated by the general concept of "fumes” escaping from factory chimneys
  • the subject of the invention is a method for analyzing a gaseous effluent circulating in a chimney, applicable in particular to the case of exhaust fumes from factories with wet processing, characterized in that it comprises a step of determining a weight rate of dust by detecting the density of the impacts of the dust particles on a sensitive part of a triboelectric probe introduced directly into said chimney, on the path of a part of the gas flow flowing longitudinally in a measurement conduit, and downstream of a heating sleeve of said measurement conduit bringing said portion of the flow locally to a temperature above the dew point of the water vapor in the effluent.
  • the triboelectric probe makes it possible to obtain in a simple manner a precise measurement which is not likely to be influenced by the formation of deposits as it would be. case if the triboelectric measurement was carried out outside the chimney, on a deviated sample undergoing speed variations.
  • the determination of dust rates can be carried out continuously, at least so as long as the variations in speed of the effluent remain within the usual limits experienced by factory chimneys, in particular in the case of chimneys rejecting atmosphere the fumes from incinerators, insofar as these variations in steady state are less than plus or minus 20% of the nominal speed for a given incinerator.
  • the speed of the gaseous effluent in the measurement pipe is periodically measured to verify that it has not excessively deviated from a value close (to within ⁇ 20%) of a theoretical isokinetic condition with the speed of the gaseous effluent in the chimney and correct, if necessary, the positioning of the measurement pipe in the chimney.
  • the correction of the positioning can be done without any disassembly of the material means, to the extent that there are advantageously provided means for adjusting the transverse position and the longitudinal orientation of the measurement conduit in the chimney.
  • This speed measurement can, for example, be carried out for 10 minutes once a month.
  • the corrections deemed necessary can be carried out by acting on electronic means for processing the signals coming from the triboelectric probe which have, among other tasks, the task of translating these signals into an encrypted measurement result.
  • the measurement of the speed of the gaseous effluent in the measurement conduit is carried out in alternation with the measurement of the dust content.
  • the weight of dust contained in a unit of gas volume under normal conditions of temperature and pressure will advantageously be permanently placed in the measurement zone in the vicinity of the sensitive part of the triboelectric probe.
  • the measurement conduit is arranged at a sufficient distance from the wall of the chimney to avoid the influence of the skin effects of the flow of the gaseous effluent.
  • the minimum of this distance is generally one tenth of the diameter of the chimney, which is sufficient to be on the plate of the transverse profile of the velocities of the smoke flow.
  • the measurement conduit is thus placed in a zone of the chimney where the speed of the gaseous effluent has an average value with respect to the distribution of the speed in the chimney.
  • the invention also relates to a device comprising the means necessary for the implementation of the above method.
  • This device must provide passages through the wall of the chimney, in particular for the triboelectric probe and for means for supplying the heating sleeve from an external energy source. From this point of view, it will obviously be preferably an electrical supply.
  • the invention then consists in principle of taking advantage of these needs to constitute the device in a rigid structure comprising two guide tubes which are fixed at their ends, on the one hand on the measurement conduit to be introduced into the chimney, on the other hand on a plate capable of forming a mounting flange on the wall of the chimney.
  • the device is characterized in that it comprises a measuring cell integral with a mounting plate capable of forming a closure flange of an opening arranged in the chimney, said cell comprising a measurement duct, an upstream part of which is surrounded by a heating sleeve, in that an electrical heating device is disposed in the heating sleeve in thermal contact with the measurement duct and supplied by means of a lower guide tube crossing the flange and opening into said sleeve, in that an upper guide tube for a triboelectric probe opens into the downstream part of the measurement conduit by crossing the flange.
  • these two tubes extending from the measurement pipe to the mounting flange and providing passages through the wall of the chimney are fixed at variable distance to the measurement pipe or its heating sleeve so as to allow a fine adjustment of the positioning of the measurement duct in the chimney, both in longitudinal orientation and in distance from the wall of the chimney.
  • the device according to the invention thus constitutes an assembly which is easily placed in an opening of the chimney provided for the introduction of measurement systems.
  • This assembly comprises a rigid rectangular structure constituted by the mounting flange, the measuring cell and the two guide tubes reserved respectively for the probe (or the speed sensor) and for the electrical connections with the heating sleeve.
  • the precise positioning of the measurement pipe to obtain a constant speed close to isokineticism is easily achieved by varying the fixing distance between the measurement pipe and each of the tubes.
  • the two tubes are fixed by screwing to the measurement pipe.
  • the measurement tube makes it easy to introduce the triboelectric probe or the speed measurement device into the measurement conduit, in particular, it facilitates the operation of verifying isokineticism.
  • a heat-insulating element is disposed between the envelope body of the heating sleeve and its electrical resistance helically surrounding the wall of the measurement conduit. This decreases the outside skin temperature of the heating sleeve while keeping it at a temperature above 130 ° C (dew point of acid gases) in order to avoid corrosion of the measuring pipe and the heating sleeve.
  • the device according to the invention advantageously comprises a thermowell intended for the introduction of a temperature measurement in the downstream part of the measurement conduit, said thermowell opening out into the downstream part of the measurement conduit. the flange.
  • a temperature sensor is useful for monitoring the temperature of the gaseous effluent in the area for measuring the rate of dust by regulating the supply of the electrical heating device.
  • the electric heater prefferably has an oblong electrical conductor.
  • This variation in section advantageously replaces the hot / cold junctions brazed or welded and eliminates the problems of expansion encountered at high temperatures and / or at high mechanical loads.
  • the device can optionally include an air blowing device on the triboelectric probe. This makes it possible to clean the triboelectric probe without handling it, periodically regularly or when it is noticed that it provides aberrant measurements.
  • the device according to the invention may comprise a device for measuring the skin temperature of the electrical heating device and a device for cutting off its supply. This constitutes security against deterioration of the electric heating device, by preventing this temperature from exceeding, for example 400 ° C.
  • Another subject of the invention is an installation for analyzing a gaseous effluent comprising a device above, characterized in that it comprises an electronic circuit receiving the measurement signals from the triboelectric probe and transforming them into the rate of dust.
  • the installation according to the invention comprises a programmable automaton receiving the measurements supplied by the triboelectric probe and the measurements supplied by other sensors and analyzers of samples, said automaton being connected to a supervision system which can act on commands and alarms. of the gaseous effluent.
  • the supervision system permanently receives measurements of the speed and the temperature of the gaseous effluent in the chimney. It detects the outliers provided by the triboelectric probe and orders the triboelectric probe to be cleaned by blowing air if the corresponding equipment is provided. It controls the cut-off of the power supply to the electric heating device when its skin temperature exceeds a threshold value. It commands the automaton in its translation calculations of the results of the various measurements to express them in values per unit of volume under normal conditions of temperature and pressure.
  • Figure 1 is a schematic sectional representation of a weight measurement device for dust 1 according to the invention
  • Figure 2 is a schematic representation of the electronic means for automatic management of a factory chimney smoke control installation comprising the device of the figure among the equipment for detecting and measuring the levels of pollutants.
  • Figures 1 and 2 represent an installation intended for the analysis of a gaseous effluent with determination of a rate of dust, in particular for chimneys of rejection of smoke to the atmosphere from incinerators implying a treatment by way wet or semi-wet.
  • FIG. 1 the outer wall 1 of a chimney of an incinerator.
  • This wall has an inner coating 2 of a heat-resistant material such as Ebonite. In practice, the latter does not have to withstand temperatures above 80 ° C during the operation of the chimney.
  • This chimney circulates a gaseous effluent whose temperature is between 60 and 80 ° C and the speed is less than 25 m / s; the pressure can be positive or negative and the water content is saturated.
  • This gaseous effluent may contain a certain number of polluting constituents the contents of which must be kept below a maximum value and, in particular, dust the content of which must not exceed 10 g / m3 #
  • the gaseous effluent analysis installation therefore includes analyzers of samples taken for each of the gaseous pollutants, plus a sensor for the weight measurement of the dust rate which is illustrated in FIG. 1.
  • This sensor is based on the known principle of the impact technique (triboelectric probe), but the measurements are made online, that is to say that the triboelectric probe is placed directly in the chimney.
  • the whole of the cell 20 for measuring the rate of dust is mounted on a rectangular flange 3 of standardized dimensions, which closes an opening 4, formed in the wall 1 of the chimney, with a view to the introduction of measured.
  • This flange is integral with a measurement conduit 5, forming part of the measurement cell 20, which is arranged in the chimney parallel to the axis of the latter and in which a part of the gaseous effluent circulates.
  • the measurement conduit 5 is a cylindrical Inconel tube 385 mm in length and approximately 50 mm in diameter, which can easily be introduced into the openings such 4 provided in the existing chimneys. In the case of a new installation, it is possible to provide a larger opening, of 600 x 200 mm for example, allowing the use of a measuring conduit according to the invention of 500 mm in length.
  • the positioning of the measurement pipe 5 in the chimney is carried out relative to the flange 3, that is to say that the measurement pipe 5 is fixed to the flange 3 with the possibility of variation of its orientation and its distance from the flange 3.
  • This fixing is carried out by means of two guide tubes 6 and 12 which are perpendicular to the measuring conduit 5 and fixed at their ends respectively to the measuring cell and to the flange 3 so as to constitute a rigid structure, with good mechanical resistance, substantially rectangular.
  • These two tubes are in Inconel 600 and their diameter is 38 mm.
  • Other alternative materials are Monel 400 or Hastelloy C alloys.
  • the length of these two tubes depends on the diameter of the chimney. It is determined to position the measurement conduit 5 at least at a sufficient distance from the wall 1 to avoid the influence of the skin effects of the flow of the gaseous effluent. The distance is, for example, equal to 1/10 of the internal diameter of the chimney for its minimum, and to half its radius for its maximum.
  • the upper guide tube 6 passes through the flange 3 and is fixed to the measurement pipe 5 proper by means of a tapped tee connection 7 into which the measurement tube 6 is screwed.
  • This tube 6 opens into the measurement conduit 5 in the downstream part of the latter, that is to say at the outlet on the path of the gaseous effluent. It is used to introduce and mount a fixed triboelectric probe 10, the sensitive end portion 8 of which is placed in a measurement zone 9 inside the measurement conduit 5.
  • This tube 6 can also be used for the introduction and fixing of another sensor in this measurement area, such as a Pi tube interchangeable with the probe, removably mounted, intended to measure the speed of the gaseous effluent in the measurement conduit 5 by comparison between the dynamic pressure and the pressure static.
  • the measuring tube 6 is fixed to the flange 3 by means of two clamping collars, or nut and lock nut, 17.
