BE905682A - Procede et installation de prelevement, notamment a des fins d'analyse, de gaz charges de poussieres. - Google Patents

Abstract

Dans le procédé et dans l'installation suivant l'invention, on injecte dans une sonde d'aspiration (3) de l'eau qui la refroidit et qui mouille les poussières. On aspire le mélange humide (de préférence par une trompe (9), et on l'envoie dans des séparateurs (10,17). On sèche (en 19) les gaz qui en proviennent, avant de les envoyer aux appareils d'analyse (21).

Description

  Procédé et installation de prélèvement, notamment à des fins d'analyse, de gaz chargés de poussières 

PROCEDE ET INSTALLATION DE PRELEVEMENT, NOTAMMENT A DES FINSD'ANALYSE, DE GAZ CHARGES DE POUSSIERES

  
L'invention concerne un procédé et une installation de prélèvement, notamment à des fins d'analyse, de gaz chargés de poussières.

  
Il est courant, dans certaines industries, notamment en sidérurgie, en cimenterie, etc., de faire des prélèvements de gaz chauds, par exemple de gaz de fumées, en vue

  
de les analyser, par exemple pour déterminer leur teneur en oxygène et en monoxyde de carbone, en vue d'optimaliser le rapport combustible/comburant. Les gaz sont prélevés par

  
une sonde et ils sont aspirés, au moyen d'une pompe, généralement d'une pompe à membrane, et refoulés ensuite vers les appareils d'analyse. La sonde et les tuyauteries ont tendance à se boucher rapidement et la pompe à s'encrasser du fait des dépôts dans ces organes de matières solides véhiculées par le gaz à analyser.

  
Les sondes usuelles sont d'un diamètre relativement grand et elles sont par conséquent lourdes et d'une manipulation malaisée. Cette particularité est particulièrement gênante parce qu'il faut retirer les sondes de temps à autre pour les nettoyer, pour les remplacer au bout d'un certain temps.

  
Il va de soi que les dépôts plus ou moins importants de matières solides dans les tuyauteries et sur les organes de la pompe d'aspiration s'opposent, au bout de peu de temps, à la bonne marche de l'exploitation et exigent un nettoyage qui interrompt celle-ci.

  
La présente invention vise à porter remède à ces inconvénients et elle y parvient par l'emploi d'au moins l'un de deux moyens. 

  
Lé premier moyen est caractérisé en ce que l'on procède à une introduction locale, dans la sonde, d'un liquide
(généralement de l'eau) et en ce que l'on aspire le mélange ainsi formé de ce liquide et des gaz, après quoi l'on sépare de ce mélange ses constituants gazeux pour les envoyer dans les appareils d'analyse.

  
Le second moyen consiste à procéder à l'aspiration des gaz sous l'action d'un vide créé par une trompe alimentée par un liquide sous pression.

  
Dans sa forme de réalisation préférée, l'invention comprend l'association de ces deux moyens.

  
L'invention concerne également une installation pour la mise en oeuvre du ou des procédés précités.

  
L'invention sera décrite ci-après dans sa forme de réalisation préférée, en s'aidant des dessins joints au présent mémoire, sur lesquels :
- la figure 1 est une représentation schématique de l'ensemble de l'installation ;
- la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'une sonde suivant l'invention ;
- la figure 3 est une coupe longitudinale d'un premier séparateur ; 
- la figure 4 est une coupe longitudinale d'un second séparateur. 

  
L'installation dans son ensemble réduite à ses éléments nécessaires pour la compréhension de l'invention, est représentée schématiquement sur la figure 1, dans son application au prélèvement des gaz des fumées d'un four de cimenterie.

  
On voit en 1 l'extrémité du four par où les gaz s'échappent vers la cheminée 2. La sonde 3 pour le prélèvement des gaz est placée immédiatement à la sortie du four. On voit en 4 et 5 les tuyaux d'arrivée et de départ d'un liquide qui servira au refroidissement de la sonde et à

  
son nettoyage, en l'espèce de l'eau dans le cas présent.

  
On a désigné par 6, 7 et 8 des tuyauteries qui conduisent

  
le mélange de gaz et d'eau prélevé par la sonde, à la chambre d'aspiration d'une trompe indiquée par 9 et située audessus d'un premier séparateur 10. On a désigné par 11 une pompe à eau qui fait partie de l'installation de ce premier séparateur , et par 12 une arrivée d'eau sous pression à celui-ci, dans un but qui sera exposé plus loin.

  
Le tuyau d'alimentation en eau de la trompe à partir de la pompe 11 est le tuyau de refoulement , indiqué par 14.

