Synthèse des scénarios d’accident - Analyse préliminaire des risques

I. Analyse préliminaire des risques

3. Synthèse des scénarios d’accident

Le tableau d’analyse des risques a permis de mettre en évidence les scénarios d’accidents majeurs synthétisés ci-dessous.

Phénomènes dangereux Scénario majeur d’accident

N° Désignation

INCENDIE 1.5 Incendie du stockage de paille

EXPLOSION VCE (en espace confiné)

2.1a Explosion VCE dans le digesteur en fonctionnement à vide 2.1b Explosion VCE dans le post-digesteur en fonctionnement à vide 4.10 Explosion VCE dans le container de d’épuration

4.12 Explosion VCE dans le local chaudière EXPLOSION UVCE

(à l’air libre)

2.3a Explosion UVCE suite à la ruine du gazomètre (en toiture d’un digesteur) 2.3b Explosion UVCE suite à la ruine du gazomètre (en toiture du post-digesteur) DEGAGEMENT TOXIQUE H2S 2.4 Dégagement toxique suite à la ruine du gazomètre

DEVERSEMENT DE MATIERES 2.5 Déversement de matières suite à la ruine du digesteur

II I I. . M M

ETETHHOODDOOLLOOGGIIEE DDEE CCOOTTAATTIIOONN EETT SSEEUUIILLSS DD

’ ’

EFEFFFEETSTS RREEGGLLEEMEMENNTTAAIIRREESS

1. Cotation en probabilité et gravité

Afin d’évaluer les différents dangers identifiés, nous allons déterminer la probabilité d’occurrence et la gravité des phénomènes dangereux identifiés. Pour cela, nous nous basons sur la circulaire du 10 mai 2010 (récapitulant les règles méthodologiques applicables aux études de dangers, à l'appréciation de la démarche de réduction du risque à la source et aux plans de prévention des risques technologiques (PPRT) dans les installations classées en application de la loi du 30 juillet 2003).

Il s’agit d’une grille d’appréciation (dite grille MMR) se subdivisant en 25 cases correspondant à des couples

« probabilité » / « gravité des conséquences ». L’échelle d’évaluation de la probabilité et celle de la gravité correspondent à celles définies dans l’arrêté du 29 septembre 2005 et sont rappelées ci-dessous :

Classe de

probabilité Type d’appréciation qualitative

E « Evénement possible mais extrêmement peu probable » :

n’est pas impossible au vu des connaissances actuelles, mais non rencontré au niveau mondial sur un très grand nombre d’années et d’installations.

D « Evènement très improbable » :

s’est déjà produit dans ce secteur d’activité mais a fait l’objet de mesures correctives réduisant significativement sa probabilité.

« Evènement improbable » :

un évènement similaire déjà rencontré dans le secteur d’activité ou dans ce type d’organisation au niveau mondial, sans que les éventuelles corrections intervenues depuis apportent une garantie de réduction

significative de sa probabilité.

B « Evènement probable » :

s’est produit et/ou peut se produire pendant la durée de vie de l’installation.

A « Evènement courant » :

s’est produit sur le site considéré et/ou peut se produire à plusieurs reprises pendant la durée de vie de l’installation, malgré d’éventuelles mesures correctives.

Niveau de gravité des conséquences

Zone délimitée par le seuil des effets létaux

significatifs

Zone délimitée par le seuil des effets létaux

Zone délimitée par le seuil des effets irréversibles sur la

vie humaine DESASTREUX Plus de 10 personnes

exposées Plus de 100 personnes

exposées Plus de 1 000 personnes exposées

CATASTROPHIQUE Moins de 10 personnes

exposées Entre 10 et 100 personnes Entre 100 et 1 000 personnes exposées IMPORTANT Au plus 1 personne

exposée Entre 1 et 10 personnes

exposées Entre 10 et 100 personnes

SERIEUX Aucune personne

exposée Au plus 1 personne

exposée. Moins de 10 personnes exposées

MODERE Pas de zone de létalité hors de l’établissement Présence humaine exposée à des effets irréversibles inférieure à « une personne » Pour la détermination de la gravité, les règles de comptage des personnes sont celles définies dans la fiche 1 de la circulaire du 10 mai 2010.

La cotation en probabilité et gravité permet de définir trois zones de risque accidentel (Cf. grille suivante) : - une zone de risque élevé,

- une zone de risque intermédiaire, - une zone de risque moindre.

