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Auteur(s)
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Jean-Louis GUSTIN : Consultant en sécurité des procédés chez Rhodia Rhoditech
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Les explosions de poussières résultent de l’inflammation de matières inflammables organiques ou minérales à l’état divisé, en suspension dans l’air.
Lorsque l’inflammation de la poussière se produit dans un espace confiné, une enceinte, elle s’accompagne d’effets mécaniques qui dépendent de la surpression induite par l’explosion et de la vitesse d’augmentation de la pression.
Si le risque d’explosion de gaz ou le risque d’explosion en phase condensée sont bien compris ou admis, le risque d’explosion de poussières est plus difficile à appréhender et à faire comprendre. On le rencontre moins fréquemment dans la vie courante. Il est souvent nécessaire d’insister et d’user de persuasion pour faire accepter l’idée qu’une poussière manipulée dans une installation présente, par ses caractéristiques techniques, un risque d’explosion de poussière élevé.
C’est pourquoi nous avons donné une liste des industries et des activités exposées à ce risque et cité quelques statistiques d’accidents.
Lorsqu’une poussière inflammable est présente en concentration suffisante dans une installation, la probabilité d’avoir une explosion de poussière dépend de la sensibilité de la poussière à différentes sources d’amorçage et de la présence permanente, fréquente ou occasionnelle, d’une source d’amorçage.
La sévérité de l’explosion d’une poussière dépend des caractéristiques Pmax et KSt de celle-ci.
Les très nombreux tests permettant de caractériser la sensibilité des poussières à différents types de sources d’amorçage sont décrits. Il y a lieu de distinguer les tests caractérisant les poussières déposées en couches et les tests caractérisant les poussières en suspension dans l’air.
Concernant ces dernières, la détermination de l’énergie minimale d’inflammation (EMI) et de la température minimale d’inflammation (TMI) des poussières en suspension sont importantes pour caractériser la sensibilité de la poussière.
Les caractéristiques de l’explosion sont mesurées dans des enceintes sphériques. Ainsi, le classement des poussières en fonction de la violence de l’explosion repose sur le KSt mesuré dans une enceinte sphérique. Pour des raisons pratiques, on utilise la sphère de 20 litres de Kühner.
Toutes ces déterminations permettent de faire une synthèse du risque d’explosion de poussières, qui sert de base pour le choix des moyens de prévention et de protection des installations industrielles.
Les moyens de prévention et de protection envisageables sont nombreux :
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le classement des zones où se trouve une atmosphère inflammable et le choix de matériels adaptés en fonction de ces zones, suivant la réglementation ATEX ;
-
la prévention des sources d’amorçage ;
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l’inertage des appareils ;
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la protection par évent ou trappes d’explosion ;
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la protection par des suppresseurs d’explosion ;
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l’installation de dispositifs d’isolement des différentes parties de l’installation ;
-
l’installation de matériels résistant à la surpression de l’explosion ou à une surpression réduite.
Ces moyens de prévention et de protection contre les explosions de poussières seront présentés dans un deuxième article.
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Caractéristiques techniques des poussières inflammables
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2. Différentes sources d’amorçage
Le tableau 2 met en évidence l’influence des différents types de sources d’amorçage pour les explosions de poussières recensées dans les statistiques du BIA. Il est intéressant à ce stade de décrire plus en détail les sources d’amorçage qui ont un caractère technique pertinent.
2.1 Sources d’amorçage d’origine mécanique
Ces sources d’amorçage peuvent revêtir une certaine complexité. Tout d’abord, le solide constituant la poussière peut présenter une sensibilité au choc et à la friction. Ce serait le cas de substances détonantes en phase condensée. Il est donc possible dans ce cas que des sollicitations mécaniques du produit dans des broyeurs ou des appareils comportant des pièces mécaniques en mouvement puisse provoquer directement la décomposition du produit et initier ensuite une explosion de poussière. Pour caractériser ce comportement, on déterminera la sensibilité au choc et à la friction de la poudre et l’aptitude de la poudre au repos à propager la décomposition ou la combustion dans la masse d’un dépôt.
La poussière inflammable peut être sensible à des étincelles générées mécaniquement par frottement ou par impact de pièces mécaniques en mouvement ou par meulage. Ce phénomène serait à l’origine de 30 % des explosions de poussières dans l’industrie. L’analyse empirique des accidents a conduit à la conclusion que la probabilité d’amorçage d’une explosion de poussières dépend de la vitesse relative des parties métalliques en mouvement :
-
si cette vitesse est inférieure à 1 m/s, il n’y a pas de risque d’amorçage d’une explosion ;
-
si la vitesse relative est comprise entre 1 et 10 m/s, l’amorçage par étincelle mécanique est possible et il y a lieu d’étudier...
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Différentes sources d’amorçage
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BECK (H.) - Bemerkenswerte Staubexplosionen der letzten Jahre. - VDI Berichte no 975, 47-70, VDI Verlag (1992).
-
(2) - BECK (H.), JESKE (A.) - Berichte über Staubexplosionen - Einzelereignisse und Documentation. - VDI Berichte no 1272, 365-387, VDI Verlag (1996).
-
(3) - BARTKNECHT (W.) - Dust explosions. - Springer Verlag Berlin, ISBN 3-540-50100-2, 145-155 (1989).
-
(4) - MAURER (B.), GLOR (M.), LÜTTGENS (G.), POST (L.) - Massnahmen zur Vermeidung von Zündgefahr durch statische Elektrizität beim Befüllen und Entleeren von Behältern. - VDI Berichte no 975, 529-542 (1992).
-
(5) - GLOR (M.) - Electrostatic Hazards in Powder Handling. - Research Studies Press Ltd (1988).
-
(6) - GLOR (M.), MAURER (B.) - Sicheres Befüllen von Silos und Behältern unter Berücksichtigung von Schüttkegelentladungen. - VDI...
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