NOTE RELATIVE A LA QUANTIFICATION DES SCENARIOS …

Installations classées pour la protection de l'environnement

Demande d'autorisation environnementale

NOTE RELATIVE A LA QUANTIFICATION DES SCENARIOS ACCIDENTELS

Novembre 2018

Note de quantification des phénomènes accidentels

Annexe D.A.E. Projet HTL – ECE - 2018 2

SOMMAIRE

1 - RAPPEL DES SCENARIOS EXISTANTS ............................................................................ 31.1 Parc alcool n°1 ................................................................................................................. 3

1.2 Bâtiment HTL1 .................................................................................................................. 7

1.3 Bâtiment HTL5 .................................................................................................................. 9

2 - QUANTIFICATION DES NOUVEAU SCENARIOS D'ACCIDENT ...................................... 122.1 Identification des scénarios ............................................................................................. 12

2.2 Scénario n°1 – Feu de nappe au niveau de la future plateforme de distillation ............... 12

2.2.1 Outil de modélisation ............................................................................................... 132.2.2 Données du calcul ................................................................................................... 142.2.3 Résultats.................................................................................................................. 15

2.3 Scénario n°2 – UVCE au niveau de la future plateforme de distillation ........................... 16

2.3.1 Outil de modélisation ............................................................................................... 162.3.2 Calcul des zones d'effets ......................................................................................... 19

2.4 Scénario n°3 : Perte de confinement d'une tuyauterie d'éthanol ..................................... 21

2.5 Scénario n°4 : Feu de nappe dans le futur local des pompes d'éthanol .......................... 22

2.6 Scénario n°5 : Feu de nappe au niveau de la future aire de dépotage d'alcool ............... 24

2.7 Scénario n°6 : Feu de nappe au niveau de l'unité de distillation existante HTLO ............ 25

2.8 Scénario n°7 : Feu de nappe au niveau de la rétention de la cuve d'alcool aérienne ...... 27

2.9 Scénario n°8 : Feu de nappe au niveau de l'aire de dépotage existante d'alcool ............ 28

3 - Annexes ............................................................................................................................. 30

Annexe n°1 Représentation des zones d'effets – Parc alcool futur et unité de distillation

Annexe n°2 Représentation des zones d'effets – Installations du parc alcool existant et distillation HTLO

Annexe n°3 Note de calcul Aloha – scénario n°2

Annexe n°4 Note de calcul Aloha – scénario n°3

Annexe n°5 Présentation du logiciel Panfire

La réalisation de ce document a été assurée par la société ETUDES CONSEIL ENVIRONNEMENT, en étroite collaboration avec HTL.

ETUDES - CONSEIL – ENVIRONNEMENT 23, rue Notre Dame – 35 600 REDON 02 99 72 17 31

Intervenant et rédacteur : Laurent MORILLE Vérificateur : Christian CABOURG



1 - RAPPEL DES SCENARIOS EXISTANTS

Différents scénarios d'accidents relatifs aux installations existantes ont été quantifiés dans le cadre des précédentes études de dangers et du dossier de porter à connaissance relatif à la modification du parc de stockage d'alcool en 2015 d'une part et du projet HTL5 en 2017 (magasin de stockage des matières premières) d'autre part.

Les effets des différents scénarios quantifiés sont contenus dans les limites du site.

1.1 Parc alcool n°1

Les résultats des scénarios étudiés sont présentés dans le tableau ci-joint. Il s'agit :

d'un feu de nappe au niveau du local des pompes, d'un feu de nappe dans le local des bidons d'alcool, d'un phénomène d'UVCE consécutif à une fuite d'éthanol dans le local des pompes.

A noter qu'aucun scénario de feu de nappe n'a été étudié sur l'aire de dépotage de ce parc alcool. Celle-ci se trouve à plus de 20 m de la plus proche limite de terrain et 25 m des bâtiments. L'extrapolation des résultats du scénario étudié pour la future aire de dépotage d'alcool du parc alcool n°2 permet de montrer l'absence d'effets thermiques à l'extérieur du site.

De même, l'incendie relatif à la cuve d'alcool dilué de 3000 litres, adossé au parc des cuves enterrées, n'a pas été étudié dans la mesure où la rétention (5 m²) est délimitée par 3 murs maçonnés de 3 m de haut formant des écrans coupe-feu dans l'axe des installations les plus proches. De plus, cette installation est implantée à près de 30 m de la limite de propriété.



PARC ALCOOL n°1

Scénario étudié Hypothèses Ecran coupe-feu Résultats des zones d'effets en m (*) Observations

Feu de nappe suite à une fuite au niveau du local des pompes

Surface en feu = 15,6 m² (6,5 x 2,4 m)

Flux thermique initial = 38,9 kW/m²

Taux de combustion initial = 0,029 kg/m²/s

Hauteur de flamme calculée = 4 m

Faces Est, Sud et Nord du local – hauteur = 2,5 m

Z0 Z1 Z2

Absence d'effets au-delà des limites de propriété

Face Ouest 5 7 9

Face Est 4,5 - -

Faces Sud et Nord

- - -

Feu de nappe au niveau de la rétention du local d'alcool

Surface en feu = 15 m² (6 x 2,5 m)



Hauteur de flamme calculé = 4 m

Sur les 4 côtés du local – hauteur de 2,6 m

Z0 Z1 Z2


Longueur - - 4,5

Largeur - - -

UVCE suite à épandage d'éthanol dans la cuvette de rétention du local pompe

Surface de la rétention = 15,6 m²

Rejet horizontal au sol

Température de 20°C

LIE éthanol = 33000 ppm

Conditions météorologiques : 3F / 5D et 10D

/

Conditions 3F 5D 10D Epandage ne permettrait pas la création d'un nuage atteignant la LIE

