ISO 9931:1991
(Main)Coal — Sampling of pulverized coal conveyed by gases in direct fired coal systems
Coal — Sampling of pulverized coal conveyed by gases in direct fired coal systems
Specifies a method which, subject to limitations imposed by the geometry of the pulverized-coal pipe, is applicable to multipoint sampling. Annexes A, B and C are for information only.
Charbon — Échantillonnage du charbon pulvérisé transporté par des gaz dans des systèmes à combustion directe de charbon
Premog - Vzorčenje pri pnevmatskem transportu prašnatega premoga pri sistemih direktnega zgorevanja
General Information
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Standards Content (Sample)
IS0
INTERNATIONAL
STANDARD 9931
First edition
1991-12-15
~--____ - ---.--___--_----- ---_---_____-
Coal - Sampling of pulverized coal conveyed
by gases in direct fired coal systems
Charbon - khantiilonnage de charbon p~A&-is~ transportd, par des gaz
dans des syst&ves a combustion directe de charbon
--
~-~~-^--_-I__~--_--__--_-___- _-- . .-_- -- - _-__. -----_-__- __-- --.- -^------ ----- _._-_-_-__-_____ ----
----____
-----____
--
Reference number
--- _-_ -----
IS0 9931:1991(E)
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IS0 9931:1991(E)
Foreword
IS0 (the International Organization for Standardization) is a worldwide
federation of national standards bodies (IS0 member bodies). The work
of preparing International Standards is normally carried out through IS0
technical committees. Each member body interested in a subject for
which a technical committee has been established has the right to be
represented on that committee. International organizations, govern-
mental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the
work. IS0 collaborates closely with the International Electrotechnical
Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
Draft International Standards adopted by the technical committees are
circulated to the member bodies for voting. Publication as an Inter-
national Standard requires approval by at least 75 % of the member
bodies casting a vote.
International Standard IS0 9931 was prepared by Technical Committee
ISO/TC 27, Solid mineral fuels.
Annexes A, B and C of this International Standard are for information
only.
0 IS0 1991
All rights reserved. No part of this publication may be reproduced or utilized in any form
or by any means, electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without
permission in writing from the publisher.
International Organization for Stand ardiz ation
Switz erland
Case Postale 56 l CH-1211 Geneve 20 l
Printed in Switzerland
ii
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IS0 9931:1991(E)
Introduction
This International Standard was developed for use in determining the
distribution of pulverized coal between separate burners in a coal-fired
power station.
Sampling in accordance with this International Standard can give infor-
mation about performance characteristics of a pulverized coal firing
system, for example
-
when commissionin g fuel d istribution systems and firing systems
with a view to equal fuel d ist ribution to the burn ers;
-
when monitoring and adjusting the performance of dividers and
baffles in fuel distribution systems;
-
when monitoring pulverizer performance for specified particle size.
NOTE 1 The sampler and the sampling method described in this International
Standard were developed for the sampling of pulverized coals. However, this
does not preclude this International Standard from being suitable for sampling
pulverized material other than coal, conveyed by air or other gases in circular
pipes. At present, however, no experience or experimental results for pulverized
materials other than coal are available.
. . .
III
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This page intentionally left blank
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INTERNATIONAL STANDARD
IS0 9931:1991(E)
Coal - Sampling of pulverized coal conveyed by gases in
direct fired coal systems
distributed over a cross-section of a circular pipe.
1 Scope
Suitable sampling positions are described. The
sampler is inserted through a dustless connection
This International Standard specifies a method
into the pulverized fuel pipe. Before and after the
which, subject to limitations imposed by the ge-
sampling period, the sampling equiprnent is kept
ometry of the pulverized-coal pipe, is applicable to
clean and heated by backblowing of heated air. The
multipoint sampling of pulverized coal suspended in
sampling gas velocity is kept constant during the
air or other gases conveyed in circular pipes be-
sampling period. The sampled pulverized fuel is
tween pulverizer and burners in direct fired coal
separated in a high-efficiency cyclone.
systems in power stations. The samples collected
are used for deriving the mass distribution of coal
between the burners and the particle size distri-
3 Sampling
bution of the coal, with the object of determining the
performance of a pulverizer.
3.1 Sampling equipment
The method is suitable for sampling from vertical
The sampling equipment consists of a sampler and
circular pipes at, or beyond, a specified distance
auxiliary equipment which shall ensure proper tak-
from a flow disturbance when
ing, separation and collection of the samples.
-
the maximum particle size to be sampled is less
3.1 .I Sampler
than one-third of the diameter of the sampler tip
aperture, i.e. less than I,5 mm (to ensure rep-
The sampler (see figure 1) is equipped with four
resentative sampling and to avoid clogging of the
sampling tips through which sample material can be
sampler);
simultaneously extracted. The tips are exchange-
- able, and if a tip is damaged, it shall be replaced.
sampling takes place in a circular pipe with an
internal diameter between 250 mm and 700 mm:
By means of an angular qear mechanism with a
gear ratio 23, the sampler tips can be rotated in
-
the air/coal ratio in the pipe is within the normal
concentric circles around the sampler head. A dial
range of direct fired pulverized coal systems.
with eight equally distributed (45”) marks indicates
the angular positions of the sampler tips at ever-y
NOTE 2 If sampling access can only be made at an un-
22,5”. When the dial is rotated twice, it gives one full
suitable position, depending upon the purpose of the
turn of the sampler tips, thus giving 16 angular pos-
measurement, the equipment may still give satisfactory
itions.
results. In such positions a more detailed investigation
may be necessary. This may involve taking individual
The radial positions of the four sampling tips will
samples covering the full cross-section of the pipe using
some other method, including a single tip sampler. ensure sampling from equal areas of the cross-
sectional area of the pipe (see figure2). The use of
equal time sampling, with the sampler set at the 16
2 Principle
indicated angular positions, thus results in a rep-
resentative sample being extracted from a total of
A multipoint sampler extracts, in 4 min, one rep-
64 equal-sized areas of the sampling plane of the
resentative sample from 64 sampling points evenly
pipe.
