EXPLOSION DE POUSSIERE

Mécanisme

1) Pour qu'il y ait des explosions de poussières :

Les poussières doivent être combustibles
Elles forment avec l’air un mélange relativement homogène
Concentration convenable et satisfaisant à certaines conditions
Une source d’inflammation ou l’élévation à une T° suffisante entraîne des réactions exothermiques sous la forme:

Une oxydation de surface prépondérante pour les poussières métalliques
Une pyrolyse accompagnée de gaz combustibles formant autours de chaque particules un mélange gazeux explosif qui s’enflamme.
C’est une réaction très importante pour les matières organiques et commence à des T° de 350 à 500°c. Elle s’accompagne de la combustion de résidus solides.

Conditions d’explosivité

Selon la nature des poussières il y a formation des nuages de poussières.
Ils peuvent être crées :

par la mise en suspension, lente ou rapide, dans l’air , de poussières disposées en couches (courants d’air, remous lors de l’inflammation de couches, souffle d’une déflagration initiale, ouverture de trappe de visite)

lors de traitement de matière (ponçage broyage), de leur transport, de leur manutention.

La stabilité des nuages dépend de la densité des poussières, de leur cohésion, de leur forme, de leur humidité et de leurs dimensions.

3) GRANULOMÉTRIE

Plus les poussières sont fines et stables, plus les nuages se forment facilement.

La vitesse de chute des poussières de densité moyenne peut varier en atmosphère calme.

4) CONCENTRATIONS EXPLOSIVES

Pour chaque type de poussières, on définit une concentration mini explosible dans l’air en dessous de laquelle l’explosion ne se produit pas. Les concentrations sont moins bien définies et plus rarement mesurées.

5) INITIALISATION DES EXPLOSIONS

51) TEMPÉRATURE D’INFLAMMATION

Les nuages de poussières peuvent exploser spontanément à leur à leur T° d’inflammation (entre 300 et 700°c).

52) ÉNERGIE D'INFLAMMATION

Les nuages de poussière peuvent être enflammés aux T° ordinaires par une flamme ou une étincelle d’énergie suffisante. L’énergie mini d’inflammation varie avec la granulométrie.

6) COMPOSITION DE L’ATMOSPHÈRE

Un appauvrissement suffisant en O2 de l’air empêche l’inflammation des poussières, bien que certaines puissent s’enflammer dans un atmosphère très pauvre.

7) PRÉSENCE D’HUMIDITÉ

Pour le matières non organiques, sous forme de vapeur d’eau, elle diminue le risque en favorisant la cohésion et l’agglomération des poussières, en diminuant la formation des charges électriques statiques, et enfin en absorbant la chaleur.

Pour le matières organiques, sous forme de vapeur d’eau, elle augmente le risque en favorisant la fermentation méthanique.


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Rappel historique

Le 18 octobre 1982 , l'explosion d'un silo de stockage à Metz a entraîné la mort de 12 personnes et un blessé grave à l'intérieur de l'établissement.

Le 11 août 1983, publication d'un arrêté fixant des règles techniques pour les nouveaux silos.

Le 20 août 1997, dans le silo portuaire de Blaye, une explosion a entraîné la mort de 11 personnes et un blessé.

Des débris de dimension décimétrique, voire métrique ont été retrouvés jusqu'à une distance de 100 mètres.

Il y a une douzaine d'accidents par an en France, dont une à deux explosions en moyenne.

Mécanisme des explosions de poussières
Pour que des poussières puissent exploser, le mélange doit être relativement homogène.

Une source d'inflammation ou une élévation de température suffisante induit sur les particules d'un tel nuage une réaction exothermique qui peut être

Ø une oxydation de surface, prépondérante pour les poussières métalliques;

Ø une pyrolyse, accompagnée d'émission de gaz combustible formant autour de chaque particule un mélange gazeux qui s'enflamme (350°C à 500°C).

Pyrolyse : décomposition chimique

La flamme se propage dans le nuage précédée par une onde de pression (qui résulte de la combustion des gaz chauds).

Des suspensions dans l'air de gouttelettes de liquides inflammables formant brouillard peuvent exploser dans les mêmes conditions que les nuages de poussières.

Conditions d'explosivité
Formation des nuages
Les nuages de poussières peuvent être créés

lors de traitements de matières (ponçage, broyage), de leur transport (pneumatique en particulier), de manutention (vidanges ou remplissages de silos, pelletage, vibration de tamis).

les brouillards de liquides inflammables se forment généralement par la condensation de vapeurs en fines gouttelettes ou lors de pulvérisations.

Granulométrie
Les nuages se forment d'autant plus facilement et sont d'autant plus stables que les poussières qui les constituent sont plus fines. Cependant, la probabilité d'une explosion devient très faible pour des dimensions supérieures à 200 µm.

Concentration
Les concentrations minimales d'explosions des poussières et des brouillards sont moins bien définies que les LIE et LSE des gaz combustibles.

Cependant, ces dernières varient entre 25 et 190 g/m3 pour les poussières d'origine agricole

Caractéristiques des explosions de poussières
Comme pour les explosions de gaz et de vapeurs, la violence des explosions de poussières est caractérisée par

Ø la surpression maximale d'explosion

Ø la vitesse maximale de montée en pression.

D'une manière générale, les explosions de poussières prennent le régime de la déflagration.

Exceptionnellement, certaines poussières, comme celle de l'aluminium peuvent dans des enceintes de forme favorable (canalisations par exemple) approcher ou atteindre le régime de la détonation.