Phénomène d'explosion écarté / absence d'effet de surpression au-delà des limites de propriété

Débit de vaporisation instantané

0,017 0,025 0,043

Distance à la LIE

Non atteint

Non atteint

Non atteint

(*) Zones d'effets considérées : Z0 – Seuil des effets dominos, flux de 8 kW/m² Z1 – Seuil des premiers effets létaux, flux de 5 kW/m² Z2 – Seuil des effets irréversible, flux de 3 kW/m²



Représentation des flux thermiques rayonnés en cas d'incendie dans le local des bidons d'alcool – Parc alcool n°1



Représentation des flux thermiques rayonnés en cas d'incendie dans le local des pompes – Parc alcool n°1



1.2 Bâtiment HTL1

BATIMENT HTL1

Scénario étudié Hypothèses Ecran coupe-feu Résultats des zones d'effets en m Observations

Incendie dans le magasin de stockage des matières premières HTL1

Surface = 126 m²

Flux thermique initial = 12 kW/m²


Hauteur de flamme calculée = 6,6 m

Murs CF côté extension HTL2 – h = 8,5 m

Z0 Z1 Z2


Effets dominos sur la salle de fermentation

Côté extension

0 0 1

Côté existant et quai

3 5 7,5

Incendie dans le local de précipitation H16 (HTL1) – Feu de nappe d'alcool

Surface = 38,5 m² (5,5 x 7 m)



Hauteur de flamme calculé = 3 m

Parois et plafond CF

Cuve 1000 l Z0 Z1 Z2


Effets dominos contenus dans le local du fait des parois coupe-feu.

Sens longueur cuve

2,3 3 4

Sens largeur cuve

1,8 2,4 3,2

Si prise en compte d'un incendie généralisé du local H16 : zone d'effets ≤ 1 m



Représentation des flux thermiques rayonnés en cas d'incendie dans le magasin de stockage MP HTL1



1.3 Bâtiment HTL5

Dans le cadre du porter à connaissance HTL5 de septembre 2017, deux scénarios d'incendie ont été étudiés sur la base de l'outil de calcul Flumilog (outil conventionnel Flumilog référencé dans différents arrêtés ministériels d'enregistrement) : L'incendie dans le hall de stockage des matières premières solides, L'incendie dans le local de stockage des archives.

S1 - Incendie dans le hall de stockage des matières premières

Surface du local 13,10 x 17 m = 222,70 m²

Dispositions constructives

Charpente Métallique R15

Parois

Paroi extérieure Sud : Béton REI 120

Paroi intérieure Est : Parpaings REI 120

Paroi extérieure Nord : Bardage métallique double peau (EI30)

Paroi intérieure Ouest : Panneau sandwich (laine de roche)

Toiture Etanchéité multicouches (bacs acier)

Dimensions du stockage modélisé 2 racks doubles et 2 racks simples de 8,20 m de long

Hauteur du stockage 6,5 m (3 niveaux de stockage)

Nature du combustible "Palette rubrique 1510" de 1,44 m3 (1,20 x 0,80 m – hauteur = 1,5 m)

Observations /

RESULTATS OBTENUS

Durée de l'incendie 81 mn

Distance du flux de 8 kW/m² (en m) - Effets dominos

Sens longueur (x) 0 (*)

Sens largeur (y) < 5 m au droit de la porte vers zone de

dégagement

Distance du flux de 5 kW/m² (en m) - Effets létaux


Sens largeur (y) 5 m au droit de la porte vers zone de dégagement

Distance du flux de 3 kW/m² (en m) - Effets irréversibles


Sens largeur (y) 10 m au droit de la porte vers zone de

dégagement

Conclusions

(*) : Flux thermique contenu par les parois du bâtiment (absence d'effets à l'extérieur)

- Propagation potentielle de l'incendie vers la zone de quarantaine côté Ouest

- Absence d'effet à l'extérieur du site et sur les bâtiments riverains compte tenu des murs séparatifs coupe-feu prévus

- Absence d'effet sur la cellule des liquides adjacente compte tenu du compartimentage coupe-feu

- Absence d'effets sur le parking personnel.



S2 - Incendie dans le local de stockage des archives

Surface du local 5,80 x 13,10 m = 75,9 m²

Dispositions constructives

Charpente Métallique R15

Parois Paroi extérieures Sud et Est : Béton REI 120

Paroi Ouest et Nord : Parpaings REI 120

Toiture Etanchéité multicouches (bacs acier)

Dimensions du stockage modélisé 2 racks de 11,7 m de longueur

Hauteur du stockage 6,5 m (3 niveaux de stockage)

Nature du combustible "Palette rubrique 1510" de 1,44 m3 (1,20 x 0,80 m – hauteur = 1,5 m)

Observations /

RESULTATS OBTENUS

Durée de l'incendie 74 mn

Distance du flux de 8 kW/m² (en m) - Effets dominos


Sens largeur (y) 0 (*)

Distance du flux de 5 kW/m² (en m) - Effets létaux



Distance du flux de 3 kW/m² (en m) - Effets irréversibles



Conclusions

(*) : Flux thermique contenu par les parois du local (absence d'effets à l'extérieur)

Absence d'effets thermiques dommageables au-delà des parois du local

Absence d'effet à l'extérieur du site et sur les bâtiments riverains compte tenu des murs séparatifs coupe-feu prévus





2 - QUANTIFICATION DES NOUVEAUX SCENARIOS D'ACCIDENT

Les conséquences des principaux scénarios accidentels considérés comme "dimensionnants" ont été évalués. Les résultats des calculs sont utilisés pour la "cotation en gravité" des phénomènes dangereux identifiés dans l'analyse des risques jointe en annexe du DAE.

Les différentes représentations graphiques des zones d'effets sont jointes en annexe n°1. Un plan de synthèse des effets thermiques est présenté dans l'étude de dangers.

