Les défis des - Draeger

© Drägerwerk AG & Co. KGaA 1

Le monoxyde de carbone est l’une des substances les plus dangereuses dans l’industrie de l’acier. Existe-t-il un moyen fiable de contrôler ce gaz toxique ? Les responsables de la sécurité et le service de lutte contre l’incendie de l’usine ArcelorMittal d’Eisenhüttenstadt, dans l’État allemand de Brandebourg, se sont associés à Dräger pour mettre au point un système de détection de gaz complet, adapté sur mesure aux exigences particulières du site.

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Les défis des hauts fourneaux


BONNES PRATIQUES DE DÉTECTION DES GAZ EN ACIÉRIE : USINE D’ARCELORMITTAL DE EISENHÜTTENSTADT, EN ALLEMAGNE

Dans la plupart des pays, les normes de conception des systèmes de surveillance et les exigences relatives aux technologies de mesure des gaz sont définies par une réglementation rigoureuse, telle que les normes 109-601 (production de fer brut et d’acier) et 113-004 (cuves, silos et espaces confinés) de l’Assurance légale accidents du travail allemande (DGUV).

Températures extrêmes, bruit et machinerie lourde : l’acier est produit et transformé dans les conditions les plus rudes. Cependant, le danger le plus redoutable est tapi dans l’ombre et souvent à peine détectable : il s’agit du monoxyde de carbone, ou CO. Ce gaz toxique et très inflammable est libéré à chaque fois que des matériaux contenant du carbone sont brûlés sans une alimentation suffisante en oxygène, une réaction chimique courante dans de nombreux procédés de fabrication des aciéries, de la production de fonte brute au traitement de surface.

Le gaz de haut fourneau, par exemple, sous-produit utilisé comme combustible pour alimenter les réchauffeurs afin de générer de l’air chaud, contient 20 à 25 % de monoxyde de carbone. Le gaz de convertisseur, produit à chaque fois que du carbone est extrait de la fonte brute par oxydation, contient environ 75 % de monoxyde de carbone.

Les hauts fourneaux et les convertisseurs sont des zones ouvertes de l’usine. Les gaz peuvent s’en échapper aussi facilement qu’en cas de fuites ou de défaillances dans des zones fermées telles que les cuves ou les conduites de gaz. La surveillance constante de l’air ambiant est absolument fondamentale, à l’aide de détecteurs de gaz fixes dans toutes les zones à risque de l’usine, ainsi qu’avec des détecteurs portatifs intégrés aux équipements de protection individuelle.

Une toxine létale dans un environnement rude

QU’EST-CE QUI REND LE MONOXYDE DE CARBONE SI DANGEREUX ?

Formule chimique CODescription Gaz incolore et inodoreNuméro d’identification CAS 630-08-0Étiquetage requis Hautement inflammable, ToxiqueDensité 1,25 kg/m³ – légèrement moins dense que l’airLimites d’explosivité en vol.% LIE 10,9 / LSE 74,0Température d’inflammation 605 °CDonnées toxicologiques DL à 5 min. d’inhalation 16 000 ppm Valeur limite d’exposition professionnelle (VLEP) 50 ppm (valeur moyenne sur 8 heures)

MONOXYDE DE CARBONE

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Étant incolore, inodore et insipide, le monoxyde de carbone est un danger furtif, qui survient sans crier gare. Contrairement à l’idée répandue, il ne provoque aucun essoufflement. Les premiers signes d’une intoxication légère sont des vertiges et des maux de tête. Les victimes prennent souvent ces manifestations comme des symptômes de rhume ou de grippe. Dans certains cas, une intoxication au CO peut ne causer aucun symptôme initial et rester imperceptible jusqu’à ce que la victime perde conscience. Le seul moyen fiable pour déterminer la présence de concentrations dangereuses de CO dans l’air est d’utiliser des technologies spéciales de détection des gaz.

Le monoxyde de carbone, absorbé par les voies respiratoires, pénètre rapidement dans le sang. Une fois dans le sang, les molécules de CO se fixent sur les globules rouges, privant ainsi le corps de son apport en oxygène. La gravité des conséquences dépend de la concentration de CO et de la durée d’exposition. Si du CO s’échappe sans être détecté et qu’un ouvrier est exposé à une concentration de 660 ppm, en seulement 2 h 30, la moitié de ses globules rouges, responsables du transport de l’oxygène indispensable à la vie, sont bloqués.¹ Ce manque d’oxygène peut provoquer des lésions cérébrales et cardiaques, et entraîner une désorientation, une insuffisance cardiaque ou un AVC. Même si la victime survit à ce degré aigu d’intoxication, dans 10 à 40 % des cas, elle développera des affections cardiaques et nerveuses dans les trois semaines.²

Un danger grave, avec des conséquences à long terme

1 Jessel, Wolfgang, Gase - Dämpfe - Gasmesstechnik: ein Kompendium für die Praxis [Gaz - Vapeurs - Techniques de détection des gaz : recueil pratique], Dräger Safety AG & Company KGaA, Lübeck, 2001

2 Source : voir ci-dessus

LE CO BLOQUE LE TRANSPORT DE L’OXYGÈNE PAR LE SANG

Quels sont les effets du monoxyde de carbone sur le corps humain ?

