Brannlaster, store branner, virkning av brannbekjempelse

Like dokumenter
Brann og dens luner. Ragnar Wighus. SINTEF NBL as. SINTEF NBL as

BRANNSLOKKING. Ragnar Wighus SINTEF NBL as. Norges branntekniske laboratorium as

Brannlaster fra olje- og gassbranner

Muligheter for storskala eksperimentell bistand ved risikovurdering

Status for simuleringsmodeller -muligheter og begrensninger

Probabilistisk brannlast og sammenbrudd analyser

Leverandør av Aktive brannslukkings systemer. Trygve Stensgård. Water Mist Engineering AS

FORFATTER(E) Jan P. Stensaas og Bodil Aamnes Mostue OPPDRAGSGIVER(E) Petroleumstilsynet GRADER. DENNE SIDE ISBN PROSJEKTNR. ANTALL SIDER OG BILAG

Oversikt over ulike typer brannbeskyttelse. anvendelsesområder

Begrensning av konsekvensene av gasseksplosjoner

DET TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE FAKULTET MASTEROPPGAVE

FORFATTER(E) Geir Berge, Ragnar Wighus OPPDRAGSGIVER(E) KRD - Styringskomite GRADER. DENNE SIDE ISBN PROSJEKTNR. ANTALL SIDER OG BILAG

Aldring av passiv brannbeskyttelse

Kapittel 12. Brannkjemi Brannfirkanten

Branntekniske krav. Anne Steen-Hansen. Avdelingssjef analyser og slokking. SINTEF NBL as.

Brann i tunneler. Claus K. Larsen/Reidar Kompen. Tunnel og betongseksjonen. - Branner utvikling over tid - Avskalling - Bjørvikatunnelen

Rapport Side 2 av 14. Temperaturen i prøvningsovnen ble registrert med platetermoelementer.

Lars-Fredrik Mathiesen, EX-forum Exp-motorer ABB

INNHOLDSFORTEGNELSE Innledning... 3 Slokketester... 3 Slokkeegenskapene til FireStop brannslokker... 6

Detaljert modellering av 'gas blowby'

Håndtering av ASV-svekkelser i gassløftbrønner. Steffen S Kristiansen & Frank L. Firing ESRA seminar 15. november 2017 Statoil ASA

BRAVENT: BRANN- OG RØYKSPREDNING I VENTILASJONSKANALER

Hvordan ivaretas og vektlegges hensynet til ytre miljø i risikoanalyser? Tore Sagvolden, Scandpower AS

Sesjon 4 Tekniske utfordringer

Til Vedlegg 1. Farlig stoff. Kriterier for klassifisering

NS-EN utgave juni 2000

Hydrokarbonlekkasjer hva har industrien gjort og hva gjør vi for å redusere antall hendelser?

Brannlast for (prosess)utstyr FORFATTER(E) Geir Berge og Øyvin Brandt OPPDRAGSGIVER(E) Oljedirektoratet

Strømning og spredning av gass i vann og overgang vann til luft

BRANNTEPPER. Andreas Sæter Bøe November RISE Safety and Transport RISE Fire Research Trondheim. Research Institutes of Sweden

Storulykker og barrierer. Risikoanalyse som grunnlag for design.

Øving 12 TKP

Hallingdal trepellets

Brannvernkonferansen Hvilke utfordringer møter leverandørene?

Typhoon Ventil: Syklonisk strømning gir renere produksjon

Midt - Norsk Forum for Brannsikkerhet brannforumsmøte tirsdag 3. november kl hos SINTEF NBL as.

NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET FAKULTET FOR MASKINTEKNIKK EKSAMEN I EMNE SIO 7030 ENERGI OG PROSESSTEKNIKK

Foreliggende oppfinnelse angår området utvekslingsreaktorer for utførelse av

Oljedriftsmodellering og analyse av gassutblåsning i det nordøstlige Norskehvaet

Teknisk felt [0001] Foreliggende oppfinnelse angår feltet generering av tørris og fylling av produsert tørris oppi bokser og beholdere.

AKVA group Målinger av strøm, salinitet og oksygen hvorfor, hvordan og hva kan det bety for i det daglige drift?