Gravité des

conséquences Probabilité (sens croissant de E vers A)

E D C B A

2. Principe de modélisation

La modélisation des scénarios d’accident est réalisée selon les principes retenus dans :

- le rapport de l’INERIS DRA-09-101660-12814A « Scénarios accidentels et modélisation des distances d’effets associés pour des installations de méthanisation de taille agricole et industrielles »,

- la circulaire du 10 mai 2010 (récapitulant les règles méthodologiques applicables aux études de dangers, à l'appréciation de la démarche de réduction du risque à la source et aux plans de prévention des risques technologiques (PPRT) dans les installations classées en application de la loi du 30 juillet 2003).

3. Seuils d’effets réglementaires utilisés pour la modélisation des zones d’effets

Les seuils d’effets sont donnés par la réglementation (arrêté du 29 septembre 2005). Ils représentent des valeurs limites d’une grandeur représentative d’un effet sur les personnes, les biens ou l’environnement, correspondant à un niveau d’intensité de l’effet.

Les effets irréversibles sur les personnes correspondent à des blessures dont les victimes garderont des séquelles ultérieures. Les effets létaux correspondent au décès.

- Seuil des Premiers Effets Létaux (S.P.E.L.) : concentration, pour une durée d’exposition donnée, au-dessus de laquelle on peut observer des premiers effets létaux au sein de la population exposée.

- Seuil d’Effets Irréversibles (S.E.I.) : concentration, pour une durée d’exposition donnée, au-dessus de laquelle on peut observer des effets irréversibles au sein de la population exposée.

Remarque : Compte tenu de la cinétique de réalisation de ces phénomènes, de l'énergie libérée et du retour d'expérience, toute personne comprise dans la flamme, quelle que soit la durée d'exposition, est considérée comme exposée à des effets létaux significatifs au sens du titre IV de l'arrêté du 29 septembre 2005.

C’est pourquoi les seuils des effets thermiques sont définis par le rayonnement thermique et non pas par la convection thermique.

Pour les effets de surpression, la distance de la surpression de 20 mbar est prise comme égale à deux fois la distance d’effet obtenue pour une surpression de 50 mbar car il existe des dispersions de modélisation pour les faibles surpressions.

• EFFETS SUR LES PERSONNES :

• EFFETS SUR LES STRUCTURES :

4. Description des modèles d’évaluation des effets

4.1. Description du modèle d’évaluation des effets thermiques

La méthode de calcul utilisée permet à la base d’évaluer des effets thermiques produits par un feu d’entrepôt. Il s’agit du logiciel FLUMILOG (FLUx éMIs par un incendie d’entrepôt LOGistique), dont l’INERIS est à l’origine. L'outil a été construit sur la base d'une confrontation des différentes méthodes utilisées complétée par des essais à moyenne et d'un essai à grande échelle. Cette méthode peut prendre en compte les paramètres prépondérants dans la construction des entrepôts afin de représenter au mieux la réalité.

Cette méthode permet de calculer l’incendie d’une cellule de stockage et d’étudier la propagation aux cellules voisines. Les distances d’effets des flux thermiques sont calculées en considérant :

- l’absence totale de moyens de secours et d’extinction ;

- la propagation de l’incendie et sa puissance au cours du temps ; - les protections passives (murs coupe-feu,…).

La méthode Flumilog prend en compte la cinétique de l’incendie et son évolution dans le temps et permet ainsi de modéliser l’évolution de l’incendie depuis l’inflammation jusqu’à son extinction par épuisement du combustible. Elle

Le logiciel Flumilog permet également d’évaluer les effets thermiques produit par un stockage en masse de combustible solide. Cette méthode peut également s’appliquer à des incendies en extérieur. Les caractéristiques REI¹ des parois sont automatiquement considérées par le logiciel comme égales à 0.

C’est donc cette méthode de calcul que nous proposons de retenir pour modéliser les conséquences d’un incendie sur les différents stockages de déchets.

Les simulations Flumilog du présent dossier sont réalisées avec la version de calcul V5.2.0.0.

Les différentes étapes de la méthode sont présentées dans le logigramme ci-après.

Illustration 4 : Principe de la méthode FLUMILOG

Les différentes étapes de la méthode sont les suivantes :

- Acquisition et initialisation des données d’entrée (données géométriques du stockage, nature des produits entreposés, le mode de stockage, données d’entrée pour le calcul : débit de pyrolyse en fonction du temps, comportement au feu des toitures et parois si présentes…),

- Détermination des caractéristiques des flammes en fonction du temps (hauteur moyenne et émittance), - Calcul des distances d’effet en fonction de temps. Ce calcul est réalisé sur la base des caractéristiques des

flammes déterminées et de celles des parois résiduelles susceptibles de jouer le rôle d’obstacle au rayonnement.

