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41. Feuer

Kapitel-Editor:  Casey C. Grant


 

Inhaltsverzeichnis 

Abbildungen und Tabellen

Grundlegende Konzepte
Dougal Drysdale

Quellen von Brandgefahren
Tamás Banky

Brandschutzmaßnahmen
Peter F. Johnson

Maßnahmen zum passiven Brandschutz
Yngve Anderberg

Aktive Brandschutzmaßnahmen
Gary Taylor

Brandschutz organisieren
S. Dheri

Tische

Klicken Sie unten auf einen Link, um die Tabelle im Artikelkontext anzuzeigen.

1. Untere und obere Entflammbarkeitsgrenzen in Luft
2. Flamm- und Brennpunkte von flüssigen und festen Brennstoffen
3. Zündquellen
4. Vergleich der für die Inertisierung erforderlichen Konzentrationen verschiedener Gase

Zahlen

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Donnerstag, März 24 2011 18: 15

Grundlegende Konzepte

Die Chemie und Physik des Feuers

Feuer ist eine Manifestation unkontrollierter Verbrennung. Dabei handelt es sich um brennbare Materialien, die sich in Gebäuden, in denen wir leben, arbeiten und spielen, um uns herum befinden, sowie um eine Vielzahl von Gasen, Flüssigkeiten und Feststoffen, die in Industrie und Gewerbe vorkommen. Sie sind üblicherweise kohlenstoffbasiert und können gemeinsam als bezeichnet werden Treibstoffe im Rahmen dieser Diskussion. Trotz der großen Vielfalt dieser Brennstoffe in ihrem chemischen und physikalischen Zustand teilen sie im Feuer Eigenschaften, die ihnen allen gemeinsam sind. Unterschiede bestehen in der Leichtigkeit, mit der ein Feuer ausgelöst werden kann (Zündung), die Geschwindigkeit, mit der sich ein Feuer entwickeln kann (Flammenausbreitung) und die erzeugbare Leistung (Geschwindigkeit der Wärmefreisetzung), aber je besser wir die Wissenschaft des Feuers verstehen, desto besser können wir das Brandverhalten quantifizieren und vorhersagen und unser Wissen auf den Brandschutz im Allgemeinen anwenden. Der Zweck dieses Abschnitts besteht darin, einige der zugrunde liegenden Prinzipien zu überprüfen und Anleitungen zum Verständnis von Brandprozessen zu geben.

Grundlegende Konzepte

Brennbare Materialien umgeben uns überall. Unter den entsprechenden Umständen können sie zum Brennen gebracht werden, indem man sie einer Zündquelle die in der Lage ist, eine selbsterhaltende Reaktion auszulösen. Dabei reagiert der „Brennstoff“ mit Luftsauerstoff unter Freisetzung von Energie (Wärme) und wird dabei in zum Teil gesundheitsschädliche Verbrennungsprodukte umgewandelt. Die Mechanismen der Entzündung und Verbrennung müssen klar verstanden werden.

Bei den meisten alltäglichen Bränden sind feste Materialien (z. B. Holz, Holzprodukte und synthetische Polymere) involviert, obwohl gasförmige und flüssige Brennstoffe keine Seltenheit sind. Ein kurzer Überblick über die Verbrennung von Gasen und Flüssigkeiten ist wünschenswert, bevor einige der grundlegenden Konzepte diskutiert werden.

Diffusion und vorgemischte Flammen

Ein brennbares Gas (z. B. Propan, C3H8) kann auf zwei Arten verbrannt werden: Ein Gasstrahl aus einem Rohr (vgl. der einfache Bunsenbrenner mit geschlossenem Lufteinlass) kann gezündet werden und brennt als Diffusionsflamme in denen Verbrennungen in den Bereichen stattfinden, in denen sich gasförmiger Brennstoff und Luft durch Diffusionsprozesse vermischen. Eine solche Flamme hat eine charakteristische gelbe Leuchtkraft, die auf das Vorhandensein winziger Rußpartikel hinweist, die als Ergebnis einer unvollständigen Verbrennung entstanden sind. Einige davon brennen in der Flamme, andere treten aus der Flammenspitze hervor, um sich zu bilden rauchen.

Wenn das Gas und die Luft vor der Zündung innig vermischt werden, findet eine vorgemischte Verbrennung statt, vorausgesetzt, dass das Gas/Luft-Gemisch innerhalb eines Konzentrationsbereichs liegt, der durch die untere und obere Grenze begrenzt ist Entflammbarkeitsgrenzen (siehe Tabelle 1). Außerhalb dieser Grenzen ist das Gemisch nicht brennbar. (Beachten Sie, dass a vorgemischte Flamme stabilisiert sich an der Mündung eines Bunsenbrenners, wenn der Lufteinlass geöffnet ist.) Wenn ein Gemisch brennbar ist, kann es durch eine kleine Zündquelle, z. B. einen elektrischen Funken, entzündet werden. Das stöchiometrisch am leichtesten entzündet sich ein Gemisch, bei dem die vorhandene Sauerstoffmenge im richtigen Verhältnis steht, um den gesamten Brennstoff zu Kohlendioxid und Wasser zu verbrennen (siehe beigefügte Gleichung unten, in der Stickstoff im gleichen Verhältnis wie vorhanden ist). an der Luft, nimmt aber nicht an der Reaktion teil). Propan (C3H8) ist das brennbare Material bei dieser Reaktion:

C3H8 + 5O2 + 18.8 N2 = 3CO2 + 4H2O + 18.8 N2

Eine elektrische Entladung von nur 0.3 mJ reicht aus, um ein stöchiometrisches Propan/Luft-Gemisch in der dargestellten Reaktion zu zünden. Dies stellt einen kaum wahrnehmbaren statischen Funken dar, wie ihn jemand erlebt, der über einen synthetischen Teppich gelaufen ist und einen geerdeten Gegenstand berührt hat. Noch geringere Energiemengen werden für bestimmte reaktive Gase wie Wasserstoff, Ethylen und Ethin benötigt. In reinem Sauerstoff (wie in der obigen Reaktion, aber ohne vorhandenen Stickstoff als Verdünnungsmittel) sind sogar niedrigere Energien ausreichend.

Tabelle 1. Untere und obere Entflammbarkeitsgrenzen in Luft

 

Geringere Entflammbarkeit 
Grenze (Volumenprozent)

Obere Entflammbarkeit 
Grenze (Volumenprozent)

Kohlenmonoxid

12.5

74

Methan

5.0

15

Propan

2.1

9.5

n-Hexan

1.2

7.4

n-Dekan

0.75

5.6

Methanol

6.7

36

Ethanol

3.3

19

Aceton

2.6

13

Benzol

1.3

7.9

 

Die Diffusionsflamme, die mit einem Strom aus gasförmigem Brennstoff verbunden ist, veranschaulicht den Verbrennungsmodus, der beobachtet wird, wenn ein flüssiger oder fester Brennstoff einer flammenden Verbrennung unterzogen wird. In diesem Fall wird die Flamme jedoch durch Kraftstoffdämpfe gespeist, die an der Oberfläche der kondensierten Phase erzeugt werden. Die Zufuhrgeschwindigkeit dieser Dämpfe ist an ihre Verbrennungsgeschwindigkeit in der Diffusionsflamme gekoppelt. Die Energie wird von der Flamme auf die Oberfläche übertragen und liefert so die Energie, die zur Erzeugung der Dämpfe erforderlich ist. Dies ist ein einfacher Verdampfungsprozess für flüssige Kraftstoffe, aber für Feststoffe muss genügend Energie bereitgestellt werden, um eine chemische Zersetzung des Kraftstoffs zu bewirken, wodurch große Polymermoleküle in kleinere Fragmente zerlegt werden, die verdampfen und von der Oberfläche entweichen können. Diese thermische Rückkopplung ist wesentlich, um den Dampfstrom aufrechtzuerhalten und somit die Diffusionsflamme zu unterstützen (Abbildung 1). Flammen können gelöscht werden, indem man in diesen Prozess auf verschiedene Weise eingreift (siehe unten).

Abbildung 1. Schematische Darstellung einer brennenden Oberfläche, die die Wärme- und Stoffübertragungsprozesse zeigt.

FIR010F1

Die Wärmeübertragung

Ein Verständnis der Wärme- (oder Energie-) Übertragung ist der Schlüssel zum Verständnis des Brandverhaltens und der Brandprozesse. Das Thema verdient ein sorgfältiges Studium. Es gibt viele ausgezeichnete Texte, denen man sich zuwenden kann (Welty, Wilson und Wicks 1976; DiNenno 1988), aber für die vorliegenden Zwecke ist es notwendig, die Aufmerksamkeit nur auf die drei Mechanismen zu lenken: Leitung, Konvektion und Strahlung. Die Grundgleichungen für die stationäre Wärmeübertragung () lauten:

Leitung:   

Konvektion:    

Strahlung:      

Wärmeleitung ist relevant für die Wärmeübertragung durch Feststoffe; (k ist eine Materialeigenschaft, die als Wärmeleitfähigkeit (kW/mK ) bekannt ist und l ist die Entfernung (m), über die die Temperatur abfällt T1 zu T2 (in Grad Kelvin). Konvektion bezieht sich in diesem Zusammenhang auf die Übertragung von Wärme von einem Fluid (in diesem Fall Luft, Flammen oder Feuerprodukte) auf eine Oberfläche (fest oder flüssig); h ist der konvektive Wärmeübergangskoeffizient kW/m2K) und hängt von der Konfiguration der Oberfläche und der Art des Fluidstroms an dieser Oberfläche vorbei ab. Strahlung ist dem sichtbaren Licht ähnlich (jedoch mit einer längeren Wellenlänge) und erfordert kein dazwischenliegendes Medium (sie kann ein Vakuum durchqueren); e ist der Emissionsgrad (Effizienz, mit dem eine Oberfläche strahlen kann), s ist die Stefan-Boltzman-Konstante (). Wärmestrahlung bewegt sich mit Lichtgeschwindigkeit (3 x 108 m/s) und ein dazwischenliegendes festes Objekt wirft einen Schatten.