- Déficience visuelle

400 ppm

Maux de tête survenant en 1 à 2 heures ; mortel après 3 heures

12 800 ppm

Décès en une à trois minutes

- Lésions cardiaques et respiratoires

- Nausées

- Vertiges- Maux de tête

- Désorientation- Fonctions cérébrales

affectées- Coma

- Faiblesse musculaire- Crampes

musculaires- Attaque

Limite d’exposition professionnelle (VLEP) pour une exposition continue au CO pendant une durée de 8 heures

50 ppm



Il existe diverses technologies de détection du monoxyde de carbone, notamment les tubes de prélèvement et les capteurs électrochimiques. Les usines de production d’acier doivent constamment veiller au respect de la VLEP et ont besoin d’effectuer des mesures précises et stables sur une longue durée. Les technologies de capteurs sont mieux adaptées à ces exigences que les tubes de prélèvement, et par ailleurs plus rentables à long terme. Toutes les décisions liées aux technologies de détection sont basées sur une analyse des risques.

Trois méthodes de détection du monoxyde de carbone sont couramment employées :

– les dispositifs individuels de détection de gaz, qui protègent les employés, que ce soit les ouvriers ou le personnel de lutte contre l’incendie de l’usine ;

– la surveillance de l’atmosphère dans les zones à risque de l’aciérie ;– les mesures d’autorisation d’accès avant l’entrée dans les

espaces confinés et les réservoirs de l’usine pour des tâches de maintenance ou de réparation.

Mais le CO n’est pas le seul gaz dangereux libéré lors de la fabrication de l’acier. D’autres gaz doivent être contrôlés dans de nombreuses zones. En général, ces gaz incluent le dioxyde de carbone (CO₂) et le sulfure d’hydrogène (H₂S), sans parler de la concentration d’oxygène et de divers gaz explosibles dans l’air. Par conséquent, selon la zone, des systèmes de détection multigaz sont nécessaires.

Chez ArcelorMittal, le plus gros producteur d’acier au monde, dont la deuxième aciérie la plus importante est basée à Eisenhüttenstadt, dans l’État allemand du Brandebourg, les responsables de la sécurité ont adopté la devise « Objectif Zéro » . Cette usine intégrée, comprenant un haut fourneau, une aciérie et des laminoirs à chaud et à froid, produit chaque année près de 2 millions de tonnes de fonte brute, qui est ensuite affinée pour créer divers produits. L’usine emploie quelque 2 500 personnes en interne, et presque autant en externe par le biais de divers sous-traitants.

Comment fonctionnent les diverses technologies de détection des gaz ?

Les normes strictes de l’usine d’Eisenhüttenstadt

OEL

30 ppm 50 ppm 35 ppm 25 ppm

60 ppm 200 ppm 200 ppm 400 ppm

OSHA(PEL)

NIOSH(REL)

ACGIH®(TLV®)

VLE INTERNATIONALES POUR LE MONOXYDE DE CARBONE

STEL

STEL / CEIL(C) (15 min.)

ACGIH® et TLV® sont des marques déposées de l’American Conference of Governmental Industrial Hygienists. LECT / Plafond (C) = Limite d’exposition à court terme / TLV-C (= valeur plafond).

Uwe Starun, responsable des technologies de sécurité incendie de l’usinedepuis plus de 30 ans.

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« Zéro accident » : dans l’industrie de l’acier, à la vue des dangers liés au monoxyde de carbone, voilà un objectif ambitieux. À Eisenhüttenstadt, personne n’en est plus conscient qu’Uwe Starun, ingénieur travaillant au sein de l’équipe Santé et sécurité au travail (HSE) de l’usine depuis 1984. Depuis 1991, il assure la gestion technique du service de lutte contre l’incendie de l’usine ArcelorMittal, dont il a conçu et développé le système de détection de gaz.



