Comment se produisent les explosions de poussière dans l'industrie de transformation ?

Malheureusement, combustible explosions de poussière ont récemment causé des dommages catastrophiques et des pertes de vie dans les industries de transformation à travers l'Amérique. Selon le Chemical Safety Investigation Board, il y a eu 111 incidents d'explosion de poussière dans des installations industrielles entre 2006 et 2017, causant 66 décès, tandis que 337 travailleurs ont subi des blessures graves. Le rapport du CSB indique que près d'un quart, 24% pour être précis, de ces explosions dévastatrices ont touché l'industrie alimentaire. Cependant, un éventail d'autres industries de transformation qui manipulent des matières combustibles, comme l'extraction du charbon, la transformation du bois, la fabrication de composants pharmaceutiques, la pétrochimie et les installations de traitement du papier, sont exposées à des risques d'explosion dangereux. 

En reconnaissant l'importance d'évaluer et de contrôler ces risques de poussières combustibles, les experts en sécurité seront en mesure de mettre en œuvre des mesures adéquates de prévention et d'atténuation des explosions de poussières. En 2007, une explosion dévastatrice de poussière de sucre dans la raffinerie Imperial Sugar en Géorgie a causé des dommages irréparables, faisant 14 morts et 36 blessés. Après avoir mené une enquête approfondie, le CSB a conclu que cette grave explosion était "entièrement évitable".

Après ce grave incident de sécurité, le US Chemical Safety Board a incité l'Occupational Safety and Health Agency à s'associer à la National Fire Protection Agency et à élaborer une série de normes sur les poussières combustibles. Les entreprises doivent se conformer à ces normes et assurer la prévention et l'atténuation des explosions de poussière dans l'industrie de transformation. 

Comme le professeur Eckof, l'auteur de Les explosions de poussière dans l'industrie de transformation souligne dans la 3ème édition de cette ressource inestimable, "Il est impératif que les connaissances pratiques et théoriques sur l'origine, le développement, la prévention et l'atténuation des explosions de poussière soient transmises au responsable de la sécurité responsable." Pour cette raison, cet article se concentrera sur les facteurs qui conduisent à l'inflammation des nuages de poussière et à l'escalade de l'explosion de poussière dans une usine de traitement. De plus, il offrira des solutions pratiques pour la prévention et l'atténuation des explosions de poussière. 

Qu'est-ce qu'une explosion de poussière combustible et comment se développe-t-elle ?

Cet incident de sécurité potentiellement catastrophique se produit lorsque des particules de poussière s'accumulent dans l'air et brûlent rapidement, créant une onde de haute pression atmosphérique. Cinq facteurs décisifs sont nécessaires pour qu'une explosion de poussière se produise :

• Particules de poussière combustibles qui servent de combustible
• Oxygène dans l'air qui favorise la propagation de la flamme
• Espace clos; les premières explosions de poussière commencent généralement à l'intérieur de pièces d'équipement confinées
• Une source d'inflammation - tout ce qui contient quelque chose d'assez chaud pour provoquer une inflammation
• Concentration spécifique de particules de poussière combustibles.

En plus de cela, les niveaux de dispersion de la poussière jouent un rôle important pour déterminer si une explosion se produira et s'aggravera. À savoir, une explosion de poussière est très peu susceptible de se produire lorsque le niveau de concentration de poussière n'est pas suffisamment élevé pour l'alimenter. De plus, lorsque la concentration de poussières combustibles est trop élevée, il n'y a pas assez d'oxygène dans l'air pour provoquer une explosion. Les poussières combustibles contenant des particules fines sont plus dangereuses car elles se dispersent facilement et ont une plus grande surface, ce qui les rend hautement inflammables. 

Lorsque la concentration explosive spécifique de poussière combustible hautement dispersive se combine avec l'oxygène dans un équipement confiné à proximité d'une source d'inflammation, ce que l'on appelle le Pentagone d'explosion de poussière se forme, provoquant une explosion de poussière primaire. Cette explosion initiale dans l'équipement de traitement, ou dans la zone avec une concentration suffisante de poussière « fugitive » accumulée, produit une onde de choc qui fait que la poussière accumulée est mise en suspension dans l'air. Il peut également endommager un conduit, un récipient ou un dépoussiéreur, provoquant une onde d'explosion secondaire.

Ces explosions secondaires se produisent peu de temps après les premières et sont plus dangereuses et dévastatrices, causant des dommages catastrophiques et des pertes de vie. Par exemple, l'origine de l'initiale explosion dans la raffinerie Sucre Impériale se trouvait dans le bâtiment central. Pourtant, en raison de 15 explosions secondaires ultérieures, il s'est étendu aux trois silos adjacents, les détruisant complètement. Cette explosion de poussière démontre le pouvoir dévastateur des explosions de poussière secondaires. Il montre également que la taille des particules peut contribuer de manière significative à la propagation rapide de la flamme lors de l'explosion de poussière. L'étude de la NFPA a montré qu'une quantité de poussière accumulée aussi épaisse qu'un trombone moyen est suffisante pour provoquer des explosions. 

Évaluation des risques liés aux poussières combustibles

Avant de mettre en œuvre pratiques de gestion de la sécurité et les directives fournies par l'OSHA et la NFPA pour empêcher les explosions de poussière de se produire, identifier et réduire les risques de poussières combustibles existantes. Vous y parviendrez en suivant les étapes suivantes.