1 La résistance au feu des éléments de construction est aujourd’hui indiquée à l’aide de la classification REI européenne. Il existe trois éléments : R, E et I ; ces lettres sont suivies de 2 ou 3 chiffres donnant le temps de résistance en minutes.

Classification R (Résistance mécanique

ou stabilité) E (Etanchéité au gaz

et flammes) I (Isolation thermique)

* R (anciennement SF

– Stable au Feu) X Non concerné Non concerné

RE (anciennement PF X X Non concerné

L’objet de la 1^ère étape est de déterminer tous les paramètres nécessaires à l’utilisation de l’outil Flumilog. Ces informations sont :

- relatives à la cellule, dimensions et nature de la structure, des parois et de la toiture et leur comportement au feu ;

- relatives au stockage, dimensions, nombre de niveaux et mode de stockage ;

- relatives au combustible, dimensions, composition de la « palette » moyenne (masse de combustibles dans la cellule divisée par le nombre de palettes).

Données nécessaires pour définir la palette moyenne Dimensions de la palette Largeur (en m), Longueur (en m) et Hauteur (en m) Composition de la palette

Composition des produits

combustibles (en kg) Nature et masse de combustibles présents dans la palette (bois, PE, caoutchouc, cartons …)

Composition des incombustibles (en

kg) Nature et masse d’incombustibles présents dans la palette (acier, eau …)

Masse d’une palette (en kg) Cette valeur permet d’estimer la masse volumique de la palette et d’estimer ainsi son degré de compacité.

4.2. Description du modèle d’évaluation des effets mécaniques d’une explosion de gaz

4.2.1. Préliminaires – Choix du modèle

Les méthodes simples d’évaluation des conséquences des explosions ne sont jamais prévues pour traiter des aspects à la fois mécaniques (ondes de pression) et thermiques. Ainsi, dans cette étude ne seront abordés que les calculs dédiés aux ondes de pression.

La méthode permettant de déterminer les effets de pression dans le cas d'une explosion repose sur : - la détermination de l’énergie disponible lors de l’explosion,

- la méthode multi-énergie pour évaluer l’atténuation des effets de pression.

Cette démarche a l’avantage d’être applicable aussi bien pour les explosions à l’air libre (UVCE) que pour l’évaluation des effets de surpression liés à l’éclatement d’un réservoir (atmosphère confiné).

4.2.2. Description du modèle multi-énergie

Les principes de base sur lesquels repose cette méthode sont directement inspirés des mécanismes qui gouvernent le déroulement des explosions de gaz.

L’idée centrale des méthodes basées sur le concept multi-énergie est qu’une explosion de gaz produit des effets d’autant plus important qu’elle se développe dans un environnement encombré ou turbulent dans lequel la flamme peut se propager rapidement et qu’en dehors de ces zones, les effets de pression associés à la propagation de flamme sont minimes.

Ainsi, pour comprendre la méthode Multi-Energie, il convient tout d’abord de garder à l’esprit qu’une explosion de gaz n'est susceptible d'engendrer de fortes surpressions que si :

- les flammes atteignent une vitesse de propagation importante (plusieurs dizaines de m/s), - ou si les gaz sont confinés par des parois solides.

Pour cela, il convient de tenir compte des nombreux paramètres qui ont une influence sur la vitesse de propagation des flammes, parmi lesquels peuvent être cités :

- la densité d'obstacles,

Dans le cadre d’une application de la méthode Multi-Energie, la « violence » de chaque explosion élémentaire peut ensuite être caractérisée par un indice compris entre 1 et 10. A chaque indice correspond un niveau de surpression maximum.

Les niveaux maximums et les courbes d'atténuation de la surpression en fonction de la distance sont donnés, pour chaque indice, sur des abaques.

Le principe de la méthode multi-énergie et la méthodologie appliquée pour la détermination de l’énergie disponible d’explosion sont détaillées en Annexe 2.

II I II I. . E E

TUTUDDEE DDEESS SSCCEENNAARRIIOOSS DD

’ ’

ACACCCIIDDEENNTTSS

1. Scénario 1.5 : Incendie sur le stockage de paille

Le scénario étudié est l’inflammation du stockage de paille.

1.1. Cotation en probabilité

La liste des organes de sécurité mis en place est détaillée dans le tableau ci-dessous.

Equipements Organe de sécurité associé

Hangar paille Détecteur et alarme incendie

Mur coupe-feu 2h autour du stockage de paille (3 côtés)

Au vu de l’accidentologie, un départ de feu au sein de matériaux combustibles est un évènement courant qui peut se produire à plusieurs reprises durant l’exploitation du site.

