FR2771174A1 - Procede, dispositif et installation pour l'analyse d'un effluent gazeux avec determination d'un taux de poussieres - Google Patents

Abstract

Pour assurer la détermination pondérale du taux de poussières dans un effluent gazeux humide rejeté par une cheminée (1), l'invention consiste essentiellement à effectuer une détection de la densité des impacts des particules de poussières sur une partie sensible 8 de sonde triboélectrique (10) placée in situ dans ladite cheminée (1), sur le trajet d'une partie du débit gazeux circulant dans un conduit de mesure (5), et ce en aval d'un manchon de chauffage (14) amenant ladite partie du débit localement à une température supérieure à son point de rosée compte tenu de la teneur en vapeur d'eau de l'effluent.

Description

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.

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.

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 semihumide. Dans ces cheminées, les fumées sont à des températures 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.

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.

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 de l'effluent que l'on dévie vers un appareil d'analyse approprié.

A ce sujet on peut citer deux méthodes. La première consiste à déposer les poussières sur un ruban de papier pendant son exposition à l'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.

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.

I1 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.

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 triboélectrique à un échantillon d'effluent gazeux extrait hors de la cheminée pour être conditionné avant son passage au voisinage de la tête sensible.

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.

Elle vise aussi à s'affranchir de la nécessité d'avoir à extraire des échantillons de l'effluent gazeux à ana-l-yser-,--ce-quw augmen-te-nct-a-blemem5-l-e , LX --de de -revient-~et- les coûts d'exploitation et d'entretien.

Elle vise encore à permettre d'obtenir des résultats qui puissent respecter de manière incontestable les exigences légales, dans des conditions économiquement acceptables.

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 attractives
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.

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.

Dans le même temps, la détection s'effectuant directement dans l'effluent en circulation, la sonde triboélectrique permet d'obtenir de manière simple une mesure précise qui ne risque pas d'être influencée par la formation de dépôts comme cela s-erait le cas si la mesure triboélectrique était effectuée hors de la cheminée, sur un prélèvement dévié subissant des variations de vitesse.

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.

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.

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.

Avantageusement, la mesure de la vitesse de l'effluent gazeux dans le conduit de mesure est effectuée en alternance avec la mesure du taux de poussières. Dans ce cas,-~p~our~-la mesure~~~de-La~vitess~e~~~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.

I1 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.

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.

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.

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 l'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.

Lor'squ''il est monté, le positionnement précis du conduit de mesure pour obtenir une vitesse constante proche de l'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.

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 l'isocinétisme.

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 1300 C (point de rosée des gaz acides) afin d'éviter la corrosion du conduit de mesure et du manchon de chauffage.

En outre, le dispositif selon l'invention comporte avantageusement un doigt de gant destiné à l'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.

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.

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.

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 OC.

L'invention a encore pour objet une installation d'analyse d'un effluent gazeux comportant un dispositif cidessus, 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.

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. I1 commande la coupure de l'alimentation du dispositif de chauffage électrique quand sa température de peau dépasse une valeur de seuil. I1 commande l'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.

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:
- la figure 1 est une représentation schématique en coupe d'un dispositif de mesure pondérale des poussières selon l'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.

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 OC au cours du fonctionnement de la cheminée.

Dans cette cheminée circule un effluent gazeux dont la température est comprise entre 60 et 800 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
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.

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 l'effluent gazeux.

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.

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.

Cette fixation est réalisée au moyen de deux tubes guides 6 et 12 qui sont perpendiculaires au conduit de mesue s et fixets en leurs extrém1tés 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.

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.

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 l'isocinétisme n'est pas une condition absolue, pourvu qu'en pratique l'écart reste constant et dans les limites de plus ou moins 20 W.

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. I1 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 l'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
Pitot 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.

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. I1 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.

Le manchon de chauffage 14, réalisé en tôle d'Inconel, fait partie de la cellule de mesure 20. I1 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 l'intérieur du manchon 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 l'on rencontre à des températures élevées et/ou des charges importantes. La puissance du dispositif de chauffage électrique est d'environ 1500 W.

Un thermocouple 19 est intercalé entre les spires du cordon conducteur de chauffage 17. I1 est relié à un thermostat indicateur 21 -extéri-eur 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 OC, sachant que la température maximum supportable par le cordon est de 600 "C. Le deuxième contact de ce thermostat 21 peut etre utilisé pour transmettre une alarme de dysfonctionnement.

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 600 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 OC dans la zone de mesure 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. I1 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.

La figure 2 est un schéma de l'installation complète d'analyse.

-La -srtie de la sonde triboelect-rique 8 est rel < ne--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.

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.

La mesure périodique de la vitesse de 1'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.

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.

Les capteurs' 35-" ~~transmeent~~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.

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 ét d'une tige massive revêtue de Téflon (polytétrafluoréthylène), 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. I1 est donc prévu dans le cadre de l'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 polytétrafluoroéthylène, 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 1a paroi~tlu~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.

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 seraitce 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 polytétrafluoréthylène (matière non conductrice de l'électricité) et maintenue fixe sur la sonde entre deux joncs circulaires élastiquement déformables.

Mais naturellement, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui a été décrit.

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 î éaTt--taflt dela pa'roi--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.

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.

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.

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. I1 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.

Claims (10)

REVENDICATIONS

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.

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 l'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.

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).

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).

5. Dispositif selon la revendicaion 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.

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 l'effluent gazeux dans le conduit de mesure (5) interchangeables avec ladite sonde (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).

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).

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.

10. Dispositif selon~llune quelconque des reven:dI- 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).

Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un revêtement de protection anticorrosion sur les surfaces métalliques chauffées en fonctionnement et baignant dans effluent, notamment sur le tube guide supérieur (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.