LA CHANVRIERE. Modélisation du scénario d explosion d un silo poussières RAPPORT DE MODELISATION. La Chanvrière Rue du Général De Gaulle

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1 Modélisation du scénario d explosion d un silo poussières N Dossier : 1703EK1K N Rapport : EK1K/017/118 Version n 2 Date : 07/03/2017 RAPPORT DE MODELISATION LA CHANVRIERE Rue du Général De Gaulle Bar-Sur-Aube Hermann KABLAN HSE Bourgogne Champagne 59 Rue Raymond Poincarré - CS TROYES Cedex

2 SOMMAIRE 1. OBJECTIF 3 2. MODÈLE UTILISÉ 3 3. INSTALLATION CONCERNÉE ET SCENARIO(S) RETENU(S) DESCRIPTION DU SCÉNARIO HYPOTHÈSES DE CALCUL LIÉES À L INSTALLATION 4 4. RÉSULTATS DES CALCULS CALCUL DISTANCES D EFFETS DE SURPRESSION INTERPRÉTATIONS CONCLUSIONS 7 Page 2 sur 8

3 1. Objectif Il s agit de calculer la surpression engendrée par l explosion d un silo contenant de la poussière de chanvre, suite à une demande de la DREAL dans le cadre d un dossier d autorisation d exploiter. On recherche les distances correspondant aux surpressions suivantes : Effets de surpression pour les effets sur l homme (arrêté du 29 septembre 2005) : o 20 hpa ou mbar, seuil des effets délimitant la zone des effets indirects par bris de vitre sur l'homme, o 50 hpa ou mbar, seuil des effets irréversibles délimitant la «zone des dangers significatifs pour la vie humaine», o 140 hpa ou mbar, seuil des effets létaux délimitant la «zone des dangers graves pour la vie humaine», o 200 hpa ou mbar, seuil des effets létaux significatifs délimitant la «zone des dangers très graves pour la vie humaine», Effets de surpression pour les effets sur les structures (arrêté du 29 septembre 2005) : o 20 hpa ou mbar, seuil des destructions significatives de vitres, o 50 hpa ou mbar, seuil des dégâts légers sur les structures, o 140 hpa ou mbar, seuil des dégâts graves sur les structures, o 200 hpa ou mbar, seuil des effets domino, o 300 hpa ou mbar, seuil des dégâts très graves sur les structures, 2. Modèle utilisé La méthode est issue du «Guide d état de l Art sur les Silos pour l application de l arrêté ministériel relatif aux risques présentés par les silos et les installations de stockage de céréales, de grains, de produits alimentaires ou tout autre produits organiques dégageant des poussières inflammables», Version 3 - Année C est une méthode de calcul qui associe les calculs de Brode (afin de déterminer l énergie disponible d explosion) à un indice multi énergie pour évaluer l atténuation des effets de pression. Cette démarche a l avantage de définir l énergie «disponible» par rapport aux spécificités du contenant (pression de rupture et volume). L énergie d explosion a pour valeur : E = 3 x V x (Pex-Patm) avec : V : volume considéré du silo (m³) Si le volume est correctement éventé : Pex - Patm = Predmax (la pression d explosion réduite utilisée pour calculer la surface d évent). Si le volume est non éventé : Pex - Patm = 2 * Prupture (où Prupture est la pression statique de rupture de l enceinte). La détermination des effets de surpression s effectue en appliquant la méthode multi-énergie avec un indice de violence de 10 : D20 = 0,22 E1/3 ; D50 = 0,11 E1/3 ; D140 = 0,05 E1/3 ; D200 = 0,032 E1/3 ; D300 = 0,0282 E1/3. Les distances obtenues sont considérées comme des sphères concentriques, à partir du bord du silo à la hauteur des trappes d explosion ou paroi faible (soit dans le cas étudié dans la présente étude à la hauteur des silos, précisément depuis le toit, zone d implantation des évents). Les distances sont ensuite reportées au sol. Page 3 sur 8

4 3. Installation concernée et scenario(s) retenu(s) 3.1. Description du scénario Il s agit de l explosion d un silo contenant de la poussière de chanvre. Ce silo fait partie d un ensemble de 6 silos implantés au centre du site. Les autres silos contiennent des produits combustibles à savoir de la chènevotte Hypothèses de calcul liées à l installation Les hypothèses retenues pour le calcul sont les suivantes : Le silo sera éventé conformément à la norme EN (Systèmes de protection par évent contre les explosions de poussières). Les caractéristiques du silo sont les suivantes : Type de silo Acier Volume du silo : 800 m 3 Pression d explosion réduite utilisée pour calculer la surface des évents : Positionnement des évents Hauteur des silos 640 mbar En toiture 16,62 m Selon le Guide de l état de l art sur les silos, l ordre de grandeur de la résistance des matériaux est le suivant : Page 4 sur 8

