Les gaz et leur utilisation dans les brûleurs de verrerie

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1 8 eme réunion de l'association des souffleurs de verre Les gaz et leur utilisation dans les brûleurs de verrerie

2 SOMMAIRE GENERAL DE LA PRESENTAION 1 Généralités sur les gaz Caractéristiques principales et sécurité Mode de conditionnement et mise en œuvre 2 Principe de l oxy-combustion Caractéristiques des flammes oxy-gaz Fusion du verre à l oxygène: les motivations Fourniture d oxygène 3 Les derniers développements de la combustion à l oxygène proposés pour la fusion et le travail du verre Rebrûlage et polissage L enceinte à réchauffer 4 Conclusions

3 PARTIE I GENERALITES SUR LES GAZ

4 Caractéristiques principales et sécurité Classification des gaz Densité Définitions : pression, conditions de référence Combustion et combustibles Limites d inflammabilité Mode de conditionnement et mise en oeuvre Cas de l acétylène L oxygène Annexes Valeurs moyennes et limites d exposition Risques liés à l oxygène

5 CARACTERISTIQUES PRINCIPALES ET SECURITE

6 Classification des des gaz gaz Gaz comburants Gaz permettant et entretenant la combustion Gaz toxiques Gaz combustibles Gaz ne pouvant brûler qu'en présence d'un comburant (air; oxygène...). Poisons de l'organisme à partir d'une certaine concentration, en fonction de la durée d'exposition. Gaz comprimés non inflammables N'entretiennent pas la vie. Ne permettent ni n'entretiennent la combustion. Ininflammables. Gaz corrosifs Attaque chimique de beaucoup de produits : Métaux Vêtements Tissus cutanés, peau

7 1 - COMBURANTS / OXYDANTS Comburants Oxygène Comburants toxiques corrosifs Chlore; Monoxyde d'azote; Dioxyde d'azote; Fluor COMBUSTIBLES / INFLAMMABLES Combustibles Hydrogène; Deutérium; acétylène... (les CnHm) Combustibles toxiques Ammoniac; Arsine; Bromure de méthyle; Chlorure de méthyle; Oxyde de carbone; Oxyde d'éthylène; Phosphine; H 2 S... Combustibles toxiques corrosifs Dichlorosilane; Trichlorosilane... Auto-inflammables toxiques Cyanogène; Diborane; Silane + (les organométalliques... Diméthyl... Tétraethyl...Triéthyl...)

8 3 - COMPRIMES NON INFLAMMABLES Azote; Argon; Hélium; Krypton; Xénon; CO CORROSIFS / TOXIQUES Corrosifs toxiques Dioxyde de soufre; Bromure d'h 2 ; Chlorure d'h 2 ; Fluorure d'h 2 Iodure d'h 2 ; Tétrachlorosilane; Tribromure de bore...

9 Densité (*) (*) (*) : par rapport à l air (d = 1) et à température ambiante >1 : Plus lourd que l air; <1 : plus léger que l air Gaz d Gaz d Hydrogène (H 2 ) 0.07 Silane (SiH 4 ) 1.12 Hélium (He) 0.14 Argon (Ar) 1.38 Ammoniac (NH 3 ) 0.60 Gaz carbonique (CO2) 1.53 Acétylène (C 2 H 2 ) 0.90 Protoxyde d azote (N2O) 1.53 Azote (N 2 ) 0.97 Propane (C3H8) 1.55 Oxygène (O 2 ) 1.11 Krypton (Kr) 2.90

10 Définitions Échelle des pressions 201 bar 200 bar 1 bar Pression atmosphérique (ambiante) 0 Pression absolue = Pression relative + Pression atmosphérique (effective) (ambiante) 0 absolu VIDE -1 Pression absolue Pression relative ou effective

11 Conditions de référence : Nm 3 et m 3 15 C 1- Nm 3 : défini dans les conditions normales 2- m 3 : défini pour une température et une pression données 0 C 1- Conditions normales (TPN) : 1,013bar, 0 C 2- Conditions données (TPN) exp : 1,013bar, 15 C

12 Loi des gaz parfaits : PV = nrt P : Pression V : Volume n : nombre de moles R : constante T : Température Mole : Quantité de substances d'un système contenant autant d'unités élémentaires qu'il y a d'atomes dans 12 g de ¹²c Conditions 1 Conditions 2 P 1 V 1 = n 1 RT 1 P 2 V 2 = n 2 RT 2 Si n 1 = n 2 et P 1 = P 2, alors : V 2 /V 1 = T 2 /T 1

13 Exemple lorsque l on passe de T 1 = 0 C à T 2 = 15 C : V 2 /V 1 = 1,054 +5% Volume 1 Volume 2 Conditions 1 : 1,013bar, 0 C Conditions 2 : 1,013bar, 15 C

14 hydrogen methane acetylene AIR LIQUIDE AIR LIQUIDE propane butane Prop ylene NB : Gaz Naturel : d 0,6

