PROTECTION CONTRE L’EXPLOSION

La société Fike, spécialiste des technologies relatives à la protection contre l’explosion, aux systèmes d’alarme à incendie et à l’extinction d’incendies, nous explique ici pourquoi une grande entreprise chimique britannique a adopté ses solutions de sécurité. La protection contre l’explosion passe par la méfiance du bon sens et la maîtrise de tous les paramètres.

Une entreprise chimique britannique utilise le séchage par atomisation depuis de nombreuses années. Elle pensait maîtriser le risque d’explosion en installant des systèmes de suppression d’explosion sur le séchoir principal et le cyclone, ainsi qu’un dispositif de décharge sans flamme sur le filtre. Ces systèmes s’étaient déclenchés plus de trente fois, pour ce qui a été reporté comme de vraies explosions, de sorte qu’à ce stade, on pouvait dire qu’ils avaient fait leurs preuves. Toutefois, la fréquence des activations s’est mise à augmenter et, finalement, une explosion dans le filtre principal a endommagé les installations, malgré le système de protection. Un certain nombre de fournisseurs, dont Fike, ont été invités à proposer une solution à ce problème de suppression d’explosion, et chacun a effectué des essais avec des dispositifs de détection installés a posteriori. Une partie de ces essais consistait à équiper le procédé d’un système de détection de chaque fournisseur et d’enregistrer ce qui se passait en cas de nouvelle explosion.

Réalisation des tests

Lorsque l’incident suivant a eu lieu, seule la solution Fike l’a détecté, ce qui a permis de montrer que les techniques de détection habituelles n’étaient pas fiables pour ces débuts d’explosion potentielle. L’analyse détaillée effectuée par Fike a révélé que les données d’explosion utilisées (KST 430, Pmax = 8.9) pouvaient induire en erreur. La longue expérience de Fike en essais de caractérisation de produits, tant dans la sphère de 20 l que dans les cuves d’1 m³, l’a amenée à penser que le test dans la sphère de 20 l donnerait probablement des résultats erronés. La société a donc suggéré une série complète de tests répétés, ainsi qu’un nouveau test dans la cuve d’essai Fike d’1 m³.

Fike a testé le produit dans l’une des quatre sphères de 20 l exploitées par l’entreprise, et les résultats se sont avérés très proches de ceux des essais effectués par la société de test initiale. Par contre, les tests effectués dans la sphère d’1 m³ ont donné un KST beaucoup plus faible. Cette information a été essentielle pour concevoir un système de détection plus efficace. En effet, le bon sens pourrait conduire à penser que « qui peut le plus peut le moins », et donc qu’utiliser une valeur de KST majorée va dans le sens de la sécurité.

Maîtriser les paramètres

Mais la réalité est plus complexe, et dans ce cas de figure l’effet est malheureusement inverse. En matière de protection contre les explosions, il est indispensable de maîtriser les paramètres dimensionnants et d’avoir une connaissance suffisante des phénomènes de combustion et du comportement des systèmes de sécurité. Dans le cas présent, le système de protection en place utilisait, pour se déclencher, une détection du taux d’augmentation de la pression (dP/dt), or la valeur d’activation programmée n’a jamais été atteinte lors de l’explosion. La surestimation de la valeur du KST avait conduit à des réglages trop élevés du seuil dynamique de déclenchement. L’intérêt d’utiliser un seuil de détection dynamique (dP/dt) est très souvent limité, car il est nécessaire, de toutes les manières, d’y ajouter un seuil de détection statique pour les cas d’explosions faiblement réactives.

Se méfier du bon sens

Cet exemple permet d’illustrer l’importance d’une analyse basée sur une connaissance approfondie du phénomène d’explosion et des caractéristiques des produits en jeu. Il nous montre également que le bon sens n’est pas toujours de bon conseil. En voici d’autres exemples :

• Vitesse de déplacement d’une flamme contre le flux d’air : Dans certaines
  conditions, une flamme (donc une explosion) peut se propager plus vite contre
  un flux d’air que dans le sens du flux. En effet, les turbulences générées par
  l’explosion peuvent favoriser la combustion dans les tuyauteries connectées et
  donc contribuer à accélérer la propagation de la flamme.
• Explosion « molle » : La concentration de poussières dans un équipement
  industriel est rarement égale à la concentration donnant l’explosion la plus
  violente, et dans la plupart des cas elle n’est pas homogène. Par conséquent,
  l’explosion ne peut pas se développer correctement et les conséquences en
  matière de pression peuvent être significativement inférieures aux calculs. Ce qui
  pourrait être interprété comme plutôt positif peut en réalité s’avérer désastreux
  pour un système de détection mal paramétré, particulièrement pour les systèmes
  d’isolation. Ainsi, les effets de pressions étant atténués, une détection basée sur
  la pression seule ou sur une valeur surestimée pourrait réagir trop tard pour
  déclencher les systèmes d’isolation à temps.
• Petits volumes : Un volume plus petit que le volume pris en compte dans
  la conception du système de protection peut également rendre le système de
  protection inefficace, car plus le volume est petit, plus la montée en pression est
  rapide. Par exemple, dans une trémie le volume occupé par le produit diminue
  le volume explosible.
• Obstacles dans la tuyauterie : Un obstacle dans une tuyauterie (restriction,
  coudes…) qui s’oppose à la propagation d’une explosion va en général générer
  des turbulences qui favoriseront la combustion et donc accélèreront la flamme,
  et non le contraire.