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Anhand von 5 verschiedenen Zimmerbrandversuchen wurde der Einfluss von Brandbeschleunigern auf den Brandverlauf experimentell untersucht. Es wurden verschiedene brandtechnologische Kennwerte, wie der Massenverlust des gesamten Brandraums, Brandraumtemperaturen, die Wärmefreisetzungen sowie die Rauchgasemissionen ermittelt und beurteilt. Die Rauchgasanalyse erfolgte im Schlot, im Brandraum sowie in der Brandraumöffnung mittels Fourier Transformierte Infrarot-FTIR-Spektroskopie. Neben diesen brandtechnologischen Untersuchungen erfolgten auch chemisch-analytische Untersuchungen nach dem Brand, mit dem Ziel, den eingesetzten Brandbeschleuniger nachzuweisen. Im Anschluss an die jeweiligen Zimmerbrandversuche wurden verschiedene Brandrückstandsproben aus dem Brandschutt, Wischproben von den Wänden und den übriggebliebenen Gegenständen sowie Proben in Form von Adsorbensmaterialien und Tenax-Röhrchen genommen und mit Hilfe der HSSPME-GC-MS-Methode (Headspace-Solid Phase Micro Extraction-Gas Chromatographie-Massenspekrometrie) in Hinblick eines möglichen Brandbeschleunigernachweis analysiert.
Chemical-analytical investigation of fire products in intermediate storages of recycling materials
(2012)
Organic materials like paper, cardboard, textiles or plastics are mostly flammable. In intermediate storages for recycling products, these materials are stored in large amounts. If fire occurs in these stores, large emissions of smoke and other potentially harmful products are likely. In the present study, the gaseous products released from fires of such materials—for example, because of self-ignition—were investigated. Different fractions (paper/cardboard, textiles and plastics) were crushed at low temperatures (about 80 K) and subsequently allowed to smoulder at different temperatures using the German standard Deutsches Institut für Normung 53436. The gases produced were sampled and analysed using Fourier transform infrared spectroscopy. The chemical composition of these gases differed considerably depending on fuel type. For flammable materials without heteroatom, the gases consisted predominantly of toxic compounds like carbon monoxide and carbon dioxide. Smouldering of materials containing heteroatoms showed, in addition to carbon monoxide, carbon dioxide and water vapour, further toxic components containing the heteroatom. Materials containing chlorine produced hydrogen chloride, and materials containing nitrogen produced ammonia and hydrogen cyanide.
The hazards for passengers during vehicle fires result from the increasing temperature and the emitted smoke gases. A fire was set on a car to investigate the development of temperature and of gaseous fire products in the passenger compartment. The study was based on a full-scale test with a reconstructed scene of a serious car fire. The aim of this work was to identify the conditions for self-rescuing of passengers during a car fire.
A dummy, equipped with several thermocouples, was placed on the driver’s seat. Also, the smoke gases were continuously collected through a removable probe sensor corresponding to the nose of the dummy in the passenger compartment and analyzed using Fourier transform infrared spectroscopy. Additionally, several car components were investigated in the smoke density chamber (smoke emission and smoke gas composition). It was found that the toxic gases already reached hazardous levels by 5 min, while the temperatures at the dummy were at that time less than 80 °C. The toxicity of smoke gases was assessed using the
fractional effective dose concept. The various experimentally parameters (temperature and smoke gas composition) were implemented into numerical simulations with fire dynamics simulator. Both the experimental data and the numerical simulations are presented and discussed.
Organische Produkte, wie Papier/Pappe, Textilien oder Kunststoffe, sind meist brennbar. In Recycling-Zwischenlagern werden solche Stoffe in großen Mengen gelagert. In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, welche gasförmigen Produkte im Falle eines Brandes verursacht z. B. durch Selbstentzündung entstehen. Verschiedene Fraktionen (Papier/Pappe, Textilien und Kunststoffe) aus Recycling-Zwischenlagern wurden zunächst mechanisch zerkleinert. Dazu wurden die Proben aus den jeweiligen Fraktionen so zerkleinert, dass letztendlich homogene Verteilungen vorlagen. Mit Hilfe von verschiedenen Zerkleinerungsmühlen konnten auf diese Weise Korngrößen bis zu 0,2 mm erhalten werden. Diese homogenen Probenverteilungen wurden anschließend im DIN-Rohr nach DIN 53436 verschwelt.
Die entstehenden Rauchgase wurden mit Hilfe der FTIR-Spektroskopie brandanalytisch untersucht. Dabei unterschied sich die Zusammensetzung der Rauchgase beim Verschwelprozess teilweise erheblich. Die bei der Verschwelung entstehenden Rauchgase enthalten bei Brandstoffen ohne Heteroatome in erster Linie toxische Bestandteile, wie Kohlenmonoxid und Kohlendioxid. Bei der Verschwelung von Kunststoffen mit Heteroatomen können zusätzlich zu den Hauptkomponenten Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasser auch noch weitere toxische Rauchgaskomponenten nachgewiesen werden. Dabei kommt es bei chlorhaltigen Kunststoffen vorwiegend zur Bildung von Chlorwasserstoff, bei stickstoffhaltigen Kunststoffen zur Bildung von Ammoniak und Blausäure.
Fires on waste dumps, surface landfills, Underground stowing or storage facilities of Recycling factories may have multiple harmful effects on individuals on site and on environment.
Possibly several tens of thousands of tons flare up plunging vast areas in smoke and releasing large amounts of flue gases. Experience shows that fire fighting takes days or even weeks and moreover, as long as hidden glowing nests exist fires may break out repeatedly weeks or months later. In the light of this, fire prevention is much easier to manage than extinction. It is of internst to identify the geometrical and physical conditions under which the mid-term or long-term storage of recycling materials can be performed avoiding self-ignition. Our Guideline presents a novel method developed at BAM which combines experimental tests on lab-scale with numerical simulations in Order to obtain permissible geometries of deposits and storage times at which self-ignition can be certainly avoided (Berger 2010).
Brände bei der Lagerung von Deponiestoffen und Recyclingprodukten sind durch hohe Wärmefreisetzung und extreme Rauchentwicklung gekennzeichnet. Im Rauch enthalten sind in Abhängigkeit vom Ausgangsmaterial toxische oder gesundheitsgefährdende Stoffe. Löscharbeiten erfordern einen hohen Personal- und Materialaufwand und ziehen sich häufig über Tage, manchmal sogar über Wochen oder Monate hin. Der Schwerpunkt im Umgang mit solchen Materialien muss deshalb auf der Brandprävention liegen. Der vorliegende Beitrag stellt eine in der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) entwickelte Methodik vor, bei der in einer Kombination von Labortests und numerischen Simulationsrechnungen Haldengeometrien und zulässige Lagerungszeiten abgeleitet werden können, bei denen Selbstentzündung sicher vermieden wird.