  
Le tuyau d'aspiration de la pompe 11 , désigné par 15, est raccordé au corps du séparateur 10. Le départ d'un mélange d'eau et de gaz est indiqué par 16. Le tube 16 pénètre dans un deuxième séparateur 17. Les gaz séparés dans celui-ci sont conduits par un tube 18 à un séchoir électrique 19

  
et la sortie 20 de celui-ci va vers les appareils d'analyse indiqués schématiquement par le bloc 21, les gaz s'échappant finalement dans l'atmosphère par le tube 22.

  
Le séparateur 17 est équipé latéralement d'un tube 23 d'évacuation de l'eau. Cette eau s'écoule dans un bac de décantation 24 qui se vide à l'égout par le tuyau 25. Ce bac reçoit également, par le tube 26 équipé d'une vanne 27, et par le tube 28 équipé d'une vanne 29, les boues qui s'accumulent au fond des séparateurs 10 et 17, et par un tuyau 30, l'eau résiduaire provenant du séchoir 19.

  
L'installation est complétée en pratique par divers dispositifs qui, étant étrangers à l'invention, n'ont pas été représentés et ne seront pas décrits : manomètres, débitmètres, vannes multiples nécessaires notamment au fonctionnement d'un dispositif automatique de ringardage ou nettoyage des tuyaux, etc....

  
La disposition générale de l'installation ayant ainsi été décrite, on en examinera à présent les détails repré-sentés aux figures 2 à 4, en s'aidant de la description suivante de chacun des dispositifs particuliers constitutifs de l'installation, et de leur mode de fonctionnement.

  
La figure 2 est une coupe longitudinale de la sonde
3. Celle-ci comprend essentiellement un tube 31 ouvert à

  
sa partie inférieure en 32, pour l'entrée des gaz aspirés, et relié à sa partie supérieure au tube 6 qui emmène vers la trompe d'aspiration les gaz prélevés. Le tube 31 est entouré d'une chemise de refroidissement dont l'enveloppe extérieure est le tube 33. Le tube 33 est fermé à sa partie inférieure par une paroi oblique 34. Cette obliquité permet d'orienter la sonde de manière à éviter l'entrée directe dans l'orifice 32 des poussières les plus grossières véhiculées par les gaz du four .

  
L'espace annulaire 35 compris entre les tubes 31 et
33 reçoit à sa partie supérieure, par le tube d'entrée 4,

  
de l'eau provenant d'un bac 36 placé à une trentaine de mètres au-dessus de la sonde et ouvert à l'air libre. Le jet d'eau sous pression arrivant par le tube 4 dans l'espace annulaire 35 descend le long du tube 31 dont il refroidit la paroi extérieure, et remonte en tourbillonnant autour du tube 31 pour s'échapper vers l'extérieur par le tube 5.

  
A quelques centimètres (3 ou 4 centimètres) de l'orifice 32, le tube 31 présente dans sa paroi un petit trou 37 qui le met en communication avec l'espace annulaire 35 et permet à de l'eau contenue dans cet espace de gicler à l'intérieur du tube 31. L'eau ainsi projetée contre la paroi opposée du tube 31 crée à ce niveau un jet dispersé dont les gouttelettes se mélangent aux gaz aspirés dans le tube 31. Il se forme ainsi au-dessus de l'orifice d'aspiration 32 une sorte de brouillard qui monte dans le tube 31 où il se désagrège à une certaine hauteur ,l'eau étant mélangée aux gaz aspirés. Finalement, le tube 6 emporte vers la trompe d'aspiration ce mélange de gaz et d'eau chargé de poussières et de particules solides.

   L'eau circulant dans l'espace annulaire 35 est pure� mais en se mélangeant aux gaz aspirés dans le tube 31, elle entraîne les poussières et impuretés diverses en les dissolvant partiellement. On voit

  
que dans la sonde ainsi conçue se produisent trois phénomènes : aspiration des gaz, conditionnement de ceux-ci par l'eau injectée, et refroidissement du courant de gaz aspiré.

  
Extérieurement, la sonde se présente comme un tuyau de 3 à 4 mètres de longueur et d'un diamètre d'environ 2,5 centimètres. Elle comporte à sa partie supérieure une poignée 38 pour la manipuler ,ce qui se fait aisément en raison de son faible poids, et un crochet de suspension 39.

