Brevet FR2688801A1 — publié le 19930924

La présente invention concerne les dispositifs d'analyse de fumées, notamment dans un conduit d'évacuation de fumées de réacteur industriel, comprenant une canne de prélèvement, au moins un système d'analyse, et une ligne de transfert de gaz entre la canne de prélèvement et le système d'analyse. Un dispositif de ce type est décrit dans le document GB-A-1.370.658 et dans la demande de brevet européen 92.400051.6, du 9 janvier 1992, au nom de la Demanderesse. Les dispositifs d'analyse de fumées trouvent une application particulièrement importante dans la régulation en continu de l'injection d'oxygène de post-combustion dans des fours électriques de production d'aciers ou de ferro-alliages. Un aspect primordial de la fiabilité de tels dispositifs réside dans la résistance au bouchage par les poussières charriées par les fumées. En effet, dans les applications ci-dessus, les fumées prélevées sont extrêmement chargées en poussières métalliques, avec des taux atteignant 250 g/Nm3, ainsi qu'en eau (jusqu'à 20 %), ce qui peut entraîner un bouchage du dispositif de transfert et de traitement, notamment un colmatage rapide des filtres disposés dans la ligne de transfert. La présente invention a pour objet de proposer un dispositif d'analyse de fumées de conception particulièrement simple, robuste, de faibles coûts de fabrication, permettant de réduire notablement les quantités de poussières atteignant la partie aval de la ligne de transfert. Pour ce faire, selon une caractéristique de l'invention, la ligne de transfert comporte au moins un tronçon amont constitué d'un tube métallique, avantageusement flexible, présentant des ondulations. Selon une autre caractéristique de l'invention, la ligne de transfert comporte, en aval du tronçon, un moyen d'introduction à contre-courant d'un courant de gaz d'évacuation. Avec un tel agencement, le tube ondulé favorise, en amont, la décantation des poussières et leur accumulation dans ses alvéoles, en réduisant ainsi les quantités de poussières atteignant la partie aval du dispositif. La présente invention a pour autre objet de proposer un procédé de mise en oeuvre d'un tel dispositif dans lequel, après une période d'usage déterminée, on fait passer le gaz d'évacuation à contre-courant dans le tube ondulé, après avoir éventuellement déconnecté l'extrémité amont du tube ondulé de la partie amont de la ligne de transfert. De cette façon, les poussières accumulées dans le tube ondulé sont aisément et rapidement évacuées sans nécessiter de changement d'une partie constitutive de la ligne de transfert, comme c'est le cas avec les filtres. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation, donnée à titre illustratif mais nullement limitatif, faite en relation avec les dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue schématique d'une installation de production d'acier à four à arc électrique comprenant un dispositif d'analyse de fumées selon l'invention ; et - la figure 2 est une vue schématique, en section longitudinale, d'un mode de réalisation d'un tube ondulé selon l'invention. On a représenté sur la figure 1 un four à arc électrique 1 dont la voûte 2 porte des électrodes 3 et est raccordée à un conduit 4 d'évacuation des fumées. Le four 1 comporte par exemple au moins un brûleur oxy- combustible 5 et au moins une lance 6 d'injection d'oxygène ou d'un gaz fortement oxygéné. Le dispositif d'analyse des fumées évacuées par le conduit 4 comporte une canne 7 de prélèvement des fumées s'étendant dans le conduit 4 et reliée, par une ligne de transfert de gaz 8, à au moins un système 9 d'analyse de la teneur en monoxyde de carbone et/ou en hydrogène dans les fumées. La ligne 8 comporte, dans sa partie aval, au moins un dispositif de dessiccation et/ou de dépoussiérage 10 et une pompe 11 d'aspiration des fumées par la canne 7 qui peut être du type décrit dans la demande de brevet européen 92.400051.6 susmentionnée, dont le contenu est supposé intégré ici pour référence. Le système d'analyse 9 fournit des signaux de mesure à une unité centrale de commande 12 pilotant notamment une électrovanne 13 interposée dans un conduit reliant la lance 6 à une source d'oxygène 14 pour moduler les quantités d'oxygène injectées dans le four 1 en fonction des caractéristiques de combustion mesurées par le système d'analyse 9. Selon 1' invention, la ligne 8 comporte une portion d'extrémité amont 15 en acier inoxydable s'étendant depuis la canne 7, et reliée, par