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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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Domaines d’activité et fréquence des explosions
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4. Inflammabilité des poussières en suspension
Une poussière en suspension dans l’air est inflammable et susceptible de produire des explosions de poussières, s’il se produit une propagation de la flamme dans la poussière lorsque la combustion de celle-ci a été initiée localement.
Dans une enceinte fermée remplie de poussière en suspension, la propagation de la combustion dans la poussière s’accompagne d’un effet de pression, qui constitue une explosion de poussière.
De ce fait, les poussières inflammables vont présenter des caractéristiques semblables à celles des gaz inflammables . On peut distinguer :
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la sensibilité à des sources d’inflammation : énergie minimale d’inflammation (EMI) et température minimale d’inflammation (TMI) ;
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les concentrations limites d’inflammabilité : concentration minimale inflammable (CMI), concentration maximale inflammable, et concentration minimale en oxygène permettant la combustion (CMO) ;
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les caractéristiques de l’explosion : pression maximale d’explosion (P max ), vitesse maximale d’augmentation de la pression (dP /dt )max lors de l’explosion de la poussière dans une enceinte de volume V et la notion de :
KSt = (dP /dt )max · V1/ 3similaire au KG des gaz inflammables, caractérisant la violence de l’explosion de la poussière dans une enceinte fermée.
Contrairement à celles des gaz inflammables, les caractéristiques des poussières inflammables ne sont pas des données intrinsèques. Leur valeur est fortement influencée par l’appareillage et le mode opératoire ayant servi à leur obtention. C’est pourquoi ces caractéristiques doivent être obtenues dans des conditions normalisées de manière à pouvoir comparer les poussières inflammables entre elles et à spécifier les moyens de prévention et de protection appropriés.
En Europe continentale, les travaux du VDI allemand ont servi de base à la normalisation en fournissant...
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Inflammabilité des poussières en suspension
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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