• Identifier les zones problématiques
• Détection des types de poussières combustibles 
• Élimination des risques liés à la poussière 

Le risque d'une explosion potentielle de poussière est élevé dans les installations de l'industrie de transformation où les matériaux en poudre s'échappent facilement de l'équipement de traitement et de transport, se déposant sur les surfaces horizontales environnantes. La poussière s'accumule au-dessus de l'équipement, des escaliers, des rampes, des luminaires, etc. Alors que les surfaces visibles sont nettoyées régulièrement, la poussière explosive peut s'accumuler excessivement sur les surfaces cachées qui sont souvent négligées. Ainsi, l'entretien ménager et le nettoyage réguliers des surfaces exposées et cachées de l'installation sont essentiels pour réduire les risques de poussière.

Identifier si la poussière est dangereuse ou non est le deuxième aspect important pour réduire le risque d'explosion de poussière. Lors du nettoyage de l'équipement pour des raisons de sécurité, essayez de vous concentrer sur les types de poussières combustibles qui peuvent provoquer de graves explosions. 

Plusieurs publications de la NFPA peuvent fournir des informations précieuses sur les matériaux combustibles. Outre la mise en œuvre de méthodes de nettoyage efficaces, inspectez les sources de poussière pour éliminer la génération de poussière explosive. Vous pouvez également vérifier les sources primaires d'inflammation pour éliminer les risques d'explosion. 

Par conséquent, vous devez revoir les étapes du processus et l'équipement, fermer les ouvertures pour éviter l'accumulation de poussières diffuses et réduire diverses sources d'inflammation, comme les étincelles ou la chaleur. La NFPA a fourni un ensemble de codes, de normes et de directives pour atténuer ce processus important et aider les consultants en sécurité de l'industrie des processus à faire face aux risques d'explosion. 

Prévention des explosions de poussière 

Nous avons déjà déclaré que de dangereuses explosions de poussière se produisent lors de la formation du soi-disant Pentagone d'explosion de poussière. En supprimant l'un de ces éléments cruciaux, vous empêcherez ces incidents de sécurité de se produire. Vous pouvez le faire en mettant en œuvre les mesures suivantes.

• Dépoussiérage combustible
• Réduction de la concentration de poussières combustibles
• Réduction du niveau d'oxygène
• Détection et contrôle des sources d'allumage

Le stockage de la poussière combustible à l'extérieur de l'installation de traitement est une approche intrinsèquement plus sûre qui empêchera les explosions de poussière dans les installations

Assurez-vous de maintenir le niveau de poussière en dessous des concentrations minimales explosibles en nettoyant régulièrement ou en optant pour des équipements qui empêchent la poussière de s'y accumuler ou de s'en échapper. Les convoyeurs à câbles tubulaires sont la solution idéale pour résoudre le problème des poussières fugitives. Ces systèmes de transport par câble tubulaire transfèrent divers matériaux à travers différentes étapes de processus dans des tubes complètement scellés. Ils utilisent des disques circulaires attachés à un câble pour pousser le matériau à travers le tube. Convoyeurs à câbles offrent des systèmes tubulaires complètement fermés qui empêcheront les particules de poussière de s'échapper de l'équipement.

Vous pouvez réduire le niveau d'oxygène dans l'atmosphère en injectant un gaz inerte, comme l'azote, dans un système fermé. Cela empêchera l'explosion de poussière initiale. 

En détectant, contrôlant et prévenant les sources d'inflammation, vous éliminerez l'élément d'allumage du Pentagone d'explosion de poussière, évitant ainsi un incident de sécurité. Une seule étincelle peut devenir une source d'inflammation lorsqu'elle est aspirée dans un dépoussiéreur. La chaleur, le rayonnement et la fumée sont des indicateurs de ce risque d'explosion de poussière. Une fois que vous l'avez détecté, activez des méthodes de contrôle comme une porte d'abandon qui maintient la source d'allumage hors de la chaîne de traitement. Vous pouvez également utiliser des systèmes de suppression qui éteignent la source d'allumage avant qu'elle ne provoque un incendie éclair ou une explosion de poussière primaire.

Protection contre les explosions de poussière

La différence entre les mesures de prévention et de protection est que vous appliquez ces dernières une fois que l'explosion a commencé. Tout d'abord, vous pouvez essayer d'augmenter le confinement pour diminuer l'impact de l'explosion de poussière. De plus, vous pouvez utiliser des évents d'explosion de poussière. La plupart des traditionnels systèmes de ventilation contre les explosions de poussière ouvert à une pression de niveau prédéterminée. Lorsqu'une explosion se produit et que la pression augmente, les évents s'ouvrent, libérant la pression dans la zone environnante. Gardez à l'esprit que l'emplacement est essentiel lors de l'application de ces systèmes de ventilation traditionnels. Ils ne doivent jamais être dirigés vers des zones où des travailleurs sont présents. Aussi, ne placez jamais les systèmes de ventilation près des murs où la pression ne peut pas s'échapper du confinement. La ventilation sans flamme est similaire à la suppression du processus de confinement. Ici, vous appliquez de la masse pour éteindre la flamme et l'empêcher de s'échapper par le panneau de ventilation. De cette façon, la ventilation sans flamme éteint et détourne simultanément la flamme.

Les explosions de poussière dans les industries de transformation sont devenues des incidents de sécurité courants et coûteux. Cependant, l'OSHA et la NFPA ont fait de sérieux efforts et ont élaboré des politiques de gestion de la sécurité pour empêcher les explosions de poussière de se produire et protéger les personnes et les installations une fois que ces explosions se produisent. La première étape vers la prévention des effets néfastes des explosions de poussière consiste à mieux comprendre comment elles se produisent.