FR2532053A1 - METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING DUST CONTENT OF GAS-DUST FLOWS - Google Patents
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Abstract
PROCEDE POUR DETERMINER LA TENEUR EN POUSSIERES D'ECOULEMENTS DU TYPE GAZ-POUSSIERES ET DISPOSITIF DE MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE. CE DISPOSITIF COMPREND, DISPOSES DANS LE SENS DIAMETRAL DU CONDUIT DE GAZ 1, UNE SOURCE DE RAYONS BETA 2 EQUIPEE D'UN COLLIMATEUR 3 ET DESTINES A DETECTER LE RAYONNEMENT DE FREINAGE INDUIT PAR LES PARTICULES DE POUSSIERES LORS DE L'IRRADIATION PAR LES RAYONS BETA D'UN GROUPE DE COMPTEURS DE RAYONNEMENT 4. UN FILTRE 5 DESTINE A ABSORBER LE RAYONNEMENT BETA DIRECTEMENT TRANSMIS EST PLACE EN AVANT DESDITS COMPTEURS.PROCESS FOR DETERMINING THE DUST CONTENT OF GAS-DUST TYPE FLOWS AND DEVICE FOR IMPLEMENTING THIS PROCESS. THIS DEVICE INCLUDES, ARRANGED IN THE DIAMETRAL DIRECTION OF THE GAS DUCT 1, A SOURCE OF BETA RAYS 2 EQUIPPED WITH A COLLIMATOR 3 AND INTENDED TO DETECT THE BRAKING RADIATION INDUCED BY THE DUST PARTICLES DURING IRRADIATION BY THE B SPOKES OF A GROUP OF RADIATION COUNTERS 4. A FILTER 5 INTENDED TO ABSORB THE DIRECTLY TRANSMITTED BETA RADIATION IS PLACED IN BEFORE OF SAID COUNTERS.
Description
La présente invention concerne un procédé et un dispositif permettant deThe present invention relates to a method and a device for
déterminer la teneur en poussières des écoulements du type gaz-poussières, et vise à réaliser un contrôle continu de la quantité de poussières contenue dans des mélanges de poussières et de gaz émis par des unités industrielles, entre autres, que ce soit en amont ou determine the dust content of the gas-dust type flows, and aims to carry out a continuous control of the quantity of dust contained in mixtures of dust and gas emitted by industrial units, inter alia, whether upstream or downstream;
en aval des appareils filtrants correspondants. downstream of the corresponding filtering devices.
Il existe deux groupes principaux de procédés et de dispositifs connus dans la pratique pour résoudre ce problème: I Procédés et dispositifs consistant à séparer la phase solide du milieu dispersé Ces procédés et ces dispositifs sont basés sur le principe de la pesée; There are two main groups of methods and devices known in the art for solving this problem: Methods and Devices for Separating the Solid Phase from the Disperse Medium These methods and devices are based on the principle of weighing;
le procédé du traceur; et certaines versions des pro- the tracer method; and some versions of
cédés optiques.ceded optics.
Les inconvénients desdits procédés et desdits dispositifs résident surtout dans la nature cyclique de la mesure, l'importante main-d'oeuvre nécessaire, ainsi que la faible sensibilité due à des temps d'échantillonnage prolongés (jusqu'à plusieurs heures) qui sont nécessaires pour The disadvantages of said methods and devices lie mainly in the cyclical nature of the measurement, the large manpower required, as well as the low sensitivity due to long sampling times (up to several hours) that are necessary. for
mesurer les faibles concentrations.measure low concentrations.
II Procédés et dispositifs ne comportant pas de II Methods and devices not containing
séparation de la phase solide.separation of the solid phase.