Brenngeschwindigkeit und Wärmefreisetzungsgeschwindigkeit

Die Wärmeübertragung von Flammen auf die Oberfläche von kondensierten Brennstoffen (Flüssigkeiten und Feststoffe) beinhaltet eine Mischung aus Konvektion und Strahlung, obwohl letztere dominiert, wenn der effektive Durchmesser des Feuers 1 m überschreitet. Die Brenngeschwindigkeit (, (g/s)) kann durch die Formel ausgedrückt werden:

ist der Wärmefluss von der Flamme zur Oberfläche (kW/m2); ist der Wärmeverlust von der Oberfläche (z. B. durch Strahlung und durch Leitung durch den Festkörper), ausgedrückt als Fluss (kW/m2); AKraftstoff ist die Oberfläche des Brennstoffs (m2); und Lv ist die Vergasungswärme (entspricht der latenten Verdampfungswärme einer Flüssigkeit) (kJ/g). Wenn sich in einem geschlossenen Raum ein Feuer entwickelt, werden die heißen Rauchgase, die aus dem Feuer aufsteigen (durch Auftrieb angetrieben), unter die Decke gelenkt und erhitzen die oberen Oberflächen. Die entstehende Rauchschicht und die heißen Oberflächen strahlen in den unteren Teil des Gehäuses, insbesondere auf die Brennstoffoberfläche, und erhöhen so die Abbrandgeschwindigkeit:

woher ist die zusätzliche Wärme, die durch Strahlung vom oberen Teil des Gehäuses geliefert wird (kW/m2). Diese zusätzliche Rückkopplung führt zu stark erhöhten Verbrennungsraten und zum Phänomen des Flashovers in geschlossenen Räumen, in denen eine ausreichende Luftzufuhr und ausreichend Brennstoff vorhanden sind, um das Feuer aufrechtzuerhalten (Drysdale 1985).

Die Brenngeschwindigkeit wird durch die Größe des Wertes von moderiert Lv, die Vergasungswärme. Diese ist bei Flüssigkeiten tendenziell niedrig und bei Feststoffen relativ hoch. Folglich neigen Feststoffe dazu, viel langsamer zu brennen als Flüssigkeiten.

Es wurde argumentiert, dass der wichtigste Einzelparameter, der das Brandverhalten eines Materials (oder einer Materialanordnung) bestimmt, der ist die Geschwindigkeit der Wärmefreisetzung (RHR), die durch die Gleichung an die Brenngeschwindigkeit gekoppelt ist:

wobei die effektive Verbrennungswärme des Kraftstoffs (kJ/g) ist. Es sind jetzt neue Techniken zum Messen des RHR bei unterschiedlichen Wärmeflüssen verfügbar (z. B. das Kegelkalorimeter), und es ist jetzt möglich, das RHR von großen Gegenständen wie Polstermöbeln und Wandverkleidungen in großen Kalorimetern zu messen, die den Sauerstoffverbrauch verwenden Messungen zur Bestimmung der Wärmefreisetzungsrate (Babrauskas und Grayson 1992).

Es sollte beachtet werden, dass mit zunehmender Größe eines Feuers nicht nur die Wärmefreisetzungsrate zunimmt, sondern auch die Produktionsrate von „Feuerprodukten“. Diese enthalten toxische und schädliche Arten sowie Rauchpartikel, deren Ausbeute ansteigt, wenn ein Feuer, das sich in einem Gebäudegehäuse entwickelt, unzureichend belüftet wird.

Zündung

Das Entzünden einer Flüssigkeit oder eines Feststoffs beinhaltet das Erhöhen der Oberflächentemperatur, bis sich Dämpfe mit einer Geschwindigkeit entwickeln, die ausreicht, um eine Flamme zu unterstützen, nachdem die Dämpfe entzündet wurden. Flüssige Brennstoffe können nach ihrer Klasse eingeteilt werden Flammpunkte, die niedrigste Temperatur, bei der ein brennbares Dampf-Luft-Gemisch an der Oberfläche vorhanden ist (dh der Dampfdruck entspricht der unteren Zündgrenze). Diese können mit einem Standardgerät gemessen werden, und typische Beispiele sind in Tabelle 2 angegeben. Eine etwas höhere Temperatur ist erforderlich, um einen ausreichenden Dampfstrom zu erzeugen, um eine Diffusionsflamme zu unterstützen. Dies ist bekannt als die Feuerpunkt. Für brennbare Feststoffe gelten die gleichen Konzepte, jedoch sind höhere Temperaturen erforderlich, da es zu einer chemischen Zersetzung kommt. Der Brennpunkt liegt je nach Brennstoff typischerweise über 300 °C. Im Allgemeinen haben flammgeschützte Materialien deutlich höhere Brennpunkte (siehe Tabelle 2).

Tabelle 2. Flamm- und Brennpunkte von flüssigen und festen Brennstoffen

 

Flammpunkt im geschlossenen Tiegel1 (° C)

Feuerpunkt2 (° C)

Benzin (100 Oktan) (l)

-38

-

n-Dekan (l)

46

61.5

n-Dodekan (l)

74

103

Polymethylmethacrylat(e)

-

310

FR Polymethylmethacrylat(e)

-

377

Polypropylen (e)

-

330

FR-Polypropylen (s)

-

397

Polystyrol (e)

-

367

FR Polystyrol (e)

-

445

l = flüssig; s = fest.
1 Von Pensky-Martens geschlossener Becherapparat.
2 Flüssigkeiten: durch Cleveland-Apparat mit offenem Becher. Feststoffe: Drysdale und Thomson (1994).
(Beachten Sie, dass sich die Ergebnisse für die schwer entflammbaren Arten auf einen Wärmefluss von 37 kW/m beziehen2).

 

Die Leichtigkeit der Entzündung eines festen Materials hängt daher von der Leichtigkeit ab, mit der seine Oberflächentemperatur auf den Brennpunkt angehoben werden kann, z. B. durch Einwirkung von Strahlungswärme oder einem Strom heißer Gase. Dies ist weniger abhängig von der Chemie des Zersetzungsprozesses als vielmehr von der Dicke und den physikalischen Eigenschaften des Feststoffs, nämlich seiner Wärmeleitfähigkeit (k), Dichte (r) und Wärmekapazität (c). Dünne Feststoffe wie Holzspäne (und alle dünnen Abschnitte) können sehr leicht entzündet werden, da sie eine geringe thermische Masse haben, dh relativ wenig Wärme erforderlich ist, um die Temperatur auf den Brennpunkt zu erhöhen. Wenn jedoch Wärme auf die Oberfläche eines dicken Festkörpers übertragen wird, wird ein Teil von der Oberfläche in den Körper des Festkörpers geleitet, wodurch der Temperaturanstieg der Oberfläche gemildert wird. Es kann theoretisch gezeigt werden, dass die Anstiegsgeschwindigkeit der Oberflächentemperatur durch die bestimmt wird thermische Trägheit des Materials, also des Produkts krc. Dies bestätigt sich in der Praxis, da dicke Materialien mit hoher thermischer Trägheit (z. B. Eiche, festes Polyurethan) bei einem gegebenen Wärmefluss lange brauchen, um sich zu entzünden, während dicke Materialien mit geringer thermischer Trägheit (z. B. Faserdämmplatten, Polyurethanschaum) entzünden sich schnell (Drysdale 1985).

Zündquellen

Die Zündung ist schematisch in Bild 2 dargestellt (vorgesteuerte Zündung). Für eine erfolgreiche Zündung ist eine Zündquelle muss nicht nur in der Lage sein, die Oberflächentemperatur auf den Brennpunkt oder darüber zu erhöhen, sondern muss auch die Dämpfe entzünden. Eine auftreffende Flamme wirkt in beiden Fällen, aber ein auferlegter Strahlungsfluss von einer entfernten Quelle kann zur Entwicklung von Dämpfen bei einer Temperatur über dem Brennpunkt führen, ohne dass sich die Dämpfe entzünden. Wenn die freigesetzten Dämpfe jedoch heiß genug sind (was erfordert, dass die Oberflächentemperatur viel höher als der Brennpunkt ist), können sie sich spontan entzünden, wenn sie sich mit Luft vermischen. Dieser Vorgang ist bekannt als spontane Entzündung.

Abbildung 2. Das Szenario für die pilotierte Zündung.

FIR010F2

Eine Vielzahl von Zündquellen kann identifiziert werden, aber sie haben eines gemeinsam, nämlich dass sie das Ergebnis einer Form von Unachtsamkeit oder Untätigkeit sind. Eine typische Liste würde offene Flammen, „Rauchermaterialien“, Reibungsheizung, elektrische Geräte (Heizungen, Bügeleisen, Herde usw.) und so weiter umfassen. Eine hervorragende Übersicht findet sich in Cote (1991). Einige davon sind in Tabelle 3 zusammengefasst.

 


Tabelle 3. Zündquellen

 

 


Beispiele

 

Elektrisch betriebene Geräte

Elektrische Heizungen, Haartrockner, Heizdecken usw.

Offene Flammenquelle

Streichholz, Zigarettenanzünder, Lötlampe usw.

Gasbetriebene Geräte

Gaskamin, Raumheizung, Herd usw.

Andere befeuerte Geräte

Holzofen usw.

Beleuchtetes Tabakprodukt

Zigarre, Pfeife etc.

Heißes Objekt

Heiße Rohre, mechanische Funken usw.

Hitzeeinwirkung

Nachbarfeuer usw.

Spontane Erwärmung

Leinölgetränkte Lappen, Kohlehaufen etc.

Chemische Reaktion

Selten-z. B. Kaliumpermanganat mit Glycerin

 


 

Es ist zu beachten, dass glimmende Zigaretten nicht direkt eine flammende Verbrennung auslösen können (selbst bei üblichen gasförmigen Brennstoffen), aber verursachen können schwelend in Materialien, die zu dieser Art von Verbrennung neigen. Dies wird nur bei Materialien beobachtet, die beim Erhitzen verkohlen. Das Schwelen beinhaltet die Oberflächenoxidation der Holzkohle, die lokal genug Wärme erzeugt, um frische Holzkohle aus benachbartem unverbrannten Brennstoff zu erzeugen. Es ist ein sehr langsamer Prozess, kann aber schließlich zum Flammen übergehen. Danach entwickelt sich das Feuer sehr schnell.