2.1 Identification des scénarios

Différents scénarios accidentels ont été étudiés comme indiqué dans le tableau ci-dessous. Ils concernent exclusivement les nouvelles installations relevant de la rubrique ICPE n°4331 (liquide inflammable de catégorie 2) ainsi que certaines installations existantes mettant en œuvre de l'alcool.

N° du scénario

Zone concernée

1 Feu de nappe au niveau de la future unité de distillation consécutif à un déversement accidentel d'alcool

2 Déversement accidentel d'éthanol au niveau de la future unité de distillation conduisant à la formation d'un nuage inflammable et un phénomène d'UVCE (explosion d'un nuage de gaz non confiné)

3 Déversement accidentel d'éthanol suite à la rupture guillotine d'une canalisation de transport d'éthanol conduisant à la formation d'un nuage inflammable et un phénomène d'UVCE

4 Feu de nappe au niveau du futur local des pompes du parc d'alcool n°2

5 Feu de nappe au niveau de la future aire de dépotage du parc d'alcool n°2

6 Feu de nappe au niveau de l'unité de distillation existante HTLO consécutif à un déversement accidentel d'alcool

7 Feu de nappe au niveau de la rétention de la cuve aérienne existante de 3000 litres

8 Feu de nappe au niveau de l'aire de dépotage du parc alcool existant

2.2 Scénario n°1 – Feu de nappe au niveau de la future plateforme de distillation

Le scénario étudié est un déversement accidentel d'éthanol au niveau de l'unité de distillation (perte de confinement de l'installation et/ou d'une tuyauterie) entraînant :

un feu de nappe. Le point éclair de l'éthanol à 95 % étant de 17°C, ce liquide inflammable est susceptible de s'enflammer spontanément au contact d'un point chaud (étincelle, flamme nue…) à température ambiante.

une évaporation naturelle de la nappe conduisant à la formation d'un nuage inflammabledont une partie se situe dans les limites d'explosivité du produit (compris entre la LIE et la LSE). Une très faible énergie est alors suffisante pour initier une explosion de type UVCE.



Lors du fonctionnement de la future unité de distillation, le volume maximale d'alcool épandable avoisine les 7000 litres en cas de rupture mécanique multiple, d'après les données du constructeur Honoré La plateforme de distillation (surface d'emprise de 125 m²) sera délimitée par une bordure formant rétention.

A noter qu'en cas d'évaporation naturelle, le taux d'évaporation de l'éthanol est insuffisant pour former des nuages inflammables de volume important susceptible d'engendrer des explosions aux effets significatifs.

2.2.1 Outil de modélisation

La simulation des flux thermiques rayonnés a été réalisée à partir du logiciel fluidyn-PANFIRE sur la base de l'application dédiée aux feux de nappe de liquides inflammables. Ce logiciel est utilisé pour les incendies de stockage de produits solides ou de nappes de liquides et présente les particularités suivantes : prise en compte des obstacles et murs coupe-feu, modélisation d'incendies à l'état stationnaire du maximum d'intensité, maillage automatique, calcul et représentation des flux thermiques issus des incendies. Visualisation des effets

dominos.

Le code de calcul est basé sur le modèle de la flamme solide recommandé par l'INERIS où la flamme est assimilée à un volume opaque de géométrie simple dont les surfaces rayonnent uniformément. Ce modèle intègre également un facteur de vue entre l'élément extérieur et la flamme, ce facteur caractérisant la vision d'un plan vertical de flamme par rapport à une cible.

Les données prises en compte sont : la géométrie de la flamme qui intervient dans le calcul du facteur de vue. Ce facteur traduit

en définitive l'angle solide sous lequel la cible perçoit la flamme, le pouvoir émissif de la flamme, puissance rayonnée par unité de surface de la flamme, le coefficient d'atténuation atmosphérique, c'est à dire la fraction du rayonnement absorbée

par l'atmosphère.

Le maillage permet au logiciel d’effectuer le calcul sur des sous ensembles de l’espace d’étude (appelés cellules) en tenant compte des cellules adjacentes (calcul de proche en proche). Un maillage resserré selon les axes X et Y est ajouté au niveau des murs coupe feu afin d’augmenter la représentativité des résultats. Les résultats sont représentés pour un plan (X-Y) à des hauteurs définies. La représentation est effectuée systématiquement à hauteur d'homme (1,80 m) et à une hauteur supérieure pour évaluer les effets dominos potentiels sur des locaux ou installations riveraines.

PANFIRE est un logiciel de simulation numérique de flux radiatif stationnaire en 3D. Il n’y a donc pas d’évaluation de variations temporelles des paramètres. Ce logiciel ne permet pas d'estimer la durée des incendies (cf. présentation en annexe n°5).

Remarque : Le choix du logiciel utilisé (Panfire plutôt que Flumilog) est lié à la configuration des incendie à modéliser s'agissant principalement de feux de nappe dans des zones d'utilisation et non des zones de stockage d'alcool.



De plus, selon le retour d'expérience, les modélisations réalisées avec le logiciel Panfire donnent, pour les liquides inflammables, des flux comparables :

à l’utilisation de Flumilog, à la méthodologie de la feuille de calcul "effets thermiques" utilisée pour déterminer les

distances d'effets pour les feux d'éthanol (circulaire du 10 mai 2010 récapitulant les règles méthodologiques applicables aux études de dangers …).