Les procédés et les dispositifs les plus communément utilisés de ce groupe sont: les procédés et dispositifs qui sont basés sur le principe de la diffusion de lumière intégrée, dans lesquels on détermine la concentration massique des poussières en mesurant l'intensité totale de la lumière diffusée par l'écoulementdu The most commonly used methods and devices in this group are: methods and devices that are based on the principle of integrated light scattering, in which the mass concentration of the dust is determined by measuring the total intensity of the scattered light by the flow of
type gaz-poussières.gas-dust type.
les procédés et dispositifs holographiques qui sont basés sur les hologrammes de Frauhoffner qui représentent des diagrammes de diffraction superposés des particules du champ et de la source de lumière Ce procédé permet d'obtenir des renseignements sur le nombre, la grosseur et la disposition des particules dans l'espace les procédés et dispositifs électriques par contact, qui sont basés sur la propriété des particules de poussières de s'électrifier lorsqu'elles viennent en contact avec des matières solides; et les procédés et dispositifs piézo-électriques Cesprocédés et les dispositifs correspondants trouvent leur application dans la détermination de la teneur en poussières au moyen d'une totalisation des impulsions électriques créées par les collisions entre les particules de poussières et le cristal holographic methods and devices which are based on Frauhoffner's holograms which represent superimposed diffraction patterns of the particles of the field and the light source. This method provides information on the number, size and arrangement of particles in space electrical contact methods and devices, which are based on the property of dust particles to electrify when in contact with solids; and the piezoelectric methods and devices These processes and the corresponding devices find their application in the determination of the dust content by means of a totalization of the electrical pulses created by the collisions between the dust particles and the crystal.
piézo-électrique introduit dans l'écoulement du type gaz- piezoelectric input into the gas-type flow
poussières.dust.
Les procédés et les dispositifs de ce dernier groupe répondent aux exigences d'une mesure continue mais possèdent tous un certain nombre d'inconvénients, qui limitent leurs applications pratiques Lesdits inconvénients comprennent la forte influence exercée sur les résultats de la mesure par des facteurs tels que les propriétés physiques et chimiques The methods and devices of the latter group meet the requirements of continuous measurement but all have a number of disadvantages which limit their practical applications. Said disadvantages include the strong influence on the results of the measurement by factors such as the physical and chemical properties
et la grosseur des particules (dans les procédés piézo- and the size of the particles (in piezo
électriques et holographiques); la composition de la dispersion; la vitesse, la température et l'humidité des -particules (dans le procédé électrique par contact); et la coloration de l'écoulement du type gazpoussières (dans les procédés optiques) Tous ces facteurs ont pour résultat une limitation considérable des possibilités d'application des dispositifs mis au point sur la base des procédés ci-dessus, notamment dans le cas des faibles concentrations de poussières. Un objectif de la présente invention est de procurer un procédé et un dispositif permettant la détermination continue de la teneur en poussières des écoulements du type gaz-poussièresprocédé et dispositif dans lesquels ni les propriétés physico-chimiques des poussières et du gaz ni les paramètres dynamiques de l'écoulementdu type gaz-poussières n'exercent une influence quelconque sur les résultats de la mesure Un autre objectif de l'invention est de procurer la précision requise dans la mesure des faibles concentrations, d'une part, et la possibilité d'un enregistrement automatique electric and holographic); the composition of the dispersion; velocity, temperature and humidity of the particles (in the electrical contact process); and the coloring of the dust gas flow (in optical processes). All these factors result in a considerable limitation of the possibilities of application of the devices developed on the basis of the above methods, especially in the case of the weak ones. dust concentrations. An object of the present invention is to provide a method and a device for the continuous determination of the dust content of the gas-dust flowsprocesses and devices in which neither the physico-chemical properties of dust and gas nor the dynamic parameters of The further object of the invention is to provide the precision required in the measurement of low concentrations, on the one hand, and the possibility automatic recording
des résultats, d'autre part -results, on the other hand -
Ces objectifs sont atteints grâce à un procédé mis en oeuvre dans un dispositif permettant de déterminer la These objectives are achieved by means of a method implemented in a device making it possible to determine the
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teneur en poussières des écoulements çdu type gaz-poussières permettant ainsi de réaliser un contrôle continu de la quantité de poussières contenue dans les mélanges de poussières et de gaz qui sont émis par des unités industrielles, aussi bien en amont qu'en aval des appareils filtrants correspondants Ledit procédé consiste à mesurer le rayonnement de freinage émanant des particules de poussières pendant l'irradiation du volume utile, en utilisant une source de rayons bêta équipée d'un collimateur et d'un détecteur appropriés, les rayons bêta transmis étant absorbés par un filtre correspondant disposé en avant dudit détecteur, et le signal ainsi obtenu étant traité ultérieurement Les données de sortie peuvent, suivant le cas, être sous forme numérique ou dust content of the gas-dust flows ç thus making it possible to carry out a continuous control of the quantity of dust contained in the mixtures of dust and gas which are emitted by industrial units, both upstream and downstream of the filtering apparatus This method consists in measuring the braking radiation emanating from the dust particles during the irradiation of the useful volume, by using a beta ray source equipped with a suitable collimator and detector, the transmitted beta rays being absorbed by a particle. corresponding filter arranged in front of said detector, and the signal thus obtained being processed later. The output data may, depending on the case, be in digital form or
sous la forme d'un enregistrement continu. in the form of a continuous recording.