Auch Materialien, die zum Schwelen neigen, können das Phänomen der Selbsterhitzung aufweisen (Bowes 1984). Dies entsteht, wenn ein solches Material in großen Mengen und so gelagert wird, dass die durch langsame Oberflächenoxidation erzeugte Wärme nicht entweichen kann, was zu einem Temperaturanstieg innerhalb der Masse führt. Wenn die Bedingungen stimmen, kann dies zu einem außer Kontrolle geratenen Prozess führen, der sich schließlich zu einer schwelenden Reaktion in der Tiefe des Materials entwickelt.

Flammenausbreitung

Eine Hauptkomponente bei der Ausbreitung eines jeden Feuers ist die Geschwindigkeit, mit der sich Flammen über benachbarte brennbare Oberflächen ausbreiten. Die Flammenausbreitung kann als fortschreitende Zündfront modelliert werden, bei der die Vorderkante der Flamme als Zündquelle für den noch nicht brennenden Brennstoff wirkt. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit wird teilweise durch die gleichen Materialeigenschaften bestimmt, die die Leichtigkeit der Zündung steuern, und teilweise durch die Wechselwirkung zwischen der vorhandenen Flamme und der Oberfläche vor der Front. Die vertikale Ausbreitung nach oben ist am schnellsten, da der Auftrieb sicherstellt, dass die Flammen nach oben fließen und die Oberfläche über dem brennenden Bereich der direkten Wärmeübertragung von den Flammen ausgesetzt wird. Dies sollte im Gegensatz zu einer Ausbreitung über eine horizontale Oberfläche stehen, wenn die Flammen aus dem brennenden Bereich vertikal von der Oberfläche weg aufsteigen. Tatsächlich ist es allgemeine Erfahrung, dass die vertikale Ausbreitung am gefährlichsten ist (z. B. Flammenausbreitung auf Vorhängen und Vorhängen und auf loser Kleidung wie Kleidern und Nachthemden).

Die Ausbreitungsgeschwindigkeit wird auch durch einen auferlegten Strahlungswärmestrom beeinflußt. Bei der Entstehung eines Brandes in einem Raum wächst die Brandfläche unter der zunehmenden Strahlung, die sich mit fortschreitendem Brand aufbaut, schneller an. Dies trägt zur Beschleunigung des Brandwachstums bei, das für Flashover charakteristisch ist.

Theorie der Feuerlöschung

Feuerlöschung und -unterdrückung können im Hinblick auf die obige Skizze der Feuertheorie untersucht werden. Die Verbrennungsprozesse in der Gasphase (dh die Flammenreaktionen) sind sehr empfindlich gegenüber chemischen Inhibitoren. Einige von den Flammschutzmittel zur Verbesserung der „Feuereigenschaften“ von Materialien verwendet werden, beruhen auf der Tatsache, dass kleine Mengen an Inhibitor, die mit den Kraftstoffdämpfen freigesetzt werden, die Entstehung einer Flamme unterdrücken. Das Vorhandensein eines Flammschutzmittels kann ein brennbares Material nicht unbrennbar machen, aber es kann die Zündung erschweren – vielleicht sogar ganz verhindern, vorausgesetzt, die Zündquelle ist klein. Wenn jedoch ein flammhemmendes Material in ein bestehendes Feuer verwickelt wird, brennt es, da die hohen Wärmeströme die Wirkung des Flammschutzmittels überwältigen.

Das Löschen eines Feuers kann auf verschiedene Weise erreicht werden:

1. Stoppen der Zufuhr von Kraftstoffdämpfen

2. Löschen der Flamme durch chemische Feuerlöscher (inhibieren)

3. Unterbrechen der Luftzufuhr (Sauerstoff) zum Brand (Ersticken)

4. „Ausblasen“.

Kontrolle des Stroms von Kraftstoffdämpfen

Das erste Verfahren, die Zufuhr von Brennstoffdämpfen zu stoppen, ist eindeutig auf ein Gasstrahlfeuer anwendbar, bei dem die Zufuhr des Brennstoffs einfach abgestellt werden kann. Es ist jedoch auch die gebräuchlichste und sicherste Methode, um einen Brand mit kondensierten Brennstoffen zu löschen. Im Fall eines Feuers, an dem ein Feststoff beteiligt ist, erfordert dies, dass die Brennstoffoberfläche unter den Brennpunkt gekühlt wird, wenn der Dampfstrom zu klein wird, um eine Flamme zu unterstützen. Dies wird am effektivsten durch das Aufbringen von Wasser erreicht, entweder manuell oder durch ein automatisches System (Sprinkler, Wassersprüher usw.). Im Allgemeinen können Flüssigkeitsbrände nicht auf diese Weise behandelt werden: Flüssigbrennstoffe mit niedrigem Brennpunkt können einfach nicht ausreichend gekühlt werden, während im Fall eines Brennstoffs mit hohem Brennpunkt ein starkes Verdampfen von Wasser beim Kontakt mit der heißen Flüssigkeit an der Oberfläche kann dazu führen, dass brennender Kraftstoff aus dem Behälter geschleudert wird. Dies kann für die Brandbekämpfung schwerwiegende Folgen haben. (Es gibt einige Sonderfälle, in denen ein automatisches Hochdruck-Wassersprühsystem für die Bekämpfung der letzteren Art von Feuer ausgelegt sein kann, aber dies ist nicht üblich.)

Flüssigkeitsbrände werden üblicherweise durch die Verwendung von Feuerlöschschäumen gelöscht (Cote 1991). Dieser wird erzeugt, indem ein Schaumkonzentrat in einen Wasserstrahl gesaugt wird, der dann durch eine spezielle Düse auf das Feuer gerichtet wird, wodurch Luft in den Strom mitgerissen werden kann. Dies erzeugt einen Schaum, der oben auf der Flüssigkeit schwimmt, wodurch die Zufuhrrate von Kraftstoffdämpfen durch einen Blockierungseffekt verringert und die Oberfläche vor Wärmeübertragung von den Flammen abgeschirmt wird. Der Schaum muss vorsichtig aufgetragen werden, um ein „Floß“ zu bilden, das allmählich an Größe zunimmt, um die Flüssigkeitsoberfläche zu bedecken. Die Flammen werden kleiner, wenn das Floß wächst, und gleichzeitig zerfällt der Schaum allmählich und setzt Wasser frei, das die Kühlung der Oberfläche unterstützt. Der Mechanismus ist in der Tat komplex, obwohl das Endergebnis darin besteht, den Dampfstrom zu steuern.

Es gibt eine Reihe von Schaumkonzentraten, und es ist wichtig, eines zu wählen, das mit den zu schützenden Flüssigkeiten kompatibel ist. Die ursprünglichen „Proteinschäume“ wurden für Brände von flüssigen Kohlenwasserstoffen entwickelt, zerfallen jedoch schnell, wenn sie mit wasserlöslichen flüssigen Brennstoffen in Kontakt kommen. Es wurde eine Reihe von „synthetischen Schäumen“ entwickelt, um das gesamte Spektrum der auftretenden Flüssigkeitsbrände zu bekämpfen. Einer davon, der „Water Film Forming Foam“ (AFFF), ist ein Allzweckschaumstoff, der zusätzlich einen Wasserfilm auf der Oberfläche des flüssigen Kraftstoffs erzeugt und so dessen Wirksamkeit erhöht.

Löschen der Flamme

Dieses Verfahren verwendet chemische Löschmittel, um die Flamme zu löschen. Die Reaktionen, die in der Flamme stattfinden, beinhalten freie Radikale, eine hochreaktive Spezies, die nur eine flüchtige Existenz hat, aber kontinuierlich durch einen verzweigten Kettenprozess regeneriert wird, der ausreichend hohe Konzentrationen aufrechterhält, um den Ablauf der Gesamtreaktion (z. B. eine Reaktion vom R1-Typ) zu ermöglichen in einem schnellen Tempo. Chemische Unterdrücker, die in ausreichender Menge angewendet werden, verursachen einen dramatischen Abfall der Konzentration dieser Radikale und löschen die Flamme effektiv. Die gebräuchlichsten Mittel, die auf diese Weise wirken, sind Halone und Trockenpulver.

Halone reagieren in der Flamme, um andere Zwischenprodukte zu erzeugen, mit denen die Flammenradikale bevorzugt reagieren. Zum Löschen eines Feuers sind relativ kleine Mengen der Halone erforderlich, und aus diesem Grund wurden sie traditionell als sehr wünschenswert angesehen; Löschkonzentrationen sind „atmungsfähig“ (obwohl die beim Durchgang durch die Flamme entstehenden Produkte gesundheitsschädlich sind). Trockenpulver wirken ähnlich, sind aber unter Umständen viel effektiver. Feine Partikel werden in die Flamme dispergiert und bewirken den Abbruch der Radikalketten. Es ist wichtig, dass die Teilchen klein und zahlreich sind. Dies wird von den Herstellern vieler Trockenpulver-Marken erreicht, indem ein Pulver ausgewählt wird, das „dekrepitiert“, dh die Partikel in kleinere Partikel zersplittern, wenn sie den hohen Temperaturen der Flamme ausgesetzt werden.

Für eine Person, deren Kleidung Feuer gefangen hat, gilt ein Trockenpulverlöscher als die beste Methode, um Flammen zu kontrollieren und diese Person zu schützen. Ein schnelles Eingreifen führt zu einem schnellen „Knockdown“ und minimiert so Verletzungen. Die Flamme muss jedoch vollständig gelöscht werden, da die Partikel schnell zu Boden fallen und sich eventuelle Restflammen schnell wieder festsetzen. Ebenso bleiben Halone nur wirksam, wenn die lokalen Konzentrationen beibehalten werden. Wenn es im Freien angewendet wird, verteilt sich der Halondampf schnell, und das Feuer wird sich schnell wieder aufbauen, wenn eine Restflamme vorhanden ist. Noch wichtiger ist, dass auf den Verlust des Unterdrückungsmittels eine erneute Zündung des Kraftstoffs folgt, wenn die Oberflächentemperaturen hoch genug sind. Weder Halone noch Trockenpulver haben eine signifikante Kühlwirkung auf die Kraftstoffoberfläche.