WG Tunnelhvelv T100 Fullskala branntest i Runehamar testtunnel

190 cm. 158 cm. Bredde av laftaplank 7cm

Lekkasjar frå gassløft-brønnar i risikoanalyse. datakjelder og frekvensar

FRA FORSKNINGENS VERDEN

Begrenset Fortrolig. T-3 Harald Thv Olstad. Deltakere i revisjonslaget Bjørnar André Haug, Harald Thv Olstad, Ove Hundseid

Hydrocarbon leak on the Gudrun platform Februar 2015

ODs Faktasider. Brønnbane / Leting. Generell informasjon EXPLORATION. Faktakart i nytt vindu. lenke

Kontroll av luft I væskefylte Systemer

Brann i tunneler. Teknologidagene Brannutvikling - Hva skjer med betongen - Eksempler. Claus K. Larsen

Side 1 av 2/nyn. MIDTSEMESTEREKSAMEN I FAG TEP4125 TERMODYNAMIKK 2 Fredag 20. februar 2013 Tid:

KORTFATTET INNFØRING OM GASSEKSPLOSJONER

Semesteroppgave. Gassturbinprosess

Eksplosjonsbeskyttelse ved Dr. Kees van Wingerden GexCon AS Bergen

Rotagrip Ltd Tel 0044 (0) Website FOR VPC-TYPE. Speed Max R.P.M. Speed Max R.P.M.

IFEA On-Line Analyse September Sesjon 2: Målemetoder. Prøvetaking og Prøvebehandling Gass

PrEN Date:

Hvordan rømmer fisken - og hva gjøres for å hindre det

Capability Presentation. Utforming, drift og vedlikehold av prøvetaking i hurtigsløyfe

Relevante standarder og utfordringer ifm design av målesystemer

Kap.11 Sikkerhet ved brann

Sammenheng mellom separasjonstog og produsertvann system. Anne Finborud, Mator AS

Protecta AS. TEKNISK DATABLAD Protecta Hardplate Pluss. Harde plater for brannbeskyttelse av stålkonstruksjoner. Platens egenskaper

(12) PATENT (19) NO (11) (13) B1 NORGE. (51) Int Cl. Patentstyret

Konstruksjons seminar 2008

Fra målesystem i olje og gass til målesystem i havbruksnæringen

NOREGS TEKNISK-NATURVITSKAPLEGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR ENERGI- OG PROSESSTEKNIKK Kontakt under eksamen: Ivar S. Ertesvåg

NORWEGIAN UNIVERSITY OF LIFE SCIENCES. EXFLOOD EXFLOOD (Bioforsk, UMB, NVE, Minnesota, KTH, Insurance companies, 3 municipalities)

Lungenes diffusjonskapasitet

TVERS IGJENNOM NOHA KVALITET! TRYKKLADETE PULVERSLOKKERE FRITYR SPESIAL HÅNDSLOKKER

TVERS IGJENNOM NOHA KVALITET!

Ny revisjon av Norsok S-001. T&P ANT HMST ST Sr. fagleder sikkerhetsteknologi Frank L. Firing

ÅRSRAPPORT Norges branntekniske laboratorium as. nbl.sintef.no

Presentasjon av Stasjonære høytrykk sprinkler vanntåkeanlegg

Ivaretakelse av teknisk integritet ved levetidsforlengelse. Hans Urdahl 5. november 2009

Brannforebygging på FA-anlegg. Avfall Norge

HØGSKOLEN I STAVANGER

Brannteknisk rådgivning og prosjektering. Harald Landrø

Prev1 automatiske lavtrykk vanntåke dyser

Foreliggende oppfinnelse vedrører en pumpetank for leveranse av sjøvann til utstyr på skip og flytende installasjoner

Historikk Gustaf Fagerberg AB 1980 Fagerberg Norge AS 2001 Indutrade som eier

Prosjekt HC-lekkasjer

Innhold: Langblåste tunneler Tverrblåste tunneler Motstrøms eller medstrøms tørker Drifting av tunnelene Forslag til tiltak

Kunnskapsbehov. Torleif Husebø PTIL/PSA

Informasjon til Sikkerhetsforum. Hammerfest

Hvorfor isolasjon og hvorfor er vi opptatt av KUI. Krav i regelverket og erfaring fra tilsyn

4.2 Brannbeskyttelse

Subsea injeksjon av dispergeringsmidler Er eksisterende metoder for screening & godkjenning av produkter relevante?

HAVBRUKSTJENESTEN A/S

Miljøslokkeren Vannbasert, har høy slokkeeffekt og minimaliserer sekundærskadene

Overtrykksikring av innløp fra brønner og rørledninger - feiloperering av ventiler og kollaps av choker

Seminar om gass- og støveksplosjoner

Brannteknisk rådgivning og prosjektering. Harald Landrø

Vanntåkeanlegg: Muligheter og begrensninger, drift og vedlikehold

Kapittel 8. Varmestråling

Trepelletsfyrte kjeler og varmluftsaggregat < 60kW

Forfatter Per Arne Hansen

TEKNISK DATABLAD FIRETEX FX (5)

Prinsipper for vurderinger og problemstillinger knyttet til fjerning av Frigg. ptil Patrick Decosemaeker, Total

1. Atmosfæren. 2. Internasjonal Standard Atmosfære. 3. Tetthet. 4. Trykk (dynamisk/statisk) 5. Trykkfordeling. 6. Isobarer. 7.

