FR2914996A1 - DEVICE FOR MEASURING AND MONITORING THE FLOW OF A PULVERIZED FUEL FOR SUPPLYING A PIPE - Google Patents

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Abstract

Le combustible est stocké dans un silo (1) pour être dirigé, en combinaison avec des moyens d'extraction (2) et de régulation, dans une trémie de pesée (5) dont la base est équipée d'un organe de distribution (7) du combustible.Le dispositif comprend un moyen (8) apte à créer une dépression dans une tuyauterie d'arrivée (8a) de combustible en combinaison avec une arrivée d'air régulé (9) pour annuler ladite dépression afin d'obtenir, entre l'amont et l'aval de l'organe de distribution (7), une pression différentielle sensiblement nulle.The fuel is stored in a silo (1) for directing, in combination with extraction (2) and regulation means, into a weighing hopper (5) whose base is equipped with a dispensing member (7). ) the fuel.The device comprises means (8) adapted to create a vacuum in a fuel inlet pipe (8a) in combination with a regulated air inlet (9) for canceling said depression in order to obtain, between upstream and downstream of the dispensing member (7), a substantially zero differential pressure.

Description

L'invention concerne un dispositif de mesure et de contrôle du débit d'unThe invention relates to a device for measuring and controlling the flow of a

combustible pulvérisé, tel que le charbon ou le coke de pétrole, dans le but d'alimenter une tuyère de four ou de précalcinateur.  pulverized fuel, such as coal or petroleum coke, for the purpose of feeding an oven or precalciner nozzle.

Il est connu, pour un homme du métier, que pour procéder à la cuisson de matières premières dans un four rotatif ou à leur préparation au niveau de la précalcination, il est nécessaire d'apporter des combustibles en quantités connues et maîtrisées. Une partie de ces combustibles est constituée de charbon ou de coke de pétrole pulvérisé.  It is known to one skilled in the art that in order to proceed with the firing of raw materials in a rotary kiln or their preparation at the level of precalcination, it is necessary to supply fuels in known and controlled quantities. Some of these fuels are coal or pulverized petroleum coke.

D'une manière connue, dans un atelier de production, le coke pulvérisé est stocké dans un silo pour y être extrait et transporté pneumatiquement dans une trémie intermédiaire. A partir de cette trémie intermédiaire, des systèmes de dosage peuvent permettre d'alimenter, respectivement, un brûleur principal d'un four et la précalcination. La précalcination qui constitue un deuxième point de combustion, nécessite la création d'un stockage intermédiaire. La création de ce stockage intermédiaire nécessite de répartir les distances de transport, notamment entre le point où on mesure le débit et le point où l'on utilise le combustible.  In a known manner, in a production workshop, the pulverized coke is stored in a silo to be extracted and transported pneumatically in an intermediate hopper. From this intermediate hopper, dosing systems can supply, respectively, a main burner of an oven and precalcination. Precalcination, which constitutes a second point of combustion, requires the creation of intermediate storage. The creation of this intermediate storage requires the distribution of transport distances, especially between the point where the flow rate is measured and the point at which the fuel is used.

Ce transport, qui s'effectue généralement d'une manière pneumatique, impose des contraintes et limites très sévères.  This transport, which generally takes place pneumatically, imposes very severe constraints and limits.

Pour réaliser cette fonction de dosage, on a proposé d'utiliser, selon l'état antérieur de la technique, un débitmètre à effet Coriolis et un distributeur rotatif.  To achieve this metering function, it has been proposed to use, according to the prior art, a Coriolis flowmeter and a rotary distributor.

L'inconvénient de cette solution se trouve au niveau du distributeur rotatif qui, pour obtenir une extraction satisfaisante, nécessite une tuyauterie de charge de hauteur très importante.  The disadvantage of this solution is at the rotary distributor which, to obtain a satisfactory extraction, requires a very large load pipe height.

L'invention s'est fixée pour but de remédier à ces inconvénients d'une manière simple, sûre, efficace et rationnelle.  The object of the invention is to remedy these disadvantages in a simple, safe, effective and rational manner.