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Dimensions in millimetres
Pipe @ 6 x OS stalnless steel
-/ t---Y-j
-
Allgnmen t pin
A I I
-/ c-4 p5 *0,05
Sharp
f-
45’ marklng
Sampler tlp Idetail)
To flt pipe socket
r--- Gear ratlo 21
/-
0,177d
-.-- - ----
I--
t
Key
d Internal diameter of the pulverlzed-coal pipe
I Sampler length
Figure 1 - Sampler
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IS0 9931:1991(E)
Sampler length L (see figure 1)
_____-___I__--~__~I-
Figure 2 - Sampling network
The sampler is equipped with an adjusting device to
d) It shall have a receiver for the separated coal
ensure that the sampler head can be correctly pos- sample, the receiver being just adequate to re-
itioned in the pipe axis during sampling. It is also ceive the maximum expected volume of sampled
equipped with extraction pipes that can be adjusted coal.
in length, in accordance with the actual pipe diam-
eter to ensure correct sampler tip path. e) It shall
ensu re that no conden sation takes place
in the s ing system
amp1 during samp ing.
In addition, the sampler is provided with an outside
Suitable auxiliary equipment which meets all these
alignment pin perpendicular to the sampler tip
requirements is described in annex A.
plane. Thus, alignment of the pin with the pipe axis
ensures a sampling plane perpendicular to the pipe.
3.2 Conditions for sampling
3.1.2 Auxiliary equipment
3.2.1 Selection of sampling positions
The auxiliary equipment shall have the following
The precision of the sampling with respect to both
perfo rmance c haracteristi cs.
mass and particle size distributions depends on the
degree of segregation (roping) and swirling in the
a) It shall measure and control the amount of ex-
pipes. The occurrence of both phenomena is signifi-
traction gas taken out during sampling.
cant immediately downstream of a change in flow
direction which happens, for example, in bends and
b) It shall ensure a well-defined sam
>ling period.
pulverizers.
c) It shall be able to separate coal particles from long horizontal pipe sectio
In ns, t he pu Ive rized coal
the extracted sample stream with
lig h efficiency. wi II tend to separate from the carri er
thus
gas
3
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IS0 9931:1991(E)
hig her a
causing the cone entrat ion to be much long 3.3 Sampling procedure
ttle ment.
the bottom of the with a ris k of se
pipe,
na require careful selection of sam- 3.3.1 Establishing the extraction velocity
These phenome
pling positions.
First, calculate the mean gas velocity in the pipe at
The sampling positions in all pipes belonging to the
the sampling position. The calculation should be
same pulverizer should, if possible, be established
based on
in similar places and at the same distances from
components which may create disturbances, in or-
- me asurem ent of the quantity of gas supplied to
der to get the same bias in each of the pipes, See
the pulveri zer;
annex B.
-m easurem
ent or estim ate of the temperature at
The minimum distance from an upstream disturbing
th e sampli
ition;
w Pas
component to a sampling position shall be five times
the internal diameter of the pipe. The minimum dis-
- measure ment or estimate of the static pressure
tance to a downstream disturbing component shall
at the sa mpling position;
be equal to the internal diameter of the pipe. If, be-
cause of the configuration, such a sampling position
-
estimate of the quantity of evaporated water from
is not attainable, another sampling location, using
the coal-drying process in the pulverizer.
another sampling method, may be appropriate.
The pulverized coal suspension flow shall not swirl
3.3.2 Conditioning and preparation of the sampling
at the sampling position. Swirling can, for example,
equipment
be caused by a pulverizer classifier.
Connect the sampler and auxiliary equipment. Clean
Where sampling positions have been chosen, the
and, to avoid condensation, heat the sampling
pipes shall be equipped with a pipe socket. The
equipment by backblowing (blowing a warm air
socket axis shall be mounted on the pipe with a
stream in the direction opposite to that used when
maximum deviation of + 0,35’ from radial direction.
sampling).
The socket shall be threaded to suit the plug and the
sampler. In the case of positive pressure in the pipe,
extraction pipes to the correct length ac-
Adjust the
the socket should be of the dustless connection type
cording to figure 1.
to ensure dustfree insertions and removals of the
sampler. A suitable dustless connection is described
in A.1.1.
3.3.3 Insertion of the sampler
During insertion and fastening and until sampling
3.2.2 Stability of operating conditions
starts, the intrusion of coal particles into the sam-
pling system shall be avoided by continuous back-
During the total sampling period, the quality of the
blowing.
coal fed into the pulverizer and the gas and coal flow
rate to the pulverizer shall be kept constant. Adjust the sampler length (I in figures 1 and 2) so
that the sampler head centre is located at a distance
When sampling successively from all pipes belong-
of not more than 0,3 % of the pipe internal diameter
ing to one pulverizer, the results will only be valid if
from the pipe axis when sampling.
the flow conditions in all pipes are stable during the
Before inserting the sampler, turn the sampler
total sampling period.
handwheel until the four suction pipes with the
sampling tips are aligned with the sampler shaft.