Suite à cet événement, ArcelorMittal a commencé à développer son système de détection de gaz dans l’usine d’Eisenhüttenstadt. Très vite, les premiers détecteurs fixes de CO ont été installés dans les zones à risque du haut fourneau et de l’aciérie de conversion. Simultanément, l’entreprise a investi dans des détecteurs de gaz portatifs supplémentaires pour la surveillance individuelle de l’air. Dräger était là dès le début.

Au cœur de l’usine se dresse le puissant haut fourneau 5A. En service depuis 1997, il produit chaque jour près de 5 000 tonnes de fonte brute en trois coulées en moyenne. Au cours de ce processus, il produit également toutes les heures 300 000 mètres cubes de gaz de haut fourneau contenant du CO, qui est évacué, purifié et stocké temporairement dans une grande cuve.

Cela fait du haut fourneau le point central de surveillance du monoxyde de carbone au sein de l’usine. En plus du trou de coulée, il existe sur le haut fourneau d’autres points susceptibles de dégager du gaz, notamment la cuve, à l’endroit où les tuyaux d’eau froide pénètrent dans le blindage en acier. Des gaz peuvent également s’échapper de la soufflante et du brûleur de surplus de gaz, ou encore de vannes non étanches au niveau des régénérateurs. La canalisation de distribution d’air chaud dans les refroidisseurs et injecteurs non étanches constitue elle aussi un point à risque. Des fuites peuvent également survenir dans la sole du haut fourneau.

Uwe Starun a lui-même fait l’expérience des dangers du monoxyde de carbone. À la fin des années 1980, dans ce qui était alors l’Allemagne de l’Est, des niveaux élevés de CO se sont échappés de ce qui était autrefois le haut fourneau n° 1, à cause de longues fissures dans la chemise externe. Le haut fourneau devait pourtant continuer à produire de la fonte brute pendant encore plusieurs mois avant la réparation d’envergure suivante inscrite au programme. « Cela a été un drame, mais il en est ressorti du bon », se souvient Uwe Starun. Avant cela, l’air ambiant n’était contrôlé que périodiquement, en recherchant des fuites de gaz à l’aide de tubes de prélèvement. « L’accident nous a clairement fait comprendre que nous ne pouvions travailler en toute sécurité qu’en assurant en permanence au personnel de l’usine une surveillance individuelle de l’air », explique l’ingénieur. « Lors d’une conférence à Leipzig, nous avons visité le stand de Dräger et découvert qu’ils avaient déjà mis au point de petits détecteurs portatifs, adaptés à la surveillance individuelle de l’air. Nous en avons acheté cinq. Ils nous ont permis de protéger nos employés contre le gaz tout en continuant à utiliser le haut fourneau pendant des mois », raconte-t-il.

Une surveillance fiable de tous les points à risque du haut fourneau

Des émissions très élevées de CO en guise d’avertissement

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Des appareils faciles à utiliserLe fonctionnement des différents dispositifs doit être aussi intuitif que possible. « Pas trop de boutons, ni d’appareils trop compliqués. Sinon, le risque d’erreur est trop important », déclare Uwe Starun. « Nous fournissons également des dispositifs individuels de détection de gaz à nos prestataires externes qui travaillent dans l’usine, qui ne sont pas nécessairement habitués à les utiliser. En cas de situation stressante, ces dispositifs doivent donc être faciles à utiliser », poursuit l’ingénieur.

Des mesures documentéesLes appareils doivent être capables d’enregistrer et de transmettre les données mesurées. Le Dräger Pac® 7000 intègre un enregistreur de données, qui aide à satisfaire aux exigences croissantes en matière de documentation. Il simplifie également l’analyse complète des résultats de mesure, faisant ainsi de la gestion de la sécurité un système d’apprentissage.

Depuis lors, le système n’a cessé de se développer. « ArcelorMittal attache une grande importance à la sécurité », explique Uwe Starun. « Les activités dans les zones dangereuses, par exemple, sont réglementées par une directive spéciale, qui s’applique à toutes les usines du groupe. Sur beaucoup de points, cette directive dépasse les normes légales. Par exemple, notre seuil d’avertissement pour la teneur de l’air en oxygène se situe entre 19,5 et 22,5 % en volume, ce qui est plus strict que les normes légales.»

ArcelorMittal a également des exigences très élevées quant aux technologies de détection qu’elle utilise. « Selon nous, Dräger apporte les meilleures solutions à nos problèmes de contrôle du CO.»

Des appareils robustesLes rudes conditions de travail de l’aciérie nécessitent des équipements résistants. Les dispositifs d’alarme individuels sont sujets à une usure mécanique, tandis que les équipements fixes d’extérieur sont exposés aux éléments.