Entfernen der Luftzufuhr

Die folgende Beschreibung ist eine zu starke Vereinfachung des Prozesses. Das „Entfernen der Luftzufuhr“ führt zwar sicher zum Erlöschen des Feuers, dazu muss aber lediglich die Sauerstoffkonzentration unter ein kritisches Maß abgesenkt werden. Der bekannte „Sauerstoff-Index-Test“ klassifiziert brennbare Materialien nach der Mindestsauerstoffkonzentration in einem Sauerstoff/Stickstoff-Gemisch, die gerade noch ein Entflammen unterstützt. Viele gebräuchliche Materialien verbrennen bei Sauerstoffkonzentrationen von bis zu etwa 14 % bei Umgebungstemperaturen (ca. 20 °C) und in Abwesenheit einer aufgeprägten Wärmeübertragung. Die kritische Konzentration ist temperaturabhängig und nimmt mit steigender Temperatur ab. Somit kann ein Feuer, das schon seit einiger Zeit brennt, Flammen bei Konzentrationen von vielleicht nur 7 % unterstützen. Ein Brand in einem Raum kann unter Kontrolle gehalten und sogar selbst gelöscht werden, wenn die Sauerstoffzufuhr durch geschlossene Türen und Fenster eingeschränkt wird. Das Flammen kann aufhören, aber das Schwelen wird bei sehr viel niedrigeren Sauerstoffkonzentrationen fortgesetzt. Das Eindringen von Luft durch Öffnen einer Tür oder Einschlagen eines Fensters, bevor der Raum ausreichend abgekühlt ist, kann zu einem heftigen Ausbruch des Feuers führen, bekannt als Rückzug, oder Rückzug.

„Entlüften“ ist schwer zu erreichen. Eine Atmosphäre kann jedoch durch vollständige Flutung mit einem Gas, das die Verbrennung nicht unterstützt, wie Stickstoff, Kohlendioxid oder Gase aus einem Verbrennungsprozess (z. B. Schiffsmotoren), die sauerstoffarm und hoch sind, „inert“ gemacht werden in Kohlendioxid. Diese Technik kann nur in geschlossenen Räumen angewendet werden, da es notwendig ist, die erforderliche Konzentration des „Inertgases“ aufrechtzuerhalten, bis entweder das Feuer vollständig gelöscht ist oder die Löscharbeiten beginnen können. Totalflutungen haben spezielle Anwendungen, wie zum Beispiel für Schiffsladeräume und Sammlungen seltener Bücher in Bibliotheken. Die erforderlichen Mindestkonzentrationen der Inertgase sind in Tabelle 4 dargestellt. Diese basieren auf der Annahme, dass der Brand frühzeitig erkannt wird und die Flutung durchgeführt wird, bevor sich zu viel Wärme im Raum angesammelt hat.

Tabelle 4: Vergleich der für die Inertisierung erforderlichen Konzentrationen verschiedener Gase

Makler

Mindestkonzentration (% Volumen)

Halo 1301

8.0

Halo 1211

8.1

Stickstoff

Kohlendioxid

 

„Entlüften“ kann in unmittelbarer Nähe eines kleinen Brandes durch örtliches Aufbringen eines Löschmittels aus einem Feuerlöscher erfolgen. Kohlendioxid ist das einzige Gas, das auf diese Weise verwendet wird. Da sich dieses Gas jedoch schnell ausbreitet, ist es wichtig, alle Flammen während des Angriffs auf das Feuer zu löschen; andernfalls stellt sich das Flammen wieder ein. Eine Wiederzündung ist ebenfalls möglich, da Kohlendioxid keine oder nur eine geringe Kühlwirkung hat. Es ist erwähnenswert, dass ein feiner Wasserstrahl, der von einer Flamme mitgerissen wird, als kombiniertes Ergebnis der Verdampfung der Tröpfchen (was die Brennzone kühlt) und der Verringerung der Sauerstoffkonzentration durch Verdünnung durch Wasserdampf (der auf die gleiche Weise wirkt) zum Erlöschen führen kann als Kohlendioxid). Als möglicher Ersatz für Halone werden feine Wassersprühnebel und -nebel in Betracht gezogen.

An dieser Stelle sei erwähnt, dass es nicht ratsam ist, eine Gasflamme zu löschen, es sei denn, der Gasfluss kann unmittelbar danach gestoppt werden. Andernfalls kann sich eine beträchtliche Menge brennbaren Gases aufbauen und anschließend entzünden, was möglicherweise schwerwiegende Folgen haben kann.

Ausblasen

Diese Methode ist hier der Vollständigkeit halber enthalten. Eine Streichholzflamme kann leicht ausgeblasen werden, indem die Luftgeschwindigkeit in der Nähe der Flamme über einen kritischen Wert erhöht wird. Der Mechanismus arbeitet durch Destabilisieren der Flamme in der Nähe des Brennstoffs. Größere Brände können im Prinzip auf die gleiche Weise bekämpft werden, jedoch sind normalerweise Sprengladungen erforderlich, um ausreichende Geschwindigkeiten zu erzeugen. Ölquellenbrände können auf diese Weise gelöscht werden.

Als gemeinsames Merkmal ist schließlich hervorzuheben, dass die Leichtigkeit, mit der ein Feuer gelöscht werden kann, mit zunehmender Größe des Feuers rapide abnimmt. Die Früherkennung ermöglicht die Auslöschung mit minimalen Mengen an Unterdrückungsmittel und mit reduzierten Verlusten. Bei der Auswahl eines Unterdrückungssystems sollte man die potenzielle Geschwindigkeit der Brandentwicklung und die Art des verfügbaren Detektionssystems berücksichtigen.

Explosionen

Eine Explosion ist durch die plötzliche Freisetzung von Energie gekennzeichnet, die eine Schockwelle oder Druckwelle erzeugt, die entfernte Schäden verursachen kann. Es gibt zwei verschiedene Arten von Quellen, nämlich den Sprengstoff und den Druckstoß. Typisch für den Sprengstoff sind Verbindungen wie Trinitrotoluol (TNT) und Cyclotrimethylentrinitramin (RDX). Diese Verbindungen sind stark exotherme Spezies, die sich unter Freisetzung beträchtlicher Energiemengen zersetzen. Obwohl sie thermisch stabil sind (obwohl einige weniger stabil sind und eine Desensibilisierung erfordern, um sie sicher handhaben zu können), können sie unter Zersetzung zur Detonation gebracht werden und sich mit Schallgeschwindigkeit durch den Feststoff ausbreiten. Wenn die freigesetzte Energiemenge hoch genug ist, breitet sich eine Druckwelle von der Quelle aus und kann in der Ferne erheblichen Schaden anrichten.

Durch die Bewertung von Fernschäden kann man die Größe der Explosion in Form von „TNT-Äquivalenten“ (normalerweise in Tonnen) abschätzen. Diese Technik stützt sich auf die große Datenmenge, die über das Schadenspotential von TNT (ein Großteil davon während des Krieges) gesammelt wurde, und verwendet empirische Skalierungsgesetze, die aus Untersuchungen des durch bekannte TNT-Mengen verursachten Schadens entwickelt wurden.

In Friedenszeiten werden hochexplosive Sprengstoffe in einer Vielzahl von Aktivitäten eingesetzt, einschließlich Bergbau, Steinbrüchen und großen Tiefbauarbeiten. Ihr Vorhandensein an einem Standort stellt eine besondere Gefahr dar, die ein spezielles Management erfordert. Die andere Quelle von „Explosionen“ kann jedoch ebenso verheerend sein, insbesondere wenn die Gefahr nicht erkannt wurde. Überdrücke, die zu Druckstößen führen, können durch chemische Prozesse innerhalb von Anlagen oder durch rein physikalische Effekte entstehen, wie sie entstehen, wenn ein Behälter von außen beheizt wird und zu einem Überdruck führt. Der Begriff BLEVE (Siedeflüssigkeit expandierende Dampfexplosion) hat hier seinen Ursprung und bezieht sich ursprünglich auf das Versagen von Dampfkesseln. Es wird heute auch häufig verwendet, um das Ereignis zu beschreiben, bei dem ein Druckbehälter, der ein verflüssigtes Gas wie LPG (Liquefied Petroleum Gas) enthält, bei einem Brand versagt und den brennbaren Inhalt freisetzt, der sich dann entzündet und einen „Feuerball“ erzeugt.

Andererseits kann der Überdruck intern durch einen chemischen Prozess verursacht werden. In der Prozessindustrie kann die Selbsterhitzung zu einer außer Kontrolle geratenen Reaktion führen, bei der hohe Temperaturen und Drücke erzeugt werden, die einen Druckstoß verursachen können. Die häufigste Explosionsart wird jedoch durch die Entzündung eines brennbaren Gas/Luft-Gemisches verursacht, das in einem Teil einer Anlage oder tatsächlich in einer umschließenden Struktur oder einem Gehäuse eingeschlossen ist. Voraussetzung ist die Bildung eines brennbaren Gemisches, ein Ereignis, das durch gute Planung und Management vermieden werden sollte. Im Falle einer unbeabsichtigten Freisetzung liegt eine entzündbare Atmosphäre überall dort vor, wo die Konzentration des Gases (oder Dampfes) zwischen der unteren und der oberen Entflammbarkeitsgrenze liegt (Tabelle 1). Wenn eine Zündquelle in einen dieser Bereiche eingeführt wird, breitet sich eine vorgemischte Flamme schnell von der Quelle aus und wandelt das Brennstoff/Luft-Gemisch bei einer erhöhten Temperatur in Verbrennungsprodukte um. Dieser kann bis zu 2,100 K betragen, was darauf hindeutet, dass in einem vollständig geschlossenen System zunächst bei 300 K ein Überdruck von bis zu 7 bar möglich ist. Nur speziell ausgelegte Druckbehälter sind in der Lage, solche Überdrücke aufzunehmen. Gewöhnliche Gebäude stürzen ein, wenn sie nicht durch Druckentlastungsplatten oder Berstscheiben oder durch ein Explosionsunterdrückungssystem geschützt sind. Sollte sich innerhalb eines Gebäudes ein brennbares Gemisch bilden, kann die nachfolgende Explosion erhebliche strukturelle Schäden verursachen – möglicherweise eine vollständige Zerstörung –, es sei denn, die Explosion kann durch Öffnungen (z. B. das Einbrechen von Fenstern), die in den frühen Stadien der Explosion entstanden sind, nach außen entweichen.

