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D - ETUDE DE DANGERS
ANNEXE 3
CENTRALE DE COGENERATION
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ANNEXE SCENARIO
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Sommaire
METHODES ET CODES UTILISES ............................................................................................................... 3
CRITERES RETENUS .................................................................................................................................. 3
Critères de conditions atmosphériques .............................................................................................. 3
Critères de toxicité .............................................................................................................................. 3
Critères de surpression ........................................................................................................................ 4
Critères de rayonnements thermiques ............................................................................................... 5
SCENARIO 1 : Fuite sur la ligne d’alimentation en gaz naturel en amont de la vanne de détente 25/5
bara .......................................................................................................................................................... 6
Cas 1 : Rupture Franche de la ligne d’alimentation en gaz naturel en DN100 pendant 1h ................ 6
Cas 2 : Brèche 10% de la ligne d’alimentation en gaz naturel en DN100 pendant 1h ........................ 9
Cas 3 : Brèche 1% de la ligne d’alimentation en gaz naturel en DN100 pendant 1h ........................ 11
SCENARIO 2 : Fuite sur la ligne d’alimentation en gaz naturel en aval de la vanne de détente 25/5
bara ........................................................................................................................................................ 13
Cas 1 : Rupture Franche de la ligne d’alimentation en gaz naturel en DN80 pendant 1h ................ 13
Cas 2 : Brèche 10% de la ligne d’alimentation en gaz naturel en DN80 pendant 1h ........................ 16
Cas 3 : Brèche 1% de la ligne d’alimentation en gaz naturel en DN80 pendant 1h .......................... 18
SCENARIO 3 : Fuite sur la ligne d’alimentation en hydrogène .............................................................. 20
Cas 1 : Rupture Franche de la ligne d’alimentation en hydrogène en DN150 pendant 1h ............... 20
Cas 2 : Brèche 10% de la ligne d’alimentation en hydrogène en DN150 pendant 1h....................... 22
Cas 3 : Brèche 1% de la ligne d’alimentation en hydrogène en DN150 pendant 1h......................... 24
SCENARIO 4 : Explosion de la chambre de combustion de la chaudière .............................................. 26
Cas 1 : Fonctionnement à 100% de gaz naturel ................................................................................ 26
Cas 2 : Fonctionnement à 100% d’hydrogène ................................................................................... 27
SCENARIO 5 : Explosion de la chambre de combustion de la turbine à gaz ......................................... 28
SCENARIO 5 : Fuite de fumées de combustion ..................................................................................... 29
Rupture Franche de la ligne d’évacuation des fumées en DN1600 pendant 1h ............................... 29
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METHODES ET CODES UTILISES
Les calculs ont été effectués par la mise en œuvre des méthodes suivantes :
• calculs de débits de fuite et de dispersion atmosphérique du nuage gazeux effectués à l’aide du programme PHAST version 6.7 développé par la société DNV. Ce logiciel comprend différents modèles numériques intégrés permettant de prendre en compte les phénomènes de rejets (dispersion au rejet, formation et évaporation des gouttelettes et des flaques de liquide) et de dispersion (dispersion du jet, modèle intégral de dispersion de gaz lourd et modèle gaussien de dispersion passive). PHAST a été notamment validé dans le cadre du projet européen SMEDIS (Scientific Model Evaluation of Dense gas dispersion models).
• calcul des effets de surpression à l’aide de la méthode multi-énergie du TNO.
CRITERES RETENUS
Critères de conditions atmosphériques
Les conditions atmosphériques retenues pour le calcul de dispersion des nuages gazeux correspondent à :
• un vent de 3 m/s avec une atmosphère caractérisée par une classe de stabilité F (atmosphère stable) au sens de Pasquill,
• un vent de 5 m/s avec une atmosphère caractérisée par une classe de stabilité D (atmosphère neutre) au sens de Pasquill.
Critères de toxicité
Oxydes d’azote :
Le calcul des zones affectées par un effet de toxicité dû à la présence d’oxydes d’azote est effectué sur la base des données suivantes retenues par le groupe de consensus organisé par le MEDD :
• Pour le Seuil des Effets Létaux Significatifs SELS, nous avons retenu la relation C 1 * t = constante passant par le point 73 ppm pour une durée d'exposition de 1 heure.
• Pour le Seuil des Premiers Effets Létaux SPEL, nous avons retenu la relation C 1 * t = constante passant par le point 70 ppm pour une durée d'exposition de 1 heure.
• Pour le Seuil des Effets Irréversibles SEI, nous avons retenu la relation C 1 * t = constante passant par le point 40 ppm pour une durée d'exposition de 1 heure.
Oxydes de soufre
Le calcul des zones affectées par un effet de toxicité dû à la présence d’oxydes de soufre est effectué sur la base des données suivantes retenues par le groupe de consensus organisé par le MEDD :
• Pour le Seuil des Effets Létaux Significatifs SELS, nous avons retenu la relation C 1 * t = constante passant par le point 858 ppm pour une durée d'exposition de 1 heure.