Transkript:

Brannlaster, store branner, virkning av brannbekjempelse Foredrag ved Ptil seminar Stavanger 22. april 2009 Ragnar Wighus Sjefsforsker 1

Innhold: Erfaringer fra forsøk olje-og gassbranner Innelukkede og åpne branner effekt av vannbasert bekjempelsesteknikk (deluge) Brannlaster: punktlast eller områdelast betydning av hva som utsettes for last (innside, masse av gods) Tilgjengelighet/pålitelighet stilles forskjellige krav til pålitelighet/tilgjengelighet for passive og aktive systemer? 2

Erfaringer fra forsøk: olje-og gassbranner SINTEF har gjennomført en rekke storskala forskningsprosjekter om olje-og gassbranner Modelling of hydrocarbon fires offshore Integrert analyse av brannpåkjente strukturer Blast and fire engineering for topsides structures Jet fire test working group: Fire on the sea surface Effect of deluge on oil- and gas fires En lang rekke kvalifiseringstester utføres av produsenter og delvis av oljeselskapene selv for å finne dugeligheten til passiv brannbeskyttelse OTI/NPD-test: Standard for struktur og mindre rør Utvidet test for større objekter, ventilbeskyttelse Egne tester for trykksatt utstyr, beskyttelse av flenser og skruer/muttere Planlagt: Monitors and deluge systems with environmentally friendly additives in large-scale: Simulations and experiments 3

Hvem har deltatt? Oljedirektoratet (tidligere betegnelse) som kontraktspartner/deltaker, nå Petroleumstilsynet Oljeselskaper som opererer i Nordsjøen, (Britisk og norsk sektor) Samarbeid mellom SINTEF NBLog Computit, Petrell, Scandpower, samarbeid med andre SINTEF-miljø (Teknisk Kjemi- miljøavdelingen,,konstruksjonsteknikk), 4

I NORSOK S-001 står følgende om brannlaster: The global average heat load represents the average heat load that expose a significant part of the process segment or structure. The global average heat load provides the major part of the heat input to the process segment and, hence, affects the pressure in the segment. The local peak heat load exposes a small (local) area of the process segment or of the structure to the peak heat flux. The local peak heat load, with the highest heat flux, determines the rupture temperature of different equipment and piping within the process segment. The local peak heat load has marginal influence on the pressure profile within the process segment. Ragnar Wighus TEKNA 2009 5

NORSOK viser til at dette er en mulig måte å fastsette brannlast på :An alternative approach to assessing the heat fluxes and the size of the fire is to base this on a probabilistic approach in combination with relevant acceptance criteria. Ragnar Wighus TEKNA 2009 6

Standard branntester et uttrykk for en avveining mellom mange praktiske forhold HC-kurven (ISO 834): Tid/temperatur Størrelse på prøvningsovnen kan variere Brenselstype olje/gass kan variere Isolasjonsmaterialet innvendig kan variere Overtrykket i ovnen er fastlagt Temperaturen styres etter målt temperatur: Tidligere 5 mm stavformet termoelement, nå platetermometer. Kriterium for suksess: Målt temperaturstigning på utsiden, ingen kritisk strøm av varme branngasser gjennom et skille (integritet) 7

Standard branntester et uttrykk for en avveining mellom mange praktiske forhold OTI 95634: Jetbrann Geometri av en kasse hvor gassjet strømmer inn og snur retning (1,5x1,5x0,5 m) Type testobjekt: Plan flate, bjelke og rør mindre enn ca 300 mm. Brensel: Propan i gassfase, dysediameter 19,8 mm, 0,3 kg/s, treffpunkt i ¼ høyde, 1 m avstand fra dyse til treffpunkt. Kriteriet for suksess ikke fastlagt i den opprinnelige testmetoden, avgjøres av oppdragsgiver 8

Hva kan være annerledes i virkeligheten? Annen geometri og størrelse på objekter (masse, veggtykkelser) Prosessutstyr kan ha andre indre betingelser for varmeoverføring (gass/væskefylt, stillestående eller strømmende medium) Ytre forhold (innelukkethet, brenselstype og tilstand, hindringer, varighet og utslippsrate, vind, ventilasjon) 9

Hvor stor andel av området blir belastet? Eksempel (konstruert) på varmefluksfordeling i en olje-eller gassbrann Varmefluks (kw/m2) 500 400 300 200 100 0 0 500 1000 1500 Volum (m3) 10