Le problème que se propose de résoudre l'invention est d'obtenir d'excellentes caractéristiques volumétriques et d'avoir une relation fiable entre la vitesse et le débit de matières, et ce quel que soit le niveau de matières dans la trémie ou silo intermédiaire, avec pour objectif d'apporter au niveau de la cuisson ou de la précalcination des combustibles en quantité connue et maîtrisée.  The problem to be solved by the invention is to obtain excellent volumetric characteristics and to have a reliable relationship between the speed and the flow of materials, whatever the level of materials in the intermediate hopper or silo. , with the objective of providing at the level of cooking or precalcination of fuels in a known and controlled quantity.

Pour résoudre un tel problème, il a été conçu et mis au point un dispositif de mesure et de contrôle du débit d'un combustible pulvérisé, pour alimenter une tuyère, le combustible étant stocké dans un silo pour être dirigé en combinaison avec des moyens de distribution et de régulation, dans une trémie de pesée dont la base est équipée d'un organe de distribution du combustible. Selon l'invention, le dispositif comprend un moyen apte à créer une dépression dans une tuyauterie d'arrivée de matière en combinaison avec une arrivée d'air régulé pour annuler ladite dépression afin d'obtenir, entre l'amont et l'aval de l'organe de distribution, une pression différentielle sensiblement nulle.  To solve such a problem, it has been designed and developed a device for measuring and controlling the flow of a pulverized fuel, to feed a nozzle, the fuel being stored in a silo to be directed in combination with means of distribution and regulation, in a weighing hopper whose base is equipped with a fuel distribution member. According to the invention, the device comprises a means able to create a vacuum in a material inlet pipe in combination with a regulated air inlet to cancel said depression in order to obtain, between the upstream and downstream of the dispensing member, a substantially zero differential pressure.

Pour résoudre le problème posé d'obtenir, entre l'amont et l'aval de l'organe de distribution, une pression différentielle sensiblement nulle, le moyen apte à créer la dépression, est un injecteur à effet venturi faisant office de pompe à vide.  To solve the problem of obtaining, between the upstream and downstream of the distribution member, a substantially zero differential pressure, the means capable of creating the vacuum, is a venturi injector acting as a vacuum pump .

Avantageusement, l'injecteur est monté en série dans une tuyauterie de transport du combustible, l'entrée de l'injecteur étant en communication avec l'organe de distribution.  Advantageously, the injector is mounted in series in a fuel transport pipe, the inlet of the injector being in communication with the dispensing member.

Selon une autre caractéristique, à l'entrée de l'injecteur, est monté un capteur de pression dont le signal pilote une vanne de régulation qui permet le passage de l'air de nettoyage de l'organe de distribution et stabilise la pression à la valeur sensiblement nulle.  According to another characteristic, at the inlet of the injector, is mounted a pressure sensor whose signal drives a control valve which allows the passage of the cleaning air of the dispenser member and stabilizes the pressure at the substantially zero value.

Pour résoudre le problème posé de maintenir le débit constant et conforme aux consignes demandées, le débit de matière est mesuré par un débitmètre monté en série dans la tuyauterie de transport, en aval de l'injecteur, le signal dudit débitmètre étant envoyé dans un régulateur qui ajuste la vitesse de l'organe de distribution de façon à maintenir le débit constant et conforme à la consigne demandée.  To solve the problem of maintaining the flow rate constant and in accordance with the instructions required, the flow of material is measured by a flowmeter connected in series in the transport pipe, downstream of the injector, the signal of said flowmeter being sent into a regulator which adjusts the speed of the dispensing member so as to maintain the flow rate constant and in accordance with the required instruction.

Avantageusement, l'organe de distribution est un distributeur cellulaire rotatif à axe vertical.  Advantageously, the dispensing member is a rotary cell distributor with a vertical axis.

Selon une autre caractéristique, le niveau de la trémie est maintenu constant au moyen d'une boucle de régulation Proportionnelle Intégrale Dérivée, par ajustage de la vitesse d'un distributeur rotatif assujetti à une vanne rotative.  According to another characteristic, the level of the hopper is kept constant by means of a Proportional Integral Derivative control loop, by adjusting the speed of a rotary distributor secured to a rotary valve.

