Explosions de poussière dans l'industrie de transformation

Les explosions de poussière sont des incidents de sécurité dévastateurs qui peuvent survenir dans un large éventail d'industries, telles que la pétrochimie, l'alimentation, le papier et les produits pharmaceutiques. Explosions de poussières dans l'industrie de transformation peut entraîner de nombreuses victimes et causer des dommages irréparables aux installations de l'industrie de transformation. 

Explosions de poussières dans l’industrie de transformation – un grave problème de sécurité 

Selon le Chemical Safety Board (CSB), une agence indépendante qui mène des enquêtes sur les incidents chimiques graves, il y a eu 111 cas d'explosions entre 2006 et 2017 aux Etats-Unis, laissant derrière lui 66 morts et 337 blessés. Une autre étude du CSB de 2006 a montré que l'industrie alimentaire a le taux d'incidents le plus élevé, avec 24% de tous les cas d'explosion survenus entre 1980 et 2006. Par conséquent, ces explosions ont été reconnues comme un risque majeur pour la sécurité qui doit être abordé avec la plus grande prudence et attention. . 

Pour protéger la vie des travailleurs de l'industrie, l'OSHA a conçu et commencé à mettre en œuvre un programme national d'accentuation sur les poussières combustibles (NEP) en 2008. Ce programme complet le plan de sécurité fournit des procédures pour l'inspection des risques liés à la poussière, accompagné de politiques que les installations industrielles doivent appliquer pour réduire explosion de poussière risques et directives sur le respect des NFPA normes. 

S'appuyer sur des experts pour obtenir des ressources sur la prévention des explosions de poussières

Sécurité de l'industrie les experts peuvent s’appuyer sur d’autres ressources utiles lorsqu'on s'attaque aux problèmes d'explosion. Rolf K. Eckhof, professeur émérite de technologie de sécurité des procédés au Département de physique et de technologie de l'Université de Bergen, en Norvège, a partagé ses connaissances sur le sujet dans son livre «Explosions de poussières dans les industries de transformation.” 

La 3e édition de ce livre fournit des conseils sur l'identification, l'évaluation et le contrôle des dangers. Comme le dit la description du livre : « Il est impératif que les connaissances pratiques et théoriques du origine, développement, prévention et atténuation des explosions de poussières est communiqué au responsable de la sécurité responsable. Ce livre propose également une évaluation mise à jour des activités courantes, des méthodes de test, des mesures de conception et des techniques d'exploitation sûres. 

Les consultants en sécurité de l'industrie et les étudiants peuvent trouver un examen détaillé de toutes les phases importantes liées au contrôle des risques et des explosions. Comme indiqué dans le «Journal de prévention des pertes dans l'industrie de transformation», critique : « Ce livre est un compte de tous les aspects de l'explosion de poussières et constituera une source d’informations inestimable pour tous les spécialistes de la sécurité ou de la prévention des pertes impliqués dans les risques d’explosion de poussières. 

Qu’est-ce qu’une explosion de poussière ?

Cet incident potentiellement mortel se produit lorsque les particules s'accumulent dans l'air et brûlent rapidement, créant une violente onde de pression. Explosions de poussière présentent de sérieux risques pour la sécurité des industries de transformation et de fabrication, comme préparation des aliments, l'extraction du charbon, la transformation du bois, la fabrication de composants pharmaceutiques et autres. Plusieurs facteurs sont nécessaires pour qu’une explosion se produise :

• Poussières combustibles,
• Oxygène,
• Espace clos,
• Source d'allumage.

Facteurs qui contribuent à l’apparition d’une explosion de poussière

Outre les facteurs mentionnés ci-dessus, l'un des facteurs décisifs pour déterminer si le un souffle de poussière se produira est la concentration des particules. En effet, une explosion de poussière est hautement il est peu probable que cela se produise lorsque le niveau de concentration de particules n'est pas élevé de quoi l'alimenter. De même, lorsque la concentration de poussières combustibles est trop élevée, il n’y a pas assez d’oxygène pour provoquer une explosion. 

Les poussières combustibles contenant des particules plus fines sont plus dangereuses car elles se dispersent facilement, recouvrant de plus grandes surfaces et les rendant hautement inflammables. Selon le OSHA Fiche d'information, lorsque le les bonnes concentrations de particules sont combinées avec suffisamment d’oxygène dans un espace confiné à proximité d'une source d'inflammation, ce que l'on appelle le pentagone d'explosion de poussière se forme et un incident grave se produit. 

Comment se produit l’explosion ?

Tout ce qui va d'une cigarette à une étincelle provenant d'un roulement de roue surchauffé peut déclencher une explosion de poussière. Une fois enflammées, les poussières s'enflamment rapidement, créant une onde de haute pression atmosphérique. Souvent, la première explosion soulève un autre nuage, conduisant à la deuxième explosion. 