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• Pour le Seuil des Premiers Effets Létaux SPEL, nous avons retenu la relation C 1 * t = constante passant par le point 725 ppm pour une durée d'exposition de 1 heure.
• Pour le Seuil des Effets Irréversibles SEI, nous avons retenu la relation C 1 * t = constante passant par le point 81 ppm pour une durée d'exposition de 1 heure.
Monoxydes de carbone
Le calcul des zones affectées par un effet de toxicité dû à la présence de monoxyde de carbone est effectué sur la base des données suivantes retenues par le groupe de consensus organisé par le MEDD :
• Pour le Seuil des Premiers Effets Létaux SPEL, nous avons retenu la relation C 1 * t = constante passant par le point 3200 ppm pour une durée d'exposition de 1 heure.
• Pour le Seuil des Effets Irréversibles SEI, nous avons retenu la relation C 1 * t = constante passant par le point 800 ppm pour une durée d'exposition de 1 heure.
Critères de surpression
L’arrêté relatif à l’évaluation et à la prise en compte de la probabilité d’occurrence, de la cinétique, de l’intensité des effets et de la gravité des conséquences des accidents potentiels dans les études de dangers des installations classées soumises à autorisation du 29 septembre 2005, présente les valeurs à prendre en compte pour la détermination des zones d’effets d’accident potentiel dans les études de dangers :
Pour les effets sur les structures : Pour les effets sur l’homme : mbar
Seuil des destructions significatives de vitres. Seuils des effets délimitant la zone des effets indirects par bris de vitre sur l’homme
20
Seuil des dégâts légers sur les structures. Seuils des effets irréversibles correspondant à la zone des dangers significatifs pour la vie humaine.
50
Seuil des dégâts graves sur les structures. Seuils des premiers effets létaux correspondant à la zone des dangers graves pour la vie humaine.
140
Seuil des effets dominos Seuils des effets létaux significatifs correspondant à la zone des dangers très graves pour la vie humaine.
200
Seuil des dégâts très graves sur les structures.
300
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Critères de rayonnements thermiques
L’arrêté relatif à l’évaluation et à la prise en compte de la probabilité d’occurrence, de la cinétique, de l’intensité des effets et de la gravité des conséquences des accidents potentiels dans les études de dangers des installations classées soumises à autorisation du 29 septembre 2005, présente les valeurs à prendre en compte pour la détermination des zones d’effets d’accident potentiel dans les études de dangers :
Pour les effets sur les structures : kW / m 2
Seuil des destructions de vitres significatives. 5
Seuil des effets dominos et correspondant au seuil des dégâts graves sur les structures.
8
Seuil d’exposition prolongée des structures et correspondant au seuil des dégâts très graves sur les structures, hors structures en béton.
16
Seuil de tenue du béton pendant plusieurs heures et correspondant au seuil des dégâts très graves sur les structures en béton
20
Seuil de ruine du béton en quelques dizaines de minutes. 200
Pour les effets sur l’homme : [KW/ m 2]4/3.s kW / m 2
Seuil des effets irréversibles correspondant à la zone des dangers significatifs pour la vie humaine.
600 3
Seuil des premiers effets létaux correspondant à la zone des dangers graves pour la vie humaine.
1000 5
Seuil des effets létaux significatifs correspondant à la zone des dangers très graves pour la vie humaine.
1800 8
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SCENARIO 1 : Fuite sur la ligne d’alimentation en g az naturel en amont de la vanne de détente 25/5 bara
Nature et localisation :
Rupture franche à l’entrée de la centrale de cogénération
Conditions opératoires :
Nature du fluide : gaz naturel assimilé à du méthane Méthane
Etat physique : gaz Température : 15°C Pression : 24 barg Longueur de ligne : 10 m Hauteur de fuite : 4 m
Cas 1 : Rupture Franche de la ligne d’alimentation en gaz naturel en DN100 pendant 1h
Description
On envisage la rupture franche de la ligne en DN 100 faisant la jonction entre le rack sur lequel sera installée la ligne de gaz naturel et la centrale de cogénération. Le réseau est bridé en débit au niveau des vannes de détente GRT à 16240 Nm3/h.
En amont de la brèche, le débit serait dans les premières secondes de l’ordre de 30 kg/s. Il diminuerait rapidement avec la chute de pression pour atteindre 3,7 kg/s au bout de quelques secondes. La contribution de l'aval (décompression de la centrale de cogénération) n'a pas été considérée significative en termes de produits et d’encours ; et n'a pas été prise en compte dans le calcul des conséquences.
La durée de la fuite est fixée à 1h.
Effets sur l’environnement
€ Effets de surpression : explosion non confinée du n uage inflammable
Le nuage pourrait se développer à l’intérieur de la zone en proximité de la tuyauterie correspondant à une zone d’indice de violence multi-énergie de 4. La surpression maximale atteinte à l'intérieur du nuage serait ainsi égale à 100 mbar.