L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide des figures des dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue à caractère schématique du principe de base du dispositif de mesure et de contrôle de débit du combustible pulvérisé selon les caractéristiques de l'invention ; - la figure 2 montre le principe du contrôle du niveau constant de la trémie de pesée ; - la figure 3 montre la boucle de contrôle de l'écoulement ; - la figure 4 montre le principe du dispositif à la base de l'invention pour l'alimentation d'une tuyère de four et de précalcinateur.  The invention is explained below in more detail with the help of the figures of the accompanying drawings in which: - Figure 1 is a schematic view of the basic principle of the device for measuring and controlling the flow of fuel sprayed according to the features of the invention; FIG. 2 shows the principle of controlling the constant level of the weighing hopper; - Figure 3 shows the flow control loop; - Figure 4 shows the principle of the device at the base of the invention for feeding an oven nozzle and precalciner.

On renvoie à la figure 1 qui montre les principaux éléments d'une installation de dosage de combustible pulvérisé. Le combustible est stocké dans un silo (1) dont le fond est en communication avec un organe d'extraction (2) sous forme, par exemple, d'un extracteur à double sorties. Plus généralement, l'extracteur peut présenter plusieurs sorties lorsque le combustible doit être distribué sur plusieurs systèmes de dosage, en vue de l'alimentation de plusieurs points d'utilisation.  Referring to Figure 1 which shows the main elements of a dosing system pulverized fuel. The fuel is stored in a silo (1) whose bottom is in communication with an extraction member (2) in the form, for example, of a double output extractor. More generally, the extractor may have several outlets when the fuel is to be distributed over several dosing systems, for the purpose of feeding several points of use.

Une vanne d'isolation (3), par exemple du type pneumatique, permet d'interrompre l'écoulement du combustible pour les opérations de maintenance et sur des équipements en aval. La ou les sorties de l'organe extracteur (2) coopère(nt) avec un distributeur alvéolaire (4), par exemple du type roue à cellule, lequel alimente une trémie intermédiaire de pesée (5) à débit variable. Pour respecter les normes environnementales, un filtre (6) permet de mettre la trémie (5) à pression atmosphérique sans émission de poussière.  An isolation valve (3), for example of the pneumatic type, makes it possible to interrupt the flow of fuel for maintenance operations and downstream equipment. The outlet (s) of the extraction member (2) cooperates with a honeycomb distributor (4), for example of the wheel-to-cell type, which feeds an intermediate variable-volume weighing hopper (5). To comply with environmental standards, a filter (6) makes it possible to put the hopper (5) at atmospheric pressure without emitting dust.

A la base de la trémie (5), est disposé un ensemble de distribution (7) monté, selon une caractéristique à la base de l'invention, en combinaison avec un moyen (8) apte à créer une dépression dans une tuyauterie (8a) d'arrivée du combustible contenu dans la trémie, en combinaison avec une arrivée d'air régulée (9) pour annuler cette dépression afin d'obtenir, entre l'amont et l'aval de l'ensemble de distribution (8) une pression différentielle sensiblement nulle. Ce moyen (8) est constitué par un injecteur à effet venturi faisant office de pompe à vide. Cet injecteur (8) est monté en série dans une tuyauterie (10) de transport des combustibles. L'entrée (8a) de l'injecteur est, comme indiqué précédemment, en communication par la tuyauterie (8a), avec l'ensemble de distribution (7) monté à la base de la trémie (5).  At the base of the hopper (5), there is arranged a distribution assembly (7) mounted, according to a feature at the base of the invention, in combination with a means (8) adapted to create a vacuum in a pipe (8a ) of arrival of the fuel contained in the hopper, in combination with a regulated air inlet (9) to cancel this depression to obtain, between the upstream and downstream of the distribution assembly (8) a differential pressure substantially zero. This means (8) is constituted by a venturi injector acting as a vacuum pump. This injector (8) is mounted in series in a pipe (10) for transporting fuels. The inlet (8a) of the injector is, as indicated above, in communication by the pipe (8a), with the distribution assembly (7) mounted at the base of the hopper (5).