  • the second tube 12 making the measurement conduit 5 integral with the flange 3 is a lower guide tube including the electrical supply necessary for the operation of the device of the invention. It is fixed on the upstream part of the measuring cell 20. It crosses the flange 3 and is fixed there by means of two clamping collars 13. Its other end is fixed on a heating sleeve 14 which surrounds the upstream part of the conduit 5. This fixing, with adjustable distance, is carried out by screwing in a tee fitting 15 of the heating sleeve 14.
  • the heating sleeve 14, made of Inconel sheet metal, is part of the measuring cell 20. It is arranged around the upstream part of the measuring duct 5. Sa length is approximately three quarters of the length of the measuring pipe 5, for example 315 m.
  • the guide tube 12 is mainly used for the passage of electrical supply conductors 16 from the outside of the chimney to an electrical heating resistor wound in a helix around the duct 5 inside the sleeve 14.
  • the electric wire constituting the heating resistor 17 is crushed from its cylinder section to better carry on the measurement conduit and thus increase the heat exchange surface.
  • a sufficient temperature difference allows direct delimitation by eliminating the hot / cold junctions brazed or welded parts and eliminating the problems of expansion that one meets at high temperatures and / or heavy loads.
  • the power of the electric heater is around 1500.
  • thermocouple 19 is interposed between the turns of the heating conductor cord 17. It is connected to an indicator thermostat 21 outside the chimney. An all-or-nothing safety contact cuts off the supply in the event of the skin temperature of the heating cord 17 being exceeded, namely 450 ° C., knowing that the maximum temperature that can be supported by the cord is 600 ° C. The second contact of this thermostat 21 can be used to transmit a malfunction alarm.
  • a heat-insulating envelope 18 is interposed between the electrical resistance 17 and the heating sleeve 14. It comprises a bead of caulking protected by an aluminum adhesive tape. Two flanges 23 are welded to the conduit 5, at the ends of the sleeve 14 to completely isolate the heating cord 17 and the heat-insulating envelope 18 from attacks by the gaseous effluent. Thanks to this insulation 18, the temperature drops to 60 ° C at 2 cm from the measuring cell 20, which is suitable for coating 2 since it can withstand up to 80 ° C.
  • a thermowell 24 is mounted similarly to the two tubes 6 and 12 downstream of the measurement tube 6; it receives a temperature measurement sensor 25, introduced into the measurement conduit 5, just downstream of the measurement zone 9. The temperature measurement which it provides at 27 serves to regulate the heating power at 22 to obtain a temperature between 80 and 95 ° C in measurement area 9.
  • the device may also include an air blowing pipe 26 for cleaning the triboelectric probe 8 if necessary, without dismantling it. It opens into the measuring tube 6 by a side tap near the mounting flange 3.
  • the mechanical mounting is designed to allow the blowing device to be a variant coming as an option on the basic material.
  • Figure 2 is a diagram of the complete analysis installation.
  • the output of the triboelectric probe 8 is connected to an electronic unit 31 which processes the detection signals from its shaping unit 28 (see also Figure 1) to provide a weight measurement of the dust rate.
  • the measurements provided by other sensors and various analyzers concerning the other pollutants are sent to an automaton 33 which also receives the value of the dust rate.
  • the automaton 33 is connected to a supervision system 34 (in practice a computer) which exploits the different values, under the command of a preprogrammed software and manages the information useful for pollution control and compliance with legal standards as regards the cleanliness of the gaseous effluent discharged from the chimney.
  • a supervision system 34 in practice a computer
  • Periodic measurement of the speed of the gaseous effluent in the measurement pipe 5 is carried out by removing the triboelectric probe 8 from the measurement pipe 5 and by replacing with a Pitot tube. This verification operation can be carried out for approximately 10 minutes once a month.
  • the sensors 35 transmit their information directly to the automaton 33, while as for the information relating to the measurement of the rate of dust by the probe 10, the temperature signals by the sensor 25 and speed by the Pitot tube used sporadically, which correspond to measurements carried out at the level of the triboelectric probe, see their results processed by the electrical unit 31 specific to the dust detection device according to the invention. It is the same for the skin temperature information of the electrical resistance of the heating sleeve 14. The latter receives, in return from the unit 31, the orders which control its supply of electric current, either all or nothing in the event that the local threshold temperature is exceeded, either as an analog variation depending on the temperature recorded in the measurement zone.
  • the electronic unit 31 transmits the results of its calculations to the automaton 33, from which it receives information concerning a maximum tolerable threshold for the weight rate of dust which it generates, as well as, where appropriate, comparative information of calibration and orders such as that which determines, if necessary (detected by aberrant results of the dust rate), the start-up of the cleaning device by air blowing, for a predetermined or calculated period of time.
  • the automaton 33 it can be observed on the other hand that it is at the level of the automaton 33 that the calculations for converting the dosages into units are developed under the normal conditions of temperature and pressure, and that various orders are generated. , which in particular control the gas samples to be taken from the effluent for dosing non-condensable polluting gases, and calibrations other than those relating to the dust content.
  • the automaton also serves to acquire the various data in a form making them usable by the supervision system on a computer 34, which is equipped with all useful means of visualization, programming and transmission of signals of ' alarm .
  • the tube 5 which constitutes the actual measurement duct, protrudes somewhat from the heating sleeve 14 beyond the lower flange 23.
  • the purpose of this arrangement is to guide the fluid veins to separate those which pass in the conduit from those which pass around in a clear way, not causing turbulence. Either way, the overall height of the conduit 5 remains below the opening 4 formed in the wall of the chimney.
  • this consists of a solid rod coated with Teflon (polytetrafluoroethylene), as it is in itself conventional.
  • Teflon polytetrafluoroethylene
  • the sensitive part 8 and even the body of the probe 10 in its guide tube 6 are in the presence of the other pollutants in gaseous form and at hot temperature, it is desirable to avoid deteriorations which are was able to observe at the level of the guide tube 6. It is therefore planned within the framework of one invention to provide the metallic surfaces bathing in the effluent inside the chimney while they are heated, with a coating of protection against corrosion by acid fumes (hydrochloric acid and sulfur acids in particular).
  • the upper guide tube 6 is made of a conductive metal alloy, if only to define the reference of electrical mass for the triboelectric measurement in the housing 28 in leaving the chimney, it is necessary to ensure the absence of leaks of electric charges between the massive rod of the probe 10 and its guide tube 6.
  • the dimensional particulars indicated will be especially advantageous in the application of the invention to the analysis of the fumes discharged from factory chimneys as they commonly occur for an incineration plant.
  • These data have the advantage of bringing out reports for transposition to other applications. It can thus be observed that the diameter of the measurement duct, including with its heating sleeve, corresponds to a fraction of the radius of the chimney, and that it is disposed, in section of the chimney, away from the outer wall of the chimney only from its longitudinal axis. Therefore, it is located at a medium speed zone in the transverse profile of the speeds through the chimney, even in the case where there is not a marked plateau of the speed profile.
  • the device can be simplified compared to the example detailed above.
  • the device can be simplified compared to the example detailed above.
  • the temperature of the electrical heating resistance (means 19-21) supplemented by a true analog regulation of the power which supplies it as a function of the temperature detected in the measurement zone (means 25, 27, 22)
  • thermoelectric probe As for the response sensitivity of the thermoelectric probe, it is generally adjusted in advance, at the level of the electronic shaping and signal processing unit which is specific to it, according to calibration measurements carried out by dosing the dust deposits on a strip of paper.

Abstract

The invention concerns a method for determining by weight the dust rate in a humid gas effluent discharged by a chimney (1), which essentially consists in detecting the density of the impacts of dust particles on a sensitive part (8) of a triboelectric sensor (10) placed in situ in said chimney (1), on the path of part of a gas stream circulating in a measuring conduit (5), downstream of a heating sleeve (14) bringing said gas stream part locally to a temperature higher than its dew point taking into account the water vapour content of the effluent.

Description

PROCEDE, DISPOSITIF ET INSTALLATION POUR L'ANALYSE D'UN EFFLUENT GAZEUX AVEC DETERMINATION D'UN TAUX DE METHOD, DEVICE AND INSTALLATION FOR THE ANALYSIS OF A GASEOUS EFFLUENT WITH DETERMINATION OF A RATE OF
POUSSIERESDUST
La présente invention concerne les procédés et matériels qui servent à l'analyse des effluents gazeux. Elle s'applique principalement à l'examen des gaz rejetés à l'atmosphère par les installations industrielles dans le cadre du contrôle de la pollution.The present invention relates to methods and equipment which are used for the analysis of gaseous effluents. It mainly applies to the examination of gases released to the atmosphere by industrial installations in the context of pollution control.
Elle vise à résoudre les difficultés que l'on rencontre dans ce domaine, en facilitant l'automatisation de procédures simples, mais aussi fournissant des résultats fiables. De ce point de vue, elle va jusqu'à prendre en compte les besoins particulièrement exigeants des usines de fours industriels ou chaudières, des usines de retraitement de déchets, des usines d'incinération, etc., par une bonne adaptabilité à des situations diversifiées dans lesquelles le personnel disponible n'a pas nécessairement une haute compétence technologique .It aims to solve the difficulties encountered in this area, by facilitating the automation of simple procedures, but also providing reliable results. From this point of view, it goes so far as to take into account the particularly demanding needs of industrial furnace or boiler factories, waste reprocessing plants, incineration plants, etc., through good adaptability to diverse situations. in which the available personnel do not necessarily have a high technological competence.
La présente invention concerne plus particulièrement la mesure pondérale des poussières présentes dans un effluent en milieu humide, comme c'est le cas en particulier dans des cheminées de rejet des fumées équipant des incinérateurs de déchets opérant par voie humide ou semi- humide. Dans ces cheminées, les fumées sont à des te pé- ratures et des concentrations d'eau telles que l'on se trouve en dessous du point de rosée et que l'humidité se condense facilement en gouttelettes d'eau, ce qui d'ailleurs explique le panache blanc que l'on peut observer à la sortie de la cheminée, la température régnant à l'extérieur de la cheminée étant plus faible qu'à l'intérieur au point d'être inférieure au point de rosée des fumées .The present invention relates more particularly to the weight measurement of the dust present in an effluent in a humid environment, as is the case in particular in smoke rejection chimneys equipping waste incinerators operating by wet or semi-wet process. In these chimneys, the fumes are at temperatures and water concentrations such that one is below the dew point and that the moisture easily condenses into water droplets, which elsewhere explains the white plume that can be observed at the exit of the chimney, the temperature prevailing outside the chimney being lower than inside so that it is lower than the dew point of smoke.
