Brevet FR2873599A1 — publié le 20060203

Système de décolmatage d'une canne de prélèvement d'un qaz La présente invention concerne l'analyse chimique en continu par prélèvement d'échantillon sur des fumées à haute température (de l'ordre de 1800 C) et chargées de poussière (100 à 200 g/Nm3), fumées de four à arc électrique par exemple. II est connu que cette analyse est un élément très utile pour la régulation du procédé d'élaboration de l'acier sur four à arc électrique. L'analyse des fumées en continu permet notamment d'obtenir des renseignements sur le procédé : bilan de masse et d'énergie, état des réactions chimiques à l'intérieur du four... Les systèmes d'analyse de la composition des fumées qui s'échappent d'un four à arc électrique doivent faire face à un environnement particulièrement hostile à cause, d'une part, de la température élevée des fumées à la sortie du four (de l'ordre de 1800 C) et, d'autre part, de l'importante concentration de poussières (100 à 200 glNm3) qui sont, de plus, très fines (une dizaine de micromètres). II est connu de EP-A-O 462 898 un procédé de prélèvement d'échantillon et analyse de ceux-ci à l'aide d'une canne de prélèvement refroidie à l'eau, disposée dans le conduit d'évacuation des gaz du four de façon à aspirer un échantillon dans une zone où la dilution par l'air ne pollue pas la mesure. L'échantillon a ainsi une composition représentative de la composition chimique à l'intérieur du four. L'échantillon est filtré puis acheminé par une ligne chauffante (afin d'éviter de tomber sous le point de rosée de l'eau) jusqu'à des moyens pour retirer cette vapeur d'eau, puis aux analyseurs. Sont couramment utilisés les analyseurs infrarouges pour les oxydes de carbone, les analyseurs à conductivité thermique pour l'hydrogène, et les cellules électrochimiques ou paramagnétiques pour l'oxygène. Les problèmes inhérents à un système de prélèvement suivi d'analyseurs classiques sont les suivants: - Le temps de réponse: afin d'éviter de boucher les filtres et assécheurs trop rapidement, le débit d'aspiration est faible. Comme les analyseurs doivent être situés dans des conditions de température stable (caisson ou salle climatisée), la baie d'analyse est souvent située relativement loin du point de prélèvement, occasionnant un important volume mort. Avec le faible débit, le temps de réponse de la chaîne d'analyse est significatif (entre 30 secondes et 3 minutes). La maintenance: avec l'importante quantité de poussière dans les fumées, les filtres sont saturés relativement rapidement. De même, à l'intérieur de la canne de prélèvement, le mélange de l'eau, localement condensée, et des poussières aspirées forment rapidement un bouchon qui bloque le passage des gaz. Des cycles de décolmatage par air comprimé ou azote sont prévus mais le fonctionnement à long terme nécessite des opérations de maintenance fréquentes (changement de filtre, nettoyage ou remplacement des cannes de prélèvement...) plus ou moins contraignantes suivant le type d'installation. II est également connu de la demande de brevet français No. 03 50517 déposée au nom de la demanderesse, dont le contenu est incorporé par référence à la présente demande, un système d'analyse des fumées par dérivation utilisant une diode laser. L'invention se propose de fournir un système de décolmatage automatique et efficace des cannes de prélèvement d'échantillon de gaz en atmosphère poussiéreuse et notamment applicable au système décrit dans la demande de brevet susmentionnée. Associée à un décolmatage pneumatique, une pièce en mouvement vient, au cours de chaque opération de décolmatage, décoller la poussière accumulée dans la canne. Ce type de décolmatage permet de s'affranchir d'une agglomération de poussière et d'eau qui se fixe sur les parois de la canne et qui n'est pas éliminée par une impulsion d'air comprimé. Les opérations de maintenance sur la canne sont donc très réduites et le prélèvement est disponible durant toute la coulée. La pièce essentielle de ces moyens de décolmatage est composée d'une tige avec au moins deux ailettes qui peuvent être mises en rotation, par exemple grâce à un vérin pneumatique, de façon à balayer substantiellement toute la paroi intérieure de la canne