FR2854241A1 - Effluent gas pollutant measuring unit, e.g. for industrial paint shop, has semiconductor detector for continuous analysis of gas samples, temperature maintaining system and concentration controller - Google Patents
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Abstract
Description
ii
Dispositif et procédé de mesure d'une concentration de composés polluants dans un effluent gazeux, comprenant un détecteur à semi-conducteur. Device and method for measuring a concentration of polluting compounds in a gaseous effluent, comprising a semiconductor detector.
La présente invention concerne un dispositif et un procédé de mesure en continu d'une concentration d'un composé dans un effluent gazeux. The present invention relates to a device and a method for continuously measuring a concentration of a compound in a gaseous effluent.
Pour des mesures de rejet de polluants tels que des composés organiques volatils (COV), par exemple dans des installations de 10 peinture, on utilise des moyens de contrôle par détection à ionisation de flamme (FID Flame Ionization Detector) ou par détection à photoionisation (PID Photolonization Detector). Les détecteurs à ionisation de flamme utilisent de l'hydrogène comme comburant, ce qui nécessite l'emploi d'un local spécifique. Les détecteurs à photo-ionisation sont 15 sans utilisation d'hydrogène, mais ne peuvent être utilisés que sur des effluents à température ambiante. Ces méthodes fournissent un indice équivalent d'une molécule mesurable par ces moyens de contrôle, mais ne permettent pas d'obtenir directement une concentration massique réelle des émissions gazeuses de composés organiques volatils. For measurements of discharge of pollutants such as volatile organic compounds (VOCs), for example in painting installations, means of control by flame ionization detection (FID Flame Ionization Detector) or by photoionization detection ( PID Photolonization Detector). Flame ionization detectors use hydrogen as an oxidizer, which requires the use of a specific room. Photo-ionization detectors are without the use of hydrogen, but can only be used on effluents at room temperature. These methods provide an equivalent index of a molecule which can be measured by these monitoring means, but do not allow a real mass concentration of gaseous emissions of volatile organic compounds to be obtained directly.
Ces méthodes ne permettent donc pas d'effectuer des mesures en concentration massique réelle de composés dans un effluent gazeux. These methods therefore do not allow measurements to be made of the actual mass concentration of compounds in a gaseous effluent.
L'invention a pour objet, au vu de ce qui précède, de proposer une solution qui permette de mesurer en continu une concentration de polluants dans un échantillon d'effluent gazeux avec un faible coût de 25 maintenance. The object of the invention is, in view of the foregoing, to propose a solution which makes it possible to continuously measure a concentration of pollutants in a sample of gaseous effluent with a low maintenance cost.
L'invention a également pour objet de rendre plus précise, de faciliter et de rendre plus rapide la mesure d'une telle concentration de composés polluants. The object of the invention is also to make more precise, to facilitate and to make faster the measurement of such a concentration of polluting compounds.
Le dispositif de mesure selon l'invention permet de mesurer 30 une concentration de composés polluants dans un effluent gazeux. Le dispositif comprend un indicateur de mesure, ainsi qu'un détecteur à semi- conducteur apte à analyser en continu un échantillon de mesure de l'effluent gazeux. The measuring device according to the invention makes it possible to measure a concentration of polluting compounds in a gaseous effluent. The device comprises a measurement indicator, as well as a semiconductor detector capable of continuously analyzing a measurement sample of the gaseous effluent.
Dans un mode de réalisation préféré, le dispositif comprend des moyens pour maintenir la température de l'échantillon de mesure audessus du point de rosée. In a preferred embodiment, the device comprises means for maintaining the temperature of the measurement sample above the dew point.
Dans un mode de réalisation avantageux, les moyens pour 5 maintenir la température de l'échantillon de mesure au-dessus du point de rosée comprennent une sonde de régulation de température, une résistance chauffante, un régulateur de température, et une enceinte calorifugée. In an advantageous embodiment, the means for maintaining the temperature of the measurement sample above the dew point include a temperature control probe, a heating resistor, a temperature controller, and a heat-insulated enclosure.
Dans un mode de réalisation préféré, le dispositif comprend des 10 moyens de filtration de l'échantillon de mesure pour éliminer des particules solides présentes dans l'échantillon gazeux. In a preferred embodiment, the device comprises means for filtering the measurement sample to remove solid particles present in the gas sample.
Dans un mode de réalisation avantageux, le dispositif comprend un circuit de dilution de l'échantillon de mesure avec de l'air, adapté pour contrôler la concentration des composés dans l'échantillon 15 gazeux. In an advantageous embodiment, the device comprises a circuit for diluting the measurement sample with air, suitable for controlling the concentration of the compounds in the gas sample.