Les capteurs doivent supporter une vaste plage de températures, et fonctionner de manière précise et fiable aussi bien à -25 °C qu’à +50 °C.

Des capteurs de compensation d’H² La plupart des capteurs CO électrochimiques sont également sensibles à l’hydrogène (H₂) et génèrent des fausses alarmes même à de faibles concentrations. Le capteur CO de Dräger compense presque totalement les influences de l’H₂ et offre de loin les meilleurs résultats par rapport aux autres marques.

Des capteurs résistantsLes capteurs DrägerSensor® sont extrêmement résistants. Ils permettent de réduire les efforts de maintenance et les coûts d’exploitation.

Des alarmes clairement identifiablesEn présence de concentrations dangereuses de monoxyde de carbone, toutes les personnes travaillant dans la zone concernée doivent être immédiatement averties. Les dispositifs de Drägerémettent des alarmes visuelles, sonores et vibratoires.

Une surveillance fiable du CO pour des conditions de travail sûres

Un équipement dont on peut être fier : plus de 2 000 systèmes de détection des gaz protègent la santé et la vie des employés.

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L’appareil adapté à chaque tâche

à la réglementation. Lorsque des opérations de réparation ou de maintenance doivent être effectuées sur des composants générant du CO, huit appareils mobiles Dräger X-zone® permettent de surveiller les zones dangereuses.

Et lorsque des mesures d’autorisation d’accès sont nécessaires pour entrer en espace confiné ou dans des cuves, canalisations ou puits, la technologie de mesure requise est à portée de main dans un kit CSE Dräger spécialement conçu à cet effet.

Aujourd’hui, l’usine d’ArcelorMittal de Eisenhüttenstadt dispose d’un système de détection des gaz de pointe, qui procure à son personnel une sécurité optimale, tout en restant rentable et gérable. Au total, 57 détecteurs de gaz fixes Dräger Polytron® veillent sur les zones à risque. 90 % des quelque 250 têtes de détection sont équipées de capteurs de CO.

Pour ce qui est de la surveillance individuelle de l’air, 2 200 détecteurs monogaz portatbles Dräger Pac® 7000 et 300 détecteurs multigaz Dräger X-am® (types 2000 et 5600) sont à la disposition du personnel de l’usine. Dans les divers centres de contrôle, 70 stations de test au gaz sont installées, ce qui garantit que chaque employé peut travailler avec un équipement testé conformément

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La sécurité envisagée comme un système global

Un contrat de maintenance complet avec le Dräger Service garantit qu’il y a toujours suffisamment d’appareils fonctionnels sur le site, tout en simplifiant la procédure de maintenance.

L’équipe de l’atelier utilise le logiciel Drägerware pour gérer le vaste parc d’appareils de l’usine. Ce logiciel permet notamment aux techniciens de générer des rapports à jour indiquant les détecteurs nécessitant une inspection, ou encore de consulter à la demande l’historique de maintenance complet de chaque appareil.

Dans les situations exceptionnelles (arrêt de production pour maintenance, par ex.) où l’usine a besoin de dispositifs supplémentaires, le service de location de Dräger peut fournir rapidement suffisamment d’équipements, sans compter la marge de sécurité.

En plus d’assurer la tranquillité d’esprit des responsables comme du personnel, ce fonctionnement permet de réduire les coûts. Chaque panne ou fausse alarme évitée représente un gain de temps et d’argent. Car, si chez Dräger nous envisageons la sécurité comme un système global, nous n’en oublions pas pour autant l’aspect financier.

L’un des facteurs de sécurité est la qualité du matériel ; l’autre, la qualité des logiciels et des services. La combinaison de ces éléments permet de créer une solution à valeur ajoutée.

L’usine d’ArcelorMittal d’Eisenhüttenstadt dispose d’un atelier de détection de gaz entièrement équipé, construit en partenariat avec Dräger. C’est là que sont réalisés tous les calibrages et tests nécessaires. Les techniciens chargés de la maintenance des dispositifs ont été formés à la Dräger Academy, conformément aux normes 213-056 (T021) et 213-057 (T023) de l’Assurance légale accidents du travail allemande (DGUV).

IMPRESSIONDräger Safety AG & Co. KGaARevalstrasse 123560 Lübeck, Allemagne

www.draeger.comToutes les 20 minutes, ça chauffe dans le convertisseur. Dix systèmes de détection de gaz avec un total de 33 émetteurs alertent immédiatement le personnel de l’usine en cas de changement de la concentration en gaz.

Pour découvrir notre gamme complète de technologies de détection de gaz portatives et trouver les solutions adaptées à vos défis quotidiens, rendez-vous surwww.draeger.com/portable-gas-detection

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