3.2.3 Extraction velocity
Remove the plug of the sampling pipe socket. If this
is a dustless connection, the plug should be re-
The sampling shall be carried out at a gas flow
moved only after compressed air has been supplied
through the sampler, to give an average gas velocity
to the connection.
through the sampling tip apertures in the range
I,1 + 0,l times the mean gas velocity in the coal
Carefully (to avoid damage to the tips) insert the
pipe- .
sampler head through the socket and fasten it to the
sampler shaft by means of the union nut. Check that
NOTE 3 Due to differences in particle and gas vel-
the alignment pin is parallel to the centreline of the
ocities, a sampling gas velocity higher than the mean
pipe.
carrier gas velocity is required. Experience has shown
that observance of the requirement given in the previous
Close the a
ir supply to the dustless connection, if
paragraph results in better samples, both regarding mass
and particle size distribution. one is used.
4
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IS0 9931:1991(E)
NOTE 4 To ensure clearance between sampler and pipe When using a dustless connection, supply com-
wall, it is advisable to turn the sampler head one full turn
pressed air to it. Unscrew the sampler union nut and
inside the pipe and to leave the handwheel in the starting
remove the sampler carefully. Plug the sampling
position.
socket. If this is a dustless connection, stop the air
supply to it.
3.3.4 Taking of the sample
Stop the backblowing and remove the sample bottle
To start sampling, simultaneously star-t the timer
from the sampler. If the sample bottle is an integral
and switch from backblowing to suction at the cal- part of the sampling system, empty it carefully into
culated velocity (see 3.3.1). Keep the extraction gas a sample container.
flow constant during the sampling period by adjust-
Close the sample bottle or container with an airtight
ing it.
lid, and mark it for later identification.
Sample for 15 s in the first position, turn the
Clean the sampling system by backblowing.
handwheel to the next indication mark and continue
sampling for 15 s. Repeat the turning and sampling
The next sample can be taken by starting the pro-
until sampling has taken place in the 16 angular
cedure from 3.3.3.
positions.
If preferred, sampling may also be performed
NOTE 5
4 Sampling report
by slow continuous rotation of the sampler head, for ex-
ample one complete turn in 240 s.
The sampling report shall include the following in--
formation: *
To stop sampling, switch from suction to backblow-
ing.
a) a reference to this International Standard;
Depending on the purpose and as appropriate, du-
b) time and place of sampling;
plicate samples to assess the repeatability may be
taken within close time intervals and unchanged
c) identification of the operator;
operating conditions.
d) sampling conditions, for example coal type,
If the differential pressure of the Venturi decreases
pulverizer operating conditions and readings
during sampling, a check for blockage shall be made
necessary to calculate the extraction gas flow;
by increasing the suction. If the differential pressure
does not increase, a blocked tip is confirmed. Abort
e) sample identification
...
SLOVENSKI STANDARD
SIST ISO 9931:1998
01-februar-1998
3UHPRJ9]RUþHQMHSULSQHYPDWVNHPWUDQVSRUWXSUDãQDWHJDSUHPRJDSULVLVWHPLK
GLUHNWQHJD]JRUHYDQMD
Coal -- Sampling of pulverized coal conveyed by gases in direct fired coal systems
Charbon -- Échantillonnage du charbon pulvérisé transporté par des gaz dans des
systèmes à combustion directe de charbon
Ta slovenski standard je istoveten z: ISO 9931:1991
ICS:
73.040 Premogi Coals
SIST ISO 9931:1998 en
2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.
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SIST ISO 9931:1998
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by gases in direct fired coal systems
Charbon - khantiilonnage de charbon p~A&-is~ transportd, par des gaz
dans des syst&ves a combustion directe de charbon
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federation of national standards bodies (IS0 member bodies). The work
of preparing International Standards is normally carried out through IS0
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which a technical committee has been established has the right to be
represented on that committee. International organizations, govern-
mental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the
work. IS0 collaborates closely with the International Electrotechnical
Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
Draft International Standards adopted by the technical committees are
circulated to the member bodies for voting. Publication as an Inter-
national Standard requires approval by at least 75 % of the member
bodies casting a vote.
International Standard IS0 9931 was prepared by Technical Committee
ISO/TC 27, Solid mineral fuels.
Annexes A, B and C of this International Standard are for information
only.
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or by any means, electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without
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Introduction
This International Standard was developed for use in determining the
distribution of pulverized coal between separate burners in a coal-fired
power station.
Sampling in accordance with this International Standard can give infor-
mation about performance characteristics of a pulverized coal firing
system, for example
-
when commissionin g fuel d istribution systems and firing systems
with a view to equal fuel d ist ribution to the burn ers;
-
when monitoring and adjusting the performance of dividers and
baffles in fuel distribution systems;
-
when monitoring pulverizer performance for specified particle size.
NOTE 1 The sampler and the sampling method described in this International
Standard were developed for the sampling of pulverized coals. However, this
does not preclude this International Standard from being suitable for sampling
pulverized material other than coal, conveyed by air or other gases in circular
pipes. At present, however, no experience or experimental results for pulverized
materials other than coal are available.