Les distances maximales d’effets par rapport au point de fuite sont données dans le tableau ci-après :
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Vitesse du vent (m/s) 3 5
Stabilité atmosphérique F D
Distance maximale d’atteinte de la LIE (m) 28 24
Masse inflammable dans le nuage (kg) 6 5
Distance maximale des effets de surpression par rapport à la brèche (m)
300 mbar NA NA
200 mbar NA NA
140 mbar NA NA
50 mbar 34 30
20 mbar 54 48
NA : Non Atteint
€ Effets thermiques : explosion non confinée du nuage inflammable (flash fire)
Les distances maximales d’effets par rapport au point de fuite seraient les suivantes :
Vitesse du vent (m/s) 3 5
Distance maximale des effets thermiques par rapport au point de fuite (m)
SEI 31 26
SEL 28 24
SELS 28 24
€ Effets thermiques liés à un jet enflammé (inflammat ion immédiate) En cas d’inflammation immédiate, il pourrait y avoir formation d’un jet enflammé au niveau de la fuite en amont de la brèche. Le rayonnement reçu à 1,5 m du sol, en fonction de la distance par rapport à la brèche serait le suivant pour un jet enflammé horizontal :
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Vitesse du vent (m/s) 3 5
Flux à la source (kW/m2) 202 196
Longueur de flamme (m) 22 23
Distance maximale des effets thermiques par rapport à la brèche (m)
3 kW/m2 36 36
5 kW/m2 32 32
8 kW/m2 28 29
16 kW/m2 NA NA
20 kW/m2 NA NA
Le rayonnement reçu à 4 m du sol, soit au niveau de la fuite, en fonction de la distance par rapport à la brèche serait le suivant pour un jet enflammé horizontal :
Vitesse du vent (m/s) 3 5
Flux à la source (kW/m2) 202 196
Longueur de flamme (m) 22 23
Distance maximale des effets thermiques par rapport à la brèche (m)
3 kW/m2 36 36
5 kW/m2 32 32
8 kW/m2 29 30
16 kW/m2 26 27
20 kW/m2 25 26
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Cas 2 : Brèche 10% de la ligne d’alimentation en ga z naturel en DN100 pendant 1h
Description
On envisage la formation d’une brèche équivalente à 10% de la section de la ligne en DN 100 faisant la jonction entre le rack sur lequel sera installée la ligne de gaz naturel et la centrale de cogénération. Le réseau est bridé en débit au niveau des vannes de détente GRT à 16240 Nm3/h.
Le débit serait limité par la taille de la brèche et serait inférieur au débit de bridage. Le débit de fuite alimenté serait égal à 3.1 kg/s.
La durée de la fuite est fixée à 1h.
Effets sur l’environnement
€ Effets de surpression : explosion non confinée du n uage inflammable
Les caractéristiques du nuage à sa taille maximale seraient les suivantes :
Vitesse du vent (m/s) 3 5
Stabilité atmosphérique F D
Distance maximale d’atteinte de la LIE (m) 14,5 12,5
Masse inflammable maximale (kg) < 1 < 1
Compte-tenu des masses inflammables formées, la propagation de la flamme au sein du nuage se ferait à une vitesse de quelques mètres par seconde, sans possibilité d’accélération significative.
En conséquence, il n’y aurait aucun effet de surpression significatif à l’extérieur du nuage.
€ Effets thermiques : explosion non confinée du nuage inflammable (flash fire)
Les distances maximales d’effets par rapport au point de fuite seraient les suivantes :
Vitesse du vent (m/s) 3 5
Distance maximale des effets thermiques par rapport au point de fuite (m)
SEI 16 14
SEL 15 13
SELS 15 13
€ Effets thermiques liés à un jet enflammé (inflammat ion immédiate) En cas d’inflammation immédiate, il pourrait y avoir formation d’un jet enflammé au niveau de la fuite en amont de la brèche.
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Le rayonnement reçu à 1,5 m du sol, en fonction de la distance par rapport à la brèche serait le suivant pour un jet enflammé horizontal :
Vitesse du vent (m/s) 3 5
Flux à la source (kW/m2) 193 188
Longueur de flamme (m) 20 21
Distance maximale des effets thermiques par rapport à la brèche (m)
3 kW/m2 33 32
5 kW/m2 29 29
8 kW/m2 27 27
16 kW/m2 24 25
20 kW/m2 23 24
Le rayonnement reçu à la hauteur de la fuite, en fonction de la distance par rapport à la brèche, est identique à celui reçu à 1,5 m du sol.
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Cas 3 : Brèche 1% de la ligne d’alimentation en gaz naturel en DN100 pendant 1h
Description
On envisage la formation d’une brèche équivalente à 1% de la section de la ligne en DN 100 faisant la jonction entre le rack sur lequel sera installée la ligne de gaz naturel et la centrale de cogénération. Le réseau est bridé en débit au niveau des vannes de détente GRT à 16240 Nm3/h.
Le débit serait limité par la taille de la brèche et serait inférieur au débit de bridage. Le débit de fuite alimenté serait égal à 0.3 kg/s.