Un débitmètre (11) est inséré dans la tuyauterie de transport (10) pour la mesure en ligne du débit de charbon pulvérisé. Un surpresseur (12) fournit la quantité d'air nécessaire pour le transport pneumatique du combustible dans la tuyauterie (10). La tuyauterie de transport (10) comprend des liaisons flexibles (10a) de part et d'autre de l'injecteur (8), de façon à ne pas introduire de forces parasites indésirables sur la trémie (5). L'injecteur (8), en combinaison avec la tuyauterie (9) assure l'équilibrage de pression et permet de s'assurer que l'organe distributeur (7) n'est pas soumis à une différence de pression entre l'amont et l'aval, en lui conférant une caractéristique volumétrique d'excellente qualité.  A flow meter (11) is inserted in the transport pipe (10) for on-line measurement of the pulverized coal flow. A booster (12) provides the amount of air required for the pneumatic transport of the fuel in the pipe (10). The transport pipe (10) comprises flexible connections (10a) on either side of the injector (8), so as not to introduce undesirable parasitic forces on the hopper (5). The injector (8), in combination with the pipe (9), ensures the pressure equalization and makes it possible to ensure that the distributor member (7) is not subjected to a pressure difference between upstream and downstream. the downstream, giving it a volumetric characteristic of excellent quality.

La trémie de pesée (5) coopère avec des capteurs, tels que des jauges de contrainte (13), afin d'envoyer un signal représentant le poids du combustible avec un contrôleur (14). A l'intérieur de ce contrôleur (14), par une console de programmation, est introduit un niveau de consignes représentant la quantité de combustible pouvant contenir à l'intérieur de la trémie de pesée (5). La régulation de ce niveau est assurée par la vanne rotative (4) qui peut être assujettie à un variateur de fréquence (15), afin de modifier sa vitesse, permettant par conséquent d'obtenir un débit variable et de moduler le débit de remplissage pour compenser le débit d'extraction, afin d'obtenir un niveau constant au-dessus de l'organe de distribution (7).  The weigh hopper (5) cooperates with sensors, such as strain gages (13), to send a signal representing the weight of the fuel with a controller (14). Inside this controller (14), by a programming console, is introduced a level of instructions representing the amount of fuel that can contain inside the weighing hopper (5). The regulation of this level is ensured by the rotary valve (4) which can be subject to a frequency converter (15), in order to modify its speed, thus making it possible to obtain a variable flow rate and to modulate the filling rate for compensating for the extraction rate, in order to obtain a constant level above the dispensing member (7).

Une autre boucle de régulation (fig.3) est également nécessaire pour maintenir un débit constant. Dans ce but, le signal du débitmètre (11), monté en série dans la tuyauterie de transport (10), en aval de l'injecteur (8), est envoyé dans un régulateur (14). Ce régulateur (14) reçoit une consigne de débit, de sorte qu'en fonction de la mesure qu'il doit recevoir depuis le transmetteur de débit (17), ledit régulateur (14) corrige éventuellement, à travers un variateur de fréquence (18), la vitesse de l'organe de distribution (7).  Another control loop (fig.3) is also needed to maintain a constant flow rate. For this purpose, the signal of the flowmeter (11), connected in series in the transport pipe (10), downstream of the injector (8), is sent into a regulator (14). This regulator (14) receives a flow instruction, so that depending on the measurement that it must receive from the flow transmitter (17), the regulator (14) corrects, if necessary, through a frequency converter (18). ), the speed of the dispensing member (7).