. . .
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Coal - Sampling of pulverized coal conveyed by gases in
direct fired coal systems
distributed over a cross-section of a circular pipe.
1 Scope
Suitable sampling positions are described. The
sampler is inserted through a dustless connection
This International Standard specifies a method
into the pulverized fuel pipe. Before and after the
which, subject to limitations imposed by the ge-
sampling period, the sampling equiprnent is kept
ometry of the pulverized-coal pipe, is applicable to
clean and heated by backblowing of heated air. The
multipoint sampling of pulverized coal suspended in
sampling gas velocity is kept constant during the
air or other gases conveyed in circular pipes be-
sampling period. The sampled pulverized fuel is
tween pulverizer and burners in direct fired coal
separated in a high-efficiency cyclone.
systems in power stations. The samples collected
are used for deriving the mass distribution of coal
between the burners and the particle size distri-
3 Sampling
bution of the coal, with the object of determining the
performance of a pulverizer.
3.1 Sampling equipment
The method is suitable for sampling from vertical
The sampling equipment consists of a sampler and
circular pipes at, or beyond, a specified distance
auxiliary equipment which shall ensure proper tak-
from a flow disturbance when
ing, separation and collection of the samples.
-
the maximum particle size to be sampled is less
3.1 .I Sampler
than one-third of the diameter of the sampler tip
aperture, i.e. less than I,5 mm (to ensure rep-
The sampler (see figure 1) is equipped with four
resentative sampling and to avoid clogging of the
sampling tips through which sample material can be
sampler);
simultaneously extracted. The tips are exchange-
- able, and if a tip is damaged, it shall be replaced.
sampling takes place in a circular pipe with an
internal diameter between 250 mm and 700 mm:
By means of an angular qear mechanism with a
gear ratio 23, the sampler tips can be rotated in
-
the air/coal ratio in the pipe is within the normal
concentric circles around the sampler head. A dial
range of direct fired pulverized coal systems.
with eight equally distributed (45”) marks indicates
the angular positions of the sampler tips at ever-y
NOTE 2 If sampling access can only be made at an un-
22,5”. When the dial is rotated twice, it gives one full
suitable position, depending upon the purpose of the
turn of the sampler tips, thus giving 16 angular pos-
measurement, the equipment may still give satisfactory
itions.
results. In such positions a more detailed investigation
may be necessary. This may involve taking individual
The radial positions of the four sampling tips will
samples covering the full cross-section of the pipe using
some other method, including a single tip sampler. ensure sampling from equal areas of the cross-
sectional area of the pipe (see figure2). The use of
equal time sampling, with the sampler set at the 16
2 Principle
indicated angular positions, thus results in a rep-
resentative sample being extracted from a total of
A multipoint sampler extracts, in 4 min, one rep-
64 equal-sized areas of the sampling plane of the
resentative sample from 64 sampling points evenly
pipe.
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Dimensions in millimetres
Pipe @ 6 x OS stalnless steel
-/ t---Y-j
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Allgnmen t pin
A I I
-/ c-4 p5 *0,05
Sharp
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45’ marklng
Sampler tlp Idetail)
To flt pipe socket
r--- Gear ratlo 21
/-
0,177d
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I--
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Key
d Internal diameter of the pulverlzed-coal pipe
I Sampler length
Figure 1 - Sampler
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SIST ISO 9931:1998
IS0 9931:1991(E)
Sampler length L (see figure 1)
_____-___I__--~__~I-
Figure 2 - Sampling network
The sampler is equipped with an adjusting device to
d) It shall have a receiver for the separated coal
ensure that the sampler head can be correctly pos- sample, the receiver being just adequate to re-
itioned in the pipe axis during sampling. It is also ceive the maximum expected volume of sampled
equipped with extraction pipes that can be adjusted coal.
in length, in accordance with the actual pipe diam-
eter to ensure correct sampler tip path. e) It shall
ensu re that no conden sation takes place
in the s ing system
amp1 during samp ing.
In addition, the sampler is provided with an outside
Suitable auxiliary equipment which meets all these
alignment pin perpendicular to the sampler tip
requirements is described in annex A.
plane. Thus, alignment of the pin with the pipe axis
ensures a sampling plane perpendicular to the pipe.
3.2 Conditions for sampling
3.1.2 Auxiliary equipment
3.2.1 Selection of sampling positions
The auxiliary equipment shall have the following
The precision of the sampling with respect to both
perfo rmance c haracteristi cs.
mass and particle size distributions depends on the
degree of segregation (roping) and swirling in the
a) It shall measure and control the amount of ex-
pipes. The occurrence of both phenomena is signifi-
traction gas taken out during sampling.
cant immediately downstream of a change in flow
direction which happens, for example, in bends and
b) It shall ensure a well-defined sam
>ling period.
pulverizers.
c) It shall be able to separate coal particles from long horizontal pipe sectio
In ns, t he pu Ive rized coal
the extracted sample stream with
lig h efficiency. wi II tend to separate from the carri er
thus
gas
3
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SIST ISO 9931:1998
IS0 9931:1991(E)
hig her a
causing the cone entrat ion to be much long 3.3 Sampling procedure
ttle ment.
the bottom of the with a ris k of se
pipe,
na require careful selection of sam- 3.3.1 Establishing the extraction velocity
These phenome
pling positions.