La durée de la fuite est fixée à 1h.
Effets sur l’environnement
€ Effets de surpression : explosion non confinée du n uage inflammable
Les caractéristiques du nuage à sa taille maximale seraient les suivantes :
Vitesse du vent (m/s) 3 5
Stabilité atmosphérique F D
Distance maximale d’atteinte de la LIE (m) 4,1 3,7
Masse inflammable maximale (kg) < 1 < 1
Compte-tenu des masses inflammables formées, la propagation de la flamme au sein du nuage se ferait à une vitesse de quelques mètres par seconde, sans possibilité d’accélération significative.
En conséquence, il n’y aurait aucun effet de surpression significatif à l’extérieur du nuage.
€ Effets thermiques : explosion non confinée du nuage inflammable (flash fire)
Les distances maximales d’effets par rapport au point de fuite seraient les suivantes :
Vitesse du vent (m/s) 3 5
Distance maximale des effets thermiques par rapport au point de fuite (m)
SEI 5 5
SEL 4 4
SELS 4 4
€ Effets thermiques liés à un jet enflammé (inflammat ion immédiate) En cas d’inflammation immédiate, il pourrait y avoir formation d’un jet enflammé au niveau de la fuite en amont de la brèche.
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Le rayonnement reçu à 1,5 m du sol, en fonction de la distance par rapport à la brèche serait le suivant pour un jet enflammé horizontal :
Vitesse du vent (m/s) 3 5
Flux à la source (kW/m2) 84 83
Longueur de flamme (m) 7 7
Distance maximale des effets thermiques par rapport à la brèche (m)
3 kW/m2 NA NA
5 kW/m2 NA NA
8 kW/m2 NA NA
16 kW/m2 NA NA
20 kW/m2 NA NA
Le rayonnement reçu à 4 m du sol, soit à la hauteur de la fuite, en fonction de la distance par rapport à la brèche serait le suivant pour un jet enflammé horizontal :
Vitesse du vent (m/s) 3 5
Flux à la source (kW/m2) 84 83
Longueur de flamme (m) 7 7
Distance maximale des effets thermiques par rapport à la brèche (m)
3 kW/m2 9 9
5 kW/m2 8 8
8 kW/m2 8 8
16 kW/m2 6 6
20 kW/m2 5 5
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SCENARIO 2 : Fuite sur la ligne d’alimentation en g az naturel en aval de la vanne de détente 25/5 bara
Nature et localisation :
Rupture franche à l’entrée de la chaudière de cogénération.
Conditions opératoires :
Nature du fluide : gaz naturel assimilé à du méthane
Etat physique : gaz Température : 15°C Pression : 4 barg Longueur de ligne : 10 m Hauteur de fuite : 4 m
Cas 1 : Rupture Franche de la ligne d’alimentation en gaz naturel en DN80 pendant 1h
Description
On envisage la rupture franche de la ligne en DN 80 en aval de la vanne de détente 25 / 5 bara. Le réseau est bridé en débit au niveau des vannes de détente de GRT à 16240 Nm3/h.
En amont de la brèche, le débit serait égal au débit de bridage, soit 3,7 kg/s. La contribution de l'aval (décompression de la chaudière de cogénération) n'a pas été considérée significative en termes de produits et d’encours ; et n'a pas été prise en compte dans le calcul des conséquences.
La durée de la fuite est fixée à 1h.
Effets sur l’environnement
€ Effets de surpression : explosion non confinée du n uage inflammable
Les caractéristiques du nuage à sa taille maximale seraient les suivantes :
Vitesse du vent (m/s) 3 5
Stabilité atmosphérique F D
Distance maximale d’atteinte de la LIE (m) 14 13
Masse inflammable dans le nuage (kg) < 1 < 1
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Compte-tenu des masses inflammables formées, la propagation de la flamme au sein du nuage se ferait à une vitesse de quelques mètres par seconde, sans possibilité d’accélération significative.
En conséquence, il n’y aurait aucun effet de surpression significatif à l’extérieur du nuage.
€ Effets thermiques : explosion non confinée du nuage inflammable (flash fire)
Les distances maximales d’effets par rapport au point de fuite seraient les suivantes :
Vitesse du vent (m/s) 3 5
Distance maximale des effets thermiques par rapport au point de fuite (m)
SEI 15 14
SEL 14 13
SELS 14 13
€ Effets thermiques liés à un jet enflammé (inflammat ion immédiate) En cas d’inflammation immédiate, il pourrait y avoir formation d’un jet enflammé au niveau de la fuite en amont de la brèche. Le rayonnement reçu à 1,5 m du sol, en fonction de la distance par rapport à la brèche serait le suivant pour un jet enflammé horizontal :
Vitesse du vent (m/s) 3 5
Flux à la source (kW/m2) 177 171
Longueur de flamme (m) 23 25
Distance maximale des effets thermiques par rapport à la brèche (m)
3 kW/m2 36 36
5 kW/m2 32 32
8 kW/m2 28 29
16 kW/m2 NA NA
20 kW/m2 NA NA
Le rayonnement reçu à 4 m du sol, soit à la hauteur de la fuite, en fonction de la distance par rapport à la brèche serait le suivant pour un jet enflammé horizontal :
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Vitesse du vent (m/s) 3 5
Flux à la source (kW/m2) 177 171
Longueur de flamme (m) 23 25
Distance maximale des effets thermiques par rapport à la brèche (m)
3 kW/m2 36 36
5 kW/m2 32 32
8 kW/m2 29 29
16 kW/m2 26 27
20 kW/m2 25 26
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Cas 2 : Brèche 10% de la ligne d’alimentation en ga z naturel en DN80 pendant 1h
Description
On envisage la formation d’une brèche équivalente à 10% en aval de la vanne de détente 25 / 5 bara. Le réseau est bridé en débit au niveau des vannes de détente GRT à 16240 Nm3/h.