dans laquelle ces ailettes se déplacent. La rotation est accompagnée d'une impulsion d'air comprimé (simultanément ou séquentiellement) qui chasse les agglomérations de poussières en paroi. De préférence, associé à ce système de décolmatage (afin d'aspirer la quantité minimum de poussière tout en prélevant un échantillon dans une zone représentative de l'atmosphère du four), l'extrémité de la canne de prélèvement sera biseautée et la canne sera disposée de manière à aspirer de préférence à contre-courant le flux des fumées. L'orifice par lequel est acheminé le gaz est ainsi protégé des projections directes, de laitier par exemple, ce qui évite le bouchage de cette extrémité. Plus particulièrement, l'invention concerne un système de décolmatage d'une canne à symétrie axiale de prélèvement d'échantillons dans une veine gazeuse comportant des impuretés. Le système selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte une pièce mobile autour de l'axe de symétrie de la canne qui vient décoller les impuretés accumulées sur la paroi interne de ladite canne par rotation relative de la pièce et/ou de la canne autour de l'axe. Selon un mode préférentiel, le système selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens additionnels de décolmatage pneumatiques utilisant de l'air comprimé. L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples de réalisation suivants, donné à titre non limitatif conjointement avec les figures qui représentent: - la figure 1, un schéma de la zone de combustion en sortie de four électrique; la figure 2, un schéma de principe selon l'invention du décolmatage de la canne de prélèvement; - la figure 3, une vue de la canne de prélèvement selon l'invention. La canne 1 prélève un échantillon de gaz 12 dans une zone où la décomposition est représentative de l'atmosphère du four. Par exemple, dans un four à arc électrique, la zone optimale pour le prélèvement est située dans la zone appelée gap 13, proche du centre de la veine gazeuse 12 non diluée par l'air entrant 14, 15 (Figure 1) avant le coude 11 et avant la gaine refroidie 10. Les gaz combustibles contenus dans les fumées ne sont pas encore, à ce niveau, brûlés par l'air de dilution 14, 15. Pour résister à la température élevée (de l'ordre de 1600 C au moins) la canne 1 est refroidie à l'eau, par passage dans la cavité 2, disposée concentriquement à la zone 6 de passage des gaz 12 dans la canne 1. En 3 sont représentées des agglomérations de poussières sur la paroi interne de la canne, et qui doivent être retirées. La pièce mécanique en mouvement est composée d'une tige 5 sur laquelle est fixée une ou plusieurs ailettes 4. Cette pièce 4, 5 est mise en rotation par un vérin pneumatique 24 de façon à ce que la totalité de la paroi de la canne soit nettoyée par le passage des ailettes (qui dans la cas de la figure 1, réalisent une rotation de 180 autour de l'axe 5). Les ailettes ne sont pas nécessairement continues sur toute la longueur de la tige. De l'air comprimé est injecté en 25 et 26 par le haut de la canne après la rotation ou pendant la rotation des ailettes de façon à chasser les agglomérations de poussières telles que 3 qui pourraient adhérer aux ailettes 4. Le cycle de décolmatage peut être est répété plusieurs fois (demi-tout, ou quart de tour d'un côté plus de l'autre dans le présent exemple). Le prélèvement des gaz issus de la canne se font par l'orifice 23. On peut également réaliser une purge d'air comprimé ou d'azote par cet orifice. L'eau de refroidissement circule dans la canne via les orifices 21 et 22. Le prélèvement de gaz 26 se fait à la base de la canne (sur la figure 3) via l'ouverture biseauté 20, orientée à contre-courant du gaz 12, préférentiellement. REVENDICATIONS 1. Système de décolmatage d'une canne à symétrie axiale de prélèvement d'échantillons dans une veine gazeuse comportant des impuretés, caractérisé en ce qu'il comporte une pièce mobile autour de l'axe de symétrie da la canne qui vient décoller les impuretés accumulées sur la paroi interne de ladite canne par rotation relative de la pièce et/ou de la canne autour de l'axe. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens additionnels de décolmatage pneumatiques utilisant de l'air comprimé.