First, calculate the mean gas velocity in the pipe at
The sampling positions in all pipes belonging to the
the sampling position. The calculation should be
same pulverizer should, if possible, be established
based on
in similar places and at the same distances from
components which may create disturbances, in or-
- me asurem ent of the quantity of gas supplied to
der to get the same bias in each of the pipes, See
the pulveri zer;
annex B.
-m easurem
ent or estim ate of the temperature at
The minimum distance from an upstream disturbing
th e sampli
ition;
w Pas
component to a sampling position shall be five times
the internal diameter of the pipe. The minimum dis-
- measure ment or estimate of the static pressure
tance to a downstream disturbing component shall
at the sa mpling position;
be equal to the internal diameter of the pipe. If, be-
cause of the configuration, such a sampling position
-
estimate of the quantity of evaporated water from
is not attainable, another sampling location, using
the coal-drying process in the pulverizer.
another sampling method, may be appropriate.
The pulverized coal suspension flow shall not swirl
3.3.2 Conditioning and preparation of the sampling
at the sampling position. Swirling can, for example,
equipment
be caused by a pulverizer classifier.
Connect the sampler and auxiliary equipment. Clean
Where sampling positions have been chosen, the
and, to avoid condensation, heat the sampling
pipes shall be equipped with a pipe socket. The
equipment by backblowing (blowing a warm air
socket axis shall be mounted on the pipe with a
stream in the direction opposite to that used when
maximum deviation of + 0,35’ from radial direction.
sampling).
The socket shall be threaded to suit the plug and the
sampler. In the case of positive pressure in the pipe,
extraction pipes to the correct length ac-
Adjust the
the socket should be of the dustless connection type
cording to figure 1.
to ensure dustfree insertions and removals of the
sampler. A suitable dustless connection is described
in A.1.1.
3.3.3 Insertion of the sampler
During insertion and fastening and until sampling
3.2.2 Stability of operating conditions
starts, the intrusion of coal particles into the sam-
pling system shall be avoided by continuous back-
During the total sampling period, the quality of the
blowing.
coal fed into the pulverizer and the gas and coal flow
rate to the pulverizer shall be kept constant. Adjust the sampler length (I in figures 1 and 2) so
that the sampler head centre is located at a distance
When sampling successively from all pipes belong-
of not more than 0,3 % of the pipe internal diameter
ing to one pulverizer, the results will only be valid if
from the pipe axis when sampling.
the flow conditions in all pipes are stable during the
Before inserting the sampler, turn the sampler
total sampling period.
handwheel until the four suction pipes with the
sampling tips are aligned with the sampler shaft.
3.2.3 Extraction velocity
Remove the plug of the sampling pipe socket. If this
is a dustless connection, the plug should be re-
The sampling shall be carried out at a gas flow
moved only after compressed air has been supplied
through the sampler, to give an average gas velocity
to the connection.
through the sampling tip apertures in the range
I,1 + 0,l times the mean gas velocity in the coal
Carefully (to avoid damage to the tips) insert the
pipe- .
sampler head through the socket and fasten it to the
sampler shaft by means of the union nut. Check that
NOTE 3 Due to differences in particle and gas vel-
the alignment pin is parallel to the centreline of the
ocities, a sampling gas velocity higher than the mean
pipe.
carrier gas velocity is required. Experience has shown
that observance of the requirement given in the previous
Close the a
ir supply to the dustless connection, if
paragraph results in better samples, both regarding mass
and particle size distribution. one is used.
4
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IS0 9931:1991(E)
NOTE 4 To ensure clearance between sampler and pipe When using a dustless connection, supply com-
wall, it is advisable to turn the sampler head one full turn
pressed air to it. Unscrew the sampler union nut and
inside the pipe and to leave the handwheel in the starting
remove the sampler carefully. Plug the sampling
position.
socket. If this is a dustless connection, stop the air
supply to it.
3.3.4 Taking of the sample
Stop the backblowing and remove the sample bottle
To start sampling, simultaneously star-t the timer
from the sampler. If the sample bottle is an integral
and switch from backblowing to suction at the cal- part of the sampling system, empty it carefully into
culated velocity (see 3.3.1). Keep the extraction gas a sample container.
flow constant during the sampling period by adjust-
Close the sample bottle or container with an airtight
ing it.
lid, and mark it for later identification.
Sample for 15 s in the first position, turn the
Clean the sampling system by backblowing.
handwheel to the next indication mark and continue
sampling for 15 s. Repeat the turning and sampling
The next sample can be taken by starting the pro-
until sampling has taken place in the 16 angular
cedure from 3.3.3.
positions.
If preferred, sampling may also be performed
NOTE 5
4 Sampling report
by slow continuous rotation of the sampler head, for ex-
ample one complete turn in 240 s.
The sampling report shall include the following in--
formation: *
To stop sampling, switch from suction to backblow-
ing.
a) a reference to this International Standard;
Depending on the purpose and as appropriate, du-
b) time and place of sampling;
plicate samples t
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 9931
Première édition
1991-12-15
Charbon — Échantillonnage de charbon
pulvérisé transporté par des gaz dans
des systèmes de chauffe directe au charbon
Coal — Sampling of pulverized coal conveyed by gases in direct fired coal
systems
A
Numéro de référence
ISO 9931:1991(F)
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ISO 9931:1991(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comité membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités
membres pour vote. Leur publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au
moins des comités membres votants.