Les avantages de ce procédé sont les suivants la mesure est effectuée directement dans le volume utile du conduit de gaz, et l'information ainsi obtenue provient d'une The advantages of this method are as follows: the measurement is carried out directly in the useful volume of the gas conduit, and the information thus obtained comes from a
quantité relativement grande de l'écoulement du type gaz- relatively large amount of gas-type flow
poussières Etant donné qu'il est réalisé un enregistrement du rayonnement de freinage induit et qu'il y a une dépendance unique entre l'intensité dudit rayonnement et la concentration des poussières, il devient possible d'obtenir une précision plus grande quand on mesure de faibles concentrations domaine dans lequel les procédés précités Since a recording of the induced braking radiation is made and there is a unique dependence between the intensity of said radiation and the dust concentration, it becomes possible to obtain greater precision when measuring low concentrations area in which the aforementioned methods
souffrent d'erreurs considérables.suffer from considerable errors.
Les avantages du dispositif sont les suivants la mesure se fait automatiquement et en continu Le dispositif permet la collimation nécessaire de la source de rayonnement ainsi que la sélection du rayonnement à enregistrer Ledit dispositif permet de mettre en oeuvre le procédé de The advantages of the device are as follows the measurement is done automatically and continuously The device allows the necessary collimation of the radiation source and the selection of the radiation to record said device allows to implement the method of
l'invention à une échelle industrielle. the invention on an industrial scale.
Les résultats des mesures faites à l'aide du procédé et du dispositif selon la présente invention ne sont pas influencés par le diamètre du conduit de gaz, par la grosseur des particules ou par la température, l'humidité, la The results of the measurements made using the method and the device according to the present invention are not influenced by the diameter of the gas duct, by the size of the particles or by the temperature, humidity,
coloration et la vitesse de l'écoulementdu type, gaz- coloring and flow velocity of the type, gas-
poussières Afin de parvenir à la sensibilité-et à la précision maximales lorsqu'on met le procédé en oeuvre dans une unité de In order to achieve maximum sensitivity and precision when implementing the process in a
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production particulière, il est nécessaire de choisir une source de rayonnement appropriée-<c'est-à-dire la demi-vie l'énergie et l'activité de cette source) en prenant en compte la composition chimique des poussières, d'une part, et le production, it is necessary to choose an appropriate source of radiation- <ie the half-life, energy and activity of this source) taking into account the chemical composition of the dust, a part, and the
diamètre du conduit de gaz, d'autre part. diameter of the gas duct, on the other hand.
Le procédé et le fonctionnement général du dispositif selon la présente invention seront mieux compris The method and general operation of the device according to the present invention will be better understood
grâce aux exemples suivants.thanks to the following examples.