Dans un mode de réalisation préféré, le circuit de dilution comprend des moyens de filtration de l'air de dilution. In a preferred embodiment, the dilution circuit comprises means for filtering the dilution air.
Dans un mode de réalisation avantageux, les moyens de filtration de l'air de dilution comprennent un filtre d'air de dilution 20 pour éliminer les particules solides, et un filtre à charbon actif pour éliminer de l'air de dilution d'éventuelles traces des composés. In an advantageous embodiment, the means for filtering the dilution air comprise a dilution air filter 20 for removing solid particles, and an activated carbon filter for removing any traces of dilution air. compounds.
Dans un mode de réalisation préféré, le dispositif comprend un régulateur de pression associé à une trompe à air pour maintenir en dépression la chambre du détecteur à semi-conducteur. In a preferred embodiment, the device comprises a pressure regulator associated with an air pump to maintain the chamber of the semiconductor detector in depression.
Le procédé de mesure selon l'invention permet de mesurer une concentration de composés polluants dans un effluent gazeux. On mesure en continu un effluent gazeux, et on utilise un dispositif de mesure détecteur à semi-conducteur. The measurement method according to the invention makes it possible to measure a concentration of polluting compounds in a gaseous effluent. A gaseous effluent is continuously measured, and a semiconductor detector measuring device is used.
Dans un mode de mise en oeuvre préféré, la concentration en 30 composés polluants mesurée est représentative de la concentration en composés organiques volatils dans l'échantillon gazeux. In a preferred embodiment, the concentration of polluting compounds measured is representative of the concentration of volatile organic compounds in the gas sample.
Dans un mode de mise en oeuvre avantageux, les composés organiques volatils de l'échantillon gazeux proviennent d'une installation industrielle de peinture. In an advantageous embodiment, the volatile organic compounds of the gas sample come from an industrial painting installation.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple nullement limitatif, et faite en référence au dessin annexé (figure 1) qui représente un schéma synoptique d'un dispositif de mesure selon l'invention. Other objects, characteristics and advantages of the invention will appear on reading the following description, given solely by way of non-limiting example, and made with reference to the appended drawing (FIG. 1) which represents a block diagram of a measuring device according to the invention.
Le dispositif de mesure 1 comprend un détecteur à semiconducteur 2, par exemple du type NAP-l lAS. Ce dispositif comprend une entrée 3 pour l'échantillon à analyser, un filtre 4 pour éliminer les particules contenues dans échantillon, un capillaire 5 placé en amont 10 du détecteur 2 reliant la sortie du filtre 4 à l'entrée du détecteur 2. Un capillaire 6 est placé en amont du détecteur 2 et relie l'entrée du détecteur 2 à la sortie d'un filtre 7 qui élimine les particules contenues dans l'air de dilution. Il comprend également un circuit de dilution 8, et un filtre à charbon actif 9. Le dispositif détecteur 1 à semi15 conducteur comprend en outre, une trompe à air 10 reliée au détecteur 2 ainsi qu'à un régulateur de pression 11. Le dispositif détecteur 1 comprend également une sonde de régulation de température 12 et une résistance chauffante 13 reliées à un régulateur de température 14 par des connexions non représentées, ainsi qu'une protection électrique 20 15, un indicateur de mesure 16 du taux de particules de l'échantillon, et une alimentation stabilisée 17. Le dispositif détecteur 1 est monté à l'intérieur d'une enceinte calorifugée 18. The measurement device 1 comprises a semiconductor detector 2, for example of the NAP-lAS type. This device comprises an inlet 3 for the sample to be analyzed, a filter 4 to remove the particles contained in the sample, a capillary 5 placed upstream of the detector 2 connecting the outlet of the filter 4 to the inlet of the detector 2. A capillary 6 is placed upstream of the detector 2 and connects the inlet of the detector 2 to the outlet of a filter 7 which eliminates the particles contained in the dilution air. It also includes a dilution circuit 8, and an activated carbon filter 9. The semi-conductor detector device 1 further comprises an air pump 10 connected to the detector 2 as well as to a pressure regulator 11. The detector device 1 also includes a temperature regulation probe 12 and a heating resistor 13 connected to a temperature regulator 14 by connections not shown, as well as an electrical protection 20 15, an indicator 16 for measuring the level of particles of the sample , and a stabilized supply 17. The detector device 1 is mounted inside a thermally insulated enclosure 18.