un raccord rapide 16, à l'extrémité d'un tronçon de tube ondulé 17 dont l'extrémité aval est reliée par un raccord 18 à la partie aval de la ligne 8, réalisée par exemple en cuivre. En aval du raccord 18 et en amont d'une vanne d'arrêt 19 dans la ligne 8, débouche dans cette ligne 8 une ligne 20 d'introduction d'un gaz comprimé, typiquement de l'air, via une valve d'arrêt 21. Comme on le voit mieux sur la figure 2, le tronçon 17 est constitué d'un tube flexible en acier inoxydable 22 avantageusement gainé d'une tresse métallique 23 assurant son élasticité et sa tenue en pression. Le tube 22 comporte des ondulations 24 formant, dans le mode de réalisation représenté, des alvéoles à section sensiblement circulaire et, pour une ligne 8 d'un diamètre nominal de 20 mm, présente un diamètre interne D de 15 mm, avec un pas d'ondulation 1 de 3,3 mm et une hauteur d'ondulation h de 2 mm. Le tronçon 17 a une longueur supérieure à 1 m, typiquement d'environ 2 m. Par "tube ondulé" au sens de la présente invention, on entend un tube comportant des ondulations formant des alvéoles non seulement circulaires, comme représenté sur la figure 2, mais également tout type d'alvéoles, à profil triangulaire, carré, ou trapézoidal. Selon les applications, le diamètre interne D est typiquement compris entre 6 et 100 mm, le rapport /h entre 0,2 et 3 et le rapport D/1 entre 0,5 et 10. En utilisation, et en raison des turbulences créées dans le tronçon 17, les poussières charriées par le gaz prélevé se déposent, comme figuré en 25, dans les alvéoles 24 qui retiennent ainsi une part substantielle des poussières prélevées qui n'atteignent donc pas la partie aval de la ligne de transfert. Le tronçon 17 est avantageusement orienté sensiblement horizontalement ou avec une légère pente, le raccord 16 étant alors plus bas que le raccord 18. Selon un aspect de l'invention, régulièrement, après un temps d'utilisation déterminé, lors d'une phase de repos de l'installation, on ferme la vanne 19 et on ouvre la vanne 21 pour balayer le tronçon 17 à contre-courant par le gaz comprimé dans la ligne 20 pour évacuer les poussières 25 accumulées dans les alvéoles 24, après avoir avantageusement déconnecté le raccord rapide 16 pour dégager l'extrémité amont du tronçon 17 du tronçon 15,. Pour faciliter cette évacuation, simultanément au passage du courant de gaz d'évacuation on imprime au tronçon flexible 17 des saccades périodiques par exemple en inclinant le tronçon 17 vers le bas. Après nettoyage, le tronçon 17 est de nouveau raccordé au tronçon 15 pour d'autres phases de prélèvement et d'analyse. Quoique la présente invention ait été décrite en relation avec des modes de réalisation particuliers, elle ne s'en trouve pas limitée pour autant mais est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'analyse de fumées comprenant au moins un système d'analyse de gaz (9), et une ligne de transfert de gaz (8) entre la canne (7) et le système d'analyse (9), caractérisé en ce que la ligne de transfert (8) comporte au moins un tronçon amont (17) constitué d'un tube métallique (22) présentant des ondulations (24). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube ondulé (22) est flexible. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le pas (1) des ondulations (24) rapporté à la hauteur (h) des ondulations est tel que i/h est compris entre 0,2 et 3. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la longueur du tube ondulé (22) est supérieure à 1 m. 5. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le tube ondulé (22) est disposé sensiblement horizontalement dans la ligne de transfert (8). 6. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la ligne de transfert (8) comporte, en aval du tube ondulé (22), un moyen (20, 21) d'introduction à contre-courant d'un courant de gaz d'évacuation. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen (16) de raccordement démontable entre l'extrémité amont du tube ondulé (22) et la portion amont (15) de la ligne de transfert (8). 8. Procédé de mise en oeuvre d'un dispositif selon la revendication 6 ou la revendication 7, caractérisé en ce que, après une période d'usage déterminée, on déconnecte le moyen de raccordement (16), on dégage l'extrémité amont du tube ondulé (22) de la partie amont (15) de la ligne de transfert (8) et on fait passer le gaz d'évacuation dans le tube ondulé. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'on agite le tube ondulé flexible (22) durant le passage du gaz d'évacuation.