2.2.2 Données du calcul

Feu de nappe au niveau de la future plateforme de distillation

HYPOTHESES PRISES EN COMPTE

Surface en feu Cuvette rectangulaire Longueur = 14,2 m, largeur = 8,8 m

125 m²

Diamètre équivalent

Méthode INERIS dans le cas de surface en feu non circulaire

Deq = 2 . Af / (L + W)

10,90 m

Taux de combustion, m''

Taux de combustion de l'éthanol 0,025 kg/m².s

Le taux de combustion de l'éthanol retenu est la valeur de référence de la circulaire ministérielle du 10 mai 2010 récapitulant les règles méthodologiques applicables aux études de dangers. Cette valeur est également citée dans le guide du GTDLI sur les dépôts de liquides inflammables.

Hauteur de flamme

Corrélation de Thomas

H (m) = 42 . D . [ m'' / (a (g . D)0.5] 0.61

avec g = accélération de la pesanteur en m²/s (9,81) a = densité de l'air en kg/m3 (1,2)

10,40 m

Flux initial ou émittance

Application de la formule de M.JOLIBERT de l'UNGDA (Union National des Groupements de Distillateurs d'Alcools) pour l'éthanol

38340 W/m²

Afin d’estimer le pouvoir émissif associé à des feux d'alcool, l'UNGDA propose d’utiliser la formule suivante (cf. compte-rendu de la réunion du 4 mai 2007 sur le site www.ile-de-france.drire.gouv.fr/environnement/GTLI) :

0 = 31000 + (37500 x e (-0,15.Deq))

Conditions météorologiques

Le taux d'humidité est évalué à 70 % d'après la corrélation de Brustowski et Sommer.

La vitesse du vent est inférieure à 1 m/s.

Murs coupe-feu Parois de la chaufferie d'une hauteur de 8,60 m



2.2.3 Résultats

Feu de nappe au niveau de la future plateforme de distillation

RESULTATS : DISTANCES DES EFFETS THERMIQUES

Le tableau ci-dessous précise les distances maximales (en mètres) atteintes dans chaque axe, par type de flux, depuis la source considérée, à 1,8 m (hauteur d'homme) et 4 m.

Zone Z0 (en m) Seuil de 8 kW/m²



Hauteur de vue (en m) 1,80 4,0 1,80 4,0 1,80 4,0

Axes Nord et Sud 12 13 14,5 16 22 23,5

Axe Ouest et Est 9 10 13 14 17,5 18,5

CONCLUSIONS

Propagation du sinistre

Le périmètre des effets dominos n'impacte aucune installation riveraine ; il vient lécher la façade Ouest de la future chaufferie constituée d'une paroi REI-120 (coupe-feu 2 heures).

Le risque de propagation du sinistre est écarté.

Effets sur les structures Échauffement et déformation des structures métalliques de l'unité de distillation et des équipements pouvant entraîner leur effondrement.

Effets sur l'homme

Les effets thermiques ne dépassent pas les limites du site se trouvant à une quarantaine de mètres.

In situ, on note un impact vers le parking VL situé à l'Est côté HTL0.



2.3 Scénario n°2 – UVCE au niveau de la future plateforme de distillation

Le scénario étudié est un déversement accidentel d'éthanol au niveau de l'unité de distillation (perte de confinement de l'installation et/ou d'une tuyauterie) entraînant une évaporation naturelle de la nappe conduisant à la formation d'un nuage inflammable dont une partie se situe dans les limites d'explosivité du produit (compris entre la LIE et la LSE).

Une très faible énergie est alors suffisante pour initier une explosion de type UVCE (Unconfined Vapour Cloud Explosion) ou explosion d'un nuage de gaz en atmosphère libre.

L'UVCE génère plusieurs effets : une boule de feu (qui endommage ou consume ce qui se trouve à l'intérieur), un rayonnement thermique sur le voisinage immédiat de la boule de feu, des effets de pression généralement réduits.

2.3.1 Outil de modélisation

La méthode utilisée pour le calcul des surpressions aériennes est la méthode Multiénergie développée par TNO Prins Maurits Laboratory. Cette méthode est une méthode prédictive qui indique des ordres de grandeur des distances d'effets susceptibles d'être observées. Les principales étapes de cette méthode sont les suivantes :

le calcul des distances atteintes par le nuage inflammable formé

La modélisation a été réalisée à l'aide du logiciel ALOHA-CAMEO version 5.4.7 pour la dispersion de gaz. ALOHA-CAMEO est un logiciel utilisable pour des situations d'urgence. Il a été développé conjointement par les 2 entités américaines suivantes : l'Environmental Protection Agency’s Office of Emergency Prevention, Pre-paredness and Response" (EPA) et le "National Oceanic and Atmospheric Administration’s Office of Response and Restoration" (NOAA).

L'utilisation de ce logiciel est reconnue par l'INERIS. Dans le rapport d'étude INERIS n°46053 de novembre 2006 "Examen de l'utilisation du logiciel ALOHA-CAMEO en situation d'urgence", il est indiqué :"En conclusion de l'examen de l'utilisation du logiciel ALOHA-CAMEO (version 5.3.1) par la CASU (Cellule d'Appui aux Situations d'Urgence), il ressort que le logiciel pourrait être intégré comme un des outils de simulation des phénomènes dangereux".

Selon la circulaire du 10 mai 2010 récapitulant les règles méthodologiques applicables aux études de dangers, il est recommandé, à minima, de calculer les distances d'effets dans les conditions météorologiques suivantes :

D5 F3

Atmosphère neutre Atmosphère très stable

Vitesse du vent, à une altitude de 10 m, égale à 5 m/s

Vitesse du vent, à une altitude de 10 m, égale à 3 m/s

Température ambiante égale à 20°C Température ambiante égale à 15°C

l'assimilation du nuage à un hémisphère posé au sol, point d'inflammation localisé au centre, à la concentration stœchiométrique.



la détermination de l'énergie d'explosion à partir de la masse explosive réagissante, donnée par le logiciel ALOHA en fonction du temps d'inflammation, et de la chaleur de combustion du produit considéré.

le choix de l'indice de sévérité en fonction de différents paramètres : degré d'encombrement et de confinement de la zone d'extension du nuage, réactivité des vapeurs inflammables, turbulence propre du jet. Cet indice de sévérité correspond à la vitesse de propagation de la flamme dans le nuage à laquelle est directement lié le niveau de surpression maximal produit par l'explosion. A chaque valeur de cet indice est associée une courbe de décroissance des surpressions aériennes en fonction de la distance. Multinénergie propose les indices de 1 à 10 représentatifs du voisinage de l'émission auxquels sont associés les niveaux de surpression.