Eksempel på utslippsrate som funksjon av tid ved avtakende trykk (konstruert) Utslippsrate(kg/s) 12 10 8 6 4 2 0 0 10 20 30 40 50 Tid (minutter) 11

Resultatene av en standard branntest må utvides med en beregning eller en vurdering for å kunne anvendes i design I noen tilfeller er heller ikke beregning eller vurdering tilstrekkelig, da må en utføre tilpassede tester Beregningsmetodene må verifiseres ved relevante forsøk for å kunne benyttes ved ekstrapolering av resultater Det er ikke alltid det verst tenkelige tilfelle som bør være dimensjonerende 12

Blast&Fire: Innelukkede branner 415 m 3 rigg 13

14

Bottom 1100 1370 1050 1370 900 1300 900 600 1250 1000 1250 1200 1100 1100 1300 1250 1250 550 250 Middle 1200 1370 1150 1370 1300 1300 1350 1000 1150 1150 1250 1200 1200 1150 1300 1200 1150 550 500 Top 1150 1200 1100 1300 1250 1250 1150 1100 1100 1150 1250 1200 1250 1250 1300 1250 1200 1100 1000 phi 0,52 0,54 0,56 0,58 0,61 0,64 0,66 0,67 0,70 0,71 0,79 0,82 0,85 0,86 0,93 1,27 1,54 1,59 2,28 Test nr: JF9B JF22-1 JF4-2 Temperaturer i rommet JF8-3 JF5-1 JF9 JF1B JF1A JF23 JF9C-4 PF10 JF12 PF2A PF3 PF11 PF14 PF13 JF15 JF6 1600 1400 1200 Bottom Middle Top Temperature ( C) 1000 800 600 400 200 0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 Equivalence Ratio (phi) 15

Innelukkede branner resultater fra forsøk med Sleipner kondensat i 415 m 3 rom (Blast&Fire) BRANNTYPE Jetbrann som treffer et objekt (vertikalt og horisontalt rør) Innelukket væskedamsbrann (pool fire) opptil 24 m 2 Brannlast Lokal varmelast 350 400 kw/m 2. Typisk varmelast mot vegger 200 kw/m 2. Luft/brenselsforhold 0,8 av støkiometrisk medfører høyeste avdampningsrate. Lokal varmelast 300 350 kw/m 2. Typisk varmelast mot vegger 200 kw/m 2. 16

Effekt av deluge i innelukkede branner (Blast&Fire) Typisk offshore platform deluge system, 12 liter/m 2 min. Tidlig utløst system: Ikke slokket væskedams eller jetbrann, men sterkt redusert varmelast på objekter og vegger. Flammer ut av åpningen ble undertrykt. Forsinket utløsning av system:(5 minutter): Jetbrann slokket, væskedamsbrann sterkt redusert. Hvis vann kan fordampe og dampen kan resirkulere inn i forbrenningssonen kan det oppstå slokking. 17

Test av deluge-system mot simulert flatebrann (Propan fordelt som en væskedamsbrann) 18

Virkning av deluge i olje- og gassbranner Flerårig prosjekt med oljeselskaper og Ptil som deltakere. Samarbeid med CompuIt om beregninger, analyse av resultater og verifikasjon av KAMELEON FIRE-EX Viser en virkning av deluge ved reduksjon av det volumet av flammer som har høyest varmelast Viser mindre reduksjon i varmelast lokalt ved jetbrann 19

Ståltårn som flyter i et basseng skåret ut i isen. Temperaturer, varmeflukser, Hastigheter og gasssammensetning ble målt. Størrelsen på oljedammen (råolje) var 10 m i diameter (Brann på sjø, Spitsbergen 1996) 20

21

8000 liter råolje som sprer seg på sjøen. Max diameter 40 m, max høyde på flammene 60 m (Spitsbergen 1996) 22

Brann på sjø resultater fra forsøk Spitsbergen 1996 BRANNTYPE Råolje 8000 liter 10 m diameter dam Branntid ca 15 minutter Varmelast I den nederste 1/3 av flammen var ½ minutt-middel av varmefluksen målt til 260 kw/m 2. Et minutt-middel var 220 kw/m 2. 23

