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Protection contre l'explosion

Une explosion est une réaction d'oxydation ou de décomposition à l'élévation soudaine de la température, la pression ou les deux simultanément (DIN EN 1127-1: 1997). Cela conduit à une expansion du volume brusque des gaz et la libération de grandes quantités d'énergie dans un petit espace.

Il y a les conditions suivantes, en fonction du taux d'expansion utilisé: 

  • déflagration (0,1 bis 1 m/s)
  • explosion (1 bis 1000 m/s)
  • détonation (ab 1000 m/s)

Comparaison: la vitesse du son est d'environ 333 m/s

Par le mélange de poussières ou de gaz combustibles dans une concentration explosive, suffisamment oxygéner (agent oxydant) ou d'une source d'inflammation active, les conditions d'un incendie ou d'une explosion sont réunies.

Définition des caractéristiques d'explosion

  • Explosion: Une combustion à haute cadence avec une augmentation de pression notable ou mesurable. [1]
  • Poussière: solide finement divisé, de toute forme, une structure et une densité inférieure à une taille de particules d'environ 500 µm.
  • Médian: valeur de la taille moyenne des particules, 50% en poids.- de la poussière sont plus gros et 50 % en poids, sont plus fines que la médiane
  • Atmosphère explosive: Un mélange d'air et de gaz inflammables, vapeurs, brouillards ou poussières dans des conditions atmosphériques dans lesquelles une réaction de combustion est transférée à l'ensemble du mélange non brûlé après l'allumage. [1]
  • Zonage: Les zones dangereuses sont divisées par la fréquence et la durée de la formation d'atmosphères explosives dangereuses en zones. Cette classification est la base de la définition des mesures de protection contre les explosions.
  • Sources d'inflammation: Une source d’inflammation est une source d’énergie susceptible d’enflammer une atmosphère explosive. Il existe différentes sources d’inflammation. Une source d’inflammation est dite active lorsqu’elle présente une énergie suffisante pour enflammer une atmosphère explosive.[2]
  • Une protection préventive contre les explosions: Stratégie de protection contre les explosions dans le but d’empêcher de manière sûre l'explosions, par exemple en évitant une atmosphère explosive et / ou éviter les sources d'inflammation.
  • Protection contre les explosions constructive: Stratégie de protection contre les explosions dans le but de dominer les effets des explosions par des mesures techniques. Cela comprend la conception résistant aux explosions en relation avec le découplage technique d'explosion.
  • Caractéristiques de sécurité: Ils décrivent les propriétés de sécurité des substances inflammables. Les critères de sécurité ne sont pas constants, mais dépendent de divers facteurs, par exemple la distribution granulométrique, la forme des particules, la teneur en humidité et la présence d'additifs. [2]

Caractéristiques de sécurité des protections contre les explosions constructive

  • Pression maximale d'explosion (Pmax): La plus grande explosion se produisent dans un récipient fermé indépendamment de la concentration du combustible.
  • Vitesse maximale de montée en pression (Kst): Le plus haut taux de montée d'une explosion qui peut se produire dans conteneur fermé d’un m³, quelle que soit la concentration de poussières combustibles.
  • Mélange hybride: Un mélange de poussières combustibles et de gaz combustibles dans l'air. On parle de mélanges hybrides lorsque vous faites des concentrations de gaz de ≥ 20% ou de poussières avec des teneurs en solvants de ≥ 0,5 .% s. Grâce à des mélanges hybrides un risque d'explosion supplémentaires peut survenir.

Caractéristiques de sécurité de la protection préventive contre les explosions

  • Limite inférieure et supérieure d'explosion: Limite inférieure d'explosivité (LIE) et la limite supérieure d'explosivité (LSE) sont la concentration inférieure et supérieure d'une substance inflammable à l’air. Sous la LIE le mélange est trop pauvre en combustible pour amorcer une réaction. Au-dessus de la LSE c’est le comburant qui manque. [1] Pour la poussière, à la différence des gaz, pas de limite supérieure réelle d'explosion, puisque même à des concentrations élevées de poussière, une partie de la poussière réagit avec l'air existant et la concentration de poussière peut être dans un nuage de poussière localement très différent. Par conséquent, il est déterminé dans les poussières que la LIE.
  • Energie Minimale d'Inflammation (EMI): Energie minimale s´qui doit être fourni au mélange, sous forme d’une flamme ou d’une étincelle, pour provoquer l’inflammation.
  • Température d'inflammation: La température la plus basse d'une surface chaude qui enflamme une couche de poussière sur celle-ci d'une épaisseur de 5 mm.
  • Point d'inflammation: La température la plus basse d'une surface chaude à laquelle le mélange inflammable de poussière / d'air (nuage de poussière) enflamme.
  • Résistance spécifique: La résistance électrique spécifique de la poussière.

