BE1012672A3 - Anticipation process and / or prevention of explosion and / or a mixture of ignition fuel / oxidizing agent. - Google Patents

Anticipation process and / or prevention of explosion and / or a mixture of ignition fuel / oxidizing agent. Download PDF

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Abstract

La présente invention concerne un procédé d'anticipation et/ou de prévention du risque d'explosion et/ou d'inflammation spontanée d'un mélange combustible/agent oxydant conservé dans un milieu confiné, dans lequel on mesure la température du mélange à partir du moment de création dudit mélange et on détermine le moment critique d'explosion et/ou d'inflammation spontanée dudit mélange en déterminant la période d'induction restant à courir, en fonction du temps écoulé depuis la création dudit mélange et le moment critique au-delà duquel on risque une explosion et/ou une inflammation spontanée dudit mélange.The present invention relates to a process for anticipating and / or preventing the risk of explosion and / or spontaneous ignition of a combustible mixture / oxidizing agent stored in a confined medium, in which the temperature of the mixture is measured from of the moment of creation of said mixture and the critical moment of explosion and / or spontaneous ignition of said mixture is determined by determining the induction period remaining to run, as a function of the time elapsed since the creation of said mixture and the critical moment at beyond which there is a risk of spontaneous explosion and / or ignition of said mixture.

Description

       

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   PROCEDE D'ANTICIPATION ET/OU DE PREVENTION DU RISOUE
D'EXPLOSION ET/OU D'INFLAMMATION D'UN MELANGE   COMBUSTIBLE/AGENT   OXYDANT Objet de l'invention
La présente invention est relative à un procédé d'anticipation et/ou de prévention d'explosion et/ou d'inflammation d'un mélange combustible/agent oxydant, conservé dans un milieu ou un volume confiné tel qu'un silo à grains, un volume comprenant un mélange de combustibles, hydrocarbures ou de poussières industrielles ou de fertilisants et d'air, le réservoir d'un véhicule, une galerie de mine, etc. 



  Arrière-plan technologique et état de la technique à la base de l'invention
Des mélanges d'un ou plusieurs combustibles avec au moins un agent oxydant peuvent faire l'objet d'une explosion ou d'un incendie lorsqu'ils sont conservés à des températures ambiantes ou élevées dans des milieux confinés tels que ceux susmentionnés. Il convient de détecter le risque d'explosion de tels mélanges. 



   Le document W089/08253 décrit un procédé et un appareillage pour déterminer si un combustible peut provoquer une explosion dans les conditions présentes dans un moteur diesel. Ce phénomène est   étudié   en soumettant le 

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 combustible à une exposition en présence d'un mélange de gaz oxydants en augmentant de manière progressive la température. Dans une seconde étape, une réaction catalytique de post-oxydation en C02 et en eau est réalisée et un détecteur mesure continuellement la quantité de C02 produite. L'indice de cétane du combustible est déterminé par analyse des données basée sur un modèle statistique. 



   Des dispositifs similaires sont décrits dans le document W098/18001, dans lesquels on utilise différents éléments de détection (senseurs) permettant de déterminer la proportion critique des différents composants dans des chambres de mesure jusqu'à former un mélange explosif. 



   Cependant, ces différents systèmes sont basés sur une comparaison par rapport à une référence déterminée généralement pour un volume et un mélange de combustibles précis. 



  Buts de l'invention
La présente invention vise à proposer un procédé d'anticipation et/ou de prévention du risque d'explosion et/ou d'inflammation spontanée d'un mélange combustible/agent oxydant conservé dans un milieu confiné, par exemple un silo à grains, un terril de poussier de charbon à ciel ouvert, un bâtiment dont l'atmosphère est imprégnée de poussières industrielles ou de fertilisants (sacs d'engrais/nitrate   d'ammonium),   un réservoir partiellement rempli de kérosène, d'essence, de gaz d'hydrocarbures, etc., qui ne présenterait pas les inconvénients des procédés de l'état de la technique et qui puisse être adapté à tout type de volume et à tout type de combustible (solide, liquide, en émulsion, en gouttelettes ou gazeux) en présence d'air, d'oxygène ou d'un autre agent oxydant. 