Dans sa dernière édition du Yellow Book, le TNO (Organisation néerlandaise de recherche appliquée reconnue comme référence pour ses travaux sur les explosions de nuage de gaz inflammable à l'air libre) propose de choisir les indices de la méthode multiénergie sur la base des recommandations suivantes : Indice 10 pour tous les volumes correspondant à des zones encombrées d’obstacles. Indice 1 pour tous les volumes ne correspondant pas à des zones encombrées et lorsque

les conditions d’accident sont telles que le nuage inflammable susceptibles d’envahir ces zones peut être considéré au repos sur le plan dynamique.

Indice 3 pour tous les volumes ne correspondant pas à des zones encombrées et lorsque les conditions d’accident sont telles que le nuage inflammable susceptible d’envahir ces zones est caractérisé par une agitation turbulente importante (nuage formé consécutivement à un rejet de gaz combustible initialement sous plusieurs bars de pression).

le calcul des effets de pression à partir de l'abaque ci-joint.

Distances d'effets du centre de l'explosion (en m)

R = x (E/Pat)1/3

où :

R : distance atteinte par le seuil de surpression : distance réduite déterminée à partir de l'abaque pour un seuil de surpression donné et

la courbe choisie E : Energie d'explosion Pat : Pression atmosphérique

Par ailleurs, les seuils d'effets thermiques (boule de feu) associés au phénomène d'UVCE sont déterminés comme suit :

Seuil des effets irréversibles (3 kW/m²) = 1,1 x distance à la LIE (volume enveloppe du nuage inflammable) Seuil des effets létaux (5 kW/m²) = distance à la LIE



ABAQUE MULTIENERGIE



2.3.2 Calcul des zones d'effets

1) Données sources

Toutes les hypothèses de calcul prises en compte dans le logiciel ALOHA sont indiquées dans les fiches de calcul jointes. On considère un rejet direct au sol d'alcool liquide, lié une perte de confinement, dans la rétention de l'unité de distillation.

Surface de la flaque formée = 125 m² Volume d'alcool déversé considéré = 7000 litres maximum LIE = 33000 ppm / LSE = 190000 ppm Point d'ébullition = 78,1°C Température moyenne de l'alcool liquide libéré = 60°C Conditions météorologiques étudiées : D5 (20°C) et F3 (15°C). Concentration de vapeur saturée = 4,32 %

2) Nuage inflammable

Le nuage généré dans le cas d'une évaporation naturelle est de faible hauteur (< 2 m). A partir des données d'entrée, le logiciel calcule :

a. le taux d'émission à la source.

b. la quantité totale de gaz émise et participant à la formation du nuage explosible.

c. les distances atteintes par le nuage inflammable correspondant à 100 % de la LIE et 60 % de la LIE. Dans une approche conservatrice, ALOHA retient 60 % de la LIE (limite inférieure d'explosivité ou d'inflammabilité) comme le rayon maximal compté à partir du point de fuite, qui peut être atteint par le nuage inflammable (hétérogénéité de la concentration à l'intérieur du nuage).

La situation majorante correspond à celle rencontrée lors de conditions météorologiques stables F3-15°C.

PLATEFORME DE DISTILLATION

DISTANCE ATTEINTES PAR LE NUAGE INFLAMMABLE depuis le bord de la nappe

Conditions météorologiques D5 – 20°C F3 – 15°C

Taux d'évaporation 46,1 kg/mn 29 kg/mn

Distance correspondant à la LIE (limite inférieure d'explosivité du nuage)

< 10 m 11 m

Distance correspondant à la 60 % LIE (limite inférieure d'explosivité du nuage)

12 m 20 m

EFFETS THERMIQUES ASSOCIES AU PHENOMENE UVCE

Seuil des effets létaux (5 kW/m²) = distance à 60 % de la LIE

20 m

Seuil des effets irréversibles (3 kW/m²) = 1,1 x distance à 60 % de la LIE

22 m

La situation majorante correspond aux conditions F3-15°C.

Les notes de calcul ALOHA sont jointes en annexe n°3.



3) Energie d'explosion L'inflammation du nuage n'est possible que par l'intermédiaire d'une source d'ignition dans la zone du nuage où la concentration en produit inflammable est comprise entre la limite inférieure et la limite supérieure d'inflammabilité. Si tel est le cas, la quantité de produit qui va s'enflammer, correspond à la quantité de produit qui se trouve dans cette zone. On définit alors cette quantité par le terme "Masse Réagissante". La "Masse Réagissante" ne correspond pas à la masse totale du produit rejetée à l'atmosphère, elle dépend des conditions du rejet et de dispersion du nuage.

La masse totale de vapeurs réagissant, donnée par ALOHA, s'élève à 2,26 kg, pour une inflammation intervenant 60 secondes après l'épandage. La chaleur de combustion de l'éthanol étant de 26,9 MJ/kg, l'énergie d'explosion s'élève à 60,79 MJ (60 794 000 Pa). Rappel : 1MJ = 1000000 Pa

4) Choix de l'indice de sévérité de la méthode multiénergie La difficulté d'utilisation de cette méthode réside dans la détermination de cet indice de sévérité. Comme indiqué précédemment, l'éthanol est un Gaz à faible réactivité, quasiment au repos sur le plan dynamique lors de sa fuite. Le nuage est susceptible de recouvrir les équipements de l'unité de distillation qui vont représenter, en cas d'explosion, des obstacles situés à intervalles irréguliers, susceptibles d'accélérer la flamme de combustion à l'origine des effets de surpression. L'indice de sévérité retenu est un indice 5 correspondant à une surpression de maximale de 200 mbar au niveau de la plateforme de distillation (encombrement considéré "moyen" compte tenu des installations en présence).

