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Auswirkungen hoher thermischer Belastungen auf flüssige organische Peroxide in Metallbehältern
(2018)
Im Gegensatz zu thermisch instabilen Kunststoffverpackungen garantieren Metallbehälter auch bei hoher thermischer Belastung, beispielsweise durch ein Schadenfeuer, einen stetigen Wärmeeintrag. Ist ein flüssiges organisches Peroxid enthalten, wird durch die Wärme eine sich selbst-beschleunigende exotherme Zersetzung initiiert. Das mit der Entzündung der Zersetzungsgase entstehende Feuer brennt durch den kontinuierlichen äußeren Wärmeeintrag heftiger als dies bei Poolfeuern organischer Peroxide zu beobachten ist. Aufgrund des definierten Einschlusses einer Metallverpackung kann die Zersetzung explosionsartig ablaufen und zur Ausbildung ein- und mehrfacher Feuerbälle führen. Auswirkungsbetrachtungen eines mit flüssigem organischen Peroxid befüllten und von außen befeuerten 220 Liter Stahlfasses wurden anhand zahlreicher Versuche mit unterschiedlichen Aufheizmethoden durchgeführt und sowohl die ermittelten Abbrandraten als auch die gemessenen thermischen Strahlungsbelastungen mit denen eines Poolfeuers verglichen. Die Analyse des Gefahrenpotentials unterschiedlich großer Feuerbälle führte schließlich zur Entwicklung eines ersten semi-empirischen Modells zur Abschätzung des Durchmessers und der Abbranddauer von Feuerbällen organischer Peroxide. Daraus ergibt sich die Möglichkeit der Berechnung notwendiger thermischer Sicherheitsabstände.
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.
Für organische Peroxide (OP) ergeben sich im Falle eines Brandes im Vergleich zu herkömmlichen entzündbaren/brennbaren Stoffen höhere Massenabbrandraten, größere Flammenhöhen und erhöhte Strahlungsbelastungen für Objekte und Personen in der Umgebung. Eine besondere Gefahr kann von OP in Stahlgefäßen ausgehen, sofern sie für die Lagerung oder Beförderung zugelassen sind. Brandversuche an 200-Liter-Stahlfässern zeigen z. B. eine explosionsartige Ausbildung von Feuerbällen hochkonzentrierter flüssiger OP nach einem zuvor schon heftigen Abbrandverhalten. In diesem Beitrag wird auf den Brand verschiedener OP in Stahlfässern eingegangen und die Schadenswirkung auf die Umgebung bewertet. Die zu beobachtenden Phänomene Pool- und Jetfeuer, Boil-Over sowie Feuerball werden mittels der Versuchsergebnisse beschrieben. Messtechnisch erfasst und gegenübergestellt werden die Massenabbrandraten, diverse Flammeneigenschaften sowie die thermische Strahlungsbelastung auf die Umgebung. Durch eine Vielzahl von Versuchen zeigen sich Feuerbälle unterschiedlicher Größe, die durch bekannte semi-empirische Korrelationen für flüssige Kohlenwasserstoffe nicht beschrieben werden können.
Für organische Peroxide (OP) ergeben sich im Falle eines Brandes im Vergleich zu herkömmlichen entzündbaren/brennbaren Stoffen höhere
Massenabbrandraten, größere Flammenhöhen und erhöhte Strahlungsbelastungen für Objekte und Personen in der Umgebung. Eine besondere Gefahr kann von OP in Stahlgefäßen ausgehen, sofern sie für die Lagerung oder Beförderung zugelassen sind. Brandversuche an 200-Liter-Stahlfässern zeigen z. B. eine explosionsartige Ausbildung von Feuerbällen hochkonzentrierter flüssiger OP nach einem zuvor schon heftigen Abbrandverhalten. In diesem Beitrag wird auf den Brand verschiedener OP in Stahlfässern eingegangen und die Schadenswirkung auf die Umgebung bewertet. Die zu beobachtenden Phänomene Pool- und Jetfeuer, Boil-Over sowie Feuerball werden mittels der Versuchsergebnisse beschrieben. Messtechnisch erfasst
und gegenübergestellt werden die Massenabbrandraten, diverse Flammeneigenschaften sowie die thermische Strahlungsbelastung auf die Umgebung. Durch eine Vielzahl von Versuchen zeigen sich Feuerbälle unterschiedlicher Größe, die durch bekannte semi-empirische Korrelationen für flüssige Kohlenwasserstoffe nicht beschrieben werden können.