Explosionen dieser Art werden auch mit der Entzündung von Staubsuspensionen in Luft in Verbindung gebracht (Palmer 1973). Diese treten auf, wenn es zu einer erheblichen Ansammlung von „explosivem“ Staub kommt, der sich von Regalen, Sparren und Vorsprüngen innerhalb eines Gebäudes löst und eine Wolke bildet, die dann einer Zündquelle ausgesetzt wird (z. B. in Getreidemühlen, Getreidesilos usw.). .). Der Staub muss (offensichtlich) brennbar sein, aber nicht alle brennbaren Stäube sind bei Umgebungstemperaturen explosiv. Standardtests wurden entwickelt, um festzustellen, ob ein Staub explosionsfähig ist. Diese können auch verwendet werden, um zu verdeutlichen, dass explosionsfähige Stäube „Explosionsgrenzen“ aufweisen, ähnlich wie die „Entflammbarkeitsgrenzen“ von Gasen und Dämpfen. Im Allgemeinen kann eine Staubexplosion großen Schaden anrichten, da das anfängliche Ereignis dazu führen kann, dass mehr Staub abgelöst wird und eine noch größere Staubwolke entsteht, die sich unweigerlich entzündet und eine noch größere Explosion hervorruft.

Explosionsentlüftung, oder Explosionsentlastung, funktioniert nur dann erfolgreich, wenn die Entwicklungsgeschwindigkeit der Explosion relativ langsam ist, wie z. B. im Zusammenhang mit der Ausbreitung einer vorgemischten Flamme durch ein stationäres brennbares Gemisch oder eine explosionsfähige Staubwolke. Explosionsdruckentlastung nützt nichts, wenn es sich um eine Detonation handelt. Der Grund dafür ist, dass die Druckentlastungsöffnungen zu einem frühen Zeitpunkt der Veranstaltung, wenn der Druck noch relativ niedrig ist, hergestellt werden müssen. Wenn es zu einer Detonation kommt, steigt der Druck zu schnell an, als dass eine Entlastung wirksam wäre, und das umschließende Gefäß oder Element einer Anlage erfährt einen sehr hohen Innendruck, der zu massiver Zerstörung führt. Detonation eines brennbaren Gasgemisches kann auftreten, wenn das Gemisch in einem langen Rohr oder Kanal enthalten ist. Unter bestimmten Bedingungen schiebt die Ausbreitung der vorgemischten Flamme das unverbrannte Gas mit einer Geschwindigkeit vor die Flammenfront, die die Turbulenz erhöht, was wiederum die Ausbreitungsgeschwindigkeit erhöht. Dies stellt eine Rückkopplungsschleife bereit, die bewirkt, dass die Flamme beschleunigt, bis eine Schockwelle gebildet wird. Zusammen mit dem Verbrennungsprozess entsteht so eine Detonationswelle, die sich mit Geschwindigkeiten weit über 1,000 m/s ausbreiten kann. Dies kann mit der verglichen werden grundlegende Brenngeschwindigkeit eines stöchiometrischen Propan/Luft-Gemisches von 0.45 m/s. (Dies ist die Geschwindigkeit, mit der sich eine Flamme durch ein ruhendes (d. h. nicht turbulentes) Propan/Luft-Gemisch ausbreitet.)

Die Bedeutung der Turbulenz für die Entstehung dieser Explosionsart darf nicht unterschätzt werden. Der erfolgreiche Betrieb eines Explosionsschutzsystems hängt von einer frühzeitigen Entlüftung oder einer frühzeitigen Unterdrückung ab. Wenn die Explosionsgeschwindigkeit zu schnell ist, wird das Schutzsystem nicht effektiv sein und es können unannehmbare Überdrücke erzeugt werden.

Eine Alternative zur Explosionsentlastung ist Explosionsunterdrückung. Diese Art des Schutzes erfordert, dass die Explosion in einem sehr frühen Stadium, möglichst kurz vor der Zündung, erkannt wird. Der Detektor wird verwendet, um die schnelle Freisetzung eines Unterdrückungsmittels in den Weg der sich ausbreitenden Flamme einzuleiten, wodurch die Explosion effektiv gestoppt wird, bevor der Druck auf ein Ausmaß angestiegen ist, bei dem die Integrität der umschließenden Grenzen gefährdet ist. Die Halone wurden üblicherweise für diesen Zweck verwendet, aber da diese auslaufen, wird jetzt der Verwendung von Hochdruck-Wassersprühsystemen Aufmerksamkeit geschenkt. Diese Art des Schutzes ist sehr teuer und hat eine begrenzte Anwendung, da sie nur in relativ kleinen Volumina verwendet werden kann, in denen das Löschmittel schnell und gleichmäßig verteilt werden kann (z. B. Kanäle, die brennbare Dämpfe oder explosionsfähige Stäube führen).

Informationsanalyse für den Brandschutz

Im Allgemeinen wurde die Brandwissenschaft erst vor kurzem zu einem Stadium entwickelt, in dem sie in der Lage ist, die Wissensbasis bereitzustellen, auf der rationale Entscheidungen in Bezug auf die technische Gestaltung, einschließlich Sicherheitsfragen, basieren können. Traditionell hat sich der Brandschutz auf einer entwickelt ad hoc Grundlage, effektiv auf Vorfälle zu reagieren, indem Vorschriften oder andere Beschränkungen auferlegt werden, um sicherzustellen, dass es nicht zu einem erneuten Auftreten kommt. Viele Beispiele ließen sich anführen. Beispielsweise führte der Große Brand von London im Jahr 1666 im Laufe der Zeit zur Einführung der ersten Bauvorschriften (oder Codes) und zur Entwicklung der Feuerversicherung. Neuere Vorfälle, wie die Brände in Bürohochhäusern in São Paulo, Brasilien, in den Jahren 1972 und 1974, führten zu Änderungen der Bauvorschriften, um ähnliche Brände mit mehreren Todesopfern in Zukunft zu verhindern. Andere Probleme wurden in ähnlicher Weise angegangen. In Kalifornien in den Vereinigten Staaten wurde die Gefahr erkannt, die mit bestimmten Arten moderner Polstermöbel (insbesondere solchen, die Standard-Polyurethanschaum enthalten) verbunden ist, und schließlich wurden strenge Vorschriften eingeführt, um ihre Verfügbarkeit zu kontrollieren.

Dies sind einfache Fälle, in denen Beobachtungen der Brandfolgen zur Einführung eines Regelwerks geführt haben, das die Sicherheit des Einzelnen und der Gemeinschaft im Brandfall verbessern soll. Die Entscheidung zum Handeln in jeder Frage muss auf der Grundlage einer Analyse unseres Wissens über Brandvorfälle begründet werden. Es muss gezeigt werden, dass das Problem real ist. In einigen Fällen – wie bei den Bränden in São Paulo – ist diese Übung akademisch, aber in anderen, wie dem „Beweis“, dass moderne Möbel ein Problem sind, muss sichergestellt werden, dass die damit verbundenen Kosten sinnvoll ausgegeben werden. Dazu bedarf es einer verlässlichen Datenbasis zu Brandereignissen, die über Jahre hinweg Trends in der Zahl der Brände, der Zahl der Todesopfer, der Häufigkeit einer bestimmten Zündart etc. aufzeigen kann ein Trend oder eine Veränderung signifikant ist und angemessene Maßnahmen ergriffen werden.

In einer Reihe von Ländern ist die Feuerwehr verpflichtet, einen Bericht über jeden besuchten Brand vorzulegen. Im Vereinigten Königreich und in den Vereinigten Staaten füllt der zuständige Beamte ein Berichtsformular aus, das dann an eine zentrale Organisation (das Innenministerium im Vereinigten Königreich, die National Fire Protection Association, NFPA in den Vereinigten Staaten) übermittelt wird, die dann kodiert und verarbeitet die Daten in einer vorgeschriebenen Weise. Die Daten stehen dann staatlichen Stellen und anderen interessierten Kreisen zur Einsichtnahme zur Verfügung. Diese Datenbanken sind von unschätzbarem Wert, um beispielsweise die Hauptzündquellen und die zuerst entzündeten Gegenstände hervorzuheben. Eine Untersuchung der Häufigkeit von Todesopfern und deren Zusammenhang mit Zündquellen etc. hat gezeigt, dass die Zahl der Menschen, die bei Bränden, die durch Rauchermaterialien ausgelöst wurden, ums Leben kommen, deutlich in keinem Verhältnis zu der Zahl der dadurch entstehenden Brände steht.

Die Zuverlässigkeit dieser Datenbanken hängt von der Geschicklichkeit ab, mit der die Feuerwehrleute die Brandermittlung durchführen. Die Untersuchung von Bränden ist keine leichte Aufgabe und erfordert beträchtliche Fähigkeiten und Kenntnisse – insbesondere Kenntnisse der Brandkunde. Die Feuerwehr im Vereinigten Königreich ist gesetzlich verpflichtet, für jeden Brand, an dem sie teilnimmt, ein Brandmeldeformular einzureichen, was dem verantwortlichen Beamten eine erhebliche Verantwortung auferlegt. Der Aufbau des Formulars ist von entscheidender Bedeutung, da es die erforderlichen Informationen ausreichend detailliert eruieren muss. Das von der NFPA empfohlene „Basic Incident Report Form“ ist in der abgebildet Handbuch Brandschutz (Cote 1991).