Le débit serait limité par la taille de la brèche et serait inférieur au débit de bridage. Le débit de fuite alimenté serait égal à 0.3 kg/s.
La durée de la fuite est fixée à 1h..
Effets sur l’environnement
€ Effets de surpression : explosion non confinée du n uage inflammable
Les caractéristiques du nuage à sa taille maximale seraient les suivantes :
Vitesse du vent (m/s) 3 5
Stabilité atmosphérique F D
Distance maximale d’atteinte de la LIE (m) 5 4
Masse inflammable dans le nuage (kg) < 0.1 < 0.1
Compte-tenu des masses inflammables formées, la propagation de la flamme au sein du nuage se ferait à une vitesse de quelques mètres par seconde, sans possibilité d’accélération significative.
En conséquence, il n’y aurait aucun effet de surpression significatif à l’extérieur du nuage.
€ Effets thermiques : explosion non confinée du nuage inflammable (flash fire)
Les distances maximales d’effets par rapport au point de fuite seraient les suivantes :
Vitesse du vent (m/s) 3 5
Distance maximale des effets thermiques par rapport au point de fuite (m)
SEI 6 5
SEL 5 4
SELS 5 4
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€ Effets thermiques liés à un jet enflammé (inflammat ion immédiate) En cas d’inflammation immédiate, il pourrait y avoir formation d’un jet enflammé au niveau de la fuite en amont de la brèche. Le rayonnement reçu à 1,5 m du sol, en fonction de la distance par rapport à la brèche serait le suivant pour un jet enflammé horizontal :
Vitesse du vent (m/s) 3 5
Flux à la source (kW/m2) 91 90
Longueur de flamme (m) 8 8
Distance maximale des effets thermiques par rapport à la brèche (m)
3 kW/m2 NA NA
5 kW/m2 NA NA
8 kW/m2 NA NA
16 kW/m2 NA NA
20 kW/m2 NA NA
Le rayonnement reçu à 4 m du sol, soit à la hauteur de la fuite, en fonction de la distance par rapport à la brèche serait le suivant pour un jet enflammé horizontal :
Vitesse du vent (m/s) 3 5
Flux à la source (kW/m2) 91 90
Longueur de flamme (m) 8 8
Distance maximale des effets thermiques par rapport à la brèche (m)
3 kW/m2 10 10
5 kW/m2 9 9
8 kW/m2 9 9
16 kW/m2 7 7
20 kW/m2 5 5
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ENGIE ENERGIE SERVICES Demande d’Autorisation d’Ex ploiter ICPE
Cas 3 : Brèche 1% de la ligne d’alimentation en gaz naturel en DN80 pendant 1h
Description
On envisage la formation d’une brèche équivalente à 1% en aval de la vanne de détente 25 / 5 bara. Le réseau est bridé en débit au niveau des vannes de détente GRT à 16240 Nm3/h.
Le débit serait limité par la taille de la brèche et serait inférieur au débit de bridage. Le débit de fuite alimenté serait égal à 0.03 kg/s.
Effets sur l’environnement
€ Effets de surpression : explosion non confinée du n uage inflammable
Les caractéristiques du nuage à sa taille maximale seraient les suivantes :
Vitesse du vent (m/s) 3 5
Stabilité atmosphérique F D
Distance maximale d’atteinte de la LIE (m) 1,5 1,5
Masse inflammable dans le nuage (kg) < 0.1 < 0.1
Compte-tenu des masses inflammables formées, la propagation de la flamme au sein du nuage se ferait à une vitesse de quelques mètres par seconde, sans possibilité d’accélération significative.
En conséquence, il n’y aurait aucun effet de surpression significatif à l’extérieur du nuage.
€ Effets thermiques : explosion non confinée du nuage inflammable (flash fire)
Les distances maximales d’effets par rapport au point de fuite seraient les suivantes :
Vitesse du vent (m/s) 3 5
Distance maximale des effets thermiques par rapport au point de fuite (m)
SEI 2 2
SEL 1,5 1,5
SELS 1,5 1,5
€ Effets thermiques liés à un jet enflammé (inflammat ion immédiate) En cas d’inflammation immédiate, il pourrait y avoir formation d’un jet enflammé au niveau de la fuite en amont de la brèche.
