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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 ;
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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 ;
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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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Différentes sources d’amorçage
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1. Domaines d’activité et fréquence des explosions
Les poussières en suspension, constituées de matières oxydables en suspension dans l’air, sont susceptibles de former des mélanges inflammables. Leur inflammation dans un milieu confiné – une enceinte, un appareil –, peut constituer une explosion de poussières s’accompagnant d’un effet de pression.
Dans ce phénomène de combustion explosive, le carburant est la poussière organique ou minérale oxydable, le comburant est l’oxygène de l’air.
On peut envisager que d’autres gaz comburants que l’air ou les mélanges oxygène + azote puissent contribuer à des explosions de poussières, mais il s’agit alors de circonstances très rares dont on ne connaît pas d’exemple précis.
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Un très grand nombre d’activités industrielles sont concernées par les explosions de poussières car les poussières inflammables sont d’origines très diverses. Il n’est pas inutile d’évoquer plus en détail les activités industrielles concernées par le risque d’explosion de poussières.
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Dans l’industrie chimique
On rencontre très fréquemment dans cette industrie des poussières inflammables constituées de matières organiques diverses ou de métaux à l’état divisé. Les substances organiques peuvent être pures ou constituées d’un mélange. Par exemple, on rencontre des matières actives organiques formulées sur un support minéral inerte. Le mélange est néanmoins inflammable.
Les opérations concernées sont donc la manipulation et la mise en forme de produits pulvérulents :
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la vidange de sacs ou de mag-sacs ;
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le broyage et micronisation de substances organiques ou de métaux ;
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le transport pneumatique et les élévateurs à godets ;
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le remplissage de silos ;
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la filtration de poussières, les installations de dépoussiérage ;
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le séchage sur filtre sécheur, par atomisation ou en lit fluidisé ;
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le traitement sur charbon en lit fluidisé ;
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la formulation de substances actives sur un support pulvérulent.
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Dans l’industrie pharmaceutique
On rencontre dans cette industrie les opérations citées pour l’industrie...
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Domaines d’activité et fréquence des explosions
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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