Protection contre les explosions de poussières : ventilation des équipements
Comment protéger une installation contre les explosions de poussières ?
Solutions disponibles pour libérer la pression dans un équipement en cas d'explosion de poussières
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| Résumé de la section |
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| 1. Introduction : Quels types d'évents sont disponibles pour la protection contre les explosions de poussières ? |
| 2. Évents d'explosion : panneaux et disques de rupture |
| 3. Extinction de flamme : ventilation sans flamme |
La ventilation des explosions de poussières est le dernier recours pour protéger les personnes et les équipements en cas d'explosion de poussières : cette page passe en revue les solutions qui peuvent être appliquées pour ventiler en toute sécurité une explosion, telles que les panneaux d'explosion, les disques de rupture, l'extinction de flamme...
1. Introduction
Quel équipement installer pour se protéger contre une explosion de poussières ?
Lors de l'étude du déroulement d'une explosion de poussières, on observe que la pression augmente légèrement au début, puis très rapidement, avec une augmentation de la pression au fil du temps égale au Kst, pour finalement atteindre une pression maximale Pmax. Si rien n'est fait, l'explosion détruira l'équipement de traitement et blessera ou tuera les personnes travaillant à proximité.
Si une analyse des risques d'explosion de poussières, comme celles réalisées lors des analyses DHA, DSEAR, ou ATEX , montre qu'il n'est pas possible d'empêcher la possibilité d'une explosion, alors l'une des stratégies pour se protéger contre l'explosion consiste à ventiler l'équipement de traitement dès que la pression commence à augmenter. Ainsi, la pression à l'intérieur de l'équipement reste dans les limites de conception et l'onde de pression ainsi que les flammes sont évacuées dans une zone sûre.
La ventilation, selon la taille de l'équipement, peut être réalisée grâce à un disque de rupture ou une porte d'explosion.
2. Évents d'explosion : panneaux, disques de rupture
Comment ventiler une explosion ?
Le type le plus courant de ventilation d'explosion consiste à couvrir une ouverture dans une trémie ou un silo avec une membrane prédécoupée, généralement en acier. La membrane est conçue pour résister aux conditions normales de traitement, en termes de vide ou de pression, mais pour s'ouvrir si la pression atteint un certain niveau, ce qui serait le signe d'une explosion. Ces évents sont regroupés sous le terme générique "évents d'explosion", mais sont parfois appelés panneaux d'explosion s'ils ont une forme rectangulaire ou disques de rupture en cas de forme circulaire.
La conception de ces panneaux de ventilation doit suivre certaines normes afin d'être correctement dimensionnée en termes de pression d'ouverture et de taille (surface). Ce type de conception doit être réalisé par des consultants formés.
Le panneau doit être équipé d'un capteur qui détectera son ouverture ; le système d'automatisation doit alors arrêter le processus, car cela signifie qu'une explosion peut s'être produite (les disques de rupture sont fragiles et peuvent s'ouvrir sans explosion s'ils ne sont pas correctement installés, par exemple). Le panneau doit être positionné dans une zone où il est sûr de ventiler, typiquement où personne n'est présent pendant la production. Si ce n'est pas possible, dans un bâtiment par exemple, un conduit de ventilation peut être installé, mais cela doit être pris en compte dans la conception.
Notez que pour les grands silos, il peut être possible d'installer des portes d'explosion ou des clapets. Ceux-ci ne sont pas basés sur une membrane, mais plutôt sur un clapet articulé qui s'ouvrira en cas d'explosion, puis se refermera.
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3. Extinction de flamme - Ventilation sans flamme
Qu'est-ce qu'un extincteur de flamme ?
Il peut être nécessaire de ventiler l'explosion dans un bâtiment. Cela peut se produire si le trajet pour un conduit d'évacuation est trop compliqué ou si, pour des raisons d'hygiène, cela n'est pas recommandé. Se contenter de ventiler l'explosion à l'intérieur d'un bâtiment aurait des conséquences catastrophiques, car l'onde de pression pourrait endommager le bâtiment, d'autres équipements, ou pire, déclencher une explosion secondaire en soulevant des poussières dans la zone de production qui pourraient être enflammées par les flammes de l'explosion primaire.
Comment fonctionne une ventilation sans flamme ?
Dans ce cas, une possibilité est d'installer un extincteur de flamme, également appelé pare-flamme ou arrête-flamme. Il s'agit d'un dispositif volumineux qui recouvrira le panneau d'explosion et stoppera la propagation des flammes. Il est constitué d'une grille et de filtres en acier inoxydable qui permettent d'arrêter les flammes et de réduire également l'onde de pression.
La conception d'un pare-flamme doit être réalisée avec une grande attention. Cela doit être fait par les fournisseurs spécialisés dans ce type d'équipement. Les entrées suivantes doivent être prises en compte pour dimensionner correctement l'extincteur de flamme [PPI] :
- Taille et morphologie des particules : différentes poussières, ayant des tailles de particules différentes, ou qui fondront pendant l'explosion, auront des effets différents sur le filtre à flamme. Si l'on reconnaît que la poussière risque de colmater fortement le filtre, celui-ci doit être agrandi pour éviter d'avoir une pression trop élevée dans le récipient. Dans le cas où un récipient prévu pour un produit est réaffecté, et que le produit manipulé change, le fournisseur de l'extincteur de flamme doit être consulté, car les propriétés de la poussière peuvent changer, ce qui pourrait affecter l'efficacité du filtre à flamme.
- Concentration de poussière : comme pour le point précédent, la concentration de poussière aura un fort impact sur la quantité de particules qui atteindront le filtre, seront arrêtées, puis augmenteront la perte de charge lors d'une explosion.
- Volume du récipient : les récipients plus grands auront tendance à générer une charge plus importante de particules se dirigeant vers le filtre en cas d'explosion.
- Géométrie du récipient : selon l'endroit où l'explosion se produit dans le récipient, et où se trouve le pare-flamme, la concentration de particules atteignant le pare-flamme peut varier.
L'installation de l'extincteur de flamme nécessite certaines précautions :
- Il ne doit pas être situé dans une zone de passage où des personnes sont susceptibles de se tenir debout (les gaz s'échappant du pare-flamme seront chauds, et l'onde de pression sera présente), et ne doit pas être trop proche du mur.
- Si le pare-flamme est sous-dimensionné, des particules non brûlées peuvent encore s'échapper lors d'une explosion. Pour éviter une explosion secondaire, une zone 22 doit être déclarée dans un certain rayon autour de l'extincteur de flamme.
Chaque fabricant a des recommandations qu'il est nécessaire de suivre.
Ce dispositif doit également être entretenu, notamment pour s'assurer que la grille et le filtre ne se colmatent pas avec le temps. À cette fin, un couvercle fourni par le fabricant peut être installé.
Les besoins en évents d'explosion doivent être définis grâce à une analyse des risques d'explosion de poussières. Les conclusions de l'analyse des risques doivent être mises en œuvre par l’