Protection contre les explosions de poussière

Les broyeurs à marteaux font partie des installations de traitement les plus importantes dans l’industrie des produits en vrac pour le broyage des céréales, du bois, de la biomasse ou d’autres matières organiques. En raison de la vitesse de rotation élevée de leur rotor, de leur grande énergie cinétique et du traitement de poussières inflammables, ils représentent toutefois des sources de danger typiques pour les incendies et les explosions de poussière. Un concept de protection efficace doit donc tenir compte à la fois de la protection contre les explosions et de la protection organisationnelle et technique contre les incendies.

La protection contre les explosions et les incendies pour les broyeurs à marteaux comprend un concept de sécurité global qui combine des mesures préventives, constructives, basées sur la détection et organisationnelles. Seule l’interaction coordonnée de ces éléments empêche de manière fiable que des étincelles, une surchauffe, des corps étrangers ou des dépôts de poussière ne provoquent un incendie ou une explosion de poussière. Un système de protection moderne et bien entretenu protège les employés, les installations et les bâtiments, minimise les pertes de production et répond à toutes les exigences légales et techniques en matière d’assurance. Une protection complète contre les explosions et les incendies est donc non seulement indispensable pour des raisons de sécurité, mais constitue également un facteur économique important pour un fonctionnement efficace et sans faille des installations.

Les broyeurs à marteaux atteignent des vitesses périphériques d’environ 100 m/s. Si des corps étrangers tels que des pièces métalliques pénètrent dans la chambre de broyage ou si l’usure provoque des frottements, des étincelles d’origine mécanique peuvent se produire. De plus, des roulements surchauffés, des tamis obstrués ou des matériaux qui couvent dans la chambre de broyage peuvent entraîner une augmentation de la température. Cela entraîne à la fois des risques d’explosion typiques et des scénarios d’incendie classiques tels que des feux couvants ou des nids de braises. Les dépôts de poussière dans les tuyaux, les chambres de filtration ou sur les surfaces des machines augmentent encore la charge calorifique et favorisent la propagation du feu ou des gaz chauds.
Comme les explosions ou les incendies peuvent se propager via les vis sans fin, les filtres, les silos ou les conduites, tous les composants du système – de la réception des matières premières à la séparation des produits – doivent être pris en compte. La protection contre la propagation des flammes, les gaz d’incendie et les étincelles est donc un élément essentiel du système global.

La première ligne de défense consiste en des mesures qui empêchent les sources d’inflammation et minimisent le risque de développement d’un incendie. La séparation des matières étrangères à l’aide de séparateurs magnétiques, de séparateurs de particules lourdes ou des systèmes d’alimentation Tietjen AGS et DA, qui combinent les deux, empêche la formation d’étincelles et réduit la charge mécanique du broyeur.
Un système de capteurs complet est tout aussi important : surveillance de la température au niveau des roulements et dans la chambre de broyage, surveillance du courant du moteur pour détecter les blocages, ainsi que surveillance du niveau de remplissage par vide ou par détection de niveau ( ). Ces capteurs doivent être conformes à la norme ATEX/NEC 500 et émettre automatiquement un signal ou arrêter le broyeur en cas de dépassement des valeurs limites.
De plus, toutes les tuyauteries et tous les composants doivent être mis à la terre de manière fiable afin d’éviter les risques d’inflammation électrostatique.
Du point de vue de la protection contre les incendies, une conception de l’installation générant peu de poussière, un nettoyage régulier et des mesures constructives visant à empêcher l’accumulation de matériaux sont d’une importance cruciale. Ceux-ci réduisent considérablement la charge calorifique et le risque de points de combustion lente.