Die Daten können auf zwei Arten verwendet werden, entweder um ein Brandproblem zu identifizieren oder um das rationale Argument zu liefern, das notwendig ist, um eine bestimmte Vorgehensweise zu rechtfertigen, die öffentliche oder private Ausgaben erfordern kann. Eine langjährig etablierte Datenbasis kann genutzt werden, um die Auswirkungen der ergriffenen Maßnahmen aufzuzeigen. Die folgenden zehn Punkte wurden aus NFPA-Statistiken über den Zeitraum 1980 bis 1989 (Cote 1991) entnommen:

1. Heimrauchmelder sind weit verbreitet und sehr effektiv (aber es gibt noch erhebliche Lücken in der Melderstrategie).

2. Automatische Sprinkler reduzieren den Verlust von Menschenleben und Eigentum erheblich. Der verstärkte Einsatz von tragbaren und Flächenheizgeräten führte zu einer starken Zunahme von Wohnungsbränden, an denen Heizgeräte beteiligt waren.

3. Brandstiftungen und verdächtige Brände gingen seit dem Höhepunkt der 1970er Jahre weiter zurück, aber die damit verbundenen Sachschäden gingen nicht mehr zurück.

4. Ein großer Teil der Todesfälle von Feuerwehrleuten wird auf Herzinfarkte und Aktivitäten außerhalb des Feuerwehrgeländes zurückgeführt.

5. Ländliche Gebiete haben die höchsten Brandtodesraten.

6. Rauchende Materialien, die Polstermöbel, Matratzen oder Bettzeug entzünden, erzeugen die tödlichsten Brandszenarien in Wohngebäuden.

7. Die Brandtodesraten in den USA und Kanada gehören zu den höchsten aller Industrieländer.

8. Die Staaten des alten Südens in den Vereinigten Staaten haben die höchsten Brandtodesraten.

9. Ältere Erwachsene sind einem besonders hohen Brandrisiko ausgesetzt.

 

Solche Schlussfolgerungen sind natürlich länderspezifisch, obwohl es einige gemeinsame Trends gibt. Der sorgfältige Umgang mit solchen Daten kann die Mittel zur Formulierung solider Richtlinien zum Brandschutz in der Gemeinde bereitstellen. Allerdings muss bedacht werden, dass diese zwangsläufig eher „reaktiv“ als „proaktiv“ sind. Proaktive Maßnahmen können nur nach einer detaillierten Brandgefahrenbewertung eingeleitet werden. Eine solche Vorgehensweise wurde nach und nach eingeführt, angefangen in der Nuklearindustrie bis hin zur chemischen, petrochemischen und Offshore-Industrie, wo die Risiken viel einfacher zu definieren sind als in anderen Industrien. Ihre Anwendung auf Hotels und öffentliche Gebäude ist im Allgemeinen viel schwieriger und erfordert die Anwendung von Feuermodellierungstechniken, um den Verlauf eines Feuers vorherzusagen und wie sich die Brandprodukte durch das Gebäude ausbreiten werden, um die Bewohner zu beeinträchtigen. Bei dieser Art der Modellierung wurden große Fortschritte erzielt, obwohl gesagt werden muss, dass es noch ein langer Weg ist, bis diese Techniken vertrauensvoll eingesetzt werden können. Die Brandschutztechnik benötigt noch viel Grundlagenforschung in der Brandschutzwissenschaft, bevor zuverlässige Werkzeuge zur Bewertung der Brandgefahr allgemein verfügbar gemacht werden können.

 

Hintergrund

Donnerstag, März 24 2011 18: 22

Quellen von Brandgefahren

Feuer und Verbrennung wurden auf verschiedene Weise definiert. Die für unsere Zwecke wichtigsten Aussagen im Zusammenhang mit der Verbrennung als Phänomen lauten wie folgt:

  • Die Verbrennung stellt einen sich selbst erhaltenden Reaktionsablauf dar, der aus physikalischen und chemischen Umwandlungen besteht.
  • Die beteiligten Materialien reagieren mit dem Oxidationsmittel ihrer Umgebung, in den meisten Fällen mit dem Sauerstoff der Luft.
  • Die Zündung erfordert günstige Startbedingungen, die im Allgemeinen eine ausreichende Erwärmung des Systems sind, die den anfänglichen Energiebedarf der Kettenreaktion der Verbrennung deckt.
  • Die Folge der Reaktionen ist oft exotherm, was bedeutet, dass während des Brennens Wärme freigesetzt wird und dieses Phänomen oft von einer sichtbar beobachtbaren Flammenbildung begleitet wird.

 

Zündung kann als erster Schritt des selbsterhaltenden Verbrennungsprozesses angesehen werden. Es kann vorkommen, wie vorgesteuerte Zündung (oder Zwangszündung) wenn das Phänomen durch eine äußere Zündquelle verursacht wird oder als auftreten kann automatische Zündung (oder Selbstzündung), wenn das Phänomen das Ergebnis von Reaktionen ist, die im brennbaren Material selbst stattfinden und mit einer Wärmefreisetzung verbunden sind.

Die Neigung zur Zündung wird durch einen empirischen Parameter charakterisiert, den Zündungstemperatur (dh die durch Versuch zu ermittelnde niedrigste Temperatur, auf die das Material zum Entzünden erhitzt werden muss). Je nachdem, ob dieser Parameter – mit speziellen Prüfverfahren – durch den Einsatz beliebiger Zündquellen ermittelt wird oder nicht, unterscheidet man die vorgesteuerte Zündtemperatur und dem Selbstentzündungstemperatur.

Bei der Pilotzündung wird die zur Aktivierung der an der Verbrennungsreaktion beteiligten Stoffe benötigte Energie durch Zündquellen zugeführt. Es besteht jedoch kein direkter Zusammenhang zwischen der zur Zündung benötigten Wärmemenge und der Zündtemperatur, denn die chemische Zusammensetzung der Bestandteile des brennbaren Systems ist zwar ein wesentlicher Parameter der Zündtemperatur, wird aber maßgeblich von der Größe und Form der Materialien beeinflusst B. Umgebungsdruck, Luftströmungsverhältnisse, Parameter der Zündquelle, geometrische Merkmale der Prüfvorrichtung usw. Aus diesem Grund können die in der Literatur veröffentlichten Daten für Selbstentzündungstemperatur und Pilotzündtemperatur erheblich voneinander abweichen.

Der Zündmechanismus von Stoffen in unterschiedlichen Zuständen lässt sich einfach veranschaulichen. Dabei werden Materialien als Feststoffe, Flüssigkeiten oder Gase untersucht.

brauchen feste Materialien entweder durch Leitung, Konvektion oder Strahlung (meist durch deren Kombination) Energie aus einer beliebigen äußeren Zündquelle aufnehmen oder durch die im Inneren ablaufenden wärmeerzeugenden Prozesse erhitzt werden, die eine Zersetzung an ihren Oberflächen auslösen.

Damit die Zündung mit erfolgt Flüssigkeiten, müssen diese über ihrer Oberfläche einen brennbaren Dampfraum bilden. Die freigesetzten Dämpfe und die gasförmigen Zersetzungsprodukte vermischen sich mit der Luft über der Oberfläche von flüssigen oder festen Stoffen.

Die in der Mischung und/oder der Diffusion entstehenden turbulenten Strömungen helfen dem Sauerstoff, die bereits reaktionsfähigen Moleküle, Atome und freien Radikale auf und über der Oberfläche zu erreichen. Die induzierten Teilchen treten in Wechselwirkung, wodurch Wärme freigesetzt wird. Der Prozess beschleunigt sich stetig, und als die Kettenreaktion beginnt, kommt das Material zur Entzündung und brennt.

Die Verbrennung in der Schicht unter der Oberfläche fester brennbarer Stoffe wird genannt schwelend, und die Verbrennungsreaktion, die an der Grenzfläche von festen Stoffen und Gas stattfindet, wird genannt glühend. Brennen mit Flammen (bzw lodernd) ist der Prozess, bei dem die exotherme Verbrennungsreaktion in der Gasphase abläuft. Dies ist typisch für die Verbrennung von sowohl flüssigen als auch festen Stoffen.

Brennbare Gase verbrennen natürlich in der Gasphase. Es ist eine wichtige empirische Aussage, dass Gas-Luft-Gemische nur in einem bestimmten Konzentrationsbereich zündfähig sind. Dies gilt auch für die Dämpfe von Flüssigkeiten. Die unteren und oberen Zündgrenzen von Gasen und Dämpfen hängen von der Temperatur und dem Druck des Gemisches, der Zündquelle und der Konzentration der Inertgase im Gemisch ab.

Zündquellen

Die Wärmeenergie liefernden Phänomene lassen sich hinsichtlich ihres Ursprungs in vier grundlegende Kategorien einteilen (Sax 1979):

1. bei chemischen Reaktionen entstehende Wärmeenergie (Oxidationswärme, Verbrennungswärme, Lösungswärme, Selbsterhitzung, Zersetzungswärme etc.)

2. elektrische Wärmeenergie (Widerstandsheizung, Induktionsheizung, Lichtbogenwärme, elektrische Funken, elektrostatische Entladungen, Blitzschlagwärme usw.)

3. mechanische Wärmeenergie (Reibungswärme, Reibungsfunken)

4. Wärme, die durch nukleare Zersetzung erzeugt wird.

Die folgende Diskussion befasst sich mit den am häufigsten anzutreffenden Zündquellen.

Offene Flammen

Offene Flammen können die einfachste und am häufigsten verwendete Zündquelle sein. Eine Vielzahl von allgemein gebräuchlichen Werkzeugen und technischen Geräten verschiedener Art arbeiten mit offenen Flammen oder ermöglichen die Bildung von offenen Flammen. Brenner, Streichhölzer, Öfen, Heizgeräte, Flammen von Schweißbrennern, gebrochene Gas- und Ölleitungen usw. können praktisch als potenzielle Zündquellen betrachtet werden. Da bei einer offenen Flamme die primäre Zündquelle selbst eine bestehende, sich selbst erhaltende Verbrennung darstellt, bedeutet der Zündmechanismus im Wesentlichen die Ausbreitung der Verbrennung auf ein anderes System. Sofern die Zündquelle mit offener Flamme genügend Energie besitzt, um eine Zündung einzuleiten, beginnt die Verbrennung.