Actuellement, aucune technique satisfaisante ne semble avoir été proposée pour vérifier en permanence que la quantité de particules solides de poussière qu'une cheminée d'usine impliquant un traitement en voie humide libère dans l'atmosphère, ne dépasse pas la tolérance admise.Currently, no satisfactory technique seems to have been proposed to permanently verify that the quantity of solid dust particles that a factory chimney involving a wet process releases into the atmosphere, does not exceed the accepted tolerance.
De manière connue, la mesure pondérale des poussières dans le gaz rejeté (autrement dit le poids de poussières par unité de volume de gaz considérée dans les conditions normales de température et pression) est calculé à partir de mesures effectuées sur des prélèvements deIn a known manner, the weight measurement of the dust in the exhaust gas (in other words the weight of dust per unit volume of gas considered under normal conditions of temperature and pressure) is calculated from measurements carried out on samples of
1' effluent que l'on dévie vers un appareil d'analyse approprié .1 effluent which is diverted to an appropriate analysis device.
A ce sujet on peut citer deux méthodes. La première consiste à déposer les poussières sur un ruban de papier pendant son exposition à 1 ' effluent gazeux et à le soumettre ensuite à un rayonnement bêta fourni par une source radioactive au carbone 14, et à examiner l'atténuation du rayonnement bêta, qui est fonction de la quantité de poussières déposées sur le ruban. Une deuxième méthode fonctionne sur le principe de la diffusion de la lumière éclairant un échantillon de l' effluent gazeux sous un angle d'incidence faible (en pratique de 15 degrés) ; dans ce cas, on mesure en fait la turbidité de l'échantillon.Two methods can be cited on this subject. The first consists of depositing the dust on a paper ribbon during its exposure to the gaseous effluent and then subjecting it to beta radiation supplied by a radioactive source of carbon 14, and examining the attenuation of beta radiation, which is depending on the amount of dust deposited on the tape. A second method works on the principle of light scattering illuminating a sample of the gaseous effluent at a low angle of incidence (in practice 15 degrees); in this case, the turbidity of the sample is in fact measured.
Il existe en réalité une autre méthode, qui serait plus satisfaisante du point de vue des coûts et de la fiabilité en régime de contrôle continu, mais qui a malheureusement l'inconvénient drastique d'être impossible à mettre en oeuvre si l' effluent gazeux à analyser est humide. Il s'agit de la méthode tribo-électrique, qui passe par une détection de la densité des impacts des particules de poussière sur une tête sensible de sonde tribo-électrique, connectée à des moyens aptes à traduire ladite densité en termes de courant électrique .There is in fact another method, which would be more satisfactory from the point of view of costs and reliability under continuous monitoring, but which unfortunately has the drastic disadvantage of being impossible to implement if the gaseous effluent to analyze is wet. This is the triboelectric method, which involves detecting the density of the impacts of dust particles on a sensitive head of triboelectric probe, connected to means capable of translating said density in terms of electric current.
Mais cette méthode est totalement inexploitable industriellement quand l' effluent à analyser est susceptible de contenir de la vapeur d'eau capable de se condenser en gouttelettes sur la tête sensible, car cela entraîne des courts-circuits électriques qui rendent la sonde inutilisable, tout autant qu'un dépôt exagéré de particules solides jointives sur sa surface. On ne sait donc alors faire autrement qu'en appliquant la détection tribo- électrique à un échantillon d' effluent gazeux extrait hors de la cheminée pour être conditionné avant son passage au voisinage de la tête sensible.However, this method is totally unusable industrially when the effluent to be analyzed is likely to contain water vapor capable of condensing into droplets on the sensitive head, because this results in electrical short circuits which render the probe unusable, as well as an exaggerated deposit of contiguous solid particles on its surface. We therefore do not know how to do otherwise than by applying triboelectric detection to a sample of gaseous effluent extracted from the chimney to be conditioned before its passage in the vicinity of the sensitive head.
La présente invention vise donc à proposer une meilleure solution qui soit technologiquement exploitable industriellement même dans le cas du contrôle de la pollution appliqué à des effluents gazeux (également désignés par la notion générale de "fumées" s ' échappant des cheminées d'usines), qui sont qualifiés comme étant humides, ce qui veut dire qu'ils sont susceptibles de provoquer une condensation d'eau sur toute surface non chauffée avec laquelle ils entrent en contact.The present invention therefore aims to propose a better solution which is technologically exploitable industrially even in the case of pollution control applied to gaseous effluents (also designated by the general concept of "fumes" escaping from factory chimneys), which are qualified as wet, which means they are likely to cause water condensation on any unheated surface with which they come into contact.
Elle vise aussi à s'affranchir de la nécessité d'avoir à extraire des échantillons de l' effluent gazeux à analyser, ce qui augmente notablement le prix de revient et les coûts d'exploitation et d'entretien.It also aims to overcome the need to extract samples of the gaseous effluent to be analyzed, which significantly increases the cost price and the operating and maintenance costs.
Elle vise encore à permettre d'obtenir des résultats qui puissent respecter de manière incontestable les exigences légales, dans des conditions économiquement acceptables .It also aims to enable results to be obtained which can unquestionably comply with legal requirements, under economically acceptable conditions.
De plus, elle a l'avantage de s'intégrer aisément dans une installation complète de contrôle de la pollution par les effluents gazeux rejetés à l'atmosphère par les usines industrielles, et ce dans des conditions économiques attractivesIn addition, it has the advantage of being easily integrated into a complete installation for controlling pollution by gaseous effluents discharged into the atmosphere by industrial factories, under attractive economic conditions.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé d'analyse d'un effluent gazeux en circulation dans une cheminée, applicable notamment au cas des fumées de rejet d'usines à traitement par voie humide, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de détermination d'un taux pondéral de poussière par détection de la densité des impacts des particules de poussière sur une partie sensible de sonde triboélectrique introduite directement dans ladite cheminée, sur le trajet d'une partie du débit gazeux circulant longitudinalement dans un conduit de mesure, et en aval d'un manchon de chauffage dudit conduit de mesure amenant ladite partie du débit localement à une température supérieure au point de rosée de la vapeur d'eau dans l' effluent.To this end, the subject of the invention is a method for analyzing a gaseous effluent circulating in a chimney, applicable in particular to the case of exhaust fumes from factories with wet processing, characterized in that it comprises a step of determining a weight rate of dust by detecting the density of the impacts of the dust particles on a sensitive part of a triboelectric probe introduced directly into said chimney, on the path of a part of the gas flow flowing longitudinally in a measurement conduit, and downstream of a heating sleeve of said measurement conduit bringing said portion of the flow locally to a temperature above the dew point of the water vapor in the effluent.
De cette manière, tout en effectuant la mesure pondérale par détection in situ dans la cheminée, on évite la condensation de la vapeur d'eau en gouttelettes liquides qui viendraient perturber la densité des impacts sur la sonde tribo-électrique et créer des courts-circuits préjudiciables à son fonctionnement.In this way, while carrying out the weight measurement by in situ detection in the chimney, the condensation of water vapor into liquid droplets is avoided, which would disturb the density of the impacts on the triboelectric probe and create short circuits. prejudicial to its functioning.
Dans le même temps, la détection s 'effectuant directement dans l' effluent en circulation, la sonde tribo- électrique permet d'obtenir de manière simple une mesure précise qui ne risque pas d'être influencée par la formation de dépôts comme cela serait le cas si la mesure tribo- électrique était effectuée hors de la cheminée, sur un prélèvement dévié subissant des variations de vitesse.At the same time, the detection being carried out directly in the circulating effluent, the triboelectric probe makes it possible to obtain in a simple manner a precise measurement which is not likely to be influenced by the formation of deposits as it would be. case if the triboelectric measurement was carried out outside the chimney, on a deviated sample undergoing speed variations.
La détermination de taux de poussières peut être effectuée en continu, à tout le moins ainsi tant que les variations de vitesse de l' effluent restent dans les limites habituelles que connaissent les cheminées d'usines, notamment dans le cas des cheminées rejetant à l'atmosphère les fumées des incinérateurs, dans la mesure où ces variations en régime établi sont inférieures à plus ou moins 20% de la vitesse nominale pour un incinérateur donné.The determination of dust rates can be carried out continuously, at least so as long as the variations in speed of the effluent remain within the usual limits experienced by factory chimneys, in particular in the case of chimneys rejecting atmosphere the fumes from incinerators, insofar as these variations in steady state are less than plus or minus 20% of the nominal speed for a given incinerator.
Selon une autre caractéristique de l'invention, on mesure périodiquement la vitesse de l' effluent gazeux dans le conduit de mesure pour vérifier qu'elle n'ait pas exagérément dévié par rapport à une valeur proche (à ± 20 % près) d'une condition théorique d' isocinétisme avec la vitesse de l' effluent gazeux dans la cheminée et corriger, le cas échéant, le positionnement du conduit de mesure dans la cheminée . Ceci permet de maintenir de manière simple une précision constante de la mesure. De plus, la correction du positionnement peut se faire sans aucun démontage des moyens matériels, dans la mesure où il est prévu avantageusement des moyens de réglage de la position transversale et de l'orientation longitudinale du conduit de mesure dans la cheminée. Cette mesure de vitesse peut, par exemple, être effectuée pendant 10 minutes une fois par mois.According to another characteristic of the invention, the speed of the gaseous effluent in the measurement pipe is periodically measured to verify that it has not excessively deviated from a value close (to within ± 20%) of a theoretical isokinetic condition with the speed of the gaseous effluent in the chimney and correct, if necessary, the positioning of the measurement pipe in the chimney. This makes it possible to easily maintain constant accuracy of the measurement. In addition, the correction of the positioning can be done without any disassembly of the material means, to the extent that there are advantageously provided means for adjusting the transverse position and the longitudinal orientation of the measurement conduit in the chimney. This speed measurement can, for example, be carried out for 10 minutes once a month.
En complément ou en variante, les corrections jugées nécessaires peuvent s'effectuer en agissant sur des moyens électroniques de traitement des signaux issus de la sonde triboélectrique qui ont entre autres pour mission de traduire ces signaux en un résultat de mesure chiffré.In addition or alternatively, the corrections deemed necessary can be carried out by acting on electronic means for processing the signals coming from the triboelectric probe which have, among other tasks, the task of translating these signals into an encrypted measurement result.
