Brevet FR2532053A1 — publié le 19840224

La présente invention concerne un procédé et un dispositif permettant de déterminer la teneur en poussières des écoulements du type gaz-poussières, et vise à réaliser un contrôle continu de la quantité de poussières contenue dans des mélanges de poussières et de gaz émis par des unités industrielles, entre autres, que ce soit en amont ou en aval des appareils filtrants correspondants. Il existe deux groupes principaux de procédés et de dispositifs connus dans la pratique pour résoudre ce problème: I Procédés et dispositifs consistant à séparer la phase solide du milieu dispersé Ces procédés et ces dispositifs sont basés sur le principe de la pesée; le procédé du traceur; et certaines versions des pro- cédés optiques. Les inconvénients desdits procédés et desdits dispositifs résident surtout dans la nature cyclique de la mesure, l'importante main-d'oeuvre nécessaire, ainsi que la faible sensibilité due à des temps d'échantillonnage prolongés (jusqu'à plusieurs heures) qui sont nécessaires pour mesurer les faibles concentrations. II Procédés et dispositifs ne comportant pas de séparation de la phase solide. Les procédés et les dispositifs les plus communément utilisés de ce groupe sont: les procédés et dispositifs qui sont basés sur le principe de la diffusion de lumière intégrée, dans lesquels on détermine la concentration massique des poussières en mesurant l'intensité totale de la lumière diffusée par l'écoulementdu type gaz-poussières. les procédés et dispositifs holographiques qui sont basés sur les hologrammes de Frauhoffner qui représentent des diagrammes de diffraction superposés des particules du champ et de la source de lumière Ce procédé permet d'obtenir des renseignements sur le nombre, la grosseur et la disposition des particules dans l'espace les procédés et dispositifs électriques par contact, qui sont basés sur la propriété des particules de poussières de s'électrifier lorsqu'elles viennent en contact avec des matières solides; et les procédés et dispositifs piézo-électriques Cesprocédés et les dispositifs correspondants trouvent leur application dans la détermination de la teneur en poussières au moyen d'une totalisation des impulsions électriques créées par les collisions entre les particules de poussières et le cristal piézo-électrique introduit dans l'écoulement du type gaz- poussières. Les procédés et les dispositifs de ce dernier groupe répondent aux exigences d'une mesure continue mais possèdent tous un certain nombre d'inconvénients, qui limitent leurs applications pratiques Lesdits inconvénients comprennent la forte influence exercée sur les résultats de la mesure par des facteurs tels que les propriétés physiques et chimiques et la grosseur des particules (dans les procédés piézo- électriques et holographiques); la composition de la dispersion; la vitesse, la température et l'humidité des -particules (dans le procédé électrique par contact); et la coloration de l'écoulement du type gazpoussières (dans les procédés optiques) Tous ces facteurs ont pour résultat une limitation considérable des possibilités d'application des dispositifs mis au point sur la base des procédés ci-dessus, notamment dans le cas des faibles concentrations de poussières. Un objectif de la présente invention est de procurer un procédé et un dispositif permettant la détermination continue de la teneur en poussières des écoulements du type gaz-poussièresprocédé et dispositif dans lesquels ni les propriétés physico-chimiques des poussières et du gaz ni les paramètres dynamiques de l'écoulementdu type gaz-poussières n'exercent une influence quelconque sur les résultats de la mesure Un autre objectif de l'invention est de procurer la précision requise dans la mesure des faibles concentrations, d'une part, et la possibilité d'un enregistrement automatique des résultats, d'autre part - Ces objectifs sont atteints grâce à un procédé mis en oeuvre dans un dispositif permettant de déterminer la 2532 È 53- teneur en poussières des écoulements çdu type gaz-poussières permettant ainsi de réaliser un contrôle continu de la quantité de poussières contenue dans les mélanges de poussières et de gaz qui sont émis par des unités industrielles, aussi bien en amont qu'en aval des appareils filtrants correspondants Ledit procédé consiste à mesurer le rayonnement de freinage émanant des particules de poussières pendant l'irradiation du volume utile, en utilisant une source de rayons bêta équipée d'un collimateur et d'un détecteur appropriés, les rayons bêta transmis étant absorbés par un filtre correspondant disposé en avant dudit détecteur, et le signal ainsi obtenu étant traité ultérieurement Les données de sortie peuvent, suivant le cas, être sous forme numérique ou sous la forme d'un enregistrement continu. Les avantages de ce procédé