Set-up for jet fire test at SINTEF (OTI 95-634) 24

JET-brann resultater fra forsøk BRANNTYPE Fri jet, gass eller væske (Spadeadam, UK) Jetbranntest for passiv brannbeskyttelse, NPD/OTI 95 634 Jetbranntest med større dimensjoner på boksen (Ad hoc) Varmelast Utslipp 8 kg/s, treff på et 900 mm diameter horisontalt rør: 300 kw/m 2 over mindre enn 1 m 2 overflate, 250 kw/m 2 over 4 m 2 overflate. Utslipp 0,3 kg/s, inn i en boks, (1,5 m x 1,5 m, 0,5 m dyp): Lokal punktlast 300 kw/m 2 middel over bakvegg i boks 200 kw/m 2 Utslipp 0,5-0,9 kg/s. 300 350 kw/m 2 mot større objekter (ventiler, flenser, rør som var trykksatt og fylt med gass). Tester kan utføres til brudd. 25

Nytt testområde : Økte brannlaster, test med trykksatt utstyr, test inntil brudd 26

Under test, vannfylte tønner (uisolerte objekter) 0,9 kgs propanjet 27

Tunnelbrann med et lastebillass med trepaller (Runehamar-tunnelen, Åndalsnes) 28

Trepaller i tunnelbrann 29

Branntrekanten: Oksygen Varmeutvikling (overskuddsvarme) Brensel Alle sidene av branntrekanten er nødvendige 30

Væskedamsbrann Stråling Avdamping 31

Brann i faste materialer: Stråling Pyrolyse+ avdamping 32

Brennverdi: Hva er det? Treverk: Olje: Gass: ~ 20 000 kj/kg ~ 40 000 kj/kg ~ 45 000 kj/kg 33

Reaktivitet for 100 ulike reaksjoner ved forbrenning av metan med 9% etan i luft 1,00E+19 1,00E+17 1,00E+15 1,00E+13 1,00E+11 1,00E+09 1,00E+07 1,00E+05 1,00E+03 1,00E+01 1,00E-01 1,00E-03 1,00E-05 1,00E-07 1,00E-09 1,00E-11 1,00E-13 1,00E-15 1,00E-17 1,00E-19 1,00E-21 1,00E-23 1,00E-25 1,00E-27 1,00E-29 1,00E-31 1,00E-33 1,00E-35 1,00E-37 1,00E-39 1,00E-41 1,00E-43 1,00E-45 1,00E-47 1,00E-49 1,00E-51 1,00E-53 1,00E-55 1,00E-57 1,00E-59 1,00E-61 1,00E-63 1,00E-65 1,00E-67 1,00E-69 1,00E-71 1,00E-73 1,00E-75 1,00E-77 1,00E-79 0 500 1000 1500 2000 2500 K 34

Flammestørrelse er viktig for brannlast 35

Emissivity [-] 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 0 2 4 6 8 10 Flame thickness L [m] k m 0,4 0,335 36

37

Ulike tid temperaturkurver 1500 TIME- TEMPERATURE CURVES FOR TEST FURNACES 1400 3: "RWS curve" 1300 1200 1100 2: HC-curve ISO 834-3 Temperaturein furnace[ C] 1000 900 800 700 600 500 1: Standard fire curve ISO 834 400 300 200 100 0 0 20 40 60 80 100 120 [Time in minutes] 38

Konklusjoner: Brannlast ser ut til å være mer bestemt av størrelsen på flammeområdet enn utslippsmåte og brensel. Faktorer som øker turbulens (strømningshastighet, hindringer) ser ut til å øke brannlasten. Tid-temperaturkurver i testovner representerer ikke nødvendigvis de reelle brannsituasjonene. Deluge (vann over et større område) medfører betydelig lavere varmelaster i innelukkede branner, spesielt når brannproduktene resirkulerer I forbrenningssonen sammen med vanndamp. 39

Nytt forskningsprosjekt: Virkning av deluge og vannkanoner i en storskala forsøksrigg Samarbeid mellom ComputIt og SINTEF NBL, beregninger og forsøk JIP med ConocoPhillips, StatoilHydro og Ptil (foreløpig) Utendørs forsøksplass 30m x40m med oppsamling og behandling av avrent vann Realistisk forsøksrigg 15m x 10m Dette vil også være et opplevelsessenter for stor brann og virkningen av brannbekjempelse Ragnar Wighus TEKNA 2009 40

Test area test rig 40 m 10 m Size of existing rig with oil barrels 30 m 15 m 41

Skisse av en mulig testrigg Ragnar Wighus TEKNA 2009 42

Hva må til for å få overført forskningsresultater til praktisk bruk? Kunnskapsformidling (dette seminaret er en viktig del av det) Utforme standarder og retningslinjer (NORSOK, Scandpower Guidelines ) Overvinne grenser mellom fagområder: Sikkerhet, prosess, struktur, risikoanalysemiljø, beregningsmiljø, konsulenter, produsenter av utstyr 43