FR2572304A1 - Apparatus and process for separating off substances present in the form of aerosol in a gas - Google Patents

Apparatus and process for separating off substances present in the form of aerosol in a gas Download PDF

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    • B01D47/00—Separating dispersed particles from gases, air or vapours by liquid as separating agent
    • B01D47/05—Separating dispersed particles from gases, air or vapours by liquid as separating agent by condensation of the separating agent

Abstract

Apparatus intended to separate off all the substances present in the form of aerosol or of droplets in a gas especially for their analysis, characterised in that it comprises means for passing the gas through a first refrigeration enclosure 5, 5a, 5b which is at a temperature such that condensation of the condensible substances in the form of liquid droplets is produced in this enclosure, this condensation causing an entrainment of the other substances present in the form of aerosol in the liquid droplets, then through a second refrigeration enclosure 6, 6a, 6b which is at a temperature such that a conversion of the unseparated liquid droplets into solid particles is produced in the said enclosure, and means for collecting and combining the liquid droplets and the solid particles separated off in the two enclosures.

Description

La présente invention concerne un appareil destiné à séparer des substances présentes sous forme d'aérosol ou de gouttelettes dans un gaz, notamment en vue de leur analyse. The present invention relates to an apparatus for separating substances present in the form of an aerosol or droplets in a gas, in particular for their analysis.

Elle concerne plus particulièrement un appareil destiné à séparer des substances présentes sous forme d'aérosol ou de gouttelettes dans un gaz résultant d'un phénomène de primage; phénomène important dans les panaches d'air chaud à l'aval des surfaces d'échange des réfrigérants atmosphériques. It relates more particularly to an apparatus intended for separating substances present in the form of an aerosol or droplets in a gas resulting from a priming phenomenon; significant phenomenon in the plumes of hot air downstream of the exchange surfaces of atmospheric refrigerants.

En effet l'air constitue la source froide des cycles thermodynamiques régissant la marche de la moitié des centrales thermiques en projet. La réfrigération humide est la solution la moins onéreuse car elle est basée sur l'éva- poration de l'eau en contact direct avec l'air sans échangeur intermédiaire. Mais elle provoque l'émission d'un panache dans l'atmosphère extérieure. Air is the cold source of the thermodynamic cycles governing the operation of half of the thermal power plants in the pipeline. Wet refrigeration is the least expensive solution because it is based on the evaporation of water in direct contact with air without an intermediate exchanger. But it causes the emission of a plume in the outside atmosphere.

Il est donc nécessaire de mesurer la quantité d'eau projetée sous forme liquide dans l'atmosphère. On l'appelle primage ou entrainement vésiculaire. It is therefore necessary to measure the quantity of water projected in liquid form into the atmosphere. It is called primage or vesicular training.

Cette opération est difficile compte tenu du rapport gigantesque existant entre la section active du réfrigérant et celle du prélèvement sur laquelle on effectue les mesures. Elle a été conduite suivant deux axes principaux :
- mesure locale et ponctuelle basée sur des méthodes optiques plus ou moins sophistiquées permettant un comptage et un calibrage des gouttes passant au travers d'une section de mesure de petite dimension (quelques cm2)
- mesure globale basée sur un prélèvement isocinétique de l'air saturé, pendant plusieurs dizaine-s-de minutes, suivi de son analyse.This operation is difficult taking into account the gigantic relationship existing between the active section of the refrigerant and that of the sample on which the measurements are carried out. It was conducted along two main axes:
- local and punctual measurement based on more or less sophisticated optical methods allowing counting and calibration of the drops passing through a small measurement section (a few cm2)
- global measurement based on an isokinetic sampling of saturated air, for several tens of minutes, followed by its analysis.

La première méthode nécessite des moyens électroniques importants et ne permet pas de mesurer, la teneur en sel des gouttes rencontrées.  The first method requires significant electronic means and does not allow the salt content of the drops encountered to be measured.

On s'est en fait orienté pour les grands réfrigérants atmosphériques vers la deuxième méthode, c'est-àdire, un prélèvement isocinétique d'air que l'on fait passer au travers d'un filtre en billes de verre chauffé. In fact, for the large atmospheric refrigerants, we turned to the second method, that is to say, an isokinetic sample of air which is passed through a heated glass bead filter.

Les gouttes d'eau transportées sont arrêtées par le filtre.Après rinçage par de l'eau distillée, on mesure la quantité d'eau captée en comparant la conductivité des eaux de rinçage et celle du bassin du réfrigérant atmosphérique.The drops of water transported are stopped by the filter. After rinsing with distilled water, the quantity of water captured is measured by comparing the conductivity of the rinsing water and that of the atmospheric refrigerant tank.