Comme les mesures préventives ne peuvent garantir une sécurité absolue, des dispositifs de protection constructifs sont ajoutés.
Les systèmes de broyage Tietjen sont conçus pour résister à des pressions d’explosion (généralement 0,4 bar), de sorte que les composants importants tels que les carters de broyeurs, les filtres, les vis sans fin et les tuyauteries puissent résister à une explosion.
De plus, des écluses à roue cellulaire et des dispositifs de sécurité supplémentaires dans les systèmes d’alimentation Tietjen empêchent la transmission de la pression et des flammes aux zones adjacentes de l’installation.
La soupape d’admission d’air A-Vent, un système de protection homologué, conçu pour l’alimentation en air d’admission des dispositifs d’alimentation, se ferme en quelques millisecondes en cas d’explosion, empêchant ainsi de manière fiable la propagation de la pression et des flammes.
Les systèmes de protection pour la décompression sans flamme, tels que la soupape de surpression E-Vent de Tietjen, s’ouvrent en cas d’accumulation de surpression. Ils permettent à l’explosion de s’échapper de manière contrôlée dans l’environnement et empêchent ainsi d’endommager le broyeur et l’installation de broyage. Le dispositif anti-retour de flamme intégré empêche la propagation de la flamme dans l’environnement.

La détection des risques d’incendie potentiels est un élément central du concept global. Les systèmes de détection d’étincelles dans les conduites de transport empêchent les particules incandescentes de pénétrer dans le filtre. Les capteurs de CO ou les détecteurs de gaz d’incendie dans l’air évacué détectent les feux couvants à un stade précoce, tandis que les détecteurs d’élévation de température sur les filtres et les conteneurs signalent la présence de braises.
Différents systèmes sont disponibles pour lutter contre les incendies : des systèmes automatiques d’extinction des étincelles, un brouillard d’eau à haute pression pour refroidir les canaux, des points d’extinction manuels et, selon la conception de l’installation, des systèmes d’inertage au CO₂ qui inertent le broyeur ou le filtre et étouffent ainsi les points de combustion lente.

Un concept de protection n’est efficace que s’il est mis en œuvre de manière cohérente dans l’entreprise. Le personnel doit être formé pour détecter les dysfonctionnements, gérer les alarmes incendie ou étincelles et réagir de manière appropriée en cas d’incendie ou d’explosion. Des intervalles de nettoyage et d’inspection documentés sont indispensables pour détecter à temps les accumulations de poussière, l’usure ou les composants défectueux. Les composants liés à la sécurité, tels que les soupapes A-Vent, E-Vent ou les écluses à roue cellulaire, doivent faire l’objet d’inspections annuelles et d’un nettoyage approfondi au moins tous les trois ans. Les réparations et les interventions sur le système de protection doivent être documentées par un processus d’autorisation et de contrôle.

In the case of a dust explosion within the grinding system, it is vital to discharge the resulting explosion overpressure (p_max e.g. 9 barg) in a controlled manner and consequently reduce it to a harmless level (p_red=0.4 barg). When doing so, no flame may escape from the machines and appliances in an uncontrolled manner.

Structural dust explosion protection only works reliably if the components are professionally coordinated to work together with one another.

1. Explosion decoupling of the feed and discharge channels:

• Blowout preventer and metering screw
• Blowout preventer and vibration feed device
• Drum feeder with non-return valve
• Rotary valve
• Active explosion decoupling by means of extinguishing bottles

2. Pressure-shock resistant machines and system parts between the decoupling points

3. Explosion decoupling of the supply and exhaust air:

• Filter system for aspiration air with special filter bags for decoupling the exhaust air
• Passive non-return valve in the air inlet of the feeder (A-Vent)

4. Flameless explosion venting at the mill secondary container and at the filter system

5. Active explosion suppression by means of extinguishing bottles

Tietjen Verfahrenstechnik s’occupe depuis des décennies de la protection contre les explosions et les incendies pour les installations de broyage. Après la publication de la première directive ATEX en 1994, Tietjen a commencé à se concentrer sur les mesures constructives de protection contre les explosions dans les broyeurs à marteaux. Dès 1999, les essais de broyeurs résistants aux chocs de pression ont commencé dans des instituts d’essai allemands. Après la transposition de la directive ATEX dans le droit national en 2003, la protection contre les explosions est devenue obligatoire pour tous les broyeurs.