La Norme internationale ISO 9931 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 27, Combustibles
minéraux solides.
Les annexes A, B et C de la présente Norme internationale sont données uniquement à titre
d’information.
© ISO 1991
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publi-
cation ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun pro-
cédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l'accord
écrit de l'éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case postale 56 • CH-1211 Genève 20 • Suisse
Internet central@iso.ch
X.400 c=ch; a=400net; p=iso; o=isocs; s=central
Version française tirée en 1997
Imprimé en Suisse
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ISO ISO 9931:1991(F)
Introduction
La présente Norme internationale a été élaborée pour déterminer la répartition du charbon pulvérisé
entre brûleurs indépendants dans une centrale thermique au charbon.
L'échantillonnage en conformité avec la présente Norme internationale peut fournir des informations sur
les caractéristiques de performance d'un système de chauffe au charbon pulvérisé, par exemple:
— lors de la mise en service de systèmes de répartition des combustibles et de systèmes de chauffe
en vue d'équilibrer la répartition du combustible vers les brûleurs;
— lors du contrôle et du réglage des performances des diviseurs et des déflecteurs dans des
systèmes de répartition de combustible;
— lors du contrôle des performances d'un broyeur pour une granulométrie donnée.
NOTE 1 La sonde et la méthode d'échantillonnage décrits dans la présente Norme internationale ont été élaborées pour
l'échantillonnage de charbons pulvérisés; cependant, cela n'exclut pas qu'elles puissent aussi bien se prêter à l'échantillonnage de
matériaux pulvérisés, autres que le charbon, véhiculés par de l'air ou par d'autres gaz, dans des conduites circulaires. À l'heure
actuelle, cependant, il n'existe pas de résultats d'essai, ni aucune expérience pratique pour des matériaux pulvérisés autres
que le charbon.
iii
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NORME INTERNATIONALE ISO ISO 9931:1991(F)
Charbon — Échantillonnage de charbon pulvérisé transporté
par des gaz dans des systèmes de chauffe directe au charbon
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale prescrit une méthode qui, sous réserve des limitations imposées par
la géométrie de la conduite véhiculant le charbon pulvérisé, s'applique à l'échantillonnage multipoint de
charbon pulvérisé en suspension dans l'air ou dans d'autres gaz, véhiculé dans des conduites
circulaires entre le broyeur et les brûleurs des systèmes de chauffe directe au charbon des centrales
thermiques. Les échantillons prélevés servent à déduire la répartition massique entre les brûleurs et la
répartition granulométrique du charbon avec, pour objectif, la détermination des performances d'un
broyeur.
La méthode convient à l'échantillonnage dans des conduites circulaires et verticales, à une distance
donnée d'une perturbation de l'écoulement, ou au-delà, lorsque
— la dimension granulométrique maximale à échantillonner est inférieure à un tiers du diamètre des
embouts de la sonde, c'est-à-dire inférieure à 1,5 mm (pour garantir un échantillonnage représentatif
et pour empêcher le colmatage de la sonde);
— l'échantillonnage a lieu dans une conduite circulaire ayant un diamètre intérieur compris entre
250 mm et 700 mm;
— le rapport air/charbon dans la conduite se situe dans la plage normale des systèmes de chauffe
directe au charbon.
NOTE 2 Si l'accès au point de prélèvement ne peut s'effectuer qu'à un emplacement peu
approprié, le matériel peut malgré tout fournir des résultats satisfaisants selon le but du mesurage.
À de tels emplacements, un examen plus détaillé peut s'avérer nécessaire. Cela peut impliquer le
prélèvement d'échantillons individuels couvrant toute la section transversale du tuyau en utilisant
une autre méthode, y compris une sonde à simple embout.
2 Principe
Une sonde multipoint extrait, en 4 min, un échantillon représentatif de 64 points d'échantillonnage
répartis uniformément sur une section transversale d'une conduite circulaire. Les points de prélèvement
appropriés sont décrits. La sonde est introduite dans la conduite de charbon pulvérisé par un raccord
antipoussières. Avant et après la période d'échantillonnage, tenir le matériel d'échantillonnage propre et
chauffé par refoulement d'air chauffé. La vitesse d'écoulement du gaz d'échantillonnage est maintenue
constante pendant la période d'échantillonnage. Le combustible pulvérisé échantillonné est séparé dans
un cyclone à toute efficacité.
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3 Échantillonnage
3.1 Matériel d'échantillonnage
Le matériel d'échantillonnage est composé d'une sonde et d'un équipement auxiliaire qui doivent
assurer que l'échantillon est prélevé, séparé et collecté convenablement.
3.1.1 Sonde
La sonde (voir figure 1) est équipée de quatre embouts qui extraient simultanément le matériau à
échantillonner. Les embouts sont interchangeables et si un embout est endommagé, il doit être
remplacé.
Un mécanisme à engrenage angulaire ayant un rapport d'engrenage de 2:1 fait tourner les embouts
d'échantillonnage en cercles concentriques autour de la tête de la sonde. Un cadran avec 8 repères
répartis uniformément (45°) indique les positions angulaires des embouts d'échantillonnage tous les
22,5°. Deux tours du cadran correspondent à un tour complet des embouts d'échantillonnage, soit
16 positions angulaires.