Des études de cas détaillées ont montré que ces secondes les explosions de poussière sont plus violentes et destructeur. Une deuxième explosion se produit peu après la première, causant des dommages irréversibles aux installations et mettant en danger la vie des travailleurs.

Quels sont les risques d’explosion ? 

Certaines poussières, comme celles du charbon, des céréales et des engrais, sont facilement reconnaissables comme présentant un risque d'explosion. Le problème est qu'il existe un large éventail d'autres poudres pouvant présenter de graves risques d’incendie ou d’explosion dans les installations industrielles. Malheureusement, les explosions catastrophiques survenues à l'Imperial Sugar Company en 2007 ont constitué des incidents de sécurité sans précédent pour ceux qui ne connaissaient pas les risques d'explosion. 

Le forte concentration de sucre combustible la poussière a provoqué une série d'explosions dévastatrices, causant 14 morts et 38 blessés, dont 14 avec des brûlures potentiellement mortelles. La question qui a intrigué les inspecteurs et les travailleurs de l’OSHA après ce grave incident était la suivante : « Comment une poudre, un matériau solide, généralement non dangereux comme le sucre ou le plastique, peut-elle devenir un incendie ou une explosion, c’est-à-dire un risque de déflagration ? »

Comprendre la nature chimique du matériau est crucial pour la prévention des risques

Une compréhension approfondie de la nature des matériaux finement broyés et du fonctionnement des incendies est nécessaire pour comprendre pourquoi ces dangers existent. Premièrement, un incendie est une réaction d’oxydation, ce qui signifie que tout les matériaux sujets à l'oxydation présentent un risque d'incendie ou d'explosion. Un excellent exemple d’un tel matériau est une barre de fer. Lorsqu’elle est exposée à l’air, une barre de fer rouille lentement et ce processus d’oxydation peut prendre des jours, des semaines, voire des mois. 

Même si une seule barre de fer rouillée ne présente pas de risque d'explosion, une barre de fer broyée contenant de fines particules le constitue certainement. En effet, la poussière de fer a une surface nettement plus élevée qui réagit beaucoup plus rapidement avec l’oxygène. Plus les particules sont fines, plus la réaction chimique est rapide et forte sera. Cette inflammation des particules libère de la chaleur, provoquant la dilatation du gaz autour des particules et la création d’un front de flamme. 

Lorsque le front de flamme se déplace à une vitesse inférieure à la vitesse de la lumière, on parle de déflagration. Lorsqu'une déflagration se produit dans un espace clos, elle entraîne une augmentation de la pression atmosphérique car le les parois de l'enceinte confinent l'expansion interne du gaz. Cela provoque une explosion, l'onde de pression en expansion causant des dommages irréparables à la zone fermée. Ce processus peut se produire avec n’importe quel matériau susceptible de s’oxyder et de libérer de la chaleur. Par conséquent, la plupart des produits chimiques organiques sous forme de poudres fines peuvent présenter des risques d’explosion dangereux.

Comment réduire le risque d’explosion ?

Comprendre que les poussières peuvent présenter de graves risques d'incendie et d'explosion permet aux consultants en sécurité et autres experts en sécurité de déterminer les mesures à mettre en œuvre pour mettre les installations de l'industrie de transformation en conformité avec les normes NEP de l'OSHA. L’objectif crucial est d’éliminer les principales causes d’explosions potentiellement catastrophiques dans ces installations, même s’il n’est peut-être pas possible d’éliminer tous les dépôts. 

La première étape vers cet objectif est de réduire l’accumulation de particules combustibles sur les surfaces exposées et cachées à l'intérieur des plantes. Comme nous l'avons déjà indiqué, les explosions secondaires peuvent être responsables de dégâts massifs et de pertes de vies humaines au sein de l'installation. Ces explosions se produisent lorsque l’onde de pression d’une explosion initiale soulève dans l’air les particules accumulées sur des surfaces horizontales, où elles s’enflamment et forment un nuage explosif. Comme ces particules explosives s’étendent rapidement de la source d’inflammation principale, elles provoquent des dommages catastrophiques, des blessures graves et des pertes de vies. 

Selon la National Fire Protection Association (NFPA), des concentrations de particules de 1/32e de pouce, semblables à l'épaisseur d'un trombone, sont suffisantes pour provoquer une explosion lorsqu'elles sont dispersées à proximité d'une source d'inflammation. Pour cette raison, l'élimination des particules accumulées est la principale préoccupation du plan NEP de l'OSHA. Donc, trois mesures cruciales doivent être mises en œuvre pour réduire le danger en abaissant la concentration de particules :

• Identification des zones problématiques,
• Identification des particules combustibles,
• Élimination du risque de poussière.