Exemple 1Example 1
On a procédé à la détermination expérimentale de la teneur en poussières de gaz émis dans la production de cuivre dans des fours à cuve On a procédé à cette détermination dans un conduit de gaz de 1500 mm de diamètre, placé aprèslescollecteurs à poussières Dans le sens diamétral de ce conduit de gaz ( 1) (figure unique) étaient montés, dans des trous respectifs: une source de rayons bêta ( 2) équipée d'un collimateur ( 3) et d'un groupe de compteurs de rayonnement (détecteur) ( 4) Un filtre ( 5) destiné à absorber les rayons bêta Experimental determination of the dust content of the gases emitted in the copper production in shaft furnaces This determination was made in a gas conduit 1500 mm in diameter, placed after the dust collectors in the diametrical direction. of this gas duct (1) (single figure) were mounted in respective holes: a beta ray source (2) equipped with a collimator (3) and a group of radiation counters (detector) (4). ) A filter (5) for absorbing beta rays
directement transmis était placé en avant debdits compteurs. directly transmitted was placed in front of the meters.
La source de rayonnement était montée de manière à exclure toute possibilité de contamination de sa face antérieure par les poussières Les compteurs de rayonnement étaient fixés sur un bâti de cornières ( 6) et étaient également protégés de la contamination par les poussières Au cours du passage des particules bêta à travers le mélange de gaz et de poussières, les particules de poussières induisent un rayonnement de The radiation source was mounted in such a way as to preclude any possibility of contamination of its anterior surface by dust. The radiation meters were fixed on an angle frame (6) and were also protected from dust contamination. beta particles through the mixture of gas and dust, the dust particles induce a radiation of
freinage dont l'intensité est enregistrée par les compteurs. braking whose intensity is recorded by the meters.
Le signal ainsi produit est traité par unintensimètre puis est The signal thus produced is processed by an intensity meter and is then
envoyé dans un enregistreur en vue d'un enregistrement continu. sent to a recorder for continuous recording.
Les résultats obtenus au cours d'essais à grande échelle sont répertoriés dans le Tableau 1-ci-dessous The results obtained during large-scale trials are listed in Table 1-below.
Tableau 1Table 1
Indications Teneur en Teneur en Erreur (graduation) poussières poussières (mg/m 3 normal) (mg/m 3 normal) (mg/m 3 normal) (Méthode de la pesée) 13, 0 12,4 Indications Density content (graduation) dust dust (normal mg / m 3) (normal mg / m 3) (normal mg / m 3) (weighing method) 13, 0 12.4
12,412.4
12,0 11,6 11,3 11,412.0 11.6 11.3 11.4
9,29.2
7,6 + 3 + 1 + 10 + 10 On avait étalonné les appareils par le procédé bien connu de la pesée (en utilisant des cartouches "NIOGAS") 7.6 + 3 + 1 + 10 + 10 The apparatus was calibrated by the well known weighing method (using "NIOGAS" cartridges)
pendant une durée de fonctionnement continue de 14 jours. during a continuous operating period of 14 days.
Exemple 2Example 2
On a procédé à des expériences similaires en utilisant le même dispositif et le même conduit de gaz, excepté que la mesure était prise enavantdes collecteurs à poussières Les résultats (Tableau 2) prouvent la possibilité d'application du procédé et du dispositif à la détermination des fortes concentrations Similar experiments were made using the same device and gas pipe, except that the measurement was taken in front of dust collectors. The results (Table 2) prove the applicability of the method and device to the determination of high concentrations
de poussières dans les écoulements du type gaz-poussières. of dust in the flows of the gas-dust type.
Tableau 2Table 2
Nombre d'impul Teneur en Teneur en Erreur sions par mn poussières poussières (g/m 3 normal) x 103 (g/m 3 normal) (g/m 3 normal) (Méthode de la pesée) Number of impulse content in error content per min dust dust (g / m 3 normal) x 103 (g / m 3 normal) (g / m 3 normal) (weighing method)
1,10 0,55 0,62 0,071.10 0.55 0.62 0.07
1,20 0,65 0,75 0,101.20 0.65 0.75 0.10
2,35 3,50 3,50 O2.35 3.50 3.50 O
3,25 6,90 6,70 + 0,203.25 6.90 6.70 + 0.20
,00 10,90 10,80 + 0,10, 00 10.90 10.80 + 0.10
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