Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Les feux torche sont la conséquence de fuites de fluides inflammables, qui produisent au contact d’une source d’inflammation des jets enflammés à fort pouvoir calorifique. Ces flammes sont potentiellement dévastatrices et risquent par surcroît de propager un incendie. Cet article présente tout d’abord l’analyse des accidents passés utilisés comme source riche d’informations. Le phénomène physique de feu torche est ensuite décrit, avant de détailler les différentes modélisations possibles, visant à le représenter et à en estimer les effets (géométrie de la flamme, intensité des flux radiatifs et convectifs…).
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Torch fires are the result of the leakage of flammable fluids that, when in contact with an ignition source, generate ignited jets with high calorific value. These flames are potentially devastating and may furthermore propagate a fire. This article starts by presenting the analysis of past accidents used as a rich source of information. The physical phenomenon of torch fire is then described, as well as the various possible modeling approaches in order to represent and assess its effects (geometry of the flam, intensity of radiative and convective flows, etc.).
Auteur(s)
-
Guillaume LEROY : Ingénieur – Unité INVE – INERIS
INTRODUCTION
Les feux torche ou feux chalumeau, phénomènes potentiellement dévastateurs en milieu industriel, sont le résultat de fuites accidentelles de fluides inflammables ou d'évacuations intentionnelles de sous-produits par l'intermédiaire de torchères . Les fuites accidentelles proviennent généralement de la rupture d'un raccord ou d'une vanne, ou de la rupture d'une canalisation.
Au contact d'une source d'inflammation, ces fuites produisent des jets enflammés à fort pouvoir calorifique pouvant occasionner de graves avaries sur le reste de l'installation, et donc conduire à la propagation de l'incendie ou provoquer de nouveaux accidents tels que le phénomène de BLEVE (Boiling liquid expanding vapor explosion) de réservoirs.
Afin de se prémunir de tels événements, il est crucial d'estimer les distances d'effets associées à ce type de phénomène. Pour ce faire, des modèles existent dans le domaine des risques technologiques pour évaluer les caractéristiques géométriques d'un jet enflammé comme sa longueur et sa position dans l'espace et de déterminer les flux radiatifs et convectifs émis par cette flamme.
Afin de mieux cerner les risques inhérents aux feux torche et leurs conséquences, l'analyse des accidents passés est une source d'informations riche d'enseignements. Cette analyse permet d'identifier les principales causes et les conséquences de ce type d'accidents. L'accidentologie est décrite dans le paragraphe 2. Par ailleurs, afin d'estimer les conséquences liées à un feu torche, il est crucial de comprendre la physique du phénomène pour le modéliser. Dans cette optique, le paragraphe 3 est dédié à la description du feu torche, des conditions de déclenchement du phénomène, à son impact sur l'environnement. Enfin, le paragraphe 4 est dédié à la modélisation du phénomène à travers l'énumération d'une liste non-exhaustive de modèles plus ou moins élaborés qui permettent d'évaluer les longueurs de flamme et les distances d'effets associées.
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Accidentologie
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4. Conclusion
L'objet de ce document est de présenter le phénomène physique de feu torche, ainsi que différentes méthodes visant à le représenter et à en estimer les effets.
Différents modèles permettent de caractériser les feux torche. Des plus simples comme notamment le modèle empirique API RP 521 qui donne un ordre de grandeur de la longueur de flamme, aux plus complexes comme les modèles de Shell qui tendent à définir la géométrie de la flamme, en prenant en compte différents paramètres comme la direction et la vitesse du vent, la position et l'inclinaison de la fuite. Le vent a un impact sur la géométrie du feu torche et, plus précisément, sur son inclinaison et sa longueur. La géométrie de la flamme et sa localisation dans l'espace permettent alors d'évaluer les flux radiatifs et convectifs émis dans l'environnement.
L'utilisation de modèles empiriques ou semi-empiriques est un moyen à faible coût de prédire les effets liés aux feux torche. Cependant, leur précision reste limitée.
Or, aujourd'hui, le prix du m2 de terrain en constante hausse donne encore plus qu'avant un rôle important à la détermination des distances d'effets thermiques associées à un site industriel. Par conséquent, la détermination des distances d'effets requiert d'utiliser aujourd'hui des outils de calcul les plus précis possibles prenant en compte l'influence réelle des différents paramètres régissant le phénomène dangereux. C'est la raison pour laquelle la CFD (computational fluid dynamics ), appelée également modélisation 3D, est utilisée aujourd'hui dans le domaine des risques technologiques, grâce à l'augmentation de la puissance machine.
À travers la résolution des équations de transport locales de la turbulence, de la chaleur et de la combustion, la modélisation 3D est capable de prédire les conséquences liées à un feu torche se produisant sur tout type d'installation complexe, avec prise en compte des conditions atmosphériques et de la topographie du site et de ses environs. Son utilisation peut toutefois s'avérer coûteuse en temps et en moyens matériels, si bien que son usage est souvent réservé à des études particulières.
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - Drysdale - An introduction to fire dynamics. - New York, Wiley (1999).
-
(2) - HOLMAN (J.P.) - Heat transfer. - SI : Mc Graw-Hill International Edition (2002).
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(3) - BRZUSTOWSKI (T.A.) - A new criterion for the lenght of a gaseous turbulent diffusion flame. - Comb. Sci. and Tech., vol. 6, p. 313-319 (1973).
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(4) - Guide for pressure relieving an depressing systems. - SI : American petroleum institut, API Recommanded Practice (1997).
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(5) - BRZUSTOWSKI (T.A.) - Predicting radiant heating from flares. - Esso Engineering Research and Development Report, EE 15ER., 71 (1971).
-
(6) - ZABETAKIS (M.G.) - Flammability characteristics of combustible gases and vapours. - US Bureau of Mines, Bulletin 627 (1965).
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