Prêter attention aux dangers les plus courants dans l’industrie de transformation

Un danger peut exister dans les installations de l'industrie de transformation où des matériaux en poudre s'échappent de l'équipement de traitement et de transport et se déposent sur diverses surfaces horizontales à proximité de la source de particules. Le les particules se trouvent généralement sur le dessus de l'équipement, escaliers, balustrades, luminaires, etc. 

Même si les surfaces visibles sont nettoyées régulièrement, l'explosif les particules peuvent s'accumuler excessivement sur les surfaces cachées qui sont souvent négligés. Ces surfaces problématiques comprennent les composants de support du toit, les pièces d'équipement situées au-dessus du niveau des yeux, les conduits surélevés, la tuyauterie et les chemins de câbles. Ainsi, le nettoyage régulier des surfaces exposées et cachées au sein de l’installation est un facteur crucial pour réduire les risques.

Identifier si une particule est dangereuse ou non est le deuxième aspect le plus important pour réduire le risque d'explosion. Comme nous l'avons déjà conclu, toutes les poussières ne présentent pas un risque d'incendie ou d'explosion. Même si tout doit être nettoyé pour des raisons de sécurité, l'accent est mis sur les particules combustibles susceptibles de provoquer de graves explosions. 

Les directives de la NFPA peuvent aider à mettre en œuvre des mesures de sécurité dans les installations de production 

Les professionnels de la sécurité doivent dresser un inventaire de tous les matériaux en poudre et examiner les fiches signalétiques pour identifier les poudres potentiellement dangereuses. Si ces fiches techniques sont incomplètes, les professionnels de la sécurité peuvent effectuer des tests de danger. Plusieurs Les publications de la NFPA fournissent des informations précieuses sur les poussières combustibles. Outre l’entretien ménager régulier, vous devez inspecter les sources de particules et 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 par lesquelles les particules dangereuses peuvent s’échapper et réduire diverses sources d’inflammation comme les étincelles ou la chaleur. La NFPA a fourni un ensemble de codes, de normes et de lignes directrices pour atténuer ce processus important et aider les consultants en sécurité de l'industrie de transformation à faire face aux risques. 

Prévention et atténuation des explosions 

De sérieux efforts ont été déployés récemment pour concevoir et renforcer les mesures de prévention et d'atténuation des explosions dans l'industrie de transformation. Ces efforts ont abouti au développement de diverses méthodes pour résoudre les problèmes liés aux explosions, comme la prévision en temps réel du développement d’une explosion ou la prévention des sources d’inflammation. 

L’adoption d’une conception de processus plus sûre basée sur des connaissances approfondies, la technologie et la formation continue du personnel sont les clés d’une prévention et d’une atténuation réussies des explosions. Connaissance approfondie de la science des poudres est une aide précieuse pour évaluer et contrôler les risques d’explosion. 

Au cours des 20 dernières années, des méthodes plus sophistiquées et plus flexibles ont remplacé les méthodes schématiques simples. Pendant ce temps, systématique des recherches accompagnées de mises en pratique, a donné lieu à des mesures d’atténuation bien conçues. Par exemple, les systèmes d’évacuation, de suppression et d’isolation des explosions découlent de la compréhension des processus de propagation des flammes. 

Prévention et atténuation du développement des explosions de poussières

L’un des problèmes importants liés à ces explosions est la propagation rapide des flammes dans les nuages de particules. Cela se produit parce que les forces d'inertie dans les nuages peuvent produire des gradients de concentration de carburant. De plus, les flammes peuvent transférer une quantité considérable de chaleur au nuage en raison du rayonnement thermique. Cependant, le rôle du rayonnement thermique dans le développement des explosions doit être étudié plus en détail. 

De nombreux scientifiques ont consacré beaucoup de temps et d’efforts à la conception de modèles mathématiques complets permettant de mesurer la propagation des flammes dans les nuages de poussière. Ces modèles aideront les responsables de la sécurité à mieux comprendre comment les explosions s'intensifient. Les scientifiques ont appliqué une technique de propagation de flamme plate à mesurer la vitesse de combustion avec précision. Selon les résultats, de nombreux facteurs, comme la taille des particules, les concentrations, l'enrichissement en oxygène et la perte de chaleur par rayonnement, peuvent affecter la propagation des flammes dans les nuages. 

Cette expérience a attiré l'attention sur la similitude entre la propagation de la flamme à travers les nuages de poussière et les brouillards de carburant et la importance de la perte de chaleur par rayonnement. Les résultats ont montré que si un nuage était constitué de particules de graphite ou d'aluminium de 10 μm, la perte de rayonnement des particules pourrait réduire la vitesse de propagation de la flamme jusqu'à 40%.

