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RAPPORT D’ÉTUDE 19/12/2016 N° DRA-14-141532-12702A DRA71 – opération A2 Guide p

RAPPORT D’ÉTUDE 19/12/2016 N° DRA-14-141532-12702A DRA71 – opération A2 Guide pour la prise en compte des chaudières industrielles dans la rédaction d’une étude de dangers Rapport final Version du 19/12/2016 Réf. : INERIS- DRA-14-141532-12702A Page 1 sur 75 DRA71 – opération A2 Guide pour la prise en compte des chaudières industrielles dans la rédaction d’une étude de dangers Rapport final Verneuil-en-Halatte (60) Direction des Risques Accidentels Liste des personnes ayant participé à l’étude : Marion DEMEESTERE, Jérôme HEBRARD, Lauris JOUBERT, Aurore SARRIQUET Réf. : INERIS- DRA-14-141532-12702A Page 3 sur 75 SOMMAIRE 1. INTRODUCTION .............................................................................................. 7 1.1 Contexte ....................................................................................................... 7 1.2 Champ d’application ..................................................................................... 8 1.3 Utilisation du présent guide ........................................................................ 11 2. DÉCOUPAGE FONCTIONNEL DES INSTALLATIONS ET IDENTIFICATION DES POTENTIELS DE DANGERS ............................................................... 13 2.1 Description des installations et découpage fonctionnel .............................. 13 2.2 Potentiels de dangers liés aux substances ................................................. 14 2.3 Potentiels de dangers liés aux équipements et au procédé ....................... 17 2.4 Réduction des potentiels de dangers ......................................................... 18 3. ANALYSE DU RETOUR D’EXPÉRIENCE .................................................... 19 3.1 Chaudières alimentées au gaz ................................................................... 20 3.2 Chaudières alimentées au fioul .................................................................. 22 4. ANALYSE DE RISQUES ET SCÉNARIOS D’ACCIDENT ............................ 25 4.1 Introduction ................................................................................................. 25 4.2 Evénements redoutés centraux et phénomènes dangereux retenus ......... 25 4.3 Barrières de sécurité .................................................................................. 27 4.4 Synthèse des scénarios d’accidents retenus .............................................. 30 5. CARACTÉRISATION DE L’INTENSITÉ DES PHÉNOMÈNES DANGEREUX 51 5.1 Synthèse des phénomènes dangereux modélisés ..................................... 51 5.2 Principales hypothèses de modélisation ..................................................... 53 5.3 Données de base générales pour les modélisations .................................. 57 6. ELÉMENTS POUR LA CARACTÉRISATION DES PROBABILITÉS D’OCCURRENCE DES PHÉNOMÈNES DANGEREUX ............................... 59 6.1 Introduction ................................................................................................. 59 6.2 Etape 1 : Choix d’une méthode d’estimation de la probabilité .................... 60 6.3 Etape 2 : Collecte des données d’entrées nécessaires à l’estimation ........ 61 6.4 Etape 3 : Agrégation des données le long du nœud papillon et affectation d’une classe de probabilité d’occurrence .................................................... 62 6.5 Cas d’étude ................................................................................................ 63 7. CARACTÉRISATION DE LA CINÉTIQUE DES ÉVÈNEMENTS .................. 67 Réf. : INERIS- DRA-14-141532-12702A Page 4 sur 75 8. EFFETS DOMINOS ....................................................................................... 69 9. RÉFÉRENCES ............................................................................................... 71 10. LISTE DES ANNEXES .................................................................................. 75 Réf. : INERIS- DRA-14-141532-12702A Page 5 sur 75 GLOSSAIRE ATEX ATmosphère EXplosive bara Bar absolu BARPI Bureau d’Analyse des Risques et Pollutions Industriels BLEVE Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion BREF Best available techniques REFerence document CLP Classification Labelling Packaging EDD Étude De Dangers EI Événement Initiateur ERC Événement Redouté Central FOD / FL Fuel Oil Domestic / Fioul Lourd ICPE Installation Classée pour la Protection de l’Environnement IED Directive Relative aux Émissions Industrielles INERIS Institut National de l’Environnement Industriel et des Risques MMR Mesure de Maîtrise des Risques MTD Meilleures Techniques Disponibles NC Niveau de Confiance PhD Phénomène Dangereux PPRT Plan de Prévention des Risques Technologiques SEI Seuil des Effets Irréversibles SEL Seuil des Effets Létaux SELS Seuil des Effets Létaux Significatifs TE (Chaudière à) Tubes d’Eau TF (Chaudière à) Tubes de Fumées UVCE Unconfined Vapor Cloud Explosion Réf. : INERIS- DRA-14-141532-12702A Page 7 sur 75 1. INTRODUCTION 1.1 CONTEXTE Le présent rapport est développé dans le cadre du programme d’appui technique EAT-DRA71 (« Évaluation des risques des Systèmes industriels ») dont un des objectifs est l’amélioration de la maîtrise des risques et des pollutions liés aux activités industrielles. Les réflexions menées sur la proportionnalité dans les Études de Dangers (EDD) ont conduit à la volonté de rédiger des guides visant à faciliter la rédaction ou l’instruction des EDD pour des sites sur lesquels se trouvent des installations jugées suffisamment génériques. Ce rapport s’inscrit dans ce cadre. Les installations concernées sont des chaudières à vapeur, à tubes d’eau ou tubes de fumées utilisant du combustible gazeux (gaz naturel) ou liquide (fioul domestique, fioul