  
La tuyauterie 6, 7, 8 qui va vers la trompe 9 et vers le premier séparateur 10 qui lui fait suite est toujours inclinée ou verticale, en sorte de ne pas se prêter au dépôt de particules solides entraînées par le mélange eau/gaz qu'elle transporte. Cette tuyauterie est constituée de tubes de PVC dur, gainés extérieurement par des tubes métalliques.

  
Le premier séparateur 10 est représenté en coupe verticale axiale sur la figure 3 . Il comprend un corps cylindrique 41 coiffé d'un chapeau 42. Le chapeau 42 reçoit en son centre un tube 14 terminé par un convergent 43. Le tube 14 est, comme on l'a vu, relié à l'orifice de refoulement d'une pompe à eau 11 dont le tuyau d'aspiration est relié par le tube 15 à la partie inférieure du corps 41.

  
Le convergent 43 émet un jet d'eau sous pression dans un espace 44 en communication avec le tuyau 8 venant de la sonde. L'espace 44 est alors le siège d'un vide, suivant le principe de Venturi. L'espace 44 s'ouvre, par un manchon

  
45 de plus grand diamètre, au-dessus d'un pot 46 fermé par un bouchon 47. Le pot 46 est destiné à arrêter les plus grosses particules solides entraînées par le mélange gaz/eau en provenance du tube 8. On vide le pot 46 de temps à autre. L'eau déborde suivant les flèches f et s'écoule dans le corps
41 où elle s'élève jusqu'à un plan 48 en dessous duquel s'ouvre le tuyau d'aspiration 15 de la pompe 11. La masse d'eau qui se trouve en dessous du plan 48 est agitée de mouvements turbulents. Elle expulse des bulles de gaz chargées encore d'eau, qui s'élèvent vers un orifice d'évacuation 49 auquel est relié le tuyau de départ 16 en PVC dur, transparent, qui va vers le second séparateur 17. A sa base, le corps 41 est relié, à travers une vanne 29 que l'on ouvre de temps en temps, au tuyau 28 d'évacuation des bulles.

   Le corps 41 reçoit aussi, par un tube 12, de l'eau sous pression dont on peut régler le débit par une vanne 54. La fonction de cet apport d'eau sous pression est de compenser la perte de pression de l'eau empruntée par le tuyau d'aspiration 15 de la pompe 11, et par conséquent de permettre

  
au mélange secondaire de gaz et d'eau de quitter sous une certaine pression le séparateur 10 par le tube 16. On voit,

  
à travers le tube transparent 16, ce mélange secondaire de gaz et d'eau, dont le second séparateur 17 a pour fonction d'extraire le gaz pur (et froid) qui sera envoyé aux appareils d'analyse 21.

  
Le second séparateur 17 comprend lui aussi un corps 50 surmonté d'un chapeau 51. Le chapeau 51 est traversé par

  
un tube 52 qui va jusqu'au fond du corps 50 et qui est

  
 <EMI ID=1.1> 

  
le corps 50, une séparation de l'eau et des gaz constituant le mélange secondaire. L'eau s'accumule dans le corps 50 jusqu'à ce que son plan supérieur 53 atteigne le niveau du tube latéral 23 qui sert de trop-plein et d'évacuation vers le bac 24. Les gaz qui s'échappent par le tube 18 partant

  
du chapeau 51 parviennent au séchoir électrique 19. Celui-ci, qui est connu en soi, ne sera pas décrit, non plus que les accessoires divers classiques, appareils de contrôle et autres,d'une installation d'analyse des gaz, connue en soi et représentée simplement par le bloc 21. 

REVENDICATIONS

  
1.- Procédé de prélèvement, notamment à des fins d'analyse, de gaz chargés de poussières, au moyen d'une sonde reliée à un dispositif d'aspiration, caractérisé en ce que l'on procède à une introduction locale, dans la sonde, d'un liquide (généralement de l'eau) et en ce que l'on aspire

  
le mélange ainsi formé de ce liquide et de gaz. , en ce que l'on sépare de ce mélange les constituants gazeux et en

  
ce qu'on les envoie dans les appareils d'analyse.

  
2.- Procédé de prélèvement de gaz chargés de poussières, au moyen d'une sonde reliée à un dispositif d'aspiration, caractérisé en ce qu'on procède à l'aspiration des

  
gaz par un vide créé par une trompe alimentée par un liquide sous pression.

  
3.- Procédé de prélèvement caractérisé par l'association d'étapes faisant l'objet des revendications 1 et 2.

Claims (1)

1. 4.- Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'on emploie un liquide de même nature pour la création du mélange gaz/liquide dans la sonde et pour l'alimentation de la trompe d'aspiration.