Dimensions en millimètres
Légende
6 Doit s'adapter au piquage
1 Tube, ∅ 6 x 0,5, acier inoxydable
2 Arête vive 7 Rapport d'engrenage 2:1
3 Embout d'échantillonnage (détail) d Diamètre intérieur de la conduite de charbon pulvérisé
4 Goujon d'alignement l Longueur de la sonde
5 Repères à 45°
Figure 1 — Sonde
2
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Les positions radiales des quatre embouts d'échantillonnage assureront un prélèvement sur des zones
de la section de conduite de superficie égale (voir figure 2). L'utilisation de durées d'échantillonnage
égales, la sonde étant réglée aux 16 positions angulaires indiquées, permet ainsi d'extraire un
échantillon représentatif prélevé en 64 zones d'égale dimension du plan d'échantillonnage de la
conduite.
l
1 Longueur de la sonde (voir figure 1)
Figure 2 — Réseau d'échantillonnage
La sonde est équipée d'un dispositif d'ajustage pour assurer que la tête de la sonde est correctement
alignée dans l'axe de la conduite pendant l'échantillonnage. Elle est munie de conduites d'extraction,
dont la longueur peut être réglée en fonction du diamètre réel de la conduite afin d'assurer une
trajectoire correcte de l'embout d'échantillonnage.
En outre, la sonde est pourvue d'un goujon d'alignement extérieur, perpendiculaire au plan de l'embout
d'échantillonnage. Ainsi, l'alignement du goujon sur l'axe de la conduite assure que le plan
d'échantillonnage est perpendiculaire à la conduite.
3
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3.1.2 Équipement auxiliaire
L'équipement auxiliaire doit présenter les caractéristiques de performance suivantes:
a) il doit mesurer et régler la quantité de gaz d'extraction prélevée au cours de l'échantillonnage;
b) il doit garantir une période d'échantillonnage bien définie;
c) il doit pouvoir séparer avec une haute efficacité les particules de charbon du flux d'échantillon
extrait;
d) il doit être muni d'un récipient collecteur pour l'échantillon de charbon séparé, la taille du récipient
étant juste suffisante pour recevoir le volume maximal escompté de charbon échantillonné;
e) il doit assurer qu'aucune condensation ne se produit dans le système d'échantillonnage lors du
prélèvement.
Un équipement auxiliaire approprié satisfaisant aux exigences précitées est décrit dans
l’annexe A.
3.2 Conditions d'échantillonnage
3.2.1 Choix des emplacements d'échantillonnage
La fidélité de l'échantillonnage à la fois quant aux répartitions massiques et granulométriques, dépend
du degré de ségrégation (écoulement en corde) et de tourbillonnement dans les conduites. Ces deux
phénomènes se produisent de façon marquée immédiatement en aval d'un changement de direction de
l'écoulement, par exemple les coudes et les broyeurs.
Dans les sections de conduite longues et horizontales, le charbon pulvérisé aura tendance à se séparer
du gaz porteur, ce qui fait que la concentration sera beaucoup plus élevée le long du bas de la conduite,
avec un risque de dépôt.
Ces phénomènes imposent de choisir soigneusement les emplacements d'échantillonnage.
Les emplacements d'échantillonnage de toutes les conduites appartenant au même broyeur doivent,
si possible, être prévus dans des endroits similaires et à une distance égale des éléments pouvant
créer des perturbations, afin d'obtenir la même erreur systématique dans chacune des conduites (voir
annexe B).
La distance minimale séparant un emplacement d'échantillonnage d'un élément perturbateur situé en
amont doit être équivalente à cinq fois le diamètre intérieur de la conduite. La distance minimale
séparant un emplacement d'échantillonnage d'un élément perturbateur situé en aval doit être
équivalente au diamètre intérieur de la conduite. Si, en raison de la configuration, un tel emplacement
d'échantillonnage ne peut être trouvé, un autre emplacement d'échantillonnage, utilisant une autre
méthode de prélèvement, peut se révéler approprié.
L'écoulement du charbon pulvérisé en suspension ne doit pas tourbillonner au niveau de l'emplacement
d'échantillonnage. Le tourbillonnement peut, par exemple, être provoqué par le classificateur d'un
broyeur.
Là où des emplacements d'échantillonnage ont été sélectionnés, les conduites doivent être équipées
d'un piquage. L'axe de piquage monté sur la conduite doit présenter un écart maximal de ± 0,35° par
rapport à l'axe radial. Le piquage doit être fileté pour s'adapter à un bouchon et à la sonde. En cas de
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surpression dans la conduite, le piquage doit être du type raccord antipoussières afin de permettre
l'introduction et le retrait sans poussière de la sonde. Un raccord antipoussières approprié est décrit
en A.1.1.
3.2.2 Stabilité des conditions opératoires
Pendant la totalité de la période d'échantillonnage, la qualité du charbon alimenté au broyeur ainsi que
les débits de gaz et de charbon vers le broyeur doivent être maintenus constants.
Lorsqu'on prélève des échantillons successivement dans toutes les conduites provenant d'un seul et
même broyeur, les résultats ne seront valables que si les conditions d'écoulement dans toutes les
conduites sont stables pendant la totalité de la période d'échantillonnage.
