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Fire and explosion hazards associated with storage and transportation of flammable materials have been a matter of great interest in the recent times. There are numerous studies on pool fires, BLEVEs and fireballs of hydrocarbon fuels, whereas BLEVEs and fireballs of organic peroxides (OP) are not investigated in detail yet. Fireball is a scenario that can occur when an OP filled drum is subjected to a surrounding fire. This presentation tries to extend the first investigations of OP BLEVEs presented on IGUS EOS Meeting 2015 in Ottawa. The following aspects are shown: Experimental investigation of a fired drum filled with 200 L DTBP; analyses of flame characteristics, e.g. temperatures, mass burning rates, SEP, thermal radiation properties and an overall comparison with DTBP pool fires; presentation of recommended safety distances.
Bei thermischer Belastung von flüssigen organischen Peroxiden in metallischen Transportverpackungen können Feuerbälle entstehen, die sich mit immenser explosiver Heftigkeit bilden und hinsichtlich der von ihnen ausgehenden Wärmestrahlungsbelastung sicherheitstechnisch zu bewerten sind. Da sich diese Feuerbälle von flüssigen Kohlenwasserstoffen unterscheiden, wird ein neues Modell vorgestellt, um mittels semi-empirischer Gleichungen insbesondere den Durchmesser und die Standzeit solcher Feuerbälle zu beschreiben und mit herkömmlichen Modellen für Kohlenwasserstoffe zu vergleichen. Es wurden Versuche mit unterschiedlichen Befeuerungsmethoden unter Verwendung von Stahlfässern, befüllt mit bis zu 155 kg DTBP, durchgeführt. Dabei wurde festgestellt, dass abhängig von der Befeuerungsmethode (Holz/Gas) unterschiedlich große Massen DTBP in den sich bildenden Feuerbällen umgesetzt werden (16 kg bis 155 kg). Bei den Experimenten wurden IR-Kameras, Strahlungssensoren und Videokameras eingesetzt. Aufgrund der Messungen und der optischen Auswertungen konnten neue modifizierte Gleichungen unter Anpassung der Konstanten für Kohlenwasserstoffe entwickelt und validiert werden. Weiterhin wurde die Wärmestrahlungsbelastung auf Mensch und Umgebung berechnet und die einzuhaltenden Sicherheitsabstände bestimmt.
To simulate a full fire engulfment during transportation or storage a closed removable head steel drum filled with 200 l Di-tert-butyl peroxide (DTBP) is subjected to a wood fire. Due to the enormous heat flux and the exothermic self-decomposition large flames arise and finally multiple fireballs occur. The fireballs consume up to 20 % of the total mass (20 % equals to 31 kg). They are characterized by high surface emissive power and large flames associated with high thermal radiation causing spontaneous ignition of objects in the surrounding. The measured sizes of the DTBP fireballs are smaller compared to the results of the general equations for hydrocarbon fireballs. Because these equations are recommended by the Health and Safety Executive (UK) to be applicable for organic peroxides explicit comparisons of DTBP with LPG, diesel and gasoline concerning the characteristics of fireballs are carried out. Also the burning time is compared and confirms a faster combustion of the peroxide. Moreover, the development of size and emissive power for DTBP and diesel fireballs are compared in a normalized graph. The results provide the assumption that new empirical models are required to be developed for hazard assessment of organic peroxide fireballs.
Final report of research activities at BAM concerning large scale fireballs of organic peroxides (OP). New models for OP fireball diameter, duration, height and Surface Emmissive Power (SEP) are proposed and discussed based on a large number of large-scale and small-scale experiments using Di-tert-butylperoxide (DTBP) as a liquid OP and heptane as a liquid hydrocarbon fuel. Finally, CFD simulations are used to predict the fireball parameters: diameter, duration, height and SEP. Also the impact on the German storage regulations for organic peroxides are discussed.