BRANNSLOKKING Ragnar Wighus SINTEF NBL as 1
Innhold Slokke eller kontrollere? Virkning av deluge 2
Slokke eller kontrollere? Så lenge brann er under kontroll er det minimal eksplosjonsfare Slokking av brann kan skje ved å fjerne en av sidene i branntrekanten 3
Deluge-dyser i storskala test 4
Branntrekanten: Kjøle Inertisere Oksygen Varmeutvikling (overskuddsvarme) Brensel Fukte, fjerne, isolere Alle sidene av branntrekanten er nødvendige 5
Hva er DELUGE? Påføring med åpne dyser som sprer vann over et på forhånd bestemt areal Utløses ved signal fra deteksjon eller manuelt Kan utføres med tilsatsmidler i vannet, for eksempel AFFF Spraykarakteristikken avgjøres av dysevalg og trykkforhold 6
To designmetoder med deluge: Direkte objektbeskyttelse Rombeskyttelse Metodene kan kombineres 7
Skjebnen til dråper III II I Smoke plume IV Flame Entrained gas Object Fire base 8
Medium- og høyhastighetsdyser 9
Volume median diameter: min, average, max 2500 Diameter (micrometer) 2000 1500 1000 500 0 N1 2 bar N1 7 bar N2 2,4 bar N3 1,75 bar N3 5 bar N5 3 bar N7 2,4 bar N7 5 bar N7 8 bar 10
Vertical velocity: min,average,max Velocity (m/s) 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0 N1 2 bar N1 7 bar N2 2,4 bar N3 1,75 bar N3 5 bar N5 3 bar N7 2,4 bar N7 5 bar N7 8 bar 11
Konklusjoner For å oppnå effekt av deluge-spray på en brann er det viktig å ha dråper som overlever transporten fra dysa til forbrenningssonen uten å fordampe, for så å fordampe i forbrenningssonen. Hvis en vil kjøle overflater under og i nærheten av forbrenningssonen må en ha dråper som overlever transporten gjennom forbrenningssonen uten å fordampe. 12
Romeffekt - Blast and Fire Delugedyser i tak Røyk og flammer ut Luft inn Lekkasje 13
Blast and Fire 1 kg/sek kondensatlekkasje fylte 415 m 3 med flammer. Slokket ved forsinket utløsning av delugeanlegg (ca 15 l/m 2 min) Poolbranner ble ikke slokket Stor virkning av deluge på belastning på vegger, tak og objekter 14
VTT Poolbrann med deluge/sprinkler 15
VTT Ikke mulig å slokke poolbrann hvor flammepunktet til væsken var under ca 60 C Redusert avbrenning for væsker med flammepunkt over 60 C 16
Vann mot væskeoverflater Store dråper synker ned i frityroljen og fordamper under overflaten. Dampen utvider seg kraftig og slynger olje ut av kokeren Små dråper fordamper på overflaten og kjøler frityroljen. Dampen over oljeflaten påvirker flammene 17
Shell/BG:Ingen vesentlig virkning av deluge på temperaturutvikling i tank utsatt for jetbrann 18
NIST - USA 1980 19
Dråpestørrelsens betydning Time to evaporation 1000 100 Time [s] 10 1 0,1 0,01 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 Temperature difference [ C] 1000 500 250 100 micrometer 20
Mellomskala eksperimenter, NBL 1999-2001 21
Large calorimeter Deluge nozzle Propane burner ADD Air gap 22
Mellomskala testrigg 23
Konklusjoner etter mellomskala-forsøkene: Dråpestørrelsen for høyhastighetsdyser i denne undersøkelsen er mindre enn for mediumhastighetsdyser Dråpestørrelsen og hastigheten kan forklare hvorfor noen sprayer virker mer inn på forbrenningsforløpet (energiproduksjonen) En vesentlig andel av dråpene i de undersøkte sprayene overlever ikke transporten gjennom flammene Vannapplikasjonsrate alene er ikke nok til å karakterisere virkningen av deluge-spray på flammer I et tilfelle med lite luftoverskudd og stor brann, kombinert med stor vannpåføring og små dråper, ble den diffuse propanbrannen slokket. Ellers ble brannen ikke slokket, men den ble redusert i en del tilfeller I noen grad forstyrres resultatene i mellomskalariggen av at mediumhastighetsdysene sender mye av vannet mot veggene i riggen Noe intern resirkulasjon av forbrenningsprodukter ser ut til å forekomme 24
Storskala eksperimenter Forskjellige dyser: Høyhastighet og mediumhastighet dyser Dysetrykk og monteringsavstand tilpasset planlagte applikasjonsrater (liter/m 2 min) Applikasjonsrater: 10, 15 and 20 liter/m 2 min Tilførsel i forskjellig nivå: 3,5 m, 7,5 m, samt kombinasjon av begge nivå Noen forsøk med en enkelt dyse for å sammenlikne med mellomskalaforsøkene Diffus gass-flatebrann (simulert poolbrann) og sonisk hastighets jetbrann undersøkt Varmeavgivelse målt i industrikalorimeter Temperaturresponsen i et stålrør i flammesonen undersøkt Vannapplikasjon med og uten brann målt med bøtte-og stoppeklokke Vann og brenselstilførsel målt Stråling til objekter utenfor brannområdet målt 25
Side view 10 m 1.0 m 3.5 m 4.0 m 8.5 m 19.5 m 26
P16_06d_HV_K44_P2.8 Heat release rate [kw] 20 000 18 000 16 000 14 000 12 000 10 000 8 000 6 000 4 000 2 000 0 Exh.HRR Burner HRR 0 120 240 360 480 600 720 840 960 1080 1200 Time [sec] 27
P16_REF Object temperature [ C] 1 300 1 200 1 100 1 000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 120 240 360 480 600 720 840 960 1080 1200 Time [sec] TST-01 TST-05 TST-09 TST-13 TST-17 28
P16_03_HV_K26_P5 Object temperature [ C] 1 300 1 200 1 100 1 000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 120 240 360 480 600 720 840 960 1080 1200 Time [sec] TST-01 TST-05 TST-09 TST-13 TST-17 29
30
Konklusjoner etter storskalaeksperimentene Begrensning av lufttilførselen virket ikke inn i storskalaeksperimentene slik som i mellomskala Ingen virkelig virkning av rommet kunne observeres i storskalaeksperimentene Vind (trekk) hadde noe innflytelse på vannspredningsmønsteret Målte vannapplikasjonsrate avviker fra beregnede Resultatene viser at det er stor forskjell på dyser Mest effektiv kjøling av stålrøret ble obsertvert ved dyse HV K44, ved 5,1 bar trykk, 3,5 m over røret (20 l/m2 min). Nest mest effektiv: Dyse HV K44 ( 15 l/m2 min). Lav og høy posisjon: Liten forskjell mellom lav og høy for MV-dyse, noe større for HV-dyse, liten endring totalt ved å doble vannpåføring med to nivå HV K26, 10 l/m2 min i 3,5 m høyde virker selv ved jetbrann 31
Hovedkonklusjon Deluge har en vesentlig effekt på brannlast i så og si alle tester med realistiske konfigurasjoner med spray og brann. Hovedeffekten ser ut til å være at vann trekkes med inn i flammesonen og senker flammetemperaturen og varmeoverføringen ved stråling Dette betyr at generell dekning med deluge virker på varmelasten selv om ingen dråper greier å treffe overflaten på objekter. 32
FORSØK MED VANNTÅKE SIKRING AV RØROS 33