Avantageusement, la mesure de la vitesse de 1' effluent gazeux dans le conduit de mesure est effectuée en alternance avec la mesure du taux de poussières . Dans ce cas, pour la mesure de la vitesse de l' effluent gazeux dans le conduit de mesure, on prévoit avantageusement de remplacer provisoirement la sonde triboélectrique par un tube de Pitot, engagé pour déboucher dans la zone de mesure où se place la partie sensible de la sonde.Advantageously, the measurement of the speed of the gaseous effluent in the measurement conduit is carried out in alternation with the measurement of the dust content. In this case, for the measurement of the speed of the gaseous effluent in the measurement conduit, provision is advantageously made for temporarily replacing the triboelectric probe with a Pitot tube, engaged to open into the measurement zone where the sensitive part is located. of the probe.
Il existe des cas où il sera plus intéressant de disposer de moyens restant montés à demeure dans la cheminée pour effectuer cette mesure, ainsi d'ailleurs que pour effectuer d'autres mesures qui seront utiles aux calculs nécessaires pour transformer les données détectées en une information du poids de poussières contenues dans une unité de volume de gaz dans les conditions normales de température et pression. Ainsi, un capteur de température tel un thermocouple sera avantageusement disposé en permanence dans la zone de mesure au voisinage de la partie sensible de la sonde triboélectrique. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le conduit de mesure est disposé à une distance suffisante de la paroi de la cheminée pour éviter l'influence des effets de peau de l'écoulement de l' effluent gazeux. Pour les dimensions usuelles des cheminées d'usines, le minimum de cette distance est en général de un dixième du diamètre de la cheminée, ce qui suffit pour se trouver sur le plateau du profil transversal des vitesses du débit de fumées. Le conduit de mesure est ainsi disposé dans une zone de la cheminée où la vitesse de l' effluent gazeux a une valeur moyenne par rapport à la distribution de la vitesse dans la cheminée .There are cases where it will be more advantageous to have means remaining permanently mounted in the chimney to perform this measurement, as well as to carry out other measurements which will be useful for the calculations necessary to transform the detected data into information. the weight of dust contained in a unit of gas volume under normal conditions of temperature and pressure. Thus, a temperature sensor such as a thermocouple will advantageously be permanently placed in the measurement zone in the vicinity of the sensitive part of the triboelectric probe. According to yet another characteristic of the invention, the measurement conduit is arranged at a sufficient distance from the wall of the chimney to avoid the influence of the skin effects of the flow of the gaseous effluent. For the usual dimensions of factory chimneys, the minimum of this distance is generally one tenth of the diameter of the chimney, which is sufficient to be on the plate of the transverse profile of the velocities of the smoke flow. The measurement conduit is thus placed in a zone of the chimney where the speed of the gaseous effluent has an average value with respect to the distribution of the speed in the chimney.
L'invention a également pour objet un dispositif comportant les moyens nécessaires pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus. Ce dispositif doit assurer des passages à travers la paroi de la cheminée, en particulier pour la sonde triboélectrique et pour des moyens d'alimentation du manchon de chauffage à partir d'une source d'énergie extérieure. De ce point de vue, il s'agira évidemment de préférence d'une alimentation électrique. L'invention consiste alors dans son principe à profiter de ces besoins pour constituer le dispositif en une structure rigide comprenant deux tubes guides se fixant en leurs extrémités, d'une part sur le conduit de mesure à introduire dans la cheminée, d'autre part sur une plaque apte à former bride de montage sur la paroi de la cheminée .The invention also relates to a device comprising the means necessary for the implementation of the above method. This device must provide passages through the wall of the chimney, in particular for the triboelectric probe and for means for supplying the heating sleeve from an external energy source. From this point of view, it will obviously be preferably an electrical supply. The invention then consists in principle of taking advantage of these needs to constitute the device in a rigid structure comprising two guide tubes which are fixed at their ends, on the one hand on the measurement conduit to be introduced into the chimney, on the other hand on a plate capable of forming a mounting flange on the wall of the chimney.
Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, le dispositif est caractérisé en ce qu'il comporte une cellule de mesure solidaire d'une plaque de montage apte à former une bride d'obturation d'une ouverture aménagée dans la cheminée, ladite cellule comprenant un conduit de mesure dont une partie amont est entourée par un manchon de chauffage, en ce qu'un dispositif électrique de chauffage est disposé dans le manchon de chauffage en contact thermique avec le conduit de mesure et alimenté par l'intermédiaire d'un tube guide inférieur traversant la bride et débouchant dans ledit manchon, en ce qu'un tube guide supérieur pour une sonde triboélectrique débouche dans la partie aval du conduit de mesure en traversant la bride. De préférence, ces deux tubes s ' étendant du conduit de mesure à la bride de montage et ménageant des passages à travers la paroi de la cheminée, sont fixés à distance variable sur le conduit de mesure ou son manchon de chauffage de manière à permettre un réglage fin du positionnement du conduit de mesure dans la cheminée, tant en orientation longitudinale qu'en distance de la paroi de la cheminée .According to a preferred embodiment of the invention, the device is characterized in that it comprises a measuring cell integral with a mounting plate capable of forming a closure flange of an opening arranged in the chimney, said cell comprising a measurement duct, an upstream part of which is surrounded by a heating sleeve, in that an electrical heating device is disposed in the heating sleeve in thermal contact with the measurement duct and supplied by means of a lower guide tube crossing the flange and opening into said sleeve, in that an upper guide tube for a triboelectric probe opens into the downstream part of the measurement conduit by crossing the flange. Preferably, these two tubes extending from the measurement pipe to the mounting flange and providing passages through the wall of the chimney, are fixed at variable distance to the measurement pipe or its heating sleeve so as to allow a fine adjustment of the positioning of the measurement duct in the chimney, both in longitudinal orientation and in distance from the wall of the chimney.
Le dispositif suivant l'invention constitue de la sorte un ensemble qui est facilement mis en place dans une ouverture de la cheminée prévue pour 1 ' introduction de systèmes de mesure. Cet ensemble comporte une structure rectangulaire rigide constituée par la bride de montage, la cellule de mesure et les deux tubes guides réservés respectivement à la sonde (ou le capteur de vitesse) et aux liaisons électriques avec le manchon de chauffage.The device according to the invention thus constitutes an assembly which is easily placed in an opening of the chimney provided for the introduction of measurement systems. This assembly comprises a rigid rectangular structure constituted by the mounting flange, the measuring cell and the two guide tubes reserved respectively for the probe (or the speed sensor) and for the electrical connections with the heating sleeve.
Lorsqu'il est monté, le positionnement précis du conduit de mesure pour obtenir une vitesse constante proche de 1 ' isocinétisme est facilement réalisé en faisant varier la distance de fixation entre le conduit de mesure et chacun des tubes. Avantageusement, les deux tubes sont fixés par vissage sur le conduit de mesure.When mounted, the precise positioning of the measurement pipe to obtain a constant speed close to isokineticism is easily achieved by varying the fixing distance between the measurement pipe and each of the tubes. Advantageously, the two tubes are fixed by screwing to the measurement pipe.
Le tube de mesure permet d'introduire facilement la sonde triboélectrique ou le dispositif de mesure de la vitesse dans le conduit de mesure, en particulier, il facilite l'opération de vérification de 1 ' isocinétisme.The measurement tube makes it easy to introduce the triboelectric probe or the speed measurement device into the measurement conduit, in particular, it facilitates the operation of verifying isokineticism.
Selon encore une autre caractéristique de l' invention, un élément calorifuge est disposé entre le corps enveloppe du manchon de chauffage et sa résistance électrique entourant en hélice la paroi du conduit de mesure . Ceci permet de diminuer la température de peau extérieure du manchon de chauffage tout en la maintenant à une température supérieure à 130° C (point de rosée des gaz acides) afin d'éviter la corrosion du conduit de mesure et du manchon de chauffage.According to yet another characteristic of the invention, a heat-insulating element is disposed between the envelope body of the heating sleeve and its electrical resistance helically surrounding the wall of the measurement conduit. This decreases the outside skin temperature of the heating sleeve while keeping it at a temperature above 130 ° C (dew point of acid gases) in order to avoid corrosion of the measuring pipe and the heating sleeve.
En outre, le dispositif selon l'invention comporte avantageusement un doigt de gant destiné à 1 ' introduction d'une prise de température dans la partie aval du conduit de mesure, ledit doigt de gant débouchant dans la partie aval du conduit de mesure et traversant la bride. Un tel capteur de température est utile pour contrôler la température de l' effluent gazeux dans la zone de mesure du taux des poussières par régulation de l'alimentation du dispositif électrique de chauffage.In addition, the device according to the invention advantageously comprises a thermowell intended for the introduction of a temperature measurement in the downstream part of the measurement conduit, said thermowell opening out into the downstream part of the measurement conduit. the flange. Such a temperature sensor is useful for monitoring the temperature of the gaseous effluent in the area for measuring the rate of dust by regulating the supply of the electrical heating device.
Il est en général souhaitable que le dispositif de chauffage électrique soit à conducteur électrique oblong. Cette variation de section remplace avantageusement les jonctions parties chaude/froide brasées ou soudées et élimine les problèmes de dilatation rencontrés à des températures élevées et/ou à des charges mécaniques importantes.It is generally desirable for the electric heater to have an oblong electrical conductor. This variation in section advantageously replaces the hot / cold junctions brazed or welded and eliminates the problems of expansion encountered at high temperatures and / or at high mechanical loads.
Le dispositif peut comporter en option un dispositif de soufflage d'air sur la sonde triboélectrique. Ceci permet de nettoyer la sonde triboélectrique sans la manipuler, de manière périodique régulière ou quand on s'aperçoit qu'elle fournit des mesures aberrantes.The device can optionally include an air blowing device on the triboelectric probe. This makes it possible to clean the triboelectric probe without handling it, periodically regularly or when it is noticed that it provides aberrant measurements.
Le dispositif selon l'invention peut comporter un dispositif de mesure de la température de peau du dispositif électrique de chauffage et un dispositif de coupure de son alimentation. Ceci constitue une sécurité contre une détérioration du dispositif électrique de chauffage, en évitant que cette température vienne à dépasser par exemple 400 °C.The device according to the invention may comprise a device for measuring the skin temperature of the electrical heating device and a device for cutting off its supply. This constitutes security against deterioration of the electric heating device, by preventing this temperature from exceeding, for example 400 ° C.