Les poussières combustibles

Dans la base de données GESTIS DUST-EX, les caractéristiques importantes de combustion et d'explosion de plus de 4.600 échantillons de poussière de presque tous les secteurs sont résumées. La base de données peut être utilisée comme base pour la manipulation sécuritaire des poussières combustibles et pour la configuration de la protection contre les explosions de poussières dans les usines produisant de la poussière et de la transformation.

 

Base de données GESTIS DUST-EX

 

Limites d'applicabilité

L'applicabilité des données dans cette base de données des caractéristiques combustibles et d'explosion est limitée. Les paramètres de fonctionnement ne peuvent servir qu’à titre indicatif. 
Explications des limites de l'applicabilité

Le zonage dans un filtre à manches

Source:

BGR 104 - Règles de la protection anti-déflagrante (EX-RL), EX-tableau - Point 3 Poussières combustibles

Protection constructive contre les explosions

Il n’est pas possible dans tous les cas, de réduire le risque d'une explosion au niveau préventive. En plus des mesures de sécurité primaires comme éviter des mélanges explosifs, abaisse le risque par inertie, il faut souvent un design résistant à l’explosion constructive avec des composants qui doivent entre autre limiter les effets d'une explosion et prévenir les blessures aux personnes.

  • Zone de décharge absolue: Une surface de soulagement appropriée et rajouter au conteneurs.
  • Volume du réservoir: Le volume vide qui doit être pris comme base pour la conception des zones de décompression.
  • Disques de rupture pour les poussières: Les panneaux-évents d’explosion sont des membranes d’éclatement basse pression offrant une aire d’ouverture calculée pour la structure à protéger. Dans le cas d’une explosion, l’évent fourni une ouverture rapide et totale, à une pression prédéterminée (Pstat), permettant aux gaz de combustion de se détendre et de s’échapper à travers l’ouverture de l’évent. La surface d’évent nécessaire pour protéger l’installation ou l’équipement peut être déterminée en utilisant les standards actuels NFPA 68 ou VDI 3673 (EN 14491 pour les explosions de poussières).
  • Limiteur de pression: Principe de protection qui limite la pression d'explosion dans l'expulsion des gaz de mélange et de combustion imbrûlés en libérant des ouvertures prédéterminées afin que l'équipement ne soit pas détruit.
  • Conteneurs résistants à la pression: Les conteneurs et les appareils qui sont construits en conformité avec les règles et règlements applicables des récipients sous pression.
  • Conteneurs et appareils résistants au choc de pression et pipelines associés, qui sont construits de façon à résister à la poussée de pression se produisant dans une explosion sans rupture ; mais peut causer une déformation permanente. Lors du calcul des conteneurs résistants au choc de pression la résistance aux chocs de pression est utilisée.
  • Pression de refoulement: Pression à prévoir au plus dans une explosion dans une chambre dépressurisée ou dans un appareil dépressurisé.
  • Zone de décharge: Surface efficace rajouté à un conteneur, qui peut être constitué de plusieurs sous-zones, si nécessaire. La quantité de composants invalidant doit être considérée.
  • Pression maximale d'explosion: La pression maximale d'explosion pmax qui peut se produire dans une explosion d'un mélange air / carburant avec une concentration optimale dans un conteneur ou un appareil fermé.
  • Volets d'explosion: Dispositifs de sécurité, qui sont ouverts par l'explosion. Contrairement au disque de rupture, le volet d'explosion peut se fermer automatiquement après avoir répondu à l’explosion. Dans les volets d'explosion il faut tenir compte des tests spécifiques.
  • Pr2-pression: Pression de sortie qui prévaut à la source d'allumage.

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