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ANNEXE 3
CENTRALE DE COGENERATION
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Le rayonnement reçu à 1,5 m du sol, en fonction de la distance par rapport à la brèche serait le suivant pour un jet enflammé horizontal :
Vitesse du vent (m/s) 3 5
Flux à la source (kW/m2) 27 26
Longueur de flamme (m) 3 3
Distance maximale des effets thermiques par rapport à la brèche (m)
3 kW/m2 NA NA
5 kW/m2 NA NA
8 kW/m2 NA NA
16 kW/m2 NA NA
20 kW/m2 NA NA
Le rayonnement reçu à 4 m du sol, soit à la hauteur de la fuite, en fonction de la distance par rapport à la brèche serait le suivant pour un jet enflammé horizontal :
Vitesse du vent (m/s) 3 5
Flux à la source (kW/m2) 27 26
Longueur de flamme (m) 3 3
Distance maximale des effets thermiques par rapport à la brèche (m)
3 kW/m2 3 3
5 kW/m2 3 3
8 kW/m2 2 2
16 kW/m2 2 2
20 kW/m2 2 2
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ANNEXE 3
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SCENARIO 3 : Fuite sur la ligne d’alimentation en h ydrogène
Nature et localisation :
Rupture franche à l’entrée de la chaudière de cogénération
Conditions opératoires :
Nature du fluide : Hydrogène
Etat physique : gaz Température : 15°C Pression : 3 barg Hauteur de fuite : 4 m
Cas 1 : Rupture Franche de la ligne d’alimentation en hydrogène en DN150 pendant 1h
Description
On envisage la rupture franche de la ligne en DN 150 faisant la jonction entre le rack sur lequel sera installée la ligne d’hydrogène et la centrale de cogénération.
En amont de la brèche, le débit serait égal 0.3 kg/s. La contribution de l'aval (décompression de la centrale de cogénération) n'a pas été considérée significative en termes de produits et d’encours ; et n'a pas été prise en compte dans le calcul des conséquences.
La durée de la fuite est fixée à 1h.
Effets sur l’environnement
€ Effets de surpression : explosion non confinée du n uage inflammable
Les caractéristiques du nuage à sa taille maximale seraient les suivantes :
Vitesse du vent (m/s) 3 5
Stabilité atmosphérique F D
Distance maximale d’atteinte de la LIE (m) 12 11
Masse inflammable dans le nuage (kg) < 0.5 < 0.5
Compte-tenu des masses inflammables formées, la propagation de la flamme au sein du nuage se ferait à une vitesse de quelques mètres par seconde, sans possibilité d’accélération significative.
En conséquence, il n’y aurait aucun effet de surpression significatif à l’extérieur du nuage.
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€ Effets thermiques : explosion non confinée du nuage inflammable (flash fire)
Les distances maximales d’effets par rapport au point de fuite seraient les suivantes :
Vitesse du vent (m/s) 3 5
Distance maximale des effets thermiques par rapport au point de fuite (m)
SEI 13 12
SEL 12 11
SELS 12 11
€ Effets thermiques liés à un jet enflammé (inflammat ion immédiate) En cas d’inflammation immédiate, il pourrait y avoir formation d’un jet enflammé au niveau de la fuite en amont de la brèche. Le rayonnement reçu à 1,5 m du sol, en fonction de la distance par rapport à la brèche serait le suivant pour un jet enflammé horizontal :
Vitesse du vent (m/s) 3 5
Flux à la source (kW/m2) 87 71
Longueur de flamme (m) 13 15
Distance maximale des effets thermiques par rapport à la brèche (m)
3 kW/m2 Non Atteint Non Atteint
5 kW/m2 Non Atteint Non Atteint
8 kW/m2 Non Atteint Non Atteint
16 kW/m2 Non Atteint Non Atteint
20 kW/m2 Non Atteint Non Atteint
Le rayonnement reçu à 4 m du sol, soit à la hauteur de la fuite, en fonction de la distance par rapport à la brèche serait le suivant pour un jet enflammé horizontal :
Vitesse du vent (m/s) 3 5
Flux à la source (kW/m2) 87 71
Longueur de flamme (m) 13 15
Distance maximale des effets thermiques par rapport à la brèche (m)
3 kW/m2 14 17
5 kW/m2 14 16
8 kW/m2 13 16
16 kW/m2 13 16
20 kW/m2 13 16
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Cas 2 : Brèche 10% de la ligne d’alimentation en hy drogène en DN150 pendant 1h
Description
On envisage la formation d’une brèche équivalente à 10% de la section de la ligne en DN 150 faisant la jonction entre le rack sur lequel sera installée la ligne d’hydrogène et la centrale de cogénération.
La taille de la brèche permet de laisser passer tout le débit de la ligne d’hydrogène soit 0.3 kg/s. Les effets sur l’environnement d’une telle fuite est donc assimilé aux effets de la rupture franche
La durée de la fuite est fixée à 1h.