5 4. Résultats des calculs 4.1. Calcul E = 3 x V x (Pex-atm) E = 3 *800 *0,64*10 5 Pa E=1.54*10 8 J 4.2. Distances d effets de surpression Seuils d effets (mbar) Distance des effets de surpression suivant la méthode multiénergie (indice 10) 20 0,22 E1/3 50 0,11 E1/ ,05 E1/ ,032 E1/ ,0282 E1/3 L indice 10 de la méthode multi-énergie est une situation majorante. Cependant, cet indice permet de prendre en compte un phénomène d éclatement et de propagation d onde de choc. Les distances suivantes sont donc calculées à partir d une énergie d explosion de poussières égale à 1.54*10 8 Joules. Ces distances sont calculées depuis les évents en toiture et évaluées au sol Les distances d effets de surpression sont indiquées dans le tableau ci-dessous : Seuils d effets (mbar) Distances d effets depuis les évents en toiture (m) Distance d effets au sol m 113 m m 56,61 m m 21,3 m m 3,6 m m Néant La copie d écran ci-dessous indique les distances d effets correspondant aux seuils règlementaires, et l évolution de la surpression au sol. Page 5 sur 8

6 Echelle : 1/1704 Légende Silo poussières Effets de surpression de200 mbar Effets de surpression de 140 mbar Effets de surpression de 50 mbar Effets de surpression de 20 mbar Page 6 sur 8

7 4.3. Interprétations La représentation graphique obtenue montre que les effets de surpression suivants sont attendus au sol : Effets de 20 mbar (effets indirects sur l homme et destruction de vitres). Ces effets sortent du site précisément au Sud. Effets de 50 mbar (zone de dangers significatifs pour la vie humaine et dégâts légers sur les structures) Ces effets restent confinés sur le site ; des dégâts légers pourront être observés sur les silos centraux, les Ateliers 1,3/4 et Atelier 2 avec un silo qui lui est proche, les SAS Briquettes et Livraison, le bâtiment Stock 1, la maintenance, les bureaux ; et le personnel présent pourrait être impacté. Effets de 140 mbar (zone de dangers graves pour la vie humaine, et dégâts graves sur les structures). Ces effets restent confinés sur le site. Des dégâts graves peuvent être observés sur les silos centraux, l Atelier 3/4 et le SAS Briquette. Effets 200 mbar (zone des dangers très graves pour la vie humaine et seuil des effets dominos sur les structures) Ces effets restent confinés sur le site. Toutefois des effets dominos peuvent être observés sur l Atelier 3/4 et sur 2 silos centraux. Effets 300 mbar (seuil des dégâts très graves sur les structures) Ces effets ne sont pas atteints. Effets dominos Les effets dominos liés à l explosion du silo poussières se traduiront principalement au sol par des impacts sur la structure de l Atelier 3 / 4 et de 2 silos centraux. Atelier 3 / 4 En cas d explosion du silo poussières, les évents en toiture permettront une évacuation verticale des surpressions et des flammes. Les Ateliers 3 / 4 ne se situant pas sur le trajet de cette évacuation de flamme, aucun incendie ne saurait être envisagé sur ces derniers; les dégâts porteront uniquement sur les structures du bâtiment Atelier 3 / 4 et cela du fait de l onde de choc lié à l explosion. De plus, les risques liés à la projection des évents restent maitrisés compte tenu du fait que les évents projetés tomberont dans la zone immédiate du silo ; ce qui serait sans conséquence pour les intérêts à protéger 2 Silos centraux En cas d explosion du silo, les 2 silos centraux pourraient s éventrer sous l effet de l onde de choc en l absence de résistance de structures. Compte tenu du positionnement des silos au centre du site (à plus de 25 m des limites de propriété) aucun tiers ne sera impacté en termes d ensevelissement. Il est important de souligner que l ensemble des silos présenteront des caractéristiques de résistance similaires à celles du silo poussières ; les silos seront installés conformément aux prescriptions du constructeur et feront l objet de contrôles réguliers. Les évents étant implantés en toiture, la surpression et les flammes s évacueront verticalement ; tout risque d incendie lié à une propagation de flamme est donc écarté. De plus, aucune interconnexion n est réalisée entre le silo poussières et les autres silos du site. Ce qui ne saurait occasionner une explosion secondaire. Pour rappel, les autres silos du site contiennent de la matière combustible à savoir de la chènevotte Conclusions Le rôle des évents de décharge étant de se rompre prioritairement sous l effet de la surpression, permettant à celle-ci de s évacuer vers l extérieur et évitant ainsi la destruction du silo, les évents équipant le silo poussières Page 7 sur 8

8 seront dimensionnés selon la norme EN14491 (Systèmes de protection par évent contre les explosions de poussières) et installés en toiture. De ce fait, en cas d explosion, les effets de surpression et les flammes seront verticaux et n auront aucune incidence sur les intérêts à protéger. De plus, aucune ruine de l enceinte ne sera constatée sur le site. Pour éviter les effets de projection en cas d explosion, ces évents seront conçus de sorte à rester solidaires du silo poussières. Au sol, aucun effet létal et irréversible ne sortira des limites de propriété. Les effets dominos constatés correspondront aux effets sur les structures de l Atelier 3 /4 et des 2 silos centraux. Ces effets n occasionneront pas de phénomènes majeurs. Les effets 20 mbar ne sont pas à prendre en compte dans la cotation de la gravité. Pour ce faire, ce scénario n est pas à coter dans l étude de dangers car les effets létaux ou irréversibles ne sortent pas du site. Page 8 sur 8