3.2.3 Vitesse d'extraction
L'échantillonnage doit s'effectuer à un débit de gaz passant dans la sonde suffisant pour produire une
vitesse moyenne de gaz dans les ouvertures des embouts d'échantillonnage de l'ordre de 1,1 ± 0,1 fois
la vitesse moyenne du gaz dans la conduite transportant le charbon.
NOTE 3 En raison de différences entre les vitesses des particules et du gaz, il faut que la vitesse
de gaz d'échantillonnage soit plus élevée que la vitesse moyenne du gaz porteur. L'expérience a
montré que le respect de l'exigence précitée aboutit à de meilleurs échantillons, en ce qui
concerne les répartitions aussi bien massiques que granulométriques.
3.3 Mode opératoire d'échantillonnage
3.3.1 Etablissement de la vitesse d'extraction
Calculer d'abord la vitesse moyenne du gaz dans la conduite au niveau de l'emplacement
d'échantillonnage. Le calcul doit être basé sur
— le mesurage du volume de gaz alimentant le broyeur;
— le mesurage ou l'estimation de la température au niveau de l'emplacement d'échantillonnage;
— le mesurage ou l'estimation de la pression statique au niveau de l'emplacement d'échantillonnage;
— l'estimation du volume d'eau évaporée dans le broyeur résultant du processus de séchage du
charbon.
3.3.2 Conditionnement et préparation du matériel d'échantillonnage
Raccorder la sonde à l'équipement auxiliaire. Nettoyer et, pour éviter la condensation, chauffer le
matériel d'échantillonnage par refoulement (soufflage d'un flux d'air chaud dans la direction opposée à
celle de l'échantillonnage).
Régler les conduites d'extraction à la bonne longueur selon la figure 1.
5
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3.3.3 Introduction de la sonde
Pendant l'introduction, la fixation et jusqu'à ce que l'échantillonnage commence, on doit empêcher
l'intrusion de particules de charbon dans le système d'échantillonnage grâce à un refoulement continu.
l
Régler la longueur de la sonde ( sur les figures 1 et 2) de manière que la tête de celle-ci soit située à
une distance ne dépassant pas 0,3 % du diamètre intérieur de la conduite, par rapport à l'axe de la
conduite lors de l'échantillonnage.
Avant d'introduire la sonde, tourner la molette de la sonde jusqu'à ce que les quatre conduites
d'aspiration munies des embouts d'échantillonnage soient alignées sur l'arbre de la sonde.
Retirer le bouchon du piquage d'échantillonnage. S'il s'agit d'un raccord antipoussières, ne retirer le
bouchon qu'après avoir alimenté le raccord en air comprimé.
Introduire avec précaution (pour éviter d'endommager les embouts) la tête de la sonde à travers le
piquage et la fixer au moyen de l'écrou d'assemblage qui est sur l'arbre de la sonde. Vérifier que le
goujon d'alignement est parallèle à l'axe de la conduite.
Fermer l'alimentation en air vers le raccord antipoussières s'il y en a un.
NOTE 4 Pour assurer un écartement entre la sonde et la paroi de la conduite, il convient de
tourner la tête de la sonde d'un tour complet à l'intérieur de la conduite et de ramener la molette
dans sa position de départ.
3.3.4 Prélèvement de l'échantillon
Pour commencer le prélèvement, mettre en marche le chronomètre et, simultanément, basculer du
refoulement vers l'aspiration à la vitesse calculée (voir 3.3.1). Maintenir l'écoulement du gaz d'extraction
constant pendant la période d'échantillonnage en procédant à des réglages.
Échantillonner pendant 15 s dans la première position, puis tourner la molette jusqu'au repère suivant et
poursuivre le prélèvement pendant 15 s. Répéter ces opérations jusqu'à ce que l'échantillonnage ait été
effectué dans les 16 positions angulaires.
NOTE 5 Si l'on préfère, l'échantillonnage peut également s'effectuer en faisant tourner la tête de
la sonde lentement et sans interruption, par exemple, en effectuant un tour complet en 240 s.
Pour arrêter l'échantillonnage, basculer de l'aspiration vers le refoulement.
Selon le but de l'échantillonnage et, s'il y a lieu, des échantillons en double peuvent être prélevés à
intervalles rapprochés et dans des conditions opératoires inchangées, en vue d'évaluer la répétabilité.
Si pendant l'échantillonnage la pression différentielle du Venturi diminue, une recherche de bouchage
doit être faite en augmentant l'aspiration. Si la pression différentielle n'augmente pas, ceci confirme
l'obstruction d'un embout. Annuler l'échantillon et dégager l'obstruction.
3.3.5 Retrait de la sonde et de l'échantillon
Tourner la molette jusqu'au repère suivant pour aligner les quatre conduites d'aspiration avec les
embouts d'échantillonnage et l'arbre de la sonde.
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ISO ISO 9931:1991(F)
Lors de l'utilisation d'un raccord antipoussières, l'alimenter en air comprimé. Dévisser l'écrou d'assemblage
de la sonde et retirer la sonde avec précaution. Obturer le piquage d'échantillonnage. S'il s'agit d'un
raccord antipoussières, arrêter son alimentation en air.
Arrêter le refoulement et retirer le collecteur d'échantillon de la sonde. Si le collecteur d'échantillon fait
partie intégrante du système d'échantillonnage, le vider avec précaution dans un récipient pour
échantillons.
Fermer le c
...
Questions, Comments and Discussion
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