Une variante de cette méthode réside en une mesure globale basée sui 1 ' extraction mécanique des gouttes par centrifugation à l'intérieur d'un cyclone. L'eau ainsi prélevée est ensuite analysée par spectographie. A variant of this method resides in an overall measurement based on the mechanical extraction of the drops by centrifugation inside a cyclone. The water thus sampled is then analyzed by spectography.

Ces méthodes ne s'avèrent pas en fait totalement satisfaisantes. En particulier elles ne permettent pas d'obtenir une mesure exacte de la teneur en sel. These methods are not in fact entirely satisfactory. In particular, they do not make it possible to obtain an exact measurement of the salt content.

Des essais effectués par la Demanderesse ont montré que les sels ne se retrouvent pas seulement dans les gouttes d'eau de primage mais également en dehors de ces gouttes par suite de la vaporisation de l'eau. Tests carried out by the Applicant have shown that the salts are found not only in the drops of priming water but also outside these drops as a result of the vaporization of the water.

La présente invention vise donc à fournir un appareil destiné à séparer la totalité des substances et notamment les sels, présentes sous forme d'aérosol ou de gouttelettes dans un gaz. The present invention therefore aims to provide an apparatus intended for separating all of the substances and in particular the salts, present in the form of an aerosol or droplets in a gas.

L'appareil selon la présente invention est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour faire passer le gaz à travers une première enceinte de réfrigération
ayant une température telle qu'il se produise dans cette enceinte une condensation des substances condensables sous forme de gouttelettes liquides, cette condensation provoquant un entrainement des autres substances présentes sous forme d'aérosol dans les goutte, lettes liquides, puis à travers une deuxième enceinte de réfrigération ayant une température telle qu'il se produise dans cette enceinte une transformation des gouttelettes liquides non séparées en particules solides, ainsi que des moyens pour recueillir et réunir les gouttelettes liquides et les particules solides séparées dans les deux enceintes.The apparatus according to the present invention is characterized in that it comprises means for passing the gas through a first refrigeration enclosure
having a temperature such that there occurs in this enclosure a condensation of the condensable substances in the form of liquid droplets, this condensation causing a entrainment of the other substances present in the form of an aerosol in the droplets, liquid drops, then through a second enclosure refrigeration having a temperature such that there occurs in this enclosure a transformation of the liquid droplets not separated into solid particles, as well as means for collecting and joining the liquid droplets and the solid particles separated in the two enclosures.

L 'appareil comprend avantageusement entre les deux enceintes de réfrigération un séparateur de gouttes. The device advantageously comprises between the two refrigeration chambers a drop separator.

Dans le cas où la substance condensable est l'eau la première enceinte peut fonctionnes avec oemme réfrigérant du Fréon
R12 (marque déposée) et permet d obtenir une température de sortie d'environ 50C qui provoque une conuensction de leau à l'état liquide. Cette condensation entraîne dans l'eau les sels présents sous forme d'aérosol dans le gaz. La seconde enceinte peut fonctionner avec comme réfrigérant du Fréon R5O2 (marque déposée) et permet d obtenir avec une température de sortie de-20tC environ une congélation des gouttelettes non séparées à la sortie de la première enceinte.In the case where the condensable substance is water, the first enclosure can operate with a freon cooling system.
R12 (registered trademark) and allows an outlet temperature of around 50C to be obtained which causes the water to conuensction in the liquid state. This condensation entrains the salts present in the aerosol form in the gas in the water. The second enclosure can operate with Freon R5O2 (registered trademark) as a refrigerant and allows freezing of the non-separated droplets at the outlet of the first enclosure with an outlet temperature of -20tC.

Ainsi grâce à la présente invention on entraîne asec les substances condensables les autres substances présentes scus forme d'aéroso) dans le gaz. Ceci se produit sans altérer la composition de ces substances.  Thus, thanks to the present invention, the condensable substances are drawn along with the other substances present (in the form of an aerosol) in the gas. This occurs without altering the composition of these substances.

Le condensat liquide obtenu par la réunion des produits séparés dans les deux enceintes peut-ensuite être analysé, notamment par sp#ectrophotométrie d'absorption
Il est à noter que par rapport aux techniques connues l'appareil selon l'invention permet de traiter un volume de gaz bien plus important et permet donc d'obtenir une plus grande exactitude des mesures.The liquid condensate obtained by the union of the separated products in the two enclosures can then be analyzed, in particular by absorption #ectrophotometry
It should be noted that, compared to known techniques, the apparatus according to the invention makes it possible to treat a much larger volume of gas and therefore makes it possible to obtain greater accuracy of measurements.