5) Distance d'effets de surpression

EFFETS DE SURPRESSION ASSOCIES AU PHENOMENE UVCE – Indice de sévérité 5

Seuils de surpression réglementaires

Distances réduites (lecture de l'abaque)

Distances d'effets du centre de l'explosion (en m)*

R = x (E/Patm)1/3

Z0 : 200 mbar 0,22 1 m

Z1 : 140 mbar 0,85 3,5 m

Z2 : 50 mbar 2,5 10 m

* distances arrondies à l'unité supérieure

6) Conclusion Les zones de dangers sont reportées sur le plan ci-joint.

Les effets thermiques de l'UVCE calculés à partir des zones d'extension du nuage inflammable restent contenus dans les limites du site.

Les zones d'effets de surpression demeurent faibles et restent localisées au périmètre de sécurité autour de l'installation.

Le plan de localisation des zones d'effets est reporté en annexe n°1.



2.4 Scénario n°3 : Perte de confinement d'une tuyauterie d'éthanol

Le scénario étudié est la rupture guillotine au niveau d'un raccord ou d'une vanne d'une canalisation extérieure d'éthanol entrainant successivement la formation d'une flaque au sol, son évaporation naturelle et la formation d'un nuage inflammable pouvant conduire au phénomène d'UVCE. Le paramètre de débit utilisé pour la modélisation est la surface de la flaque formée au bout d'un certain temps après rupture d'une canalisation de transfert de l'éthanol de 4,5 m3/h (densité = 0,79) ou 355 kg/h. Au regard des conditions de fonctionnement de l'installation, on considère une fuite d'une durée maximale de 10 mn avant intervention humaine, arrêt des pompes et isolement de la canalisation.

Canalisations de transfert

Durée de la fuite 10 mn

Volume d'écoulement 750 l

Surface de la flaque formée 75 m²

(flaque de 1 cm d'épaisseur)

Caractéristiques de la canalisation :

Pression de transfert du liquide = 3-5 bars. LIE = 33000 ppm / LSE = 190000 ppm Température transfert alcool = 15-25°C Conditions météorologiques étudiées : D5 (20°C) et F3 (15°C).

La méthode de calcul utilisée est celle présentée au § 2.2.2.2.

1) Nuage inflammable

NUAGE INFLAMMABLE SUITE A UNE RUPTURE D'UNE CANALISATION DE TRANSPORT D'ALCOOL - Surface de flaque de 75 m²

DISTANCE ATTEINTES PAR LE NUAGE INFLAMMABLE

Conditions météorologiques D5 – 20°C F3 – 15°C

Taux d'évaporation 4,19 kg/mn 2,3 kg/mn

Distance correspondant à la LIE (limite inférieure d'explosivité du nuage) (*)

< 10 m < 10 m

Distance correspondant à la 60 % LIE (limite inférieure d'explosivité du nuage)

< 10 m 10 m

EFFETS THERMIQUES ASSOCIES AU PHENOMENE UVCE

Seuil des effets létaux (5 kW/m²) = distance LIE

10 m

Seuil des effets irréversibles (3 kW/m²) = 1,1 distance LIE

11 m

(*) Rayon maximal, compté à partir du point de fuite, qui peut être atteint par le nuage inflammable

Les zones d'effets thermiques couvrent un périmètre de 11 m autour du centre de la flaque formée.



2) UVCE - distance d'effets de surpression

L'épandage ne permettrait pas la création d'un nuage atteignant la LIE.

La concentration de vapeur d'éthanol émise ne serait pas suffisante pour former une masse explosive, même en considérant une inflammation au bout de 10 mn d'évaporation (donnée du logiciel ALOHA).

Le nuage inflammable dégagé ne conduirait pas un phénomène d'explosion.

Les notes de calcul ALOHA sont jointes en annexe n°4.

2.5 Scénario n°4 : Feu de nappe dans le futur local des pompes d'éthanol

Le scénario étudié est un déversement accidentel d'éthanol au niveau du local des pompes suite à une fuite sur un équipement entrainant un feu de nappe.

La simulation des flux thermiques rayonnés a été réalisée à partir du logiciel fluidyn-PANFIRE sur la base de l'application dédiée aux feux de nappe de liquides inflammables. L'outil de calcul a été présenté précédemment, au § 2.2.1.1.

Données de calcul

Feu de nappe au niveau du local des pompes


Surface en feu Cuvette rectangulaire Longueur = 7,2 m, largeur = 5 m

36 m²

Diamètre équivalent Méthode INERIS dans le cas de surface en feu non circulaire allongée (L/l > 2) - Deq = l

6,15 m

Taux de combustion, m'' Taux de combustion de l'éthanol 0,025 kg/m².s

Hauteur de flamme Corrélation de Thomas

7 m

Limitée à 2,70 m compte tenu du

plafond coupe-feu


Application de la formule de l'UNGDA (Union National des Groupements de Distillateurs d'Alcools) pour l'éthanol

0 = 31000 + (37500 x e (-0,15.Deq))

45 900 W/m²




Murs coupe-feu - Parois béton de 2,70 m de haut sur 3 côtés (hors façade Est)

- Plafond béton



Résultats

Feu de nappe au niveau du local des pompes







Axe Sud-Ouest et Nord-Est – intérieur parc stockage

1 0 2,50 0 3,0 3,00

Axe Nord-Ouest – intérieur parc stockage

0 0 2,50 0 3,0 2,80

Axe Sud-Est – côté voie circulation et aire de dépotage

4,5 4,0 6,0 4,50 7,0 7,0

CONCLUSIONS


Les parois (sur 3 côtés) et le plafond coupe-feu du local permettent de limiter les impacts thermiques potentiels.