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   Un autre but de la présente invention est de mettre au point des procédures qui permettent d'éviter ou retarder les phénomènes d'explosion ou d'inflammation spontanée de tels combustibles conservés dans ces milieux confinés, mélangés à un agent oxydant tel que l'oxygène ou l'air par exemple. 



  Eléments caractéristiques de la présente invention
La présente invention concerne un procédé d'anticipation et/ou de prévention du risque d'explosion et/ou d'inflammation spontanée d'un mélange combustible/agent oxydant conservé dans un milieu confiné ou entassé, dans lequel on mesure la température du mélange à partir du moment de création dudit mélange, et on détermine le moment critique d'explosion et/ou d'inflammation spontanée de ce mélange en déterminant la période d'induction, c'est-à-dire le temps écoulé entre la création dudit mélange et le moment critique au-delà duquel on risque une explosion et/ou une inflammation spontanée dudit mélange. 



   On entend par"mélange combustible", un produit susceptible de se consumer mélangé à ou en contact avec un agent oxydant, tel que l'oxygène ou l'air. 



   Selon l'invention, le combustible est présent sous forme solide, liquide, gazeuse, en brouillard ou en émulsion. 



   Dans le procédé de l'invention, le milieu confiné comportant le mélange combustible/oxydant est choisi parmi le groupe constitué par des silos à grains, des centres de stockage de matériaux combustibles solides tels que du poussier de charbon, des fertilisants (engrais/nitrate d'ammonium), des galeries de mines, des réservoirs de combustible, en particulier des réservoirs d'hydrocarbures (kérosène, essence, méthane, butane, 

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   propane, etc. ) partiellement remplis d'air, de gaz   inflammables et/ou explosifs, éventuellement incorporés dans un véhicule tel qu'un camion, un avion, un bateau, etc. 



   Avantageusement, dans le procédé de l'invention, on utilise également des moyens d'alarme, de retard et/ou de prévention de ladite explosion et/ou inflammation, qui peuvent être enclenchés de manière manuelle ou automatique, éventuellement par le personnel chargé de la surveillance et de la manutention dudit mélange présent dans le milieu confiné. Lesdits moyens ou dispositifs doivent être enclenchés dès la création du mélange combustible/agent oxydant pour déterminer le moment critique d'explosion et/ou d'inflammation spontanée dudit mélange, c'est-à-dire lorsque le temps écoulé se rapproche du moment critique   (Ti)   d'inflammation ou d'explosion spontanée. 



   Ces différents moyens peuvent comprendre des senseurs ou des dispositifs de dilution, de séparation ou de refroidissement du mélange de manière à retarder ou à prévenir ladite explosion et/ou ladite inflammation. 



   Dans la figure unique annexée, on a repris différentes données, relevées dans des conditions de température constante présentant en ordonnée le logarithme de la période d'induction, c'est-à-dire le logarithme du temps écoulé entre la création du mélange combustible/agent oxydant et le moment d'explosion et/ou d'inflammation spontanée, et en abscisse la température initiale dudit mélange. Sur ce graphique est représentée une droite basée sur la sommation de différentes données expérimentales obtenues avec des mélanges combustibles sous forme solide, liquide ou gazeuse, de poudre noire, de benzène, de cyclohexane, de cyclohexène, d'agents lubrificateurs, de 

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 kérosène, de propane, d'éthane, de n-heptane, etc., au contact ou mélangés à de l'air.

   Sur la base de ces données expérimentales, il est possible, pour un mélange combustible/agent oxydant présent dans un milieu confiné, à condition de respecter des techniques expérimentales appropriées, d'anticiper la période d'induction et donc le moment où il y aura inflammation spontanée du mélange, ce qui permet de déterminer le seuil de temps critique écoulé au-delà duquel ledit mélange combustible/agent oxydant est susceptible de s'enflammer spontanément et donc de provoquer une déflagration et/ou une explosion. 



   Les différents éléments permettant de caractériser le seuil critique sont basés sur la combinaison de moyens bien connus de l'homme du métier tels que des senseurs, des enregistreurs, des systèmes de minutage définissant le temps écoulé, des dispositifs de mesure de la température initiale et des variations dans le temps de la température du mélange, des systèmes d'intégration des données tels que puces et mémoires électroniques, etc., connectés à une unité de calcul permettant d'enclencher éventuellement de manière automatique différents dispositifs d'alarme ou de prévention permettant de prévenir, de retarder ou d'éviter ladite explosion ou ladite inflammation.