15 CONDITIONNEMENT ET MISE EN OEUVRE

16 Cas Cas de de l acétylène COMBUSTIBLE INSTABLE PRESSION TEMPERATURE CHOC DECOMPOSITION EXPLOSIVE POSSIBLE PRECAUTIONS NECESSAIRES CONDITIONNEMENT: - 15 bar maxi. - MATIERE POREUSE - SOLVANT UTILISATION : - 1,5 bar maxi. -50 C maxi - Débit maxi: Respecter la valeur indiquée sur. l'étiquette de la bouteille EXEMPLE: 800l/h avec une bouteille de 4m3

17 Instabilité de fonctionnement ACETYLENE : MISE EN OEUVRE LA FLAMME DECOLE Diminuer les pressions LA FLAMME RENTRE Augmenter les pressions

18 Reflux de gaz Brûleurs à prémélange combustible OXYGENE combustible RESULTAT :: Mélange explosif dans dans la la canalisation combustible NB : Si Pression du combustible > Pression d oxygène REMEDE 2 anti retours pare flamme Même danger dans la canalisation d oxygène.

19 CHALUMEAU OXY COMBUSTIBLE 2 Anti retours pare flamme

20 Cas Cas de de l oxygène 21% dans l air : entretient la vie MAIS A partir de 23%, combustion vive, voire explosive! PRECAUTIONS NECESSAIRES Matériel Oxygène Utilisation Dans l oxygène pur tout peut brûler si la température est suffisante : - Graisse = 20 C (attention à la graisse sur les équipements de travail: gants, bleus, outils) - Acier = 1200 C ( oxycoupage)

21 Que du matériel conçu pour l oxygène Matériel Circuit et appareils dégraissés et sans poussière Ne rien graisser (vannes, détendeur ) Oxygène Bonne ventilation du stockage, pas proche combustible Détecteur de fuite et non un briquet pour détecter fuite O2! Ne pas remplacer air comprimé par oxygène Ouvrir lentement les vannes Utilisation Ne pas desserrer un raccord sous pression (coup de feu) Après utilisation : Fermer soigneusement et purger le circuit

22 ANNEXES - Valeurs moyennes et limites d exposition - Échelle de risque de la sur et sous-oxygénation - Les cas de l hydrogène et de l acétylène

23 Valeurs moyennes et et limites limites d exposition Les risques physiologiques - La VME (Valeur Moyenne d'exposition) qui est la valeur admissible pour la moyenne dans le temps auquel un travailleur peut être effectivement exposé au cours d'un poste de 8 heures/jour pendant 5 jours, -La VLE (Valeur Limite d'exposition) qui est la valeur compte tenu des moyens de prélèvement et de mesure qui ne doivent pas être dépassés durant plus de 15 mn. -La C.L. 50 (Concentration letale) suivant la classification EIGA qui est la concentration provoquant la mort de 50% des rats de type albinos en cas d'inhalation pendant 1 heure Cette concentration est notée C.L. 50 et est exprimée en mg par litre d'air pendant 1 heure PRECAUTIONS A PRENDRE: -Travailler en présence d'un détecteur adapté - En cas de fuite, port d'un appareil respiratoire autonome et d'un équipement de protection individuelle adapté (combinaison gants...)

24 Echelle Echelle de de risque risque de de la la sur sur et et sous-oxygénation AU DELA DE 50% = Combustion Spontanée Explosion DE 14% A 10% = Pouls rapide Malaises Vertiges DE 30% A 21% = Combustion Vive DE 10% A 8% = Nausées Évanouissement rapide DE 21% A 19% = Taux sans gêne respiratoire En Dessous de 8% = Coma après 40s Arrêt respiratoire Mort DE 19% A 14% = Fatigue Bâillements A 0% = Mort après 3 inspirations

25 AZOTE PAS DE CONTROLE DE L'ATMOSPHERE, PAS DE MATERIEL RESPIRATOIRE AUTONOME, PAS DE HARNAIS + ATMOSPHERE APPAUVRIE EN OXYGENE = ASPHYXIE et / ou DANGER DE MORT

26 Les Les cas cas de de H 2 et 2 et C 2 H Exemple de gaz combustible : Hydrogène (H 2 ) Perception : incolore, inodore, sans saveur Densité / air : 0,07 Caractéristique de la molécule : la plus petite, la plus rapide, la moins visqueuse fuites les plus faciles et accumulation surtout en points hauts (mais concentrations aléatoires). 4% 74,5% Caractéristique de la flamme : non polluante, invisible à la lumière du jour sauf si présence de particules Compatibilité avec les matériaux à T ambiante : fragilise le fer, les aciers, la fonte et le titane Li (LIE) Ls H 2 / air niveau d'énergie : 10 fois moins que CnHm

27 Exemple de gaz combustible : Acétylène (C 2 H 2 ) Perception : incolore, odeur alliacée, narcotique Densité / air : 0,9 Caractéristique de la molécule : très instable, très inflammable, décomposition facile, dans un domaine large de P et T Combustion Décomposition : risque de décomposition explosive à partir d environ 2bars Compatibilité avec les matériaux : incompatibilité avec Cu, Hg, Ag 2% 85% C 2 H 2 dans l air Li (LIE) Ls 2% 93% C 2 H 2 dans O 2