Le risque de propagation de l'incendie est écarté.

Le rack passant au-dessus du local des pompes (réseaux d'alcool, de vapeur et d'eau de refroidissement) est protégé par le plafond coupe-feu.

Effets sur les structures /

Effets sur l'homme Les effets thermiques ne dépassent pas les limites du site.



2.6 Scénario n°5 : Feu de nappe au niveau de la future aire de dépotage d'alcool

Le scénario étudié est un déversement accidentel d'éthanol au niveau de l'aire de dépotage du parc d'alcool (mauvaise manipulation, rupture d'un flexible lors du déchargement) entrainant un feu de nappe. La surface retenue est majorante compte de la présence d'un caniveau central et d'une fosse enterrée limitant la surface d'épandage. La simulation des flux thermiques rayonnés a été réalisée à partir du logiciel fluidyn-PANFIRE sur la base de l'application dédiée aux feux de nappe de liquides inflammables. L'outil de calcul a été présenté précédemment, au § 2.2.1.1.

Données de calcul

Feu de nappe au niveau de l'aire de dépotage


Surface en feu Cuvette rectangulaire Longueur = 14 m, largeur = 5 m

70 m²


7,3 m


Hauteur de flamme Corrélation de Thomas 8,0 m



0 = 31000 + (37500 x e (-0,15.Deq))

43 400 W/m²


Le taux d'humidité est évalué à 70 % d'après la corrélation de Brustowski et Sommer. La vitesse du vent est inférieure à 1 m/s.

Murs coupe-feu Sans objet

Résultats








Axe Longueur 11 11,50 14,5 15 19,5 20

Axe largeur 7 7 9 9 12 12




CONCLUSIONS


Le risque de propagation de l'incendie vers les locaux techniques, le local des pompes, l'unité de distillation ou les bâtiments de production est écarté.

Le rack passant au-dessus du parc alcool (réseaux d'alcool, de vapeur et d'eau de refroidissement) est impacté par le seuil des effets dominos avec risque d'échauffement possible des tuyauteries d'alcool.

Les évents des cuves seront positionnés en dehors de la zone des effets dominos.



2.7 Scénario n°6 : Feu de nappe au niveau de l'unité de distillation existante HTLO

Le scénario étudié est un déversement accidentel d'éthanol au niveau de l'unité de distillation existante (perte de confinement de l'installation et/ou d'une tuyauterie) entraînant à un feu de nappe (comme pour le scénario n°1)

La simulation des flux thermiques rayonnés a été réalisée à partir du logiciel fluidyn-PANFIRE sur la base de l'application dédiée aux feux de nappe de liquides inflammables. Données de calcul

Feu de nappe au niveau de l'unité de distillation existante


Surface en feu (=emprise de la future rétention)

Cuvette rectangulaire Longueur = 8 m, largeur = 6,50 m

52 m²


7,17 m


Hauteur de flamme Corrélation de Thomas 8 m



0 = 31000 + (37500 x e (-0,15.Deq))

43 800 W/m²




Murs coupe-feu Façade du bâtiment HTLO en béton assimilée à un écran coupe-feu 2 heures – hauteur moyenne = 5,5 m



Résultats

Feu de nappe au niveau de l'unité de distillation existante







Axe Ouest – côté façade HTLO 2* 2 2 2 2 2

Axe Nord – côté local technique 8 9 11 12 15 15,50

Axe Ouest – côté TAR et ancienne rétention parc alcool

9 10 12,50 13 16,50 17

Axe Sud– côté plateforme technique extérieure

8 9 11 12 15 15,50

(*) Absence d'effets derrière la paroi du bâtiment HTLO

CONCLUSIONS


Le périmètre des effets dominos n'impacte pas le bâtiment HTLO et la chaufferie compte tenu de la nature de la paroi du bâtiment formant écran au feu. Il est néanmoins nécessaire de renforcer la protection voir le bouchage de certaines ouvertures pour maintenir la protection coupe-feu.

Les installations impactées sont la tour aéroréfrigérante, un groupe frigorifique, une cuve non affectée de l'ancien parc alcool ainsi que le réseau de gaz naturel aérien passant à l'aplomb de la façade. Pour ce dernier, une procédure de découplage du réseau de gaz entre la chaufferie HTL1 et la chaufferie HTLO va être mise en place.

Le risque de propagation du sinistre est écarté.

Effets sur les structures Échauffement et déformation des équipements de la distillation et des équipements riverains situés dans le périmètre des effets dominos pouvant entraîner leur effondrement.




2.8 Scénario n°7 : Feu de nappe au niveau de la rétention de la cuve d'alcool aérienne

Le scénario étudié est un feu de nappe dans la rétention de la cuve d'alcool aérienne de 3000 litres du parc alcool n°1.

Données de calcul

Feu de nappe dans la rétention de la cuve aérienne d'alcool


Surface en feu Cuvette rectangulaire Longueur = 3 m, largeur = 2,5 m

7,50 m²


2,73 m


Hauteur de flamme Corrélation de Thomas 4 m



0 = 31000 + (37500 x e (-0,15.Deq))

56 000 W/m²




Murs coupe-feu Parois en béton de 4 m de haut sur 3 côtés de la rétention (hors façade Sud)

Résultats








Axe Ouest – côté aire circulation

0* 3 0 4 0 5

Axe Nord – côté parc alcool 0 3 0 4 0 5,5

Axe Est – côté dépôt acide phosphorique

0 3 0 4 0 5

Axe Sud – côté aire circulation 5 5 7 7 9,5 9,5

(*) absence d'effets au-delà des parois coupe-feu




CONCLUSIONS


Le risque de propagation du sinistre est écarté compte tenu des parois coupe-feu mises en place en périphérie de la cuve.