Spontane Zündung

Die spontan Wärme erzeugenden chemischen Reaktionen bergen als „innere Zündquellen“ die Gefahr der Entzündung und Verbrennung. Die zur Selbsterhitzung und Selbstentzündung neigenden Materialien können jedoch zu sekundären Zündquellen werden und zur Entzündung der brennbaren Materialien in der Umgebung führen.

Obwohl einige Gase (z. B. Phosphorwasserstoff, Borhydrid, Siliziumhydrid) und Flüssigkeiten (z. B. Metallcarbonyle, organometallische Zusammensetzungen) zur Selbstentzündung neigen, treten die meisten Selbstentzündungen als Oberflächenreaktionen fester Materialien auf. Die Selbstentzündung hängt wie alle Entzündungen von der chemischen Struktur des Materials ab, ihr Auftreten wird jedoch durch den Grad der Dispersion bestimmt. Die große spezifische Oberfläche ermöglicht die lokale Akkumulation von Reaktionswärme und trägt zur Erhöhung der Materialtemperatur über die Selbstentzündungstemperatur bei.

Die Selbstentzündung von Flüssigkeiten wird auch gefördert, wenn sie mit Luft auf festen Stoffen mit großer spezifischer Oberfläche in Kontakt kommen. Doppelbindungen enthaltende Fette und insbesondere ungesättigte Öle neigen bei Aufnahme durch Faserstoffe und deren Produkte sowie bei Imprägnierung in Textilien pflanzlichen oder tierischen Ursprungs unter normalen atmosphärischen Bedingungen zur Selbstentzündung. Die Selbstentzündung von Glaswolle- und Mineralwollprodukten, die aus nicht brennbaren Fasern oder anorganischen Materialien hergestellt sind, große spezifische Oberflächen bedecken und durch Öl kontaminiert sind, hat zu sehr schweren Brandunfällen geführt.

Selbstentzündung wurde hauptsächlich bei Feststoffstäuben beobachtet. Bei Metallen mit guter Wärmeleitfähigkeit erfordert der für die Zündung erforderliche lokale Wärmestau eine sehr feine Zerkleinerung des Metalls. Mit abnehmender Partikelgröße steigt die Wahrscheinlichkeit einer Selbstentzündung, und bei einigen Metallstäuben (z. B. Eisen) tritt Pyrophorosität auf. Bei der Lagerung und Handhabung von Kohlenstaub, fein verteiltem Ruß, Lack- und Kunstharzstäuben sowie bei den damit durchgeführten technologischen Vorgängen ist den Brandschutzmaßnahmen zur Verringerung der Selbstentzündungsgefahr besondere Aufmerksamkeit zu widmen.

Materialien, die zu spontaner Zersetzung neigen, zeigen eine besondere Fähigkeit, sich spontan zu entzünden. Hydrazin geht sofort in Flammen auf, wenn es auf ein Material mit großer Oberfläche aufgebracht wird. Die von der Kunststoffindustrie weit verbreiteten Peroxide zersetzen sich leicht spontan und werden als Folge der Zersetzung zu gefährlichen Zündquellen, die gelegentlich ein explosionsartiges Brennen auslösen.

Als Sonderfall der Selbstentzündung kann die heftig exotherme Reaktion angesehen werden, die auftritt, wenn bestimmte Chemikalien miteinander in Kontakt kommen. Beispiele für solche Fälle sind der Kontakt von konzentrierter Schwefelsäure mit allen organischen brennbaren Materialien, Chloraten mit Schwefel- oder Ammoniumsalzen oder -säuren, den organischen Halogenverbindungen mit Alkalimetallen usw. Die Eigenschaft dieser Materialien, „nicht in der Lage zu sein, sich gegenseitig zu ertragen“ (Inkompatible Materialien) erfordert besondere Aufmerksamkeit insbesondere bei deren Lagerung und Mitlagerung sowie bei der Ausarbeitung der Brandbekämpfungsvorschriften.

Erwähnenswert ist, dass eine solch gefährlich hohe Selbsterwärmung in manchen Fällen durch falsche technologische Rahmenbedingungen (ungenügende Belüftung, geringe Kühlleistung, mangelnde Wartung und Reinigung, Reaktionsüberhitzung etc.) bedingt oder durch diese begünstigt werden kann.

Bestimmte landwirtschaftliche Produkte, wie faserige Futtermittel, Ölsaaten, keimendes Getreide, Endprodukte der verarbeitenden Industrie (getrocknete Rote-Bete-Scheiben, Düngemittel etc.) zeigen eine Neigung zur Selbstentzündung. Die spontane Erwärmung dieser Materialien weist eine Besonderheit auf: Die gefährlichen Temperaturverhältnisse der Systeme werden durch teilweise nicht ohne weiteres kontrollierbare exotherme biologische Prozesse noch verstärkt.

Elektrische Zündquellen

Mit elektrischer Energie betriebene Kraftmaschinen, Instrumente und Heizgeräte sowie die Einrichtungen zur Energieumwandlung und Beleuchtung stellen normalerweise keine Brandgefahr für ihre Umgebung dar, sofern sie in Übereinstimmung mit den einschlägigen Sicherheitsvorschriften und Anforderungen installiert wurden der Normen und dass bei deren Betrieb die zugehörigen technologischen Vorschriften eingehalten wurden. Regelmäßige Wartung und regelmäßige Überwachung verringern die Wahrscheinlichkeit von Bränden und Explosionen erheblich. Die häufigsten Ursachen für Brände in elektrischen Geräten und Leitungen sind Überlastung, Kurzschlüsse, elektrische Funken und hohe Übergangswiderstände.

Eine Überlastung liegt vor, wenn die Verkabelung und die elektrischen Geräte einem höheren Strom ausgesetzt sind, als dem, für den sie ausgelegt sind. Der durch die Verkabelung, Geräte und Ausrüstung fließende Überstrom kann zu einer solchen Überhitzung führen, dass die überhitzten Komponenten des elektrischen Systems beschädigt oder kaputt gehen, altern oder verkohlen, was zum Schmelzen von Kabel- und Kabelbeschichtungen, zum Glühen von Metallteilen und zum brennbaren Bau führt Einheiten zur Entzündung kommen und je nach den Bedingungen auch Feuer auf die Umgebung ausbreiten. Die häufigste Ursache für eine Überlastung ist, dass die Anzahl der angeschlossenen Verbraucher höher als zulässig ist oder deren Leistung den vorgeschriebenen Wert überschreitet.

Die Arbeitssicherheit elektrischer Anlagen wird am häufigsten durch Kurzschlüsse gefährdet. Sie sind immer Folge von Schäden und treten auf, wenn Teile der elektrischen Leitung oder der Betriebsmittel auf gleicher Potentialebene oder auf verschiedenen Potentialebenen, voneinander und gegen Erde isoliert, miteinander oder mit Erde in Berührung kommen. Dieser Kontakt kann direkt als Metall-Metall-Kontakt oder indirekt über einen Lichtbogen entstehen. In Fällen von Kurzschlüssen, wenn einige Einheiten des elektrischen Systems miteinander in Kontakt kommen, ist der Widerstand erheblich geringer, und als Folge davon ist die Stromstärke extrem hoch, möglicherweise um mehrere Größenordnungen niedriger. Die bei Überströmen mit großen Kurzschlüssen freigesetzte Wärmeenergie kann zu einem Brand in dem vom Kurzschluss betroffenen Gerät führen, wobei sich die Materialien und Geräte in der Umgebung entzünden und das Feuer auf das Gebäude übergreifen kann.

Elektrische Funken sind kleine Wärmeenergiequellen, wirken aber erfahrungsgemäß häufig als Zündquellen. Unter normalen Arbeitsbedingungen setzen die meisten Elektrogeräte keine Funken frei, aber der Betrieb bestimmter Geräte wird normalerweise von Funken begleitet.

Funkenbildung stellt vor allem dort eine Gefahr dar, wo im Bereich ihrer Entstehung explosionsfähige Konzentrationen von Gasen, Dämpfen oder Stäuben auftreten können. Daher dürfen Betriebsmittel, die im Betrieb normalerweise Funken freisetzen, nur an Stellen aufgestellt werden, an denen die Funken keinen Brand verursachen können. Der Energieinhalt von Funken allein reicht nicht aus, um die Materialien in der Umgebung zu entzünden oder eine Explosion auszulösen.

Besitzt ein elektrisches System zwischen den stromdurchflossenen Baueinheiten keinen perfekten metallischen Kontakt, treten an dieser Stelle hohe Übergangswiderstände auf. Dieses Phänomen ist in den meisten Fällen auf die fehlerhafte Konstruktion von Fugen oder auf unsachgemäße Installationen zurückzuführen. Auch das Lösen von Gelenken während des Betriebs und natürlicher Verschleiß können Ursache für hohe Übergangswiderstände sein. Ein großer Teil des Stroms, der durch Stellen mit erhöhtem Widerstand fließt, wird in Wärmeenergie umgewandelt. Wenn diese Energie nicht ausreichend abgeführt werden kann (und die Ursache nicht beseitigt werden kann), kann die extrem große Temperaturerhöhung zu einem Brandzustand führen, der die Umgebung gefährdet.

Wenn die Geräte nach dem Induktionskonzept arbeiten (Motoren, Dynamos, Trafos, Relais etc.) und nicht richtig berechnet sind, können im Betrieb Wirbelströme entstehen. Durch die Wirbelströme können sich die Baueinheiten (Spulen und deren Eisenkerne) erwärmen, was zur Entzündung von Isoliermaterialien und zum Verbrennen der Betriebsmittel führen kann. Wirbelströme können – mit diesen schädlichen Folgen – auch in den Metallbauteilen um Hochspannungsgeräte herum entstehen.