Selon une caractéristique à la base de l'invention et comme indiqué précédemment, l'organe de distribution (7) est assujetti à l'injecteur (8) pour créer une boucle d'équilibrage et de pression. Cet injecteur est conformé pour créer un effet venturi faisant office de pompe à vide, afin de diriger l'air suivant un écoulement laminaire très concentré. L'injecteur (8) crée donc une dépression qui assure le débit de la matière à l'aspiration. Un capteur (19) mesure la pression à l'entrée de l'injecteur (8), le signal dudit capteur pilotant une vanne de régulation (20) qui permet le passage de l'air de nettoyage de l'organe distributeur (7) qui stabilise la pression à une valeur sensiblement nulle. Avantageusement, le distributeur (7) est du type cellulaire rotatif, à axe vertical.  According to a feature underlying the invention and as indicated above, the dispensing member (7) is secured to the injector (8) to create a balancing and pressure loop. This injector is shaped to create a venturi effect acting as a vacuum pump, to direct the air following a highly concentrated laminar flow. The injector (8) therefore creates a vacuum that ensures the flow of the material at the suction. A sensor (19) measures the pressure at the inlet of the injector (8), the signal of said sensor controlling a control valve (20) which allows the passage of the cleaning air of the distributor member (7) which stabilizes the pressure to a substantially zero value. Advantageously, the dispenser (7) is of the rotary cell type, with a vertical axis.

Lorsque l'air est envoyé par le surpresseur (12), le phénomène de venturi provoqué par l'injecteur (8) crée une dépression. Le capteur (19) indique si la pression est positive ou négative, et pilote la vanne de régulation (20), afin d'autoriser ou non le passage d'air afin de rééquilibrer la pression entre l'amont et l'aval du distributeur rotatif (7).  When the air is sent by the booster (12), the venturi phenomenon caused by the injector (8) creates a vacuum. The sensor (19) indicates whether the pressure is positive or negative, and controls the control valve (20), to allow or not the passage of air to rebalance the pressure between the upstream and downstream of the distributor rotary (7).

Comme le montre la figure 4, le dispositif selon l'invention peut également être utilisé, de la même façon, pour contrôler le débit de combustibles destinés à plusieurs points d'utilisation, tuyère(s) principale(s) et/ou précalcinateur(s).  As shown in FIG. 4, the device according to the invention can also be used, in the same way, to control the flow rate of fuels intended for several points of use, main nozzle (s) and / or precalciner ( s).

Le fait d'obtenir, an moyen de l'éjecteur (8) à effet venturi, une pression différentielle sensiblement nulle entre l'amont et l'aval du distributeur rotatif (7), favorise un excellent comportement dudit distributeur et supprime les causes principales d'usure. Il en résulte que ce distributeur (7) fonctionne dans de très bonnes conditions avec d'excellentes caractéristiques volumétriques permettant d'avoir une relation fiable entre la vitesse et le débit du combustible et ce quel que soit le niveau dudit combustible dans la trémie intermédiaire de pesée (5). A noter que les boucles de régulation Proportionnelle Intégrale Dérivée (16), (17), (18) permettent de maintenir ce niveau constant en ajustant la vitesse du distributeur rotatif (4) qui assure l'alimentation de la trémie (5).  The fact of obtaining, by means of the venturi ejector (8), a substantially zero differential pressure between the upstream and the downstream of the rotary distributor (7), promotes an excellent behavior of said distributor and eliminates the main causes. wear. As a result, this distributor (7) operates in very good conditions with excellent volumetric characteristics making it possible to have a reliable relationship between the speed and the fuel flow and whatever the level of said fuel in the intermediate hopper of weighing (5). It should be noted that the Proportional Integral Derivative control loops (16), (17), (18) make it possible to maintain this constant level by adjusting the speed of the rotary distributor (4) which feeds the hopper (5).

On observe également que par arrêt temporaire de l'alimentation (4), une vérification régulière de la mesure donnée par le débitmètre (11) est toujours possible par comparaison avec une déperdition de poids mesuré, sans pour autant nuire à la stabilité du débit. En effet, le distributeur rotatif (4) est insensible à l'évolution du niveau de combustible dans la trémie intermédiaire durant cette séquence. Ce contrôle peut être effectué à tout moment en production, sans perturber le débit du combustible dosé.  It is also observed that by temporarily stopping the supply (4), a regular verification of the measurement given by the flowmeter (11) is still possible compared to a loss of measured weight, without affecting the stability of the flow. Indeed, the rotary distributor (4) is insensitive to the evolution of the fuel level in the intermediate hopper during this sequence. This control can be carried out at any time in production, without disturbing the flow of the metered fuel.