L'invention a encore pour objet une installation d'analyse d'un effluent gazeux comportant un dispositif ci- dessus, caractérisée en ce qu'elle comporte un circuit électronique recevant les signaux de mesure de la sonde triboélectrique et les transformant en taux de poussières. Avantageusement, l'installation selon l'invention comporte un automate programmable recevant les mesures fournies par la sonde triboélectrique et les mesures fournies par d'autres capteurs et analyseurs de prélèvements, ledit automate étant relié à un système supervision pouvant agir sur des commandes et alarmes de contrôle de l' effluent gazeux.Another subject of the invention is an installation for analyzing a gaseous effluent comprising a device above, characterized in that it comprises an electronic circuit receiving the measurement signals from the triboelectric probe and transforming them into the rate of dust. . Advantageously, the installation according to the invention comprises a programmable automaton receiving the measurements supplied by the triboelectric probe and the measurements supplied by other sensors and analyzers of samples, said automaton being connected to a supervision system which can act on commands and alarms. of the gaseous effluent.
Conformément à des caractéristiques préférées de l'installation suivant l'invention, à utiliser séparément ou en leurs combinaisons opérantes, le système de supervision reçoit en permanence des mesures de la vitesse et de la température de l' effluent gazeux dans la cheminée. Il détecte les mesures aberrantes fournies par la sonde triboélectrique et commande le nettoyage de la sonde triboélectrique par soufflage d'air dans le cas où l'équipement correspondant est prévu. Il commande la coupure de l'alimentation du dispositif de chauffage électrique quand sa température de peau dépasse une valeur de seuil. Il commande 1 ' automate dans ses calculs de traduction des résultats des diverses mesures pour les exprimer en valeurs par unité de volume dans les conditions normales de température et pression.In accordance with preferred characteristics of the installation according to the invention, to be used separately or in their operating combinations, the supervision system permanently receives measurements of the speed and the temperature of the gaseous effluent in the chimney. It detects the outliers provided by the triboelectric probe and orders the triboelectric probe to be cleaned by blowing air if the corresponding equipment is provided. It controls the cut-off of the power supply to the electric heating device when its skin temperature exceeds a threshold value. It commands the automaton in its translation calculations of the results of the various measurements to express them in values per unit of volume under normal conditions of temperature and pressure.
L'invention sera maintenant plus complètement décrite dans le cadre de caractéristiques préférées et de leurs avantages, en faisant référence aux figures des dessins annexés qui les illustrent et dans lesquelles:The invention will now be more fully described in the context of preferred characteristics and their advantages, with reference to the figures of the appended drawings which illustrate them and in which:
- la figure 1 est une représentation schématique en coupe d'un dispositif de mesure pondérale des poussières selon 1 ' invention ; - et la figure 2 est une représentation schématique des moyens électroniques de gestion automatique d'une installation de contrôle des fumées de cheminées d'usines comportant le dispositif de la figure parmi les équipements de détection et mesure des taux de constituants polluants. Les figures 1 et 2 représentent une installation destinée à l'analyse d'un effluent gazeux avec détermination d'un taux de poussières, en particulier pour des cheminées de rejet des fumées à l'atmosphère à partir d'incinérateurs impliquant un traitement par voie humide ou semi-humide.- Figure 1 is a schematic sectional representation of a weight measurement device for dust 1 according to the invention; - And Figure 2 is a schematic representation of the electronic means for automatic management of a factory chimney smoke control installation comprising the device of the figure among the equipment for detecting and measuring the levels of pollutants. Figures 1 and 2 represent an installation intended for the analysis of a gaseous effluent with determination of a rate of dust, in particular for chimneys of rejection of smoke to the atmosphere from incinerators implying a treatment by way wet or semi-wet.
On voit sur la figure 1 la paroi extérieure 1 d'une cheminée d'un incinérateur. Cette paroi comporte un revêtement intérieur 2 en un matériau résistant à la chaleur tel l'Ebonite. En pratique, ce dernier n'a pas à supporter des températures supérieures à 80 °C au cours du fonctionnement de la cheminée.We see in Figure 1 the outer wall 1 of a chimney of an incinerator. This wall has an inner coating 2 of a heat-resistant material such as Ebonite. In practice, the latter does not have to withstand temperatures above 80 ° C during the operation of the chimney.
Dans cette cheminée circule un effluent gazeux dont la température est comprise entre 60 et 80° C et la vitesse est inférieure à 25 m/s ; la pression peut être positive ou négative et la teneur en eau est à saturation. Cet effluent gazeux peut comporter un certain nombre de constituants polluants dont les teneurs doivent être maintenues en dessous d'une valeur maximale et, en particulier, des poussières dont la teneur ne doit pas excéder 10 g/m3 # In this chimney circulates a gaseous effluent whose temperature is between 60 and 80 ° C and the speed is less than 25 m / s; the pressure can be positive or negative and the water content is saturated. This gaseous effluent may contain a certain number of polluting constituents the contents of which must be kept below a maximum value and, in particular, dust the content of which must not exceed 10 g / m3 #
L'installation d'analyse de l' effluent gazeux comprend donc des analyseurs d'échantillons prélevés pour chacun des polluants gazeux, plus un capteur pour la mesure pondérale du taux des poussières qui est illustré sur la figure 1. Ce capteur est basé sur le principe connu de la technique d'impact (sonde triboélectrique), mais les mesures se font en ligne, c'est-à-dire que la sonde triboélectrique est disposée directement dans la cheminée.The gaseous effluent analysis installation therefore includes analyzers of samples taken for each of the gaseous pollutants, plus a sensor for the weight measurement of the dust rate which is illustrated in FIG. 1. This sensor is based on the known principle of the impact technique (triboelectric probe), but the measurements are made online, that is to say that the triboelectric probe is placed directly in the chimney.
L'ensemble de la cellule 20 de mesure du taux des poussières est monté sur une bride rectangulaire 3 de dimensions normalisées, qui vient obturer une ouverture 4, ménagée dans la paroi 1 de la cheminée, en vue de l'introduction d'appareils de mesure. Cette bride est solidaire d'un conduit de mesure 5, faisant partie de la cellule de mesure 20, qui est disposé dans la cheminée parallèlement à l'axe de celle-ci et dans lequel circule une partie de 1' effluent gazeux.The whole of the cell 20 for measuring the rate of dust is mounted on a rectangular flange 3 of standardized dimensions, which closes an opening 4, formed in the wall 1 of the chimney, with a view to the introduction of measured. This flange is integral with a measurement conduit 5, forming part of the measurement cell 20, which is arranged in the chimney parallel to the axis of the latter and in which a part of the gaseous effluent circulates.
Le conduit de mesure 5 est un tube cylindrique en Inconel de 385 mm de longueur et d'environ 50 mm de diamètre, qui peut facilement être introduit dans les ouvertures telles 4 prévues dans les cheminées existantes . Dans le cas d'une installation neuve, on peut prévoir une ouverture plus importante, de 600 x 200 mm par exemple, permettant d'utiliser un conduit de mesure selon l'invention de 500 mm de longueur.The measurement conduit 5 is a cylindrical Inconel tube 385 mm in length and approximately 50 mm in diameter, which can easily be introduced into the openings such 4 provided in the existing chimneys. In the case of a new installation, it is possible to provide a larger opening, of 600 x 200 mm for example, allowing the use of a measuring conduit according to the invention of 500 mm in length.
Le positionnement du conduit de mesure 5 dans la cheminée est réalisé par rapport à la bride 3, c'est-à-dire que le conduit de mesure 5 est fixé sur la bride 3 avec possibilité de variation de son orientation et de sa distance à la bride 3.The positioning of the measurement pipe 5 in the chimney is carried out relative to the flange 3, that is to say that the measurement pipe 5 is fixed to the flange 3 with the possibility of variation of its orientation and its distance from the flange 3.
Cette fixation est réalisée au moyen de deux tubes guides 6 et 12 qui sont perpendiculaires au conduit de mesure 5 et fixés en leurs extrémités respectivement sur la cellule de mesure et sur la bride 3 de manière à constituer une structure rigide, à bonne résistance mécanique, sensiblement rectangulaire. Ces deux tubes sont en Inconel 600 et leur diamètre est de 38 mm. D'autres matériaux en variante sont les alliages Monel 400 ou Hastelloy C.This fixing is carried out by means of two guide tubes 6 and 12 which are perpendicular to the measuring conduit 5 and fixed at their ends respectively to the measuring cell and to the flange 3 so as to constitute a rigid structure, with good mechanical resistance, substantially rectangular. These two tubes are in Inconel 600 and their diameter is 38 mm. Other alternative materials are Monel 400 or Hastelloy C alloys.
La longueur de ces deux tubes dépend du diamètre de la cheminée. Elle est déterminée pour positionner le conduit de mesure 5 au moins à une distance suffisante de la paroi 1 pour éviter l'influence des effets de peau de l'écoulement de l' effluent gazeux. La distance est, par exemple, égale à 1/10 du diamètre interne de la cheminée pour son minimum, et à la moitié de son rayon pour son maximum.The length of these two tubes depends on the diameter of the chimney. It is determined to position the measurement conduit 5 at least at a sufficient distance from the wall 1 to avoid the influence of the skin effects of the flow of the gaseous effluent. The distance is, for example, equal to 1/10 of the internal diameter of the chimney for its minimum, and to half its radius for its maximum.
On s'assure ainsi que la vitesse de l' effluent gazeux dans le conduit de mesure 5 soit, sinon égale, du moins proche de la valeur moyenne de la vitesse de l' effluent gazeux dans la cheminée, compte tenu de la répartition des vitesses sur la section de la cheminée, et qu'elle suive les mêmes évolutions. On a pu observer en effet que 1 ' isocinétisme n'est pas une condition absolue, pourvu qu'en pratique l'écart reste constant et dans les limites de plus ou moins 20 %.This ensures that the speed of the gaseous effluent in the measurement pipe 5 is, if not equal, at least close to the average value of the speed of the gaseous effluent in the chimney, taking into account the distribution of the speeds on the section of the chimney, and that it follows the same evolutions. It has been observed in fact that isokinetics is not an absolute condition, provided that in practice the difference remains constant and within the limits of plus or minus 20%.