L'échantillon d'analyse pénètre dans le dispositif de mesure 1 par l'entrée 3, et traverse le filtre 4 afin d'éliminer les particules 25 présentes dans l'échantillon gazeux. La sortie du filtre 4 est calibrée et permet de réguler le débit dans le capillaire 5. Le filtre à charbon actif 9 permet de filtrer l'air du circuit de dilution 8 en retenant notamment les traces éventuelles de composé à analyser, afin de ne pas détériorer l'échantillon d'analyse. Les particules éventuellement présentes dans 30 l'air de dilution sont éliminées par le filtre 7. La sortie du filtre 7 est calibrée et permet de réguler le débit dans le capillaire 6. Ces régulations de débits permettent de contrôler l'échantillon gazeux à analyser en gardant une concentration en composé à analyser comprise dans la gamme d'utilisation du détecteur à semi- conducteur 2. La surface du détecteur à semi-conducteur 2 est recouverte d'une très fine couche d'oxydes métalliques sur un substrat de céramique. Lorsque l'échantillon arrive au contact de cette surface, il se produit une oxydation des gaz de l'échantillon qui dépend de la porosité et de la 5 surface d'échange du semi-conducteur. La résistance électrique du détecteur 2 varie en fonction de la quantité de molécules de composés organiques en contact avec le détecteur 2 et en fonction du type d'oxydes métalliques utilisés. La trompe à air 10 et le régulateur de pression 11 permettent de maintenir la dépression de la chambre du 10 détecteur à semi-conducteur 2. La dépression réalisée dans la chambre du détecteur 2 permet de décontaminer le détecteur 2 lors de la baisse de concentration des composés organiques, et permet ainsi une durée de fonctionnement accrue. L'ensemble formé par la sonde de régulation de température 12, la résistance chauffante 13, le régulateur 15 de température 14, et l'enceinte calorifugée 18, permet de maintenir le dispositif à une température supérieure au point de rosée de l'échantillon, afin d'éviter une condensation partielle ou totale de l'échantillon gazeux à analyser. The analysis sample enters the measuring device 1 through the inlet 3, and passes through the filter 4 in order to remove the particles 25 present in the gas sample. The outlet of the filter 4 is calibrated and makes it possible to regulate the flow rate in the capillary 5. The activated carbon filter 9 makes it possible to filter the air in the dilution circuit 8, in particular retaining any traces of compound to be analyzed, so as not to deteriorate the analysis sample. The particles possibly present in the dilution air are eliminated by the filter 7. The outlet of the filter 7 is calibrated and makes it possible to regulate the flow rate in the capillary 6. These flow rate regulations make it possible to control the gas sample to be analyzed by keeping a concentration of compound to be analyzed included in the range of use of the semiconductor detector 2. The surface of the semiconductor detector 2 is covered with a very thin layer of metal oxides on a ceramic substrate. When the sample comes into contact with this surface, there is an oxidation of the gases in the sample which depends on the porosity and the exchange surface of the semiconductor. The electrical resistance of the detector 2 varies as a function of the quantity of molecules of organic compounds in contact with the detector 2 and as a function of the type of metal oxides used. The air pump 10 and the pressure regulator 11 make it possible to maintain the vacuum in the chamber of the semiconductor detector 2. The vacuum produced in the chamber of the detector 2 makes it possible to decontaminate the detector 2 when the concentration of the organic compounds, and thus allows an increased operating time. The assembly formed by the temperature regulation probe 12, the heating resistor 13, the temperature regulator 15, and the heat-insulated enclosure 18, makes it possible to maintain the device at a temperature above the dew point of the sample, in order to avoid partial or total condensation of the gas sample to be analyzed.
Les résultats de la concentration d'un mélange de composés 20 organiques obtenus par un dispositif de mesure comprenant un détecteur à semiconducteur suivent, sur une échelle de temps, la même évolution que les résultats obtenus avec un autre type d'analyseur plus précis, mais plus coûteux, tel qu'un analyseur par détection à ionisation de flamme. Le dispositif de mesure selon 25 l'invention permet d'obtenir une variation de composés organiques tout en gardant un coût de maintenance faible. The results of the concentration of a mixture of organic compounds obtained by a measurement device comprising a semiconductor detector follow, on a time scale, the same evolution as the results obtained with another type of more precise analyzer, but more expensive, such as a flame ionization detection analyzer. The measuring device according to the invention makes it possible to obtain a variation of organic compounds while keeping a low maintenance cost.
L'invention permet de mesurer en continu une concentration d'un mélange de composés dans un échantillon gazeux, en maintenant celui-ci au-dessus du point de rosée. The invention makes it possible to continuously measure a concentration of a mixture of compounds in a gaseous sample, while maintaining this above the dew point.
L'invention permet également d'obtenir une grande précision de mesure, en filtrant les particules de l'échantillon gazeux et de l'air du circuit de dilution, ainsi qu'en éliminant les éventuelles traces du composé à mesurer de l'air de dilution, tout en gardant un coût de maintenance faible. The invention also makes it possible to obtain high measurement accuracy, by filtering the particles of the gas sample and of the air of the dilution circuit, as well as by eliminating any traces of the compound to be measured from the air of dilution, while keeping the maintenance cost low.
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