Effets sur l’environnement
€ Effets de surpression : explosion non confinée du n uage inflammable
Les caractéristiques du nuage à sa taille maximale seraient les suivantes :
Vitesse du vent (m/s) 3 5
Stabilité atmosphérique F D
Distance maximale d’atteinte de la LIE (m) 12 11
Masse inflammable dans le nuage (kg) < 0.5 < 0.5
Compte-tenu des masses inflammables formées, la propagation de la flamme au sein du nuage se ferait à une vitesse de quelques mètres par seconde, sans possibilité d’accélération significative.
En conséquence, il n’y aurait aucun effet de surpression significatif à l’extérieur du nuage.
€ Effets thermiques : explosion non confinée du nuage inflammable (flash fire)
Les distances maximales d’effets par rapport au point de fuite seraient les suivantes :
Vitesse du vent (m/s) 3 5
Distance maximale des effets thermiques par rapport au point de fuite (m)
SEI 13 12
SEL 12 11
SELS 12 11
€ Effets thermiques liés à un jet enflammé (inflammat ion immédiate) En cas d’inflammation immédiate, il pourrait y avoir formation d’un jet enflammé au niveau de la fuite en amont de la brèche.
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Le rayonnement reçu à 1,5 m du sol, en fonction de la distance par rapport à la brèche serait le suivant pour un jet enflammé horizontal :
Vitesse du vent (m/s) 3 5
Flux à la source (kW/m2) 87 71
Longueur de flamme (m) 13 15
Distance maximale des effets thermiques par rapport à la brèche (m)
3 kW/m2 Non Atteint Non Atteint
5 kW/m2 Non Atteint Non Atteint
8 kW/m2 Non Atteint Non Atteint
16 kW/m2 Non Atteint Non Atteint
20 kW/m2 Non Atteint Non Atteint
Le rayonnement reçu à 4 m du sol, soit à la hauteur de la fuite, en fonction de la distance par rapport à la brèche serait le suivant pour un jet enflammé horizontal :
Vitesse du vent (m/s) 3 5
Flux à la source (kW/m2) 87 71
Longueur de flamme (m) 13 15
Distance maximale des effets thermiques par rapport à la brèche (m)
3 kW/m2 14 17
5 kW/m2 14 16
8 kW/m2 13 16
16 kW/m2 13 16
20 kW/m2 13 16
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Cas 3 : Brèche 1% de la ligne d’alimentation en hyd rogène en DN150 pendant 1h
Description
On envisage la formation d’une brèche équivalente à 1% de la section de la ligne en DN 150 faisant la jonction entre le rack sur lequel sera installée la ligne d’hydrogène et la centrale de cogénération.
Le débit de la fuite serait limité par la taille de la brèche et serait égal à 0.04 kg/s.
La durée de la fuite est fixée à 1h.
Effets sur l’environnement
€ Effets de surpression : explosion non confinée du n uage inflammable
Les caractéristiques du nuage à sa taille maximale seraient les suivantes :
Vitesse du vent (m/s) 3 5
Stabilité atmosphérique F D
Distance maximale d’atteinte de la LIE (m) 6 5
Masse inflammable maximale (kg) < 0.1 < 0.1
Compte-tenu des masses inflammables formées, la propagation de la flamme au sein du nuage se ferait à une vitesse de quelques mètres par seconde, sans possibilité d’accélération significative.
En conséquence, il n’y aurait aucun effet de surpression significatif à l’extérieur du nuage.
€ Effets thermiques : explosion non confinée du nuage inflammable (flash fire)
Les distances maximales d’effets par rapport au point de fuite seraient les suivantes :
Vitesse du vent (m/s) 3 5
Distance maximale des effets thermiques par rapport au point de fuite (m)
SEI 7 6
SEL 6 5
SELS 6 5
€ Effets thermiques liés à un jet enflammé (inflammat ion immédiate) En cas d’inflammation immédiate, il pourrait y avoir formation d’un jet enflammé au niveau de la fuite en amont de la brèche. Le rayonnement reçu à 1,5 m du sol, en fonction de la distance par rapport à la brèche serait le suivant pour un jet enflammé horizontal :
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Vitesse du vent (m/s) 3 5
Flux à la source (kW/m2) 37 34
Longueur de flamme (m) 5 5
Distance maximale des effets thermiques par rapport à la brèche (m)
3 kW/m2 Non atteint Non atteint
5 kW/m2 Non atteint Non atteint
8 kW/m2 Non atteint Non atteint
16 kW/m2 Non atteint Non atteint
20 kW/m2 Non atteint Non atteint
Le rayonnement reçu à 4 m du sol, soit à la hauteur de la fuite, en fonction de la distance par rapport à la brèche serait le suivant pour un jet enflammé horizontal :
Vitesse du vent (m/s) 3 5
Flux à la source (kW/m2) 37 34
Longueur de flamme (m) 5 5
Distance maximale des effets thermiques par rapport à la brèche (m)
3 kW/m2 5 5
5 kW/m2 5 5
8 kW/m2 3 4
16 kW/m2 2 3
20 kW/m2 2 3
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SCENARIO 4 : Explosion de la chambre de combustion de la chaudière
Nature et localisation :
Explosion de la chambre de combustion de la chaudière post-combustion
Conditions opératoires :
Nature du fluide : Hydrogène ou gaz naturel
Etat physique : gaz Température : 15°C Pression : 3 barg Volume chambre : 88 m3
Description
On envisage l’explosion de la chambre de combustion de la chaudière post-combustion de la centrale de cogénération en cas d’arrêt incidentel de la flamme puis redémarrage suite à accumulation de gaz combustible dans la chambre. Deux cas sont envisagés :
- Fonctionnement à 100% en gaz naturel - Fonctionnement à 100% en hydrogène.