Le tube guide supérieur 6 traverse la bride 3 et est fixé sur le conduit de mesure 5 proprement dit au moyen d'un raccord en té taraudé 7 dans lequel le tube de mesure 6 vient se visser. Ce tube 6 débouche dans le conduit de mesure 5 dans la partie aval de ce dernier, c'est-à-dire à la sortie sur le trajet de l' effluent gazeux. Il sert à introduire et monter fixe une sonde triboélectrique 10 dont la partie sensible terminale 8 se place dans une zone de mesure 9 à 1 ' intérieur du conduit de mesure 5. Ce tube 6 peut également servir à l'introduction et la fixation d'un autre capteur dans cette zone de mesure, tel qu'un tube de Pi ôt interchangeable avec la sonde, montée amovible, destiné à mesurer la vitesse de l' effluent gazeux dans le conduit de mesure 5 par comparaison entre la pression dynamique et la pression statique. Le tube de mesure 6 est fixé sur la bride 3 au moyen de deux collerettes de serrage, ou écrou et contre-écrou, 17.The upper guide tube 6 passes through the flange 3 and is fixed to the measurement pipe 5 proper by means of a tapped tee connection 7 into which the measurement tube 6 is screwed. This tube 6 opens into the measurement conduit 5 in the downstream part of the latter, that is to say at the outlet on the path of the gaseous effluent. It is used to introduce and mount a fixed triboelectric probe 10, the sensitive end portion 8 of which is placed in a measurement zone 9 inside the measurement conduit 5. This tube 6 can also be used for the introduction and fixing of another sensor in this measurement area, such as a Pi tube interchangeable with the probe, removably mounted, intended to measure the speed of the gaseous effluent in the measurement conduit 5 by comparison between the dynamic pressure and the pressure static. The measuring tube 6 is fixed to the flange 3 by means of two clamping collars, or nut and lock nut, 17.
Le deuxième tube 12 rendant le conduit de mesure 5 solidaire de la bride 3 est un tube guide inférieur incluant l'alimentation électrique nécessaire au fonctionnement du dispositif de l'invention. Il est fixé sur la partie amont de la cellule de mesure 20. Il traverse la bride 3 et y est fixé au moyen de deux collerettes de serrage 13. Son autre extrémité est fixée sur un manchon de chauffage 14 qui entoure la partie amont du conduit de mesure 5. Cette fixation, à distance réglable, est réalisée par vissage dans un raccord en té 15 du manchon de chauffage 14.The second tube 12 making the measurement conduit 5 integral with the flange 3 is a lower guide tube including the electrical supply necessary for the operation of the device of the invention. It is fixed on the upstream part of the measuring cell 20. It crosses the flange 3 and is fixed there by means of two clamping collars 13. Its other end is fixed on a heating sleeve 14 which surrounds the upstream part of the conduit 5. This fixing, with adjustable distance, is carried out by screwing in a tee fitting 15 of the heating sleeve 14.
Le manchon de chauffage 14, réalisé en tôle d' Inconel, fait partie de la cellule de mesure 20. Il est disposé autour de la partie amont du conduit de mesure 5. Sa longueur est égale à environ les trois quarts de la longueur du conduit de mesure 5, par exemple 315 m. Le tube guide 12 sert principalement au passage de conducteurs d'alimentation électrique 16 depuis l'extérieur de la cheminée vers une résistance électrique de chauffage enroulée en hélice autour du conduit 5 à 1 ' intérieur du manchon 14.The heating sleeve 14, made of Inconel sheet metal, is part of the measuring cell 20. It is arranged around the upstream part of the measuring duct 5. Sa length is approximately three quarters of the length of the measuring pipe 5, for example 315 m. The guide tube 12 is mainly used for the passage of electrical supply conductors 16 from the outside of the chimney to an electrical heating resistor wound in a helix around the duct 5 inside the sleeve 14.
Le fil électrique constituant la résistance de chauffage 17 est écrasé à partir de sa section cylindre pour mieux porter sur le conduit de mesure et augmenter ainsi la surface d'échange thermique. Par ailleurs, un écart de température suffisant autorise le bornage direct en supprimant les jonctions parties chaude/froide brasées ou soudées et en éliminant les problèmes de dilatation que 1 ' on rencontre à des températures élevées et/ou des charges importantes. La puissance du dispositif de chauffage électrique est d'environ 1500 .The electric wire constituting the heating resistor 17 is crushed from its cylinder section to better carry on the measurement conduit and thus increase the heat exchange surface. In addition, a sufficient temperature difference allows direct delimitation by eliminating the hot / cold junctions brazed or welded parts and eliminating the problems of expansion that one meets at high temperatures and / or heavy loads. The power of the electric heater is around 1500.
Un thermocouple 19 est intercalé entre les spires du cordon conducteur de chauffage 17. Il est relié à un thermostat indicateur 21 extérieur à la cheminée. Un contact de sécurité par tout ou rien coupe l'alimentation en cas de dépassement de la température de peau du cordon de chauffage 17, à savoir 450 °C, sachant que la température maximum supportable par le cordon est de 600 °C. Le deuxième contact de ce thermostat 21 peut être utilisé pour transmettre une alarme de dysfonctionnement.A thermocouple 19 is interposed between the turns of the heating conductor cord 17. It is connected to an indicator thermostat 21 outside the chimney. An all-or-nothing safety contact cuts off the supply in the event of the skin temperature of the heating cord 17 being exceeded, namely 450 ° C., knowing that the maximum temperature that can be supported by the cord is 600 ° C. The second contact of this thermostat 21 can be used to transmit a malfunction alarm.
Une enveloppe calorifuge 18 est interposée entre la résistance électrique 17 et le manchon de chauffage 14. Elle comporte un bourrelet de calfeutrement protégé par un ruban adhésif en aluminium. Deux collerettes 23 sont soudées au conduit 5, aux extrémités du manchon 14 pour isoler complètement le cordon de chauffage 17 et l'enveloppe calorifuge 18 des attaques de l' effluent gazeux. Grâce à ce calorifuge 18, la température chute à 60° C à 2 cm de la cellule de mesure 20, ce qui convient pour le revêtement 2 puisque celui-ci peut supporter jusqu'à 80° C. Un doigt de gant 24 est monté de manière analogue aux deux tubes 6 et 12 en aval du tube de mesure 6 ; il reçoit un capteur de prise de température 25, introduit dans le conduit de mesure 5, juste en aval de la zone de mesure 9. La mesure de température qu'il assure en 27 sert à réguler la puissance de chauffe en 22 pour obtenir une température comprise entre 80 et 95 °C dans la zone de mesure 9.A heat-insulating envelope 18 is interposed between the electrical resistance 17 and the heating sleeve 14. It comprises a bead of caulking protected by an aluminum adhesive tape. Two flanges 23 are welded to the conduit 5, at the ends of the sleeve 14 to completely isolate the heating cord 17 and the heat-insulating envelope 18 from attacks by the gaseous effluent. Thanks to this insulation 18, the temperature drops to 60 ° C at 2 cm from the measuring cell 20, which is suitable for coating 2 since it can withstand up to 80 ° C. A thermowell 24 is mounted similarly to the two tubes 6 and 12 downstream of the measurement tube 6; it receives a temperature measurement sensor 25, introduced into the measurement conduit 5, just downstream of the measurement zone 9. The temperature measurement which it provides at 27 serves to regulate the heating power at 22 to obtain a temperature between 80 and 95 ° C in measurement area 9.
Le dispositif peut comporter également un tuyau de soufflage d'air 26 en vue du nettoyage de la sonde triboélectrique 8 en cas de besoin, sans la démonter. Il débouche dans le tube de mesure 6 par un piquage latéral à proximité de la bride de montage 3. Le montage mécanique est conçu pour permettre que le dispositif de soufflage soit une variante venant en option sur le matériel de base.The device may also include an air blowing pipe 26 for cleaning the triboelectric probe 8 if necessary, without dismantling it. It opens into the measuring tube 6 by a side tap near the mounting flange 3. The mechanical mounting is designed to allow the blowing device to be a variant coming as an option on the basic material.
La figure 2 est un schéma de l'installation complète d' analyse .Figure 2 is a diagram of the complete analysis installation.
La sortie de la sonde triboélectrique 8 est reliée à une unité électronique 31 qui traite les signaux de détection issus de son boîtier de mise en forme 28 (voir aussi figure 1) pour fournir une mesure pondérale du taux de poussières. Les mesures fournies par d'autres capteurs et divers analyseurs concernant les autres polluants sont envoyées à un automate 33 qui reçoit également la valeur du taux des poussières.The output of the triboelectric probe 8 is connected to an electronic unit 31 which processes the detection signals from its shaping unit 28 (see also Figure 1) to provide a weight measurement of the dust rate. The measurements provided by other sensors and various analyzers concerning the other pollutants are sent to an automaton 33 which also receives the value of the dust rate.
L'automate 33 est relié à un système de supervision 34 (en pratique un ordinateur) qui exploite les différentes valeurs, sous la commande d'un logiciel préprogrammé et gère les informations utiles au contrôle de la pollution et au respect des normes légales quant à la propreté de l' effluent gazeux rejeté par la cheminée.The automaton 33 is connected to a supervision system 34 (in practice a computer) which exploits the different values, under the command of a preprogrammed software and manages the information useful for pollution control and compliance with legal standards as regards the cleanliness of the gaseous effluent discharged from the chimney.
La mesure périodique de la vitesse de l' effluent gazeux dans le conduit de mesure 5 s'effectue en enlevant la sonde triboélectrique 8 du conduit de mesure 5 et en la remplaçant par un tube de Pitot. Cette opération de vérification peut être effectuée pendant environ 10 minutes une fois par mois.Periodic measurement of the speed of the gaseous effluent in the measurement pipe 5 is carried out by removing the triboelectric probe 8 from the measurement pipe 5 and by replacing with a Pitot tube. This verification operation can be carried out for approximately 10 minutes once a month.
Par les liaisons fonctionnelles de transmission d'informations et de commandes apparaissant sur la figure 2, on a cherché à symboliser l'essentiel des procédures de gestion automatique. Elles font intervenir non seulement la cellule de mesure en sa sonde 10 (avec son boîtier propre d'alimentation et de mise en forme du signal triboélectrique associé 28) et son manchon de chauffage 14, comme il a déjà été décrit à propos de la figure 1, mais aussi des capteurs 35 de mesure de température, pression, débit, vitesse de l' effluent dans la cheminée limitée par la paroi 1, et des prises d'échantillons 36 conduisant les prélèvements vers l'ensemble d'analyseurs 32 pour contrôle des polluants gazeux. Les capteurs 35 et les équipements de prise d'échantillons 36 sont supposés se situer à d'autres niveaux de la cheminée que la cellule de mesure du taux de poussières .By the functional links for transmitting information and commands appearing in FIG. 2, we have sought to symbolize the essential of the automatic management procedures. They involve not only the measuring cell with its probe 10 (with its own box for supplying and shaping the associated triboelectric signal 28) and its heating sleeve 14, as has already been described with reference to the figure. 1, but also sensors 35 for measuring temperature, pressure, flow rate, speed of the effluent in the stack limited by the wall 1, and taking samples 36 leading the samples to the set of analyzers 32 for control gaseous pollutants. The sensors 35 and the sampling equipment 36 are assumed to be located at other levels of the chimney than the cell for measuring the rate of dust.