L'invention sera exp-osée ci-après plus en détail en se référant aux dessins annexés sur lesquels,
la Fig. 1 est un schéma d'un appareil selon
l'invention. The invention will be explained below in more detail with reference to the accompanying drawings, in which,
Fig. 1 is a diagram of an apparatus according to
the invention.

la Fig. 2 est une vue en coupe verticale d'un appareil selon l'invention illustrant le fonctionnement de l'appareil. Fig. 2 is a vertical sectional view of an apparatus according to the invention illustrating the operation of the apparatus.

L'appareil représenté sur la Fig. 1 comprend une entrée d'air 1 débouchant par l'intermédiaire de conduits 2a, 2b dans deux batteries 3a, 3b en parallèle qui peuvent fonctionner alternativement. The apparatus shown in FIG. 1 includes an air inlet 1 opening through conduits 2a, 2b in two batteries 3a, 3b in parallel which can operate alternately.

L'ouverture des conduits 2a, 2b est commandée par des obturateurs 4a, 4b. The opening of the conduits 2a, 2b is controlled by shutters 4a, 4b.

Chaque batterie 3a, 3b comprend une première enceinte de réfrigération Sa, 5b et une deuxième enceinte de réfrigération Sa, 6b séparées par un séparateur de gouttes 7a, 7b. Each battery 3a, 3b comprises a first refrigeration enclosure Sa, 5b and a second refrigeration enclosure Sa, 6b separated by a droplet separator 7a, 7b.

L'air sort par des conduits 8a, 8b qui sont munis d'obturateurs 9a, 9t et qui se réunissent en un conduitil0 sur lequel est branché un ventilateur 11 évacuant l'air vers un conduit 12. The air exits through ducts 8a, 8b which are provided with shutters 9a, 9t and which meet in a ductil0 on which is connected a fan 11 discharging the air towards a duct 12.

Dans la première enceinte de réfrigération Sa, 5b de chaque batterie est disposé l'évaporateur respectivement 13 a et 13b dun groupe frigorifique 14 fonctionnant 5 avec du Fréon R12 (marque déposée) sous 2.105Pa.  In the first refrigeration chamber Sa, 5b of each battery is disposed the evaporator 13a and 13b respectively of a refrigeration unit 14 operating 5 with Freon R12 (registered trademark) under 2.105Pa.

Dans la deuxième #enceinte de réfrigération 6a, 6b de chaque batterie est disposé l'évaporateur respectivement 15a et 15b d'un groupe frigorifique 16 fonctionnant
5 avec du Fréon R502 (marque déposée) sous 1,5.105Pa.In the second #refrigeration chamber 6a, 6b of each battery is placed the evaporator 15a and 15b respectively of a refrigeration unit 16 operating
5 with Freon R502 (registered trademark) under 1.5.105Pa.

Les condensats sont évacués des deux batteries 3a, 3b par des conduits 17a, 17b. The condensates are removed from the two batteries 3a, 3b by conduits 17a, 17b.

Sur la Fig.2 on a représenté plus en détail une partie d'un appareil selon l'invention pour illustrer le fonctionnement de cet appareil (sur cette figure les groupes frigorifiques n'ont pas été représentés). In Fig.2 there is shown in more detail a part of an apparatus according to the invention to illustrate the operation of this apparatus (in this figure the refrigeration units have not been shown).

L'air est introduit par le conduit 2 dans la première enceinte de réfrigération 5 qui est réunie à la deuxième enceinte de réfrigération 6 par un passage inférieur 18 dans lequel est disposé le séparateur de gouttes 7.  The air is introduced through the duct 2 into the first refrigeration enclosure 5 which is joined to the second refrigeration enclosure 6 by a lower passage 18 in which the drop separator 7 is arranged.

L'air est évacué de la deuxième enceinte de réfri
gération 6 à travers le conduit 10 par le ventilateur 11.Air is exhausted from the second refridgerator
management 6 through the duct 10 by the fan 11.

Le fond 19 de deux enceintes 5 et 6 est continu et incliné, la partie inférieure étant du côté de l'enceinte
6 et débouchant dans le conduit 17.The bottom 19 of two enclosures 5 and 6 is continuous and inclined, the lower part being on the side of the enclosure
6 and opening into the conduit 17.

Lors du passage de l'air dans la première enceinte5, l'air est refroidi par l'évaporateur 13 du premier groupe frigorifique. Les substances condensables se condensent sous forme de gouttelettes liquides 20 et sont en grande partie séparées de l'air lors du passage à travers le séparateur de gouttes 7. Lors de cette condensation les autres substances présentes sous forme d'aérosol sont entraînées avec les gouttelettes condensées 20. When the air passes through the first enclosure5, the air is cooled by the evaporator 13 of the first refrigeration unit. The condensable substances condense in the form of liquid droplets 20 and are largely separated from the air when passing through the droplet separator 7. During this condensation the other substances present in the form of an aerosol are entrained with the droplets condensed 20.