Prévention des explosions de poussières
Les méthodes les plus couramment utilisées sont les suivantes:

Ø Extraction et transport pneumatique des poussières inflammables,

Ø Inertage des. volumes(C02,N2),

Ø Suppression des sources d'inflammation(T° inférieure de 75 ° minimum à la T° d'inflammation en couche des poussières),

Ø Création d'évents d'explosion (il permettent de décharger la surpression produite et de ne soumettre l'enceinte qu'à une pression résiduelle acceptable).

Les silos
Les types de silos

Ø Silos verticaux dotés d'une galerie de reprise par vidange gravitaire sous cellules (Metz, Blaye). Ils comportent à côté des cellules, une tour de manutention où l'on trouve le plus souvent des élévateurs à godets.

Ø Silos à fond plat, avec ou sans cellule, hauteur des parois retenant les produits = 10 m maxi, la vidange peut être assurée par une vis d'Archimède.

Installations connexes:

Outre les tours de manutention et les transporteurs horizontaux, on trouve dans certains silos des systèmes de nettoyage des grains, des séchoirs (humidité), et parfois des stocks de produits phytosanitaires et d'engrais en quantités variables.

La réglementation
Jusqu'à l'accident de Metz, les silos n'étaient pas réglementés au titre de la loi du 19 juillet 1976 relative aux installations classées. Seuls, les silos situés dans une installation classée (malterie, rubrique concassage) étaient réglementés, soit peu d'entre eux dans les faits.

Après l'accident de Metz, un arrêté a eu pour vocation de poser les bases de quelques règles de sécurité.

Arrêté du 11 août 1983 qui préconise les dispositions suivantes

Ø les distances d'éloignement des silos : 1,5 fois leur hauteur et au moins 50 m

Ø les surfaces risquant d'être soufflées

Ø la stabilité au feu des structures

Ø l'évacuation rapide des personnels en cas de besoin

Ø l'aménagement des locaux

Ø les poussières : dépoussiérage et nettoyage des lieux

Ø élimination des corps étrangers (pierres, métaux)

Ø surveillance et contrôle des températures des produits dans les cellules

Ø la maintenance et les consignes de sécurité (permis de feu)

Ce n'est cependant que par le décret du 30 juillet 1985 que les silos ont été classés à autorisation ou déclaration selon leur volume et la puissance des installations sous la rubrique 376 qui est devenue par la suite la rubrique 2160.

Déclaration: 5000 m3< volume< 15000 m3

Autorisation : volume >- 15000 m3

Toutefois, ces textes ne visent pas les installations existantes, or de nombreux silos remontent au début du siècle et beaucoup ont été construits dans les années 60.

Actuellement, l'arrêté du Il août 1983 est en révision et outre la mise à jour de certaines dispositions, a pour principal objet d'imposer une mise en sécurité minimum des silos antérieurs à cet arrêté.

Conduite à tenir face au risque silos
Il y a lieu après avoir procédé à la reconnaissance des lieux de

Ø Fixer la poussière en partie haute du silo par un arrosage en jet diffusé des fumées;

Ø Ventiler au plus vite le sommet du silo;

Ø Ne pas noyer la cellule dans laquelle il a feu de masse (fermentation au cœur du stockage) d'arroser légèrement en surface du stockage;

Ø De vider la cellule par le bas en arrosant les parties en ignition lors de la vidange de la cellule.

Si la production de fumée est due à l'inflammation d'une machinerie ou du tapis de transport. Il n'y a pas lieu de vider la cellule mais plutôt d'arroser la surface de la cellule de stockage sur laquelle il pourrait y avoir des dépôts en ignition puis d'enlever, de racler et évacuer les céréales contaminées.


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I. Circonstances favorables aux explosions de poussières
Quand est ce qu'un danger d'explosion de poussière existe-t-il dans mon usine?

Un tel danger existe dans les usines produisant ou manipulant de la poussière combustible (poudres, farines) ou encore lors du traitement ou de la transformation de matières solides combustibles, accompagnés de formation de poussière.

Que sont des matières solides combustibles?

Ce sont des matières qui peuvent réagir avec l'oxygène tel qu'il se présente, par exemple, dans l'air en dégageant de la chaleur. En font partie, beaucoup de produits naturels ou synthétiques utilisés quotidiennement, par exemple, le bois, le charbon, les céréales, les matières plastiques, et beaucoup de métaux, s'ils se présentent à l'état finement divisés, telle la laine d'acier.

Qu'est ce que la poussière?

On désigne par poussière des matières solides divisées en particules de diamètre inférieur à 0,5 mm. De telles matières sont qualifiées de poudres ou de farines si elles sont fabriquées dans un but déterminé. Cependant la poussière peut également provenir de l'abrasion de matériaux à grosses particules au cours du transport (céréales par exemple), soit du traitement ou de la transformation de matériaux solides (sciure de bois, poussière de meulage)

Il faut également prêter une attention particulière aux petites quantités de poussière présentes dans les matériaux plus grossiers.

Qu’est ce qu'une explosion de poussières?

Lorsqu'une couche de poussière déposée est enflammée, il se produit un incendie. Lors qu'un nuage de poussière est enflammé, il peut se produire une explosion qui, à l'encontre d'un incendie, est accompagnée d'une augmentation de pression (souvent très rapide) et par un dégagement brutal de chaleur. Cette réaction d'une violence exceptionnelle caractérise les dangers inhérents d'une explosion de poussière.

II. Quand une explosion de poussière peut elle se produire?
Une explosion de poussière peut se produire si les conditions suivantes se trouvent réalisées simultanément en un même endroit :

Ø une substance solide combustible finement divisée se trouve dispersée dans l'air, sous forme d'un nuage de poussière, dans un rapport de concentration bien défini

Ø une quantité d'oxygène suffisante pour assurer la combustion est disponible

Ø une source d'inflammation efficace est présente.