Les capteurs 35 transmettent leurs informations directement à l'automate 33, alors que comme pour l'information relative à la mesure du taux de poussières par la sonde 10, les signaux de température par le capteur 25 et de vitesse par le tube de Pitot utilisé sporadiquement, qui correspondent à des mesures effectuées au niveau de la sonde triboélectrique, voient leurs résultats traités par l'unité électrique 31 propre au dispositif de détection des poussières suivant l'invention. Il en est de même de l'information de température de peau de la résistance électrique du manchon de chauffage 14. Ce dernier reçoit, en retour de l'unité 31, les ordres qui commandent son alimentation en courant électrique, soit en tout ou rien dans le cas d'un dépassement de la température seuil locale, soit en variation analogique en fonction de la température relevée dans la zone de mesure. L'unité électronique 31 transmet les résultats de ses calculs à l'automate 33, dont elle reçoit une information concernant un seuil maximal tolérable pour le taux pondéral de poussières qu'elle génère, ainsi que, le cas échéant, des informations comparatives d'étalonnage et des ordres tels que celui qui détermine, en cas de besoin (décelé par des résultats aberrants du taux de poussières) , la mise en route du dispositif de nettoyage par soufflage d'air, pour une période de temps prédéterminée ou calculée.The sensors 35 transmit their information directly to the automaton 33, while as for the information relating to the measurement of the rate of dust by the probe 10, the temperature signals by the sensor 25 and speed by the Pitot tube used sporadically, which correspond to measurements carried out at the level of the triboelectric probe, see their results processed by the electrical unit 31 specific to the dust detection device according to the invention. It is the same for the skin temperature information of the electrical resistance of the heating sleeve 14. The latter receives, in return from the unit 31, the orders which control its supply of electric current, either all or nothing in the event that the local threshold temperature is exceeded, either as an analog variation depending on the temperature recorded in the measurement zone. The electronic unit 31 transmits the results of its calculations to the automaton 33, from which it receives information concerning a maximum tolerable threshold for the weight rate of dust which it generates, as well as, where appropriate, comparative information of calibration and orders such as that which determines, if necessary (detected by aberrant results of the dust rate), the start-up of the cleaning device by air blowing, for a predetermined or calculated period of time.
De la figure 2, on peut observer d'autre part que c'est au niveau de l'automate 33 que s'élaborent les calculs de conversion des dosages en unités dans les conditions normales de température et pression, et que se génèrent divers ordres, qui commandent en particulier les prélèvements de gaz à effectuer dans l' effluent pour dosage des gaz polluants non condensables, et les étalonnages autres que ceux qui concernent le taux de poussières. Comme il est en soi classique, l'automate sert aussi à l'acquisition des différentes données sous une forme les rendant exploitables par le système de supervision sur ordinateur 34, lequel est équipé de tous moyens utiles de visualisation, programmation et émission de signaux d' alarme .From FIG. 2, it can be observed on the other hand that it is at the level of the automaton 33 that the calculations for converting the dosages into units are developed under the normal conditions of temperature and pressure, and that various orders are generated. , which in particular control the gas samples to be taken from the effluent for dosing non-condensable polluting gases, and calibrations other than those relating to the dust content. As is conventional in itself, the automaton also serves to acquire the various data in a form making them usable by the supervision system on a computer 34, which is equipped with all useful means of visualization, programming and transmission of signals of ' alarm .
D'autres particularités de l'invention qui n'ont peut-être pas été suffisamment explicitées pour l'exemple de réalisation considéré ci-dessus concernent la réalisation de la sonde triboélectrique et celle du conduit de mesure.Other particularities of the invention which have perhaps not been sufficiently explained for the embodiment considered above relate to the production of the triboelectric probe and that of the measurement conduit.
On voit ainsi sur la figure 1 que dans sa partie basse, le tube 5, qui constitue le conduit de mesure proprement dit, dépasse quelque peu du manchon de chauffage 14 au-delà de la collerette inférieure 23. Le propos de cette disposition est de guider les veines fluides pour séparer celles qui passent dans le conduit de celles qui passent autour d'une manière nette, n'entraînant pas de turbulences. Quoi qu'il en soit, la hauteur globale du conduit 5 reste inférieure à 1 ' ouverture 4 ménagée dans la paroi de la cheminée .It can thus be seen in FIG. 1 that in its lower part, the tube 5, which constitutes the actual measurement duct, protrudes somewhat from the heating sleeve 14 beyond the lower flange 23. The purpose of this arrangement is to guide the fluid veins to separate those which pass in the conduit from those which pass around in a clear way, not causing turbulence. Either way, the overall height of the conduit 5 remains below the opening 4 formed in the wall of the chimney.
En ce qui concerne la réalisation du dispositif au niveau de la sonde triboélectrique, celle-ci est constituée d'une tige massive revêtue de Téflon (polytetrafluor- éthylène) , comme il est en soi classique. Par contre, comme la partie sensible 8, et même le corps de la sonde 10 dans son tube guide 6, se trouvent en présence des autres polluants sous forme gazeuse et à température chaude, il est souhaitable d'éviter des détériorations que l'on a pu observer au niveau du tube guide 6. Il est donc prévu dans le cadre de 1 ' invention de munir les surfaces métalliques baignant dans l' effluent à l'intérieur de la cheminée alors qu'elles sont chauffées, d'un revêtement de protection contre la corrosion par les fumées acides (acide chlorhydrique et acides soufrés notamment) . A cet effet on peut utiliser notamment une pulvérisation de polytetrafluoroéthylène, plus une gaine en un film de matière plastique thermo-rétractable telle que le polyéthylène . Cette précaution est à préconiser tout spécialement pour la surface extérieure de la paroi du tube guide supérieur 6, en sa moitié jouxtant la paroi 1 de la cheminée, comme il est évoqué en 29 sur la figure 1. En effet, on a pu observer par l'expérience une tendance à l'apparition de piqûres en cet endroit, ce qui peut s'expliquer par la présence de gaz chaud (venant de la zone de mesure 9) dans l'espace annulaire entre le tube guide 6 et la tige qu'il contient et qui fonctionne en sonde triboélectrique .With regard to the production of the device at the triboelectric probe, this consists of a solid rod coated with Teflon (polytetrafluoroethylene), as it is in itself conventional. On the other hand, as the sensitive part 8, and even the body of the probe 10 in its guide tube 6, are in the presence of the other pollutants in gaseous form and at hot temperature, it is desirable to avoid deteriorations which are was able to observe at the level of the guide tube 6. It is therefore planned within the framework of one invention to provide the metallic surfaces bathing in the effluent inside the chimney while they are heated, with a coating of protection against corrosion by acid fumes (hydrochloric acid and sulfur acids in particular). For this purpose, it is possible in particular to use a spray of polytetrafluoroethylene, plus a sheath made of a film of heat-shrinkable plastic material such as polyethylene. This precaution is to be recommended especially for the outer surface of the wall of the upper guide tube 6, with its half adjoining the wall 1 of the chimney, as is mentioned at 29 in FIG. 1. In fact, it has been observed by experience a tendency to the appearance of pitting in this place, which can be explained by the presence of hot gas (coming from the measurement zone 9) in the annular space between the guide tube 6 and the rod which 'it contains and works as a triboelectric probe.
Par ailleurs, on aura certainement compris de la description qui précède que, dans la mesure où le tube guide supérieur 6 est en alliage métallique conducteur, ne serait- ce que pour définir la référence de masse électrique pour la mesure triboélectrique dans le boîtier 28 en sortie de la cheminée, il convient d'assurer l'absence de fuites de charges électriques entre la tige massive de la sonde 10 et son tube guide 6. Pour mieux assurer le guidage non conducteur, on a prévu du côté de la cellule de mesure, à proximité immédiate du support mécaniquement résistant par le raccord 7, que la tige de la sonde 10 soit équipée, comme illustré par la figure 1, d'une bague de centrage 30, réalisée en polytetrafluoréthylène (matière non conductrice de l'électricité) et maintenue fixe sur la sonde entre deux joncs circulaires élastiquement déformables.Furthermore, it will certainly be understood from the foregoing description that, insofar as the upper guide tube 6 is made of a conductive metal alloy, if only to define the reference of electrical mass for the triboelectric measurement in the housing 28 in leaving the chimney, it is necessary to ensure the absence of leaks of electric charges between the massive rod of the probe 10 and its guide tube 6. To better ensure non-conductive guidance, provision has been made on the side of the measurement cell, in the immediate vicinity of the mechanically resistant support by the connector 7, for the probe rod 10 to be equipped, as illustrated by the Figure 1, a centering ring 30, made of polytetrafluoroethylene (non-electrically conductive material) and held fixed on the probe between two elastically deformable circular rods.
Mais naturellement, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui a été décrit.But of course, the invention is not limited to the embodiment which has been described.
Par exemple, les particularités dimensionnelles indiquées seront spécialement avantageuses dans l'application de l'invention à l'analyse des fumées rejetées par des cheminées d'usine telles qu'elles se présentent couramment pour une usine d'incinération. Ces données ont l'intérêt de faire ressortir des rapports pour transposition à d'autres applications. On peut ainsi observer que le diamètre du conduit de mesure, y compris avec son manchon de chauffage, correspond à une fraction du rayon de la cheminée, et qu'il est disposé, en section de la cheminée, à 1 ' écart tant de la paroi extérieure de la cheminée que de son axe longitudinal. De ce fait, il se situe au niveau d'une zone à vitesse moyenne dans le profil transversal des vitesses à travers la cheminée, même dans le cas où il n'y aurait pas un plateau marqué du profil des vitesses .For example, the dimensional particulars indicated will be especially advantageous in the application of the invention to the analysis of the fumes discharged from factory chimneys as they commonly occur for an incineration plant. These data have the advantage of bringing out reports for transposition to other applications. It can thus be observed that the diameter of the measurement duct, including with its heating sleeve, corresponds to a fraction of the radius of the chimney, and that it is disposed, in section of the chimney, away from the outer wall of the chimney only from its longitudinal axis. Therefore, it is located at a medium speed zone in the transverse profile of the speeds through the chimney, even in the case where there is not a marked plateau of the speed profile.
D'autre part, le dispositif pourra être simplifié par rapport à l'exemple détaillé ci-dessus. Notamment, plutôt que d'assurer une surveillance de la température de la résistance électrique de chauffage (moyens 19-21) complétée par une véritable régulation analogique de la puissance qui l'alimente en fonction de la température détectée dans la zone de mesure (moyens 25, 27, 22) , on pourra souvent se contenter de régler la puissance de chauffage sur une valeur de consigne calculée pour être suffisante dans les conditions de fonctionnement, en fonction de paramètres prédéterminés (ou autrement calculés dans l'installation) concernant le taux d'humidité et la vitesse de l' effluent à analyser.On the other hand, the device can be simplified compared to the example detailed above. In particular, rather than monitoring the temperature of the electrical heating resistance (means 19-21) supplemented by a true analog regulation of the power which supplies it as a function of the temperature detected in the measurement zone (means 25, 27, 22), it will often be possible to settle for setting the heating power to a set value calculated to be sufficient under the operating conditions, in function of predetermined parameters (or otherwise calculated in the installation) concerning the humidity rate and the speed of the effluent to be analyzed.