Cas 1 : Fonctionnement à 100% de gaz naturel
Effets sur l’environnement
€ Effets de surpression : explosion confinée du nuage inflammable
La quantité de gaz pouvant être présente dans la chambre de combustion a été prise à la stœchiométrie, soit 5,7 kg.
La pression de rupture de la chambre a été estimée à 200 mbar. L’indice de violence multi-énergie utilisé, compte tenu de la pression de rupture, correspond à l’indice 5.
Les distances maximales d’effets par rapport à la chambre de combustion sont données dans le tableau ci-après :
Distance maximale des effets de surpression par rapport à la chambre (m)
300 mbar NA
200 mbar Limité à la chambre
140 mbar 12
50 mbar 33
20 mbar 66
€ NA : Non Atteint
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Cas 2 : Fonctionnement à 100% d’hydrogène
Effets sur l’environnement
€ Effets de surpression : explosion confinée du nuage inflammable
La quantité de gaz pouvant être présente dans la chambre de combustion a été prise à la stœchiométrie, soit 2,2 kg.
La pression de rupture de la chambre a été estimée à 200 mbar. L’indice de violence multi-énergie utilisé, compte tenu de la pression de rupture, correspond à l’indice 5.
Les distances maximales d’effets par rapport à la chambre de combustion sont données dans le tableau ci-après :
Distance maximale des effets de surpression par rapport à la chambre (m)
300 mbar NA
200 mbar Limité à la chambre
140 mbar 12
50 mbar 33
20 mbar 66
NA : Non Atteint
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SCENARIO 5 : Explosion de la chambre de combustion de la turbine à gaz
Nature et localisation :
Explosion de la chambre de combustion de la turbine à gaz
Conditions opératoires :
Nature du fluide : gaz naturel
Etat physique : gaz Température : 15°C Pression : 24 barg Volume chambre : 68 m3
Description
On envisage l’explosion de la chambre de combustion de la turbine à gaz de la centrale de cogénération en cas d’arrêt incidentel de la flamme puis redémarrage suite à accumulation de gaz combustible dans la chambre.
Effets sur l’environnement
€ Effets de surpression : explosion confinée du nuage inflammable
La quantité de gaz pouvant être présente dans la chambre de combustion a été prise à la stœchiométrie, soit 4,4 kg.
La pression de rupture de la chambre a été estimée à 200 mbar. L’indice de violence multi-énergie utilisé, compte tenu de la pression de rupture, correspond à l’indice 5.
Les distances maximales d’effets par rapport à la chambre de combustion sont données dans le tableau ci-après :
Distance maximale des effets de surpression par rapport à la chambre (m)
300 mbar NA
200 mbar Limité à la chambre
140 mbar 11
50 mbar 31
20 mbar 62
€ NA : Non Atteint
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SCENARIO 6 : Fuite de fumées de combustion
Nature et localisation :
Rupture franche à l’entrée de la cheminée d’évacuation des fumées de combustion
Conditions opératoires :
Nature du fluide : fumées de combustion (eau, diazote, dioxyde de carbone, traces de dioxyde de soufre, dioxyde d’azote et monoxyde de carbone)
Etat physique : gaz Température : 60°C Pression : atmosphérique Hauteur de fuite : 3 m
Rupture Franche de la ligne d’évacuation des fumées en DN1600 pendant 1h
Description
On envisage la rupture franche de la ligne en DN 1600 évacuant les fumées de combustion en sortie du condenseur, vers l’atmosphère. En amont de la brèche, le débit serait égal 37 kg/s.
La durée de la fuite est fixée à 1h. Le produit toxique tracké dans le mélange des fumées est le dioxyde d’azote en raison de ses seuils de toxicités plus faibles que pour le dioxyde de soufre et le monoxyde de carbone.
Effets sur l’environnement
€ Effets toxiques : Dispersion des fumées Les distances maximales, par rapport à la brèche, auxquelles serait ressenti un effet toxique à 1,5 m du sol, seraient les suivantes :
Vitesse du vent (m/s) 3 5
Stabilité atmosphérique F D
Distance maximale des effets toxiques (m)
SELS 1,5 m 1,5 m
SEL 2 m 2 m
SEI 6 m 5 m