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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Modélisation des feux torche
En anglais
2. Description du phénomène
2.1 Conditions d'occurrence d'un feu torche
Lorsqu'un jet liquide ou gazeux de combustible issu d'une fuite accidentelle ou intentionnelle émerge d'une canalisation ou d'un orifice et pénètre dans l'air ambiant au repos, l'air se mélange au combustible par l'effet d'entraînement et de diffusion. Si ce mélange s'enflamme par l'intermédiaire d'une source d'inflammation, le feu torche prend naissance sous la forme d'une flamme de diffusion (figure 1). Cela revient à décrire la flamme d'un simple bec Bunsen dont la virole d'amenée d'air serait entièrement close .
Le combustible et l'air n'étant pas pré-mélangés, la combustion se produit dans la zone où comburant et combustible se mélangent dans des proportions adéquates, c'est-à-dire lorsque les concentrations de combustible et d'air sont comprises dans le domaine d'inflammabilité du combustible. Cette zone est située approximativement à l'interface de l'air et du combustible, suivant le niveau de turbulence du jet.
HAUT DE PAGE2.1.1 Domaine d'inflammabilité du combustible
Chaque produit possède un domaine d'inflammabilité spécifique représenté de manière schématique sur la figure 2.
Ce domaine est délimité par :
-
La limite inférieure d'inflammabilité ou d'explosivité (LII ou LIE) s'exprimant en % de gaz volumique dans l'air. Au-dessous de cette limite, le mélange est trop pauvre en combustible (ou trop riche en oxygène) pour que la flamme puisse se propager dans le milieu gazeux.
-
La limite supérieure d'inflammabilité ou d'explosivité...
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Description du phénomène
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).
-
(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).
-
(4) - Guide for pressure relieving an depressing systems. - SI : American petroleum institut, API Recommanded Practice (1997).
-
(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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