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   ANTICIPATION AND / OR RISK PREVENTION PROCESS
OBJECT OF THE INVENTION EXPLOSION AND / OR INFLAMMATION OF A FUEL MIXTURE / OXIDIZING AGENT
The present invention relates to a process for anticipating and / or preventing explosion and / or ignition of a fuel / oxidizing agent mixture, stored in a confined medium or volume such as a grain silo, a volume comprising a mixture of fuels, hydrocarbons or industrial dust or fertilizers and air, the tank of a vehicle, a mine gallery, etc.



  Technological background and state of the art underlying the invention
Mixtures of one or more fuels with at least one oxidizing agent can be exploded or ignited when stored at ambient or elevated temperatures in confined environments such as those mentioned above. The risk of explosion of such mixtures should be detected.



   The document WO89 / 08253 describes a method and an apparatus for determining whether a fuel can cause an explosion under the conditions present in a diesel engine. This phenomenon is studied by submitting the

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 combustible to exposure in the presence of a mixture of oxidizing gases by gradually increasing the temperature. In a second step, a catalytic reaction of post-oxidation to CO2 and water is carried out and a detector continuously measures the quantity of CO2 produced. The cetane number of the fuel is determined by analysis of the data based on a statistical model.



   Similar devices are described in document WO98 / 18001, in which different detection elements (sensors) are used making it possible to determine the critical proportion of the different components in measuring chambers until they form an explosive mixture.



   However, these different systems are based on a comparison with a reference generally determined for a specific volume and mixture of fuels.



  Aims of the invention
The present invention aims to propose a process for anticipating and / or preventing the risk of explosion and / or spontaneous ignition of a fuel / oxidizing agent mixture stored in a confined environment, for example a grain silo, a coal dust heap in the open air, a building whose atmosphere is impregnated with industrial dust or fertilizers (bags of fertilizer / ammonium nitrate), a tank partially filled with kerosene, petrol, gas hydrocarbons, etc., which would not have the drawbacks of the processes of the state of the art and which could be adapted to any type of volume and to any type of fuel (solid, liquid, emulsion, droplets or gaseous) in presence of air, oxygen or other oxidizing agent.

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   Another object of the present invention is to develop procedures which make it possible to avoid or delay the phenomena of explosion or spontaneous ignition of such fuels stored in these confined environments, mixed with an oxidizing agent such as oxygen. or air for example.



  Characteristic elements of the present invention
The present invention relates to a process for anticipating and / or preventing the risk of explosion and / or spontaneous ignition of a combustible mixture / oxidizing agent stored in a confined or heaped medium, in which the temperature of the mixture is measured from the moment of creation of said mixture, and the critical moment of explosion and / or spontaneous ignition of this mixture is determined by determining the induction period, that is to say the time elapsed between the creation of said mixture mixture and the critical moment beyond which there is a risk of spontaneous explosion and / or ignition of said mixture.



   The term "combustible mixture" means a product capable of being consumed mixed with or in contact with an oxidizing agent, such as oxygen or air.



   According to the invention, the fuel is present in solid, liquid, gaseous, mist or emulsion form.



   In the process of the invention, the confined medium comprising the fuel / oxidant mixture is chosen from the group consisting of grain silos, storage centers for solid combustible materials such as coal dust, fertilizers (fertilizers / nitrate ammonium), mine galleries, fuel tanks, in particular hydrocarbon tanks (kerosene, petrol, methane, butane,

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   propane, etc. ) partially filled with air, flammable and / or explosive gases, possibly incorporated in a vehicle such as a truck, plane, boat, etc.



   Advantageously, in the method of the invention, use is also made of alarm, delay and / or prevention means of said explosion and / or ignition, which can be activated manually or automatically, possibly by the personnel responsible for monitoring and handling of said mixture present in the confined environment. Said means or devices must be activated as soon as the fuel / oxidizing agent mixture is created to determine the critical moment of explosion and / or spontaneous ignition of said mixture, that is to say when the elapsed time approaches the critical moment (Ti) spontaneous ignition or explosion.



   These various means may include sensors or devices for diluting, separating or cooling the mixture so as to delay or prevent said explosion and / or said ignition.