sont les suivants la mesure est effectuée directement dans le volume utile du conduit de gaz, et l'information ainsi obtenue provient d'une quantité relativement grande de l'écoulement du type gaz- poussières Etant donné qu'il est réalisé un enregistrement du rayonnement de freinage induit et qu'il y a une dépendance unique entre l'intensité dudit rayonnement et la concentration des poussières, il devient possible d'obtenir une précision plus grande quand on mesure de faibles concentrations domaine dans lequel les procédés précités souffrent d'erreurs considérables. Les avantages du dispositif sont les suivants la mesure se fait automatiquement et en continu Le dispositif permet la collimation nécessaire de la source de rayonnement ainsi que la sélection du rayonnement à enregistrer Ledit dispositif permet de mettre en oeuvre le procédé de l'invention à une échelle industrielle. Les résultats des mesures faites à l'aide du procédé et du dispositif selon la présente invention ne sont pas influencés par le diamètre du conduit de gaz, par la grosseur des particules ou par la température, l'humidité, la coloration et la vitesse de l'écoulementdu type, gaz- poussières Afin de parvenir à la sensibilité-et à la précision maximales lorsqu'on met le procédé en oeuvre dans une unité de -2532053 production particulière, il est nécessaire de choisir une source de rayonnement appropriée- diamètre du conduit de gaz, d'autre part. Le procédé et le fonctionnement général du dispositif selon la présente invention seront mieux compris grâce aux exemples suivants. Exemple 1 On a procédé à la détermination expérimentale de la teneur en poussières de gaz émis dans la production de cuivre dans des fours à cuve On a procédé à cette détermination dans un conduit de gaz de 1500 mm de diamètre, placé aprèslescollecteurs à poussières Dans le sens diamétral de ce conduit de gaz ( 1) (figure unique) étaient montés, dans des trous respectifs: une source de rayons bêta ( 2) équipée d'un collimateur ( 3) et d'un groupe de compteurs de rayonnement (détecteur) ( 4) Un filtre ( 5) destiné à absorber les rayons bêta directement transmis était placé en avant debdits compteurs. La source de rayonnement était montée de manière à exclure toute possibilité de contamination de sa face antérieure par les poussières Les compteurs de rayonnement étaient fixés sur un bâti de cornières ( 6) et étaient également protégés de la contamination par les poussières Au cours du passage des particules bêta à travers le mélange de gaz et de poussières, les particules de poussières induisent un rayonnement de freinage dont l'intensité est enregistrée par les compteurs. Le signal ainsi produit est traité par unintensimètre puis est envoyé dans un enregistreur en vue d'un enregistrement continu. Les résultats obtenus au cours d'essais à grande échelle sont répertoriés dans le Tableau 1-ci-dessous Tableau 1 Indications Teneur en Teneur en Erreur (graduation) poussières poussières (mg/m 3 normal) (mg/m 3 normal) (mg/m 3 normal) (Méthode de la pesée) 13, 0 12,4 12,4 12,0 11,6 11,3 11,4 9,2 7,6 + 3 + 1 + 10 + 10 On avait étalonné les appareils par le procédé bien connu de la pesée (en utilisant des cartouches "NIOGAS") pendant une durée de fonctionnement continue de 14 jours. Exemple 2 On a procédé à des expériences similaires en utilisant le même dispositif et le même conduit de gaz, excepté que la mesure était prise enavantdes collecteurs à poussières Les résultats (Tableau 2) prouvent la possibilité d'application du procédé et du dispositif à la détermination des fortes concentrations de poussières dans les écoulements du type gaz-poussières. Tableau 2 Nombre d'impul Teneur en Teneur en Erreur sions par mn poussières poussières (g/m 3 normal) x 103 (g/m 3 normal) (g/m 3 normal) (Méthode de la pesée) 1,10 0,55 0,62 0,07 1,20 0,65 0,75 0,10 2,35 3,50 3,50 O 3,25 6,90 6,70 + 0,20 ,00 10,90 10,80 + 0,10 REVENDICATIONS 1 Procédé permettant de déterminer la teneur en poussières d'écoulements du type gaz-poussières, qui vise à réaliser un contrôle continu de la quantité de poussières contenue dans les mélanges de gaz et de poussières émis par les unités industrielles aussi bien en amont qu'en aval des appareils filtrants correspondants, caractérisé en ce qu'il consiste à mesurer l'intensité du rayonnement de freinage induit par les particules de poussières pendant l'irradiation du volume utile à l'aide d'une source de rayons bêta. 2 Dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une source de rayons bêta ( 2) etun détecteur ( 4), un collimateur approprié ( 3) disposé en avant de ladite source de rayons bêta ( 2), et un filtre approprié ( 5) monté en avant dudit détecteur ( 4), ledit filtre ( 5) n'assurant que l'enregistrement du rayonnement de freinage induit, et le signal ainsi obtenu étant traité ultérieurement.