Lors du passage de l'air dans la deuxième enceinte 6 le refroidissement de l'air est poursuivi et les gouttelettes liquides restantes sont transformées en particules congelées 21 qui se déposent au fond de l'enceinte 6. During the passage of the air in the second enclosure 6 the cooling of the air is continued and the remaining liquid droplets are transformed into frozen particles 21 which deposit at the bottom of the enclosure 6.

Il va de soi que cet appareil peut être utilisé non seulement pour déterminer le primage ~ dans les réfrigérants atmosphériques mais aussi plus généralement pour contrôler la nature des aérosols atmosphériques et donc surveiller la pollution atmosphérique.  It goes without saying that this device can be used not only to determine the priming ~ in atmospheric refrigerants but also more generally to control the nature of atmospheric aerosols and therefore monitor atmospheric pollution.

Claims (5)

REVENDICATIONS 1. Appareil destiné à séparer la totalité des substances présentes sous forme d'aérosol ou de gouttelettes dans un gaz en vue notamment de leur analyse caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour faire passer le gaz e travers une première enceinte de réfrigération (5, Sa, 5b) ayant une température telle qu'il se produise dans cette enceinte une condensation des substances condensables sous forme de gouttelettes liquides, cette condensation provoquant un entraînement des autres substances présentes sous forme d'aérosol dans les gouttelettes liquides, puis à travers une deuxième enceinte de réfrigération (6, 6a, 6b) ayant une température telle qu'il se produise dans cette enceinte une transformation des gouttelettes liquides non séparées 1. Apparatus intended for separating all the substances present in the form of an aerosol or droplets in a gas with a view in particular to their analysis, characterized in that it comprises means for passing the gas through a first refrigeration enclosure ( 5, Sa, 5b) having a temperature such that there occurs in this enclosure a condensation of the condensable substances in the form of liquid droplets, this condensation causing entrainment of the other substances present in the form of an aerosol in the liquid droplets, then in through a second refrigeration enclosure (6, 6a, 6b) having a temperature such that there occurs in this enclosure a transformation of the non-separated liquid droplets en particules solides, ainsi que des moyens pour recueillir et réunir des gouttelettes liquides et les particules solides séparées dans les deux enceintes as solid particles, as well as means for collecting and collecting liquid droplets and the separated solid particles in the two chambers 2. Appareil selon la revendicationl,caractérisé en ce qu'il comprend entre les deux enceintes de réfrigération (5, 6) un séparateur de gouttes (7). 2. Apparatus according to claiml, characterized in that it comprises between the two refrigeration chambers (5, 6) a drop separator (7). 3. Appareil selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la première enceinte de réfrigération (5,5a,5b) est alimentée en Fréon R12 (marque déposée). 3. Apparatus according to claim 1 or claim 2, characterized in that the first refrigeration chamber (5.5a, 5b) is supplied with Freon R12 (registered trademark). 4. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la deuxième enceinte de réfrigération (6,6a,6b) est alimentée en Fréon R502 (marque déposée).  4. Apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the second refrigeration enclosure (6,6a, 6b) is supplied with Freon R502 (registered trademark). 5. Procédé pour séparer la totalité des substances présente s sous forme d'aérosol dans un gaz, caractérisé en ce que l'on fait passer le gaz à travers une première enceinte de réfrigération (5, Sa, Sb) ayant une température telle qu'il se produise dans cette enceinte une condensation des substances condensables sous forme de gouttelettes liquides, cette condensation provoquant un entraînement des autres substances présentes sous forme d'aérosol dans les gouttelettes liquides; puis à travers une deuxième enceinte de réfrigération (6, 6a, 6b) ayant une température telle qu'il se produise dans cette enceinte une transformation des gouttelettes liquides non séparées en particules solides, et l'on recueille et réunit les gouttelettes liquides et les particules solides séparées dans les deux enceintes (5, Sa, 5b, 6, 6a, 6b > .  5. Method for separating all the substances present in the form of an aerosol in a gas, characterized in that the gas is passed through a first refrigeration enclosure (5, Sa, Sb) having a temperature such that 'there occurs in this enclosure a condensation of the condensable substances in the form of liquid droplets, this condensation causing entrainment of the other substances present in the form of an aerosol in the liquid droplets; then through a second refrigeration chamber (6, 6a, 6b) having a temperature such that there occurs in this chamber a transformation of the non-separated liquid droplets into solid particles, and the liquid droplets and the solid particles separated in the two enclosures (5, Sa, 5b, 6, 6a, 6b>.
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