Les effets thermiques au-dessus des parois coupe-feu (≥ 4 m) n'impactent pas d'installations riveraines compte tenu de leur hauteur.



2.9 Scénario n°8 : Feu de nappe au niveau de l'aire de dépotage existante d'alcool

Le scénario étudié est un déversement accidentel d'éthanol au niveau de l'aire de dépotage du parc d'alcool (mauvaise manipulation, rupture d'un flexible lors du déchargement) entrainant un feu de nappe (même cas que le scénario n°5). La surface retenue est majorante compte de la présence d'un caniveau central et d'une fosse enterrée limitant la surface d'épandage.

Données de calcul

Feu de nappe au niveau de l'aire de dépotage existante


Surface en feu Cuvette rectangulaire Longueur = 13 m, largeur = 3,5 m

45 m²


5,50 m


Hauteur de flamme Corrélation de Thomas 6,5 m



0 = 31000 + (37500 x e (-0,15.Deq))

47 500 W/m²


Le taux d'humidité est évalué à 70 % d'après la corrélation de Brustowski et Sommer. La vitesse du vent est inférieure à 1 m/s.

Murs coupe-feu Sans objet



Résultats

Feu de nappe au niveau de l'aire de dépotage existante







Axe Ouest – côté circulation et local supervision

6 6 8 8 10 10,50

Axe Nord - côté bassin 11,50 12 15 15,50 20,50 20,50

Axe Est - côté circulation 6 6 8 8 10 10,50

Axe Sud - côté parc alcool 11,50 12 15 15,50 20,50 20,50

CONCLUSIONS


Le risque de propagation de l'incendie vers les locaux et installations périphériques est écarté.

Les évents des cuves sont positionnés en dehors de la zone des effets dominos.

Seules, les tuyauteries se trouvant au-dessus des cuves enterrées seraient partiellement impactées avec risque d'échauffement possible.





3 - Annexes

ANNEXE n°1

REPRESENTATION DES ZONES D'EFFETS

PARC ALCOOL FUTUR ET UNITE DE DISTILLATION

10 m

PROJET HTL4 - JavenéScénario n°1 - Feu de nappe au niveau de la future plateforme de

distillation d’alcool

VISUALISATION DES FLUX THERMIQUES - à 1,80 m de hauteur

Périmètre des zones de 3, 5 et 8 kW/m² Vue en champ dégradé à partir de 8 kW/m²

Z0 - Flux de 8 kW/m2


Z2 - Flux de 3 kW/m2N

Locaux techniques

HTLO

HTL4

Locaux techniques

VISUALISATION DES FLUX THERMIQUES - à 4 m de hauteur





Locaux techniquesHTLO

HTL4

Locaux techniques

PROJET HTL4 - JavenéScénario n°1 - Feu de nappe au niveau de la future plateforme de

distillation d’alcool

Nuage inflammable formé

Enveloppe du nuage inflammable et effets thermiques Z1 – flux de 5 kW/m2

Effets thermiques Z2 – flux de 3 kW/m2

Effets de surpression

Z0 : surpression de 200 mbar



•PROJET HTL4 - JavenéScénario n°2 - UVCE consécutif à l’évaporation d’une nappe d’alcool

dans la rétention de la future unité de distillation

Visualisation des zones d’effets - 1/400

Les représentations dessinées depuis le bord de la nappe sont majorantes

Locaux techniques coupe-feu HTLO

PROJET HTL4 - JavenéScénario n°3 - Feu de nappe au niveau du futur local des pompes



10 m

TransfoLocaux techniques

PF distillation




PROJET HTL4 - JavenéScénario n°3 - Feu de nappe au niveau du futur local des pompes



10 m




TransfoLocaux techniques

PF distillation

10 m

PROJET HTL4 - JavenéScénario n°5 - Feu de nappe au niveau de l’aire de dépotage

du futur parc alcool






Locaux techniquesTransfo

PF distillation

HTL4






Locaux techniques

PF distillation

HTL4

Transfo


du futur parc alcool



ANNEXE n°2

REPRESENTATION DES ZONES D'EFFETS

INSTALLATIONS DU PARC ALCOOL EXISTANT ET DISTILLATION HTLO

PROJET HTL4 - JavenéScénario n°6 - Feu de nappe au niveau de la plateforme de distillation

d’alcool existante HTLO





Z2 - Flux de 3 kW/m2N

10 m

Façade Est HTLO formant écran coupe-feu

PROJET HTL4 - JavenéScénario n°6 - Feu de nappe au niveau de la plateforme de distillation

d’alcool existante HTLO






10 m

N

PROJET HTL4 - JavenéScénario n°7 - Feu de nappe au niveau de la rétention de la cuve

alcool 3000 l (parc alcool existant)



10 m




N

Pomperie

PROJET HTL4 - JavenéScénario n°7 - Feu de nappe au niveau de la rétention de la cuve

alcool 3000 l (parc alcool existant)



10 m





du parc alcool existant


Périmètre des zones de 3, 5 et 8 kW/m²


Périmètre des zones de 3, 5 et 8 kW/m²




N

10 m



ANNEXE n°3

NOTES DE CALCUL ALOHA SCENARIO n°2











ANNEXE n°4

NOTES DE CALCUL ALOHA SCENARIO n°3









ANNEXE n°5

PRESENTATION DU LOGICIEL PANFIRE





Documents

NOTE RELATIVE A LA QUANTIFICATION DES SCENARIOS …