Toutefois, au regard des moyens de maîtrise des risques intégrés dans la conception de l’installation, sa propagation à l’intégralité du stockage est plus rare et la probabilité du scénario d’incendie généralisé du stockage est donc évaluée à B « Evénement probable ».

1.2. Cotation en gravité – modélisation du scénario

La note de calcul issue de la simulation FLUMILOG est fournie en Annexe 3.

Sont présentés ci-après les hypothèses de modélisation ainsi que les distances d’effets.

1.2.1. Données d’entrée et hypothèses

Pour les besoins du calcul, la composition des intrants peut être facilement intégrée dans le logiciel puisqu’au niveau du choix du combustible, Flumilog offre la possibilité de choisir le plastique ou le carton … et permet de prendre en considération l’humidité (rajout d’un pourcentage d’eau au sein de la palette).

Le stockage de paille est réalisé dans un hangar couvert de 14 m sur 12 m fermé sur 3 côtés par des murs coupe-feu et ouvert sur le 4^ème. En fonction de la masse volumique de la paille (150 kg/m³) et de la teneur en eau (faible pour la paille de l’ordre de 15%), on définit la composition de la palette Flumilog comme suit :

Type de

combustible Volume maximum de

stockage Dimension du

stockage Hauteur Composition de la palette Flumilog de 1 m³

(1 m x 1m x h= 1m)

Paille 1 008 m³ 14 m par 12 m 6 m 85 % de palette bois => 128 kg

15 % d’eau => 22 kg

Les modélisations Flumilog permettent de prendre en considération les effets du bâti sur l’incendie (murs coupe-feu, effondrement des structures pouvant recouvrir les combustibles et limiter la combustion).

Dans le cas présent, on considère un hangar avec une toiture métallique.

1.2.2. Effets thermiques

Les caractéristiques de l’incendie, obtenues avec les hypothèses considérées, sont les suivantes.

Durée de l’incendie (min) Puissance maximale de

l’incendie (MW) Emissivité max de la

flamme (kW/m²) Hauteur maximale de flamme (m)

143 47,4 23,5 7,9

Les distances d’effets thermiques sont donc :

Illustration 5 : Distance d’effets thermiques du scénario 1.5 : Incendie du stockage de paille pour une cible de 1,8 m au-dessus du sol

Flux thermique correspondant 8 kW/m² 5 kW/m² 3 kW/m² Paille Distance face Longueur – mur ouvert 10 m 10 m 13 m

Distance face murs coupe-feu Non atteint Non atteint Non atteint

1.2.3. Cotation en gravité

La fiche 1 de la circulaire du 10 mai 2010 (relative à la méthodologie de comptage des personnes pour la détermination de la gravité des accidents) permet de comptabiliser le nombre de personnes extérieures à proximité du site.

Seuils d’effet Caractéristique de la cible en dehors du

site où l’effet serait observé Nombre de personnes extérieures au site

Gravité (arrêté du 29/09/05)

Sc.1.5

Zone des dangers significatifs

pour la vie humaine Seuil des effets contenu dans le site 0 1

Zone des dangers graves pour

la vie humaine Seuil des effets contenu dans le site 0 1

Zone des dangers très graves

pour la vie humaine Seuil des effets contenu dans le site 0 1

La gravité est donc qualifiée de « modérée ».

Le seuil des effets dominos (8 kW/m²) atteint la plateforme de stockage des digestats solides. Par mesure de sécurité, aucune benne de stockage ne sera implantée dans le périmètre des effets domino soit 10 m devant le stockage de paille.

Illustration 6 : Effets thermiques pour le scénario 1.5. Incendie sur le stockage de paille

1.3. Classement du scénario 1.5

En reprenant la grille d’appréciation, le scénario 1.5 : Incendie sur le stockage de paille est classé en zone de risque moindre.

Gravité des

conséquences Probabilité (sens croissant de E vers A)

E D C B A

DESASTREUX CATASTROPHIQUE

IMPORTANT SERIEUX

MODERE SCENARIO 1.5

1.4. Risques associés au risque incendie

1.4.1. Effets des fumées

L’évaluation de la quantité et de la nature des émissions gazeuses lors d’un incendie apparaît complexe, sachant que la pyrolyse et la combustion engendrent la formation d’une large gamme de produits, dont les quantités varient fortement en fonction de l’apport énergétique et de l’apport en oxygène.