Elektrostatische Funken

Elektrostatische Aufladung ist ein Vorgang, bei dem jedes ursprünglich elektrisch neutrale (und von jedem Stromkreis unabhängige) Material positiv oder negativ aufgeladen wird. Dies kann auf drei Arten geschehen:

1.      Laden mit Trennung, so dass sich auf zwei Körpern gleichzeitig Ladungen subtraktiver Polarität ansammeln

2.      Aufladen mit Passieren, so dass die abgehenden Ladungen Ladungen mit entgegengesetzten Polaritätszeichen zurücklassen

3.      Aufladen durch Aufnehmen, so dass der Körper Ladungen von außen erhält.

Diese drei Arten der Aufladung können aus verschiedenen physikalischen Prozessen entstehen, einschließlich Trennung nach Kontakt, Spalten, Schneiden, Pulverisieren, Bewegen, Reiben, Fließen von Pulvern und Flüssigkeiten in Rohren, Schlagen, Druckänderung, Zustandsänderung, Photoionisation, Wärmeionisation, elektrostatische Verteilung oder Hochspannungsentladung.

Elektrostatische Aufladung kann sowohl auf leitenden Körpern als auch auf isolierenden Körpern als Ergebnis eines der oben erwähnten Prozesse auftreten, aber in den meisten Fällen sind die mechanischen Prozesse für die Akkumulation der unerwünschten Ladungen verantwortlich.

Aus der Vielzahl der schädlichen Wirkungen und Risiken durch elektrostatische Aufladung und der daraus resultierenden Funkenentladung sind zwei Risiken besonders zu nennen: Gefährdung elektronischer Geräte (z. B. Computer zur Prozesssteuerung) und Brand- und Explosionsgefahr .

Elektronische Geräte sind vor allem dann gefährdet, wenn die Entladungsenergie beim Laden hoch genug ist, um den Eingang eines halbleitenden Teils zu zerstören. Der Entwicklung elektronischer Geräte im letzten Jahrzehnt folgte eine rasante Zunahme dieses Risikos.

Die Entstehung einer Brand- oder Explosionsgefahr setzt das räumliche und zeitliche Zusammentreffen zweier Bedingungen voraus: das Vorhandensein eines brennbaren Mediums und die zündfähige Entladung. Diese Gefahr tritt hauptsächlich in der chemischen Industrie auf. Es kann auf der Grundlage der sog. geschätzt werden Funkenempfindlichkeit gefährlicher Materialien (minimale Zündenergie) und ist abhängig vom Ladeumfang.

Es ist eine wesentliche Aufgabe, diese Risiken zu reduzieren, nämlich die vielfältigen Folgen, die von technischen Störungen bis hin zu Katastrophen mit tödlichen Unfällen reichen. Es gibt zwei Möglichkeiten, sich vor den Folgen elektrostatischer Aufladung zu schützen:

1. Verhinderung der Einleitung des Ladevorgangs (ist offensichtlich, aber meist sehr schwer zu realisieren)

2. Begrenzung der Akkumulation von Ladungen, um das Auftreten gefährlicher Entladungen (oder jedes anderen Risikos) zu verhindern.

Blitze sind ein atmosphärisches elektrisches Phänomen in der Natur und können als Zündquelle betrachtet werden. Die in den Wolken erzeugte statische Aufladung wird zur Erde hin ausgeglichen (Blitzschlag) und wird von einer hochenergetischen Entladung begleitet. Die brennbaren Materialien am Ort des Blitzeinschlags und seiner Umgebung können sich entzünden und abbrennen. Bei einigen Blitzschlägen werden sehr starke Impulse erzeugt und die Energie in mehreren Schritten ausgeglichen. In anderen Fällen beginnen lang anhaltende Ströme zu fließen, die teilweise die Größenordnung von 10 A erreichen.

Mechanische Wärmeenergie

Technische Praxis ist ständig mit Reibung gekoppelt. Bei mechanischem Betrieb entsteht Reibungswärme, und wenn die Wärmeabgabe so begrenzt wird, dass sich im System Wärme staut, kann dessen Temperatur auf einen umweltgefährdenden Wert ansteigen und es kann zu einem Brand kommen.

Reibfunken entstehen in der Regel bei metalltechnischen Betrieben durch starke Reibung (Schleifen, Spanen, Schneiden, Schlagen) oder durch Herunterfallen oder Fallen von Metallgegenständen oder Werkzeugen auf einen harten Boden oder bei Schleifarbeiten durch Metallverunreinigungen im schleifenden Material . Die Temperatur des entstehenden Funkens ist normalerweise höher als die Zündtemperatur der herkömmlichen brennbaren Materialien (z. B. für Funken aus Stahl 1,400–1,500 °C; Funken aus Kupfer-Nickel-Legierungen 300–400 °C); die Zündfähigkeit hängt jedoch vom Gesamtwärmeinhalt bzw. der niedrigsten Zündenergie des zu entzündenden Stoffes bzw. Stoffes ab. In der Praxis hat sich gezeigt, dass Reibungsfunken in Lufträumen, in denen brennbare Gase, Dämpfe und Stäube in gefährlicher Konzentration vorhanden sind, ein echtes Brandrisiko bedeuten. Daher sollten unter diesen Umständen der Einsatz von Materialien, die leicht Funken erzeugen, sowie Prozesse mit mechanischer Funkenbildung vermieden werden. Sicherheit bieten in diesen Fällen funkenfreie Werkzeuge aus Holz, Leder oder Kunststoff oder Werkzeuge aus Kupfer- und Bronzelegierungen, die energiearme Funken erzeugen.

Heiße Oberflächen

In der Praxis können sich die Oberflächen von Geräten und Geräten entweder normal oder aufgrund von Fehlfunktionen gefährlich erwärmen. Öfen, Brennöfen, Trocknungseinrichtungen, Abgasauslässe, Brüdenrohre usw. verursachen häufig Brände in explosionsgefährdeten Lufträumen. Darüber hinaus können ihre heißen Oberflächen brennbare Materialien entzünden, die ihnen nahe kommen oder in Kontakt kommen. Zur Vorbeugung sollten Sicherheitsabstände eingehalten werden, und regelmäßige Überwachung und Wartung verringern die Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer gefährlichen Überhitzung.

Brandgefahren von Materialien und Produkten

Das Vorhandensein von brennbarem Material in brennbaren Systemen stellt einen offensichtlichen Brandzustand dar. Brennphänomene und die Phasen des Brennvorgangs hängen grundsätzlich von den physikalischen und chemischen Eigenschaften des jeweiligen Materials ab. Daher erscheint es sinnvoll, eine Übersicht über die Brennbarkeit der verschiedenen Materialien und Produkte hinsichtlich ihrer Beschaffenheit und Eigenschaften zu erstellen. Für diesen Abschnitt wird das Ordnungsprinzip für die Gruppierung von Materialien eher von technischen Aspekten als von theoretischen Vorstellungen bestimmt (NFPA 1991).

Holz und Holzwerkstoffe

Holz ist eines der am weitesten verbreiteten Materialien im menschlichen Milieu. Aus Holz werden Häuser, Bauwerke, Möbel und Konsumgüter hergestellt, aber auch für Produkte wie Papier oder in der chemischen Industrie findet es eine breite Verwendung.

Holz und Holzprodukte sind brennbar und verkohlen, glühen, entzünden oder brennen, wenn sie mit Hochtemperaturoberflächen in Berührung kommen und Wärmestrahlung, offenen Flammen oder anderen Zündquellen ausgesetzt werden, je nach Verbrennungszustand. Um das Gebiet ihrer Anwendung zu erweitern, ist die Verbesserung ihrer Verbrennungseigenschaften erforderlich. Um aus Holz hergestellte Bauteile schwer brennbar zu machen, werden sie typischerweise mit Brandschutzmitteln behandelt (z. B. imprägniert, imprägniert, mit Oberflächenbeschichtung versehen).

Die wichtigste Eigenschaft der Brennbarkeit der verschiedenen Holzarten ist die Zündtemperatur. Sein Wert hängt stark von einigen Eigenschaften des Holzes und den Testbedingungen der Bestimmung ab, nämlich der Dichte, Feuchtigkeit, Größe und Form der Holzprobe sowie der Zündquelle, der Expositionszeit, der Expositionsintensität und der Atmosphäre während der Prüfung . Interessant ist, dass sich die Zündtemperatur nach verschiedenen Prüfmethoden unterscheidet. Erfahrungsgemäß ist die Entzündungsneigung sauberer und trockener Holzprodukte äußerst gering, jedoch sind mehrere Brandfälle durch Selbstentzündung bei der Lagerung von staubigem und öligem Altholz in Räumen mit unzureichender Belüftung bekannt geworden. Es ist empirisch erwiesen, dass ein höherer Feuchtigkeitsgehalt die Zündtemperatur erhöht und die Brenngeschwindigkeit von Holz verringert. Die thermische Zersetzung von Holz ist ein komplizierter Prozess, dessen Phasen sich jedoch deutlich wie folgt beobachten lassen:

  • Die thermische Zersetzung mit Masseverlust beginnt bereits im Bereich 120-200 °C; Feuchtigkeitsgehalt wird freigesetzt und die nicht brennbaren Abbauprodukte entstehen im Verbrennungsraum.
  • Bei 200-280 °C finden hauptsächlich endotherme Reaktionen statt, während die Wärmeenergie der Zündquelle aufgenommen wird.
  • Bei 280-500 °C beschleunigen sich die exothermen Reaktionen von Zersetzungsprodukten als primärer Prozess stetig, während Verkokungserscheinungen beobachtet werden können. In diesem Temperaturbereich hat sich bereits eine nachhaltige Verbrennung entwickelt. Nach der Zündung ist der Abbrand aufgrund der guten Wärmedämmfähigkeit seiner verkohlten Schichten zeitlich nicht stabil. Folglich ist das Aufwärmen der tieferen Schichten begrenzt und zeitaufwändig. Wenn das Auftauchen der brennbaren Zersetzungsprodukte beschleunigt wird, ist die Verