Brevet FR2530015A1 — publié le 19840113

La présente invention se rapporte à un procédé et à un dispositif pour mesurer et/ou régler un courant massique de particules solides d'une suspension trans- portée de particules solides dans un gaz. La présente invention s'est fixée pour but d'apporter un procédé et un dispositif pour mesurer et/ ou régler un courant massique de particules solides qui se distinguent par leurs simplicité, ainsi que par une grande fiabilité. Selon l'invention, ce but est atteint par un procédé pour mesurer et/ou régler un courant massique de particules solides d'une suspension transportée de particules solides dans un gaz qui est caractérisé en ce que, entre deux points d'étranglement, on modifie la quantité de gaz de transport de la suspension de particules solides dans le gaz et en ce qu'on mesure la différence de pression au deux points d'étranglement. Le dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé est remarquable en ce que dans le conduit de transport sont prévus, à une certaine distance l'un de l'autre, des points d'étranglement et en ce que, entre ces points d'étranglement débouche un conduit d'arrivée ou d'évacuation de gaz. L'invention est basée sur la découverte qu'une variation de la quantité de gaz de transport d'une suspension de particules solides dans un gaz ou une modification de la charge du courant de gaz de transport en particules solides, qui résulte d'une variation de la quantité de gaz de transport, peut ser- vir de base pour mesurer et/ou régler le courant massi- que de particules solides. Pour mesurer simplement le courant massique on peut amener ou évacuer de la suspension, entre les points d'étranglement, une quantité constante de gaz de transport Pour le réglage, par contre, on modifie la quantité de gaz de transport introduite ou évacuer. Dans le procédé selon l'invention, pour déter- miner et régler un courant massique de particules soli- des d'une suspension transportée de particules solides dans un gaz, on modifie entre deux points d'étranglement, la quantité de gaz de transport de la suspension, on mesure les pressions en amont et en aval des deux points d'étranglement et utilise les mesures obtenues pour dé- terminer le courant massique Pour régler ce courant massique de particules solides, on modifie la quantité de gaz de transport introduite ou évacuée entre les points d'étranglement en fonction du courant- massique mesuré. Dans le dispositif selon l'invention, on pré- voit, pour déterminer, pour régler un courant massique de particules solides d'une suspension transportée de particules solides dans un gaz, dans le conduit de trans- port, à une certaine distance l'un de l'autre, des points d'étranglement entre lesquels débouchent un conduit pour introduire un gaz ou pour l'évacuer du conduit de trans- port, et on prévoie en amont et en aval des points d'étranglement des points de mesure équipés de manomètres et pour le réglage une soupape de réglage. La quantité de gaz de transport introduite ou évacuée se situe, de préférence, entre environ 5 et 50 %, de préférence aux environs de 20 %. Dans une forme de réalisation préférée, la quantité de gaz de transport évacuée en aval du second point d'étranglement est recyclée dans la suspension - Aux points d'étranglement on prévoit des dis- positifs de mesure de pression à l'aide desquels on mesure les différences de pression aux points d'étran- glement, c'est-à-dire la différence des pression en amont et en aval des points d'étranglement En général, on installe des manomètres en amont du premier point d'étranglement, entre le premier et le second et en aval du second manomètre dont les mesures sont utilisées pour déterminer les différences de pression En outre, on prévoit également des dispositifs pour mesurer la quantité de gaz de transport introduite ou évacuée. A l'aide du procédé selon l'invention, il est possible de mesurer, d'une manière relativement simple et, le cas échéant, également de régler le courant massique de particules solides Le dispositif selon l'invention est remarquable par la simplicité de sa structure et par sa fiabilité. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit donnée en référence aux dessins annexés sur lesquels, la figure 1 représente schématiquement une première forme de réalisation dans laquelle on introduit le gaz de transport; et la figure 2 représente schématiquement une forme de réalisation o l'on évacue le gaz de transport. Dans le conduit de transport représenté sur la figure 1 circule de gauche à droite dans la direction de la flèche, une suspension de particules solides dans un gaz Dans la région de mesure et de réglage sont prévus des points d'étranglement 3, 4 qui sont, de pré- férence, constitués par des écrans bien arrondis. Le conduit de transport 1 comporte une manchet- te 2 dans laquelle débouche le conduit de gaz 6 Le gaz qui est amené parun conduit 8 à travers une valve de réglage 7 gagne le conduit de transport en traversant un filtre perméable aux gaz 5 Comme filtre perméable au gaz, on utilise de préférence, un métal fritté lais- sant passer les gaz De cette manière, on obtient d'une part une introduction du gaz sans produire de tourbillon et, d'autre part, on évite une accumulation de particu- les solides. On mesure la pression en trois points 13, 14 et 15 au moyen de manomètre 10, 11 et 12 Les mesures obtenues sont envoyées dans un calculateur 9. Lorsque le dispositif est simplement utilisé pour effectuer des mesures, on fait circuler dans le conduit 6 une quantité de gaz de transport constante et les résultats fournis par le calculateur 9 sont trans- mis à un dispositif d'affichage. Lorsque, par contre, le -dispositif est appelé à être utilisé pour le réglage, on commande la valve de réglage 7 par l'intermédiaire du calculateur 9 et des quantités de-gaz variables sont envoyées dans le conduit de transport 1 par le conduit 6. On a trouvé que dans le dispositif qui vient d'être décrit le courant massique de particules solides obéi approximativement à la relation suivante Cette relation, relativement simple, peut être déduite théori- quement La densité du gaz, et la masse de celui-ci ont été négligées, car la charge des particules solides est généralement grande comparativement à la densité du gaz 2 fa VO 2 p 1 dans laquelle mh est le courant massique (Kg/s) p est la pression d'entrée (bars) q est la section de l'étranglement (m 2) p O est la pression normale = 1 bar V est la quantité de gaz entrante-ou sortante (m 3/S) o n úP 2 est une différence de pression, et Ap 1 est aussi une différence de-pression. On constate qu'en mesurant la pression d'en- trée p et deux différences de pressions, ainsi que la quantité de gaz de transport qui arrive ou qui repart VO il est possible, sans pour autant mesurer la quantité totale de gaz de transport de déterminer le courant mas- sique des particules solides I. On mesure la pression d'entrée p au point 13 à l'aide du manomètre 10 La différence de pression Ap, est celle entre la pression d'entrée et celle mesurée à l'aide du manomètre il en aval de l'écran 3 au point 14 LP 2 est la différence de pression entre la pression mesurée au point 14 à l'aide du manomètre il et celle mesurée au point 15 avec le manomètre 12. La section q des écrans 3 et 4 est la même, ce qui simplifie l'équation Toutefois, les écrans pour- raient également avoir des sections différentes. La quantité supplémentaire de gaz de transport est, de préférence, amenée à travers une valve de régla- ge ayant une section de sortie variable définie, qui opère à pressions constantes et dans des conditions de pression impercritique, de sorte que la position de la valve représente une mesure précise de la quantité de gaz introduite La quantité supplémentaire de gaz néces- saire pour un réglage approprié est faible et ne repré- sente généralement qu'environ 20 % de la quantité totale de gaz de transport avec un domaine de réglage de O à %. La figure 2 illustre une autre forme de réali- sation préférée dans laquelle, à la différence du dispo- sitif représenté sur la figure 1, le gaz de transport, qui est introduit dans un cyclone 24 par un conduit de transport 20, en traversant un point d'étranglement 21 est évacué par un tuyau d'échappement 25. La suspension gazeuse de particules solides entre tangentiellement dans le cyclone 24, de sorte que les particules solides s'accumulent dans la région des parois tandis que par le tuyau d'échappement 25 est évacué un courant de gaz de transport qui, dans une large mesure est exempt de particules solides La suspension passe dans l'étranglement 22 qui suit le cyclone 24 et est dirigée par le con- duit 38 vers son utilisation. Le gaz de transport évacué traverse la valve de réglage 26 dont la section libre 37 est variable, et il est recyclé, par le conduit 23, en aval du point d'étranglement 22, vers le courant principal de gaz de transport. Aux'points 34, 35 et 36, on mesure les pres- sions à l'aide des manomètres 31, 32 et 33 et les mesu- res obtenues sont introduites dans le calculateur 30. Le régulateur 29 compare la valeur effective ou instantanée déterminée par le calculateur à la valeur de consigne et commande, par l'intermédiaire d'un organe de réglage 27, la valve de réglage 26 Un indicateur de réglage 28 fournit l'information correspondante au calculateur 30. De préférence, les sections libres des points d'étranglement 21 et 22 sont égales mais elles pourraient cependant également être différentes. Le dispositif préféré représenté peut unique- ment être utilisé pour mesurer le courant massique de particules solides Pour cela il suffit d'extraire une quantité constante de gaz par le tuyau d'échappement 25, les dispositifs de réglage représentés n'étant pas indis- pensables. On a constaté, que dans ce dispositif, le cou- rant massique de particules solides obéit à la relation suivante: q 2 xÂ V 2 pp (AP 1 P -P 2) *q Dans l'équation ci-dessus, p désigne la densité lkg/m,3 du gaz de transport Les autres grandeurs corres- pondent à celles de l'équation de la première forme de réalisation sauf que, dans le cas présent p désigne la pression de mesure 35, Ap 1 la différence de pression en- tre les points de mesure 34 et 35 et AP 2 la différence de pression entre les points de mesure 34 et 36. Le dispositif selon l'invention est adapté pour mesurer et régler les courants massiques de parti- cules solides dans des systèmes de transport pneumatiques les plus divers. Un domaine d'utilisation particulier du dispo- sitif de l'invention et son utilisation pour insuffler de la poussière de charbon dans les hauts-fourneaux. Cette application exige une très grande fiabilité car un haut fourneau ne saurait supporter une interruption de son alimentation en charbon Par ailleurs, le dispo- sitif doit être relativement peu encombrant, en parti- culier lorsque chaque buse de soufflage doit être alimen- tée séparément. Pour insuffler du charbon, on opère générale- ment avec des taux de charge de 5 à 50 kg/m 3 et le plus 3 n souvent, à environ 20 kg/m Les pressions de transport n se situent le plus souvent entre 5 et 10 bars La vitesse d'écoulement du courant dépend de la granulomé- trie Les poussières usuelles ont une granulométrie - d'environ 0,2 mm. Lorsqu'on alimente un haut fourneau en poussiè- re de charbon en utilisant comme gaz de transport de l'air, on peut simplement prévoir un contrôle du débit pour toutes les buses, auquel cas on opère en-évacuant ou en amenant des quantités constantes de gaz de trans- port Dans ce cas, on n'affiche que le courant massique réel de chaque buse. Il convient également de veiller à distribuer uniformément des buses La quantité de gaz de transport amenée ou évacuée peut alors être réglée de façon que le courant massique de toutes les buses soit constant. Enfin, la valeur de consigne du courant massi- que de charbon peut également être réglée en fonction du vent. REVENDICATIONS 1 Procédé pour mesurer et/ou régler un cou- rant massique de particules solides d'une suspension transportée de particules solides dans un gaz, caracté- risé en ce que on modifie entre deux points d'étrangle- ment la quantité de gaz de la suspension de particules solides dans un gaz et en ce qu'on mesure aux deux points d'étranglement la différence de pression. 2 Procédé selon la revendication 1,-caracté- risé en ce qu'on introduit une'quantité constante de gaz de transport entre les points d'étranglement. 3 Procédé selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'on évacue, entre les points d'étranglement, une quantité constante de gaz de transport qui est, dans une large mesure, exempte de particules solides. 4 Procédé selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'on fait varier la quantité de gaz de trans- port introduite ou évacuée entre les points d'étrangle- ment afin de régler le courant massique de particules solides. 5 Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on introduit ou on évacue une quantité de gaz de transport comprise en- tre 5 et 50 % entre les points d'étranglement. 6 Procédé selon la revendication 1 et l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'on réintroduit la quantité de gaz de transport évacuée dans la suspension en aval du second point d'étranglement. 7 Dispositif pour mesurer et/ou régler un courant massique de particules solides d'une suspension transportée de particules solides dans un gaz, caracté- risé en ce que dans le conduit de transport ( 1; 20) - sont prévus à une certaine distance l'un de l'autre, des points d'étranglement ( 3, 4, 21, 22) et en ce que entre les points d'étranglement ( 3, 4; 21, 22) débou- chent dans le conduit-de transport ( 1; 20) un conduit ( 6, 23) pour introduire un gaz ou pour l'évacuer. 8 Dispositif selon la revendication 7, carac- térisé en ce que les points d'étranglement ( 3, 4) sont des écrans. 9 Dispositif selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que le conduit de gaz ( 6) débouche dans le conduit de transport ( 1) à travers un filtre ( 5) perméable au gaz. Dispositif selon la revendication 7, carac- térisé en ce qu'un séparateur cyclone ( 24) débouche dans le conduit de transport ( 20). 11 Dispositif selon la revendication 7 ou 10, caractérisé en ce que le conduit ( 23) par lequel le gaz est évacué débouche, en aval du second point d'étran- glement ( 22), dans le conduit d'échappement ( 38). 12 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 11, caractérisé en ce que les sec- tions libres des deux points d'étranglement ( 3, 4; 21, 22) sont égales.