   In the single appended figure, various data have been taken up, recorded under constant temperature conditions presenting on the ordinate the logarithm of the induction period, that is to say the logarithm of the time elapsed between the creation of the fuel mixture / oxidizing agent and the moment of explosion and / or spontaneous ignition, and on the abscissa the initial temperature of said mixture. On this graph is represented a line based on the summation of various experimental data obtained with combustible mixtures in solid, liquid or gaseous form, black powder, benzene, cyclohexane, cyclohexene, lubricating agents,

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 kerosene, propane, ethane, n-heptane, etc., in contact or mixed with air.

   On the basis of these experimental data, it is possible, for a fuel / oxidizing agent mixture present in a confined medium, provided that appropriate experimental techniques are respected, to anticipate the induction period and therefore the time when there will be spontaneous ignition of the mixture, which makes it possible to determine the critical time elapsed threshold beyond which said fuel / oxidizing agent mixture is liable to spontaneously ignite and therefore to cause a deflagration and / or an explosion.



   The various elements making it possible to characterize the critical threshold are based on the combination of means well known to those skilled in the art such as sensors, recorders, timing systems defining the elapsed time, devices for measuring the initial temperature and variations in the temperature of the mixture over time, data integration systems such as chips and electronic memories, etc., connected to a calculation unit making it possible to automatically activate various alarm or prevention devices making it possible to prevent, delay or avoid said explosion or said ignition.


    

Claims (4)

REVENDICATIONS 1. Procédé d'anticipation et/ou de prévention du risque d'explosion et/ou d'inflammation spontanée d'un mélange combustible/agent oxydant conservé dans un milieu confiné, dans lequel on mesure la température initiale du mélange et son évolution éventuelle dans le temps à partir du moment de création dudit mélange et on détermine le moment critique d'explosion et/ou d'inflammation spontanée dudit mélange en déterminant la période d'induction restant à courir, en fonction du temps écoulé depuis la création dudit mélange et le moment critique au-delà duquel on risque une explosion et/ou une inflammation spontanée dudit mélange.  CLAIMS 1. Method for anticipating and / or preventing the risk of explosion and / or spontaneous ignition of a combustible mixture / oxidizing agent stored in a confined medium, in which the initial temperature of the mixture and its possible evolution are measured in time from the moment of creation of said mixture and the critical moment of explosion and / or spontaneous ignition of said mixture is determined by determining the induction period remaining to run, as a function of the time elapsed since the creation of said mixture and the critical moment beyond which there is a risk of spontaneous explosion and / or ignition of said mixture. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on met en oeuvre des moyens d'alarme ou de prévention de ladite explosion et/ou de ladite inflammation dudit mélange lorsque le temps écoulé depuis le moment de création dudit mélange se rapproche du moment critique (Ti) d'inflammation spontanée.  2. Method according to claim 1, characterized in that one implements alarm or prevention means of said explosion and / or of said ignition of said mixture when the time elapsed since the moment of creation of said mixture approaches of the critical moment (Ti) of spontaneous inflammation. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le milieu confiné incorporant le mélange combustible/agent oxydant est choisi parmi le groupe constitué par un silo à grains, un centre de stockage de charbon, de poussières industrielles ou de fertilisants (engrais/nitrate d'ammonium), des galeries de mine, des réservoirs de combustible, en particulier des réservoirs d'hydrocarbures (kérosène, essence, méthane, butane, propane, etc. ) éventuellement incorporés dans un véhicule tel qu'un réservoir de camion, d'avion, de bateau, etc.  3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the confined medium incorporating the fuel / oxidizing agent mixture is chosen from the group consisting of a grain silo, a storage center for coal, industrial dust or fertilizers ( fertilizers / ammonium nitrate), mine galleries, fuel tanks, in particular hydrocarbon tanks (kerosene, petrol, methane, butane, propane, etc.) possibly incorporated in a vehicle such as a truck, plane, boat, etc. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la mise en oeuvre des moyens d'alarme et/ou de prévention <Desc/Clms Page number 7> d'explosion et/ou d'inflammation dudit mélange est enclenchée de manière manuelle ou automatique.  4. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the use of alarm and / or prevention means  <Desc / Clms Page number 7>  explosion and / or ignition of said mixture is initiated manually or automatically.
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