   5.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on envoie dans la sonde un liquide pour procéder à un refroidissement de celle-ci et des gaz prélevés, et en ce qu'on utilise une partie de ce liquide pour la mélanger aux gaz avant de les prélever.

   6.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que l'on introduit le mélange gaz/liquide prélevé par la sonde , en un point d'un circuit fermé comprenant une pompe propre à injecter du liquide sous pression dans la trompe, en ce qu'on alimente la pompe par un mélange contenant d'une part le mélange primaire de gaz et de liquide aspiré de la sonde et, d'autre part, un apport supplémentaire de liquide sous pression, en ce que l'on sépare de ce mélange une fraction comprenant en majeure partie des gaz, en ce que l'on sépare définitivement de

   cette fraction son constituant gazeux et en ce qu'on envoie ce dernier aux appareils d'analyse.

   7.- Installation pour la mise en oeuvre du procédé suivant les revendications précédentes, comportant une sonde de prélèvement des gaz, qui s'ouvre dans l'espace contenant ceux-ci, caractérisée en ce que la sonde de prélèvement est constituée par deux tubes concentriques, à savoir :

   - un tube d'aspiration des gaz, en communication par son extrémité supérieure avec la trompe d'aspiration et ouvert à son extrémité inférieure pour prélever les gaz à analyser ; - une chemise de refroidissement entourant le tube d'aspiration , fermée à sa partie inférieure autour de la partie inférieure de son tube et comprenant à sa partie supérieure un orifice d'alimentation en liquide refroidisseur sous pression et un orifice d'évacuation pour ce liquide échauffé , le tube d'aspiration présentant, à peu de distance de son ouverture inférieure et au-dessus de la paroi de fermeture de la chemise de refroidissement, un orifice latéral mettant l'espace annulaire de la chemise de refroidissement en communication avec l'intérieur du tube d'aspiration,

   en sorte de permettre à une fraction du liquide contenu dans la chemise de refroidissement de se mélanger aux gaz aspirés.

   8.- Installation suivant la revendication 7, caractérisée en ce que la paroi fermant la chemise de refroidissement à sa partie inférieure est inclinée par rapport

   à l'axe longitudinal de la sonde.

   9.- Installation suivant la revendication 7, dans laquelle la trompe d'aspiration comprend, de manière connue en soi, un convergent, une partie de diamètre supérieur coaxial au convergent et entourant l'extrémité de celui-ci

   en laissant subsister entre eux un espace annulaire consti-tuant une chambre d'aspiration, caractérisée en ce que la chambre d'aspiration de la trompe est reliée au tube de prélèvement du mélange primaire de gaz et d'eau de la sonde et en ce que l'installation comprend en outre une pompe dont l'orifice de refoulement est relié à l'entrée du convergent et dont l'orifice d'aspiration s'ouvre dans une cuve de séparation fermée à sa partie supérieure par une cloison, cette cuve étant propre à contenir un bain de mélange de liquide et de gaz composé d'une part du mélange de liquide et de gaz chassé par la trompe et, d'autre part, d'un liquide sous pression amené à la cuve par un conduit débouchant à proximité de son fond, la cuve présentant, dans sa cloison supérieure, un orifice d'évacuation des gaz, surmontant ledit bain,

   mélangés à une fraction du liquide contenu dans la cuve, ledit orifice débouchant dans une conduite de refoulement reliée à un séparateur secondaire de gaz et de liquide.

   10.- Installation suivant les revendications 7 et 9, caractérisée en ce que le séparateur secondaire est constitué par une enceinte fermée, dans laquelle plonge, jusqu'à proximité de son fond, un tube relié à la conduite de refoulement de la cuve de séparation, ladite enceinte comportant, à sa partie supérieure, un orifice d'évacuation relié par un conduit aux appareils d'analyse, et, en un point intermédiaire de sa hauteur, un orifice latéral relié à un conduit de trop-plein pour le liquide dégazé, l'enceinte comprenant encore, au voisinage de son fond, un orifice d'évacuation des boues, fermé par une vanne. <EMI ID=2.1>

   vendications précédentes, caractérisée en ce que la tuyauterie constituant le tube d'aspiration du mélange primaire de gaz et de liquide provenant de la sonde forme partout des angles avec l'horizontale. 12.- Installation suivant la revendication 11, caractérisée en ce que ladite tuyauterie comprend un tube intérieur de chlorure de polyvinyle,entouré d'un tube métallique protecteur.

   13.- Installation suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte, en amont de l'arrivée : des gaz à analyser aux appareils d'analyse, un poste de séchage.