Prévenir la génération de poussière explosive 

Tout a commencé avec le Dr Weber, l'un des premiers experts à s'attaquer à l'explosion de poussières dans l'industrie de transformation il y a 130 ans. Il a souligné que les particules la dispersibilité et la concentration ont considérablement affecté la génération de nuages. En prenant l'exemple de la farine et des explosions dévastatrices survenues en Pologne et en Allemagne en raison de la forte dispersibilité de ce matériau, il a prouvé que la dispersibilité des particules de farine de blé augmentait à mesure que leur niveau d'humidité diminuait. 

Des nuages explosifs primaires sont généralement créés à l’intérieur de l’équipement de traitement lorsqu’une concentration suffisante de particules est soulevée. Manutention et transport de divers matériaux dans des broyeurs, séchoirs, mélangeurs, convoyeurs à godets et autres les équipements de traitement entraînent généralement la dispersion de particules, formant des nuages dangereux. Ces explosions primaires provoquent généralement une seconde onde de souffle, plus dévastatrice, avec des conséquences catastrophiques.

Il est important d'avoir quelques informations sur la structure du cloud pour prédire la sensibilité à l'inflammation du nuage et son évolution de cette explosion primaire. Cependant, les scientifiques commencent seulement à développer des modèles numériques pour résoudre ce problème, et les exemples d’utilisation pratique sont rares. Les gens s’attaquent généralement au problème des explosions en ajoutant des mesures préventives au processus existant. 

Toutefois, l’application d’une approche de processus intrinsèquement plus sûre peut s’avérer une meilleure solution. Cette approche implique de concevoir un processus de production dans lequel aucun risque d'explosion n'existe. Cela devrait inclure le choix de solutions de production, de traitement, de stockage et de transport où la génération de cloud est réduite au minimum.

Une autre solution pratique est ajouter un gaz inerte comme l'azote ou le dioxyde de carbone à l'air. De cette façon, un nuage devient moins susceptible de prendre feu. Cette mesure doit cependant être mise en œuvre avec prudence car l’ajout d’azote dans l’air peut présenter un risque d’étouffement. 

Prévention des sources d'inflammation

La température minimale de la surface chaude, suffisante pour l'inflammation des nuages, était considérée comme une constante universelle pour tout nuage de poussière en question. Cependant, ces les températures minimales d'inflammation peuvent varier considérablement, en fonction de l'échelle et de la géométrie de la surface chaude liée au nuage de poussière. Par conséquent, nous pouvons identifier plusieurs sources d’inflammation : des décharges électrostatiques entre deux électrodes, des décharges électrostatiques à une électrode, des particules incandescentes ou brûlantes ou un appareil électrique. Bien que des efforts importants aient déjà été déployés pour concevoir des mesures efficaces de prévention des sources d'inflammation, ces mesures et normes doivent être développées davantage. 

Mesures de protection et d'atténuation 

Les étapes cruciales pour prévenir ces explosions, qui protègent les vies humaines et les équipements, comprennent le maintien des surfaces propres, la prévention de l’accumulation de particules et la réduction des sources d’inflammation. Pour cette raison, les consultants en sécurité peuvent envisager d'investir dans des convoyeurs tubulaires à câble traînant qui répondent à toutes ces exigences, les solutions de convoyage parfaites pour la prévention des explosions dans l'industrie de transformation. 

Pourquoi choisir des convoyeurs à câbles tubulaires 

Premièrement, ces technologies de convoyeurs sont conçues pour transporter diverses matières premières à travers différentes étapes de processus et ont réduit la possibilité d’accumuler des résidus ou des particules sur le câble. À savoir, la surface du câble tubulaire exposée directement aux matériaux est 80% inférieure à la surface de la chaîne de câbles. De plus, ce convoyeur à câble tubulaire uniforme et lisse est scellé en nylon, empêchant ainsi l'accumulation dans les brins du câble.

Deuxièmement, convoyeurs à câbles tubulaires offrir diverses options de nettoyage, comme les boîtes à brosses, les racleurs en uréthane, les éponges en ligne et les brosses à poils, ainsi que le nettoyage humide CIP automatisé pour garantir une élimination complète des particules. 

Enfin, ces systèmes de transport par câbles tubulaires utilisent des moteurs économes en énergie fonctionnant à faible puissance. Par ici, le risque de générer des étincelles est minimisé. En termes simples, en mettant en œuvre le système Cablevey Conveyors dans votre installation, vous minimiserez les risques d'explosion en transportant divers matériaux de manière sûre et économe en énergie. 

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