Quant à la sensibilité de réponse de la sonde thermoélectrique elle est en général réglée par avance, au niveau de l'unité électronique de mise en forme et traitement des signaux qui lui est propre, d'après des mesures d'étalonnage effectuées par dosage des dépôts de poussières sur une bande de papier.As for the response sensitivity of the thermoelectric probe, it is generally adjusted in advance, at the level of the electronic shaping and signal processing unit which is specific to it, according to calibration measurements carried out by dosing the dust deposits on a strip of paper.
Sur un autre plan, on notera que le vocabulaire utilisé correspond à une application préférée du procédé objet de l'invention, mais il doit être compris dans un sens large s ' étendant à d'autres applications. Il en est ainsi de la notion de cheminée. La fonction de cette cheminée est de conduire un effluent gazeux dans lequel on cherche à détecter les impacts de particules solides sur une sonde permettant d'en déduire un dosage pondéral. Il pourrait donc s'agir par exemple d'une conduite dans laquelle un gaz contenant des particules en suspension circulerait d'un poste à un autre dans un processus industriel. On voit ici également que le terme de poussières s'étend à la notion de toutes particules liquides ou solides. Il reste toutefois que l'intérêt de l'invention se situe surtout dans des contextes impliquant des traitements par voie humide. On another level, it will be noted that the vocabulary used corresponds to a preferred application of the method which is the subject of the invention, but it must be understood in a broad sense extending to other applications. This is the case with the notion of chimney. The function of this chimney is to conduct a gaseous effluent in which it is sought to detect the impacts of solid particles on a probe making it possible to deduce therefrom a weight dosage. It could therefore be, for example, a pipe in which a gas containing suspended particles circulates from one station to another in an industrial process. We also see here that the term dust extends to the notion of all liquid or solid particles. The fact remains, however, that the advantage of the invention lies mainly in contexts involving wet treatments.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1. Procédé d'analyse d'un effluent gazeux en circulation dans une cheminée, applicable au cas d'un effluent saturé en eau, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de mesure pondérale de poussières par détection in situ de la densité des impacts des particules de poussière sur une partie sensible (8) de sonde triboélectrique (10) introduite dans ladite cheminée (1) , sur le trajet d'une partie du débit gazeux circulant longitudinalement dans un conduit de mesure (5) , mis en place dans la cheminée et en aval d'un manchon (14) de chauffage dudit conduit de mesure (5) amenant ladite partie du débit localement à une température supérieure au point de rosée de la vapeur d'eau dans l' effluent.1. Method for analyzing a gaseous effluent circulating in a chimney, applicable in the case of an effluent saturated with water, characterized in that it comprises a step of weight measurement of dust by in situ detection of the density of impacts of dust particles on a sensitive part (8) of triboelectric probe (10) introduced into said chimney (1), on the path of part of the gas flow flowing longitudinally in a measurement conduit (5), put in place in the chimney and downstream of a sleeve (14) for heating said measurement conduit (5) bringing said portion of the flow locally to a temperature above the dew point of the water vapor in the effluent.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on positionne ledit conduit de mesure (5) dans la cheminée (1) de telle manière que la vitesse moyenne de l' effluent gazeux dans la cheminée (1) et la vitesse de ladite partie passant dans le conduit de mesure (5) soient proches de 1 ' isocinétisme et en ce que l'on règle une alimentation extérieure dudit manchon de chauffage (14) , de préférence à résistance électrique, en fonction de paramètres prédéterminés concernant le taux d'humidité et la vitesse de l' effluent gazeux de telle manière que la température de ladite partie du débit reste, en fonctionnement, supérieure au point de rosée au voisinage de ladite partie sensible (8) de la sonde pour y éviter toute condensation en gouttelettes d'eau.2. Method according to claim 1, characterized in that said measurement conduit (5) is positioned in the chimney (1) so that the average speed of the gaseous effluent in the chimney (1) and the speed of said part passing through the measurement conduit (5) are close to isokineticism and in that an external supply of said heating sleeve (14), preferably with electrical resistance, is adjusted as a function of predetermined parameters concerning the humidity and the speed of the gaseous effluent so that the temperature of said part of the flow remains, during operation, higher than the dew point in the vicinity of said sensitive part (8) of the probe in order to avoid any condensation therein. in water droplets.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on mesure périodiquement la vitesse de l' effluent gazeux dans le conduit de mesure (5) , dans une zone de mesure (9) où se place ladite partie sensible (8) , pour vérifier qu'elle soit proche de l'' isocinétisme avec la vitesse moyenne de l' effluent gazeux dans la cheminée (1).3. Method according to claim 2, characterized in that the speed of the gaseous effluent is measured periodically in the measurement conduit (5), in a measurement zone (9) where said sensitive part (8) is placed , for verify that it is close to the 'isokinetic with the mean velocity of the flue gas in the chimney (1).
4. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une structure mécaniquement résistante incluant deux tubes de passage à travers la paroi de la cheminée (1) , à savoir un tube supérieur (6) formant tube guide pour la sonde triboélectrique (10) et un tube inférieur (12) pour des moyens d'alimentation du manchon de chauffage (14), lesdits tubes (6, 12) s ' étendant dudit conduit de mesure (5) ou de son manchon de chauffage (14) respectivement à une plaque (3) apte à former bride de montage sur la paroi de la cheminée (1) .4. Device for implementing the method according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a mechanically resistant structure including two tubes passing through the wall of the chimney (1), namely an upper tube (6) forming a guide tube for the triboelectric probe (10) and a lower tube (12) for means for supplying the heating sleeve (14), said tubes (6, 12) extending from said measurement conduit (5 ) or its heating sleeve (14) respectively to a plate (3) capable of forming a mounting flange on the wall of the chimney (1).
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'un au moins desdits tubes (6, 12) est réglable dans sa fixation sur le conduit de mesure (5) , de manière à permettre de modifier le positionnement du conduit de mesure (5) dans la cheminée (1) , ladite fixation étant notamment réalisée par vissage.5. Device according to claim 4, characterized in that at least one of said tubes (6, 12) is adjustable in its attachment to the measuring pipe (5), so as to allow to modify the positioning of the measuring pipe (5) in the chimney (1), said fixing being produced in particular by screwing.
6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que ladite sonde triboélectrique (10) est montée amovible dans son tube guide (6) et en ce qu'il comporte des moyens de mesure de la vitesse de 1 ' effluent gazeux dans le conduit de mesure (5) interchangeables avec ladite sonde (10) .6. Device according to claim 4 or 5, characterized in that said triboelectric probe (10) is removably mounted in its guide tube (6) and in that it comprises means for measuring the speed of one gaseous effluent in the measurement conduit (5) interchangeable with said probe (10).
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte un doigt de gant (24) destiné à l'introduction d'un capteur de température (25) dans la partie aval du conduit de mesure (5) , ledit doigt de gant (24) débouchant dans la partie aval du conduit de mesure (5) et traversant la bride (3) . 7. Device according to any one of claims 4 to 6, characterized in that it comprises a thermowell (24) intended for the introduction of a temperature sensor (25) in the downstream part of the measurement conduit (5), said thimble (24) opening into the downstream part of the measurement conduit (5) and passing through the flange (3).
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que le manchon de chauffage (14) comporte une résistance électrique (17) appliquée contre la paroi du conduit de mesure (14) et recouverte d'une enveloppe calorifuge (18).8. Device according to any one of claims 7 to 10, characterized in that the heating sleeve (14) comprises an electrical resistance (17) applied against the wall of the measurement conduit (14) and covered with a heat-insulating envelope (18).
9. Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (19, 21) de surveillance de la température de peau de ladite résistance électrique (17) commandant la coupure de son alimentation si elle dépasse une valeur prédéterminée et/ou des moyens (27,22) de régulation de cette température en fonction des indications fournies par le capteur de température (25) de la revendication 7.9. Device according to claim 8, characterized in that it comprises means (19, 21) for monitoring the skin temperature of said electrical resistance (17) controlling the cutting of its power supply if it exceeds a predetermined value and / or means (27, 22) for regulating this temperature as a function of the indications provided by the temperature sensor (25) of claim 7.
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 4 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (26) de soufflage d'air en provenance de l'extérieur dans ledit tube guide supérieur (6) en nettoyage de la sonde triboélectrique (10) .10. Device according to any one of claims 4 to 8, characterized in that it comprises a device (26) for blowing air from the outside into said upper guide tube (6) for cleaning the triboelectric probe (10).
11. Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un revêtement de protection anticorrosion sur les surfaces métalliques chauffées en fonctionnement et baignant dans l' effluent, notamment sur le tube guide supérieur (6).11. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises an anti-corrosion protective coating on the metallic surfaces heated in operation and immersed in the effluent, in particular on the upper guide tube (6).
12. Installation d'analyse d'un effluent gazeux comportant un dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 11, caractérisée en ce que ledit dispositif y est associé à des moyens en soi connus de prélèvement d'échantillons de l' effluent pour analyse de polluants gazeux par un analyseur (32), et en ce qu'elle comporte une unité électronique (31) de traitement des informations de détection de la sonde triboélectrique (10) , les transmettant à un automate (33) recevant également les résultats fournis par ledit analyseur (32) et assurant notamment leur conversion pour les exprimer, ainsi que le taux pondéral de poussière, pour une unité de volume de gaz dans les conditions normales de température et pression, ledit automate (33) étant en outre avantageusement complété par un système ordinateur de supervision (34) pouvant gérer des informations de contrôle de pollution de l' effluent gazeux. 12. Installation for analyzing a gaseous effluent comprising a device according to any one of claims 4 to 11, characterized in that said device is associated therewith with means per se known for taking samples of the effluent for analysis of gaseous pollutants by an analyzer (32), and in that it comprises an electronic unit (31) for processing the detection information of the triboelectric probe (10), the transmitting to an automaton (33) also receiving the results supplied by said analyzer (32) and ensuring in particular their conversion to express them, as well as the weight rate of dust, for a unit of volume of gas under normal conditions of temperature and pressure , said automaton (33) being advantageously supplemented by a computer supervision system (34) capable of managing information on pollution control of the gaseous effluent.
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