5 Les avantages ressortent bien de la description.The advantages are apparent from the description.

Claims (8)

REVENDICATIONS - 1- Dispositif de mesure et de contrôle du débit d'un combustible pulvérisé, pour alimenter une tuyère, le combustible étant stocké dans un silo (1) pour être dirigé, en combinaison avec des moyens d'extraction (2) et de régulation, dans une trémie de pesée (5) dont la base est équipée d'un organe de distribution (7) du combustible, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen (8) apte à créer une dépression dans une tuyauterie d'arrivée (8a) de combustible en combinaison avec une arrivée d'air régulé (9) pour annuler ladite dépression afin d'obtenir, entre l'amont et l'aval de l'organe de distribution (7), une pression différentielle sensiblement nulle. -  - 1 device for measuring and controlling the flow rate of a pulverized fuel, for feeding a nozzle, the fuel being stored in a silo (1) to be directed, in combination with extraction means (2) and control means , in a weighing hopper (5) whose base is equipped with a fuel dispensing member (7), characterized in that it comprises means (8) adapted to create a vacuum in a delivery pipe ( 8a) of fuel in combination with a regulated air inlet (9) for canceling said depression to obtain, between the upstream and downstream of the dispensing member (7), a substantially zero differential pressure. - 2- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen (8) apte à créer la dépression, est un injecteur à effet venturi faisant office de pompe à vide. -  2- Device according to claim 1, characterized in that the means (8) capable of creating the vacuum, is a venturi injector acting as a vacuum pump. - 3- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'injecteur (8) est monté en série dans une tuyauterie de transport du combustible (10), l'entrée de l'injecteur (8) étant en communication avec l'organe de distribution. -  3- Device according to claim 2, characterized in that the injector (8) is connected in series in a fuel transport pipe (10), the inlet of the injector (8) being in communication with the organ of distribution. - 4- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la tuyauterie de transport (10) comprend des liaisons flexibles (10a) de part et d'autre de l'injecteur (8), de façon à ne pas introduire de forces parasites indésirables sur la trémie (5). -  4- Device according to claim 3, characterized in that the transport pipe (10) comprises flexible connections (10a) on either side of the injector (8), so as not to introduce unwanted parasitic forces on the hopper (5). - 5- Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'à l'entrée de l'injecteur (8), est monté un capteur de pression (19) dont le signal pilote une vanne de régulation (20) qui permet le passage de l'air de nettoyage del'organe de distribution (7) et stabilise la pression à la valeur sensiblement nulle. -  5- Device according to claims 1 and 2, characterized in that at the inlet of the injector (8), is mounted a pressure sensor (19) whose signal drives a control valve (20) which allows the passage of the cleaning air of the dispensing member (7) and stabilizes the pressure to substantially zero. - 6- Dispositif selon les revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le débit de matière est mesuré par un débitmètre (11) monté en série dans la tuyauterie de transport (10), en aval de l'injecteur (8), le signal dudit débitmètre (11) étant envoyé dans un régulateur qui ajuste la vitesse de l'organe de distribution (7), de façon à maintenir le débit constant et conforme à la consigne demandée. -  Device according to claims 1 to 5, characterized in that the material flow rate is measured by a flowmeter (11) connected in series in the transport pipe (10), downstream of the injector (8), the signal said flowmeter (11) being fed into a regulator which adjusts the speed of the dispensing member (7) so as to maintain the flow rate constant and in accordance with the required setpoint. - 7- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de distribution (7) est un distributeur cellulaire rotatif à axe vertical. -  7- Device according to claim 1, characterized in that the dispensing member (7) is a rotary cell distributor vertical axis. - 8- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le niveau de la trémie (5) est maintenu constant au moyen d'une boucle de régulation Proportionnelle Intégrale Dérivée, par ajustage de la vitesse d'un distributeur rotatif assujetti à une vanne rotative.  8- Device according to claim 1, characterized in that the level of the hopper (5) is kept constant by means of a Proportional Integral Derivative control loop, by adjusting the speed of a rotary distributor secured to a rotary valve .
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