Dans le cas du site, aucun produit chloré ou fluoré n’est présent, ainsi, parmi tous les gaz produits, le monoxyde de carbone (CO) reste le toxique principal : il est inodore et donc non décelable.

La détermination précise des zones de danger aux seuils d’effets toxiques est donc difficilement réalisable.

Toutefois, les risques liés à l’inhalation de fumées pour les personnes à l’extérieur du site sont moins importants qu’en atmosphère confiné. En effet, dans un espace fermé, les concentrations en polluant peuvent rapidement augmenter et atteindre les concentrations des effets irréversibles voire létaux à plus ou moins longue échéance. Par contre, en environnement ouvert, les concentrations dans l’air en polluant vont décroître avec la distance à l’incendie (dispersion atmosphérique).

Les risques les plus importants sont pour le personnel d’intervention qui doit être équipé d’appareils respiratoires autonomes au niveau du foyer proche de l’incendie.

Aucun rayon de danger n’a été retenu concernant la toxicité des fumées.

1.4.2. Pollution par les eaux d’extinction d’incendie

Le dernier effet à considérer pour un incendie est lié à l’utilisation de l’eau pour endiguer l’incendie. En effet, en l’absence de rétention suffisante et de protection du réseau des eaux pluviales, les eaux d’extinction d’incendie peuvent engendrer une pollution du milieu naturel.

Le site dispose également d’un dispositif de récupération des eaux d’extinction d’un éventuel incendie (voir détails en partie III.2.3).

2. Scénario 2.1a et 2.1b : Explosion VCE dans les digesteurs ou le post-digesteur en fonctionnement à vide

Le risque d’explosion sur le site est lié à la formation d’une zone ATEX de gaz (le biogaz contenant du méthane).

L’explosion n’a lieu que si les proportions de combustible et comburant sont dans le domaine d’explosivité et si une source d’inflammation est présente.

L’explosion VCE a lieu en espace confiné. Dans le cadre du projet, l’espace confiné est le digesteur ou le post-digesteur à vide (volume réactif le plus important).

2.1. Cotation en probabilité

L’explosion du digesteur (ou post-digesteur) est un évènement qui a déjà été rencontré dans des installations de méthanisation d’après l’accidentologie.

Le risque d’explosion a été pris en compte dès la conception de l’installation. La liste des organes de sécurité mis en place est détaillée dans le tableau ci-dessous.

Equipement Organe de sécurité associé

Digesteurs / Post-digesteur

Soupape de sécurité munie d’un dispositif anti-gel Capteur de pression (haute et basse)

Thermomètre

Suivi du procédé de méthanisation (débits, agitation, mesures CH4, O2…) Etanchéité des équipements

Signalisation du risque ATEX avec panneaux d’interdiction de fumer, d’approcher une flamme nue

Utilisation de matériels aux normes ATEX

Event d’explosion (enveloppe souple du gazomètre) Inertage du ciel gazeux à l’azote avant maintenance Maintenance réalisée par des professionnels

Avec la mise en place de mesures de prévention spécifiques, la classe de probabilité est D « Evènement très improbable ».

2.2. Cotation en gravité – modélisation du scénario

Une modélisation est réalisée pour déterminer les zones d’effet de ce scénario d’accident (voir détails en annexe).

2.2.1. Données d’entrée et hypothèses

Il est considéré la formation d’une ATEX à la stœchiométrie d’un mélange d’air et de méthane (stœchiométrie du CH4 est de 9,5%) dans le digesteur à vide (vidange du digesteur). Il s’agit d’un scénario majorant puisque dans cette situation, le volume explosif est maximal.

Le volume à considérer est donc le volume total du digesteur ou du post-digesteur.

Le digesteur se compose de béton et d’une double membrane en toiture. La pression statique d’ouverture de la membrane est de 30 mbar (valeur standard mentionnée par l’INERIS).

L’explosion éjecte à l’extérieur 75% du volume inflammable initial à travers les parois soufflées. Le nuage formé est fortement turbulent sous l’impulsion de la pression résiduelle de l’explosion primaire. Le digesteur devient largement ventilé. Dans ces conditions, les effets de pression sont largement supérieurs à l’extérieur du digesteur qu’à l’intérieur.

Ce scénario correspond au scénario « Explosion de l’ATEX interne à un gazomètre » du rapport de l’INERIS DRA-09-101660-12814A « Scénarios accidentels et modélisation des distances d’effets associés pour des installations de méthanisation de taille agricole et industrielles ». En effet, les digesteurs et le post-digesteur sont munis d’un gazomètre en toiture avec une membrane souple, il ne s’agit pas de digesteurs métalliques avec évent comme dans

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