lourd ou biodiesel). Ces installations sont visées par la rubrique 2910 de la nomenclature des Installations Classées pour la Protection de l’Environnement (ICPE) et peuvent être classées sous le régime de l’autorisation, auquel cas elles font l’objet d’une EDD. Une situation également fréquemment rencontrée consiste en la présence de ces installations sur des établissements industriels soumis à autorisation, afin d’assurer leurs besoins de chaleur (vapeur, eau chaude…). Les risques et effets dominos générés par les chaudières sont donc à étudier. Un 1er objectif du document est de fournir des éléments pour faciliter la réalisation des EDD des chaufferies ou des sites comportant ces installations, ainsi que leur instruction. Notamment, des informations sur l’état de l’art, les scénarios d’accidents pouvant être générés par une chaudière et les barrières de sécurité associées, les distances d’effets types des phénomènes dangereux, les probabilités types des événements, etc. sont présentés. Différents volets de l’EDD pourront ainsi s’appuyer sur des éléments développés dans le guide. Un 2ème objectif est d’améliorer la maîtrise du risque à la source. Aussi, le guide comporte des informations sur les bonnes pratiques de conception et de maîtrise de risque en intégrant les volets organisationnels et techniques. Ces informations visent à faciliter la mise en œuvre et l’inspection de ces mesures. Ce document s’appuie notamment sur :  des informations sur la conception des chaudières industrielles, communiquées par la société Stein Energy Manufacturing ;  des informations sur l’accidentologie, communiquées par le BARPI ;  les connaissances de l’INERIS sur ce type d’installations, issues de la réalisation d’EDD et tierces expertises ; Réf. : INERIS- DRA-14-141532-12702A Page 8 sur 75  une étude bibliographique afin de compléter les sources d’informations précédemment citées. Note :  Ce guide vise à présenter des informations aussi complètes et représentatives de la réalité du terrain que possible. Il a vocation à « rester vivant », c’est-à- dire à pouvoir être réactualisé sur la base des retours des différents lecteurs.  Les textes réglementaires encadrant l’exploitation des installations de combustion ont été revus pour intégrer les Meilleures Techniques Disponibles (MTD) formulées pour les grandes installations de combustion1. Le recours aux MTD est un des principes directeurs de la directive relative aux émissions industrielles (Directive IED) afin de prévenir les pollutions de toutes natures (aspects chroniques). Une EDD visant à prévenir les risques accidentels générés par une ICPE, les MTD relatives aux installations de combustion ne seront pas étudiées plus en détail dans ce guide. 1.2 CHAMP D’APPLICATION 1.2.1 Catégories de chaudières Ce guide couvre toute chaudière à vapeur, à tubes d’eau ou tubes de fumées fonctionnant au gaz naturel, au fioul (lourd ou domestique) ou au biodiesel. Sont notamment exclues du champ de l’étude les installations suivantes :  chaudières individuelles d’appartement ou de pavillon ainsi que les mini- chaufferies, c'est-à-dire celles dont la puissance calorifique totale est inférieure ou égale à 85 kW ;  utilisations décentralisées hors chaufferie ;  fours industriels destinés au réchauffage direct de produits ;  chaudières de récupération utilisées dans les installations de cogénération. 1.2.2 Gamme de puissance La gamme de puissance thermique nominale2 couverte par le guide s’étend de plusieurs centaines de kilowatts à 50 MWth. Il a en effet été choisi pour des raisons pratiques de restreindre la gamme de puissance pour l’estimation des distances 1 Les grandes installations de combustion, dont la puissance thermique nominale est supérieure ou égale à 50 MW, relèvent de la rubrique 3110 de la nomenclature des ICPE. À ce titre, elles font l’objet d’un BREF (Document de Référence sur les MTD pour les Grandes Installations de Combustion – Juillet 2006) disponible sur le site http://www.ineris.fr/ippc/node/10. 2 La puissance thermique nominale correspond à la puissance thermique fixée et garantie par le constructeur exprimée en pouvoir calorifique inférieur et susceptible d'être consommée en marche continue. Réf. : INERIS- DRA-14-141532-12702A Page 9 sur 75 d’effets « types ». Le champ des modélisations des scénarios d’accidents exclut donc les grandes installations de combustion, pour lesquelles la puissance thermique nominale est supérieure à 50 MWth. Les scénarios d’accidents présentés dans le guide sont néanmoins applicables sur une gamme de puissance plus large, allant jusqu’à plusieurs centaines de mégawatts. Les seuils de puissance au-delà desquels les installations de combustion sont considérées comme ICPE (rubrique 2910-A de la nomenclature) sont les suivants :  Déclaration avec contrôle périodique : 2 MW ≤ P < 20 MW ;  Autorisation : P ≥ 20 MW. Ces seuils sont valables lorsque l'installation consomme exclusivement, seuls ou en mélange, du gaz naturel, des gaz de pétrole liquéfiés, du fioul domestique, du charbon, des fiouls lourds et de la biomasse3. D’autres seuils s’appliquent dans le cas où d’autres combustibles sont utilisés (voir 2910-B et 2910-C). Les arrêtés de la rubrique 2910-A de la nomenclature des ICPE sont les suivants :  L’arrêté du 26 août 2013 modifiant l'arrêté du 25 juillet 1997 relatif aux prescriptions générales applicables aux ICPE soumises à déclaration sous la rubrique n° 2910 (Combustion) ;  L’arrêté du 26 août 2013 relatif aux installations de combustion d'une puissance supérieure ou égale à 20 MW soumises à autorisation au titre de la rubrique 2910 et de la rubrique 2931. Note : Il est précisé que bien que les chaudières soumises à déclaration ne fassent pas l’objet d’une EDD spécifique, elles sont couvertes par uploads/Industriel/ dra-14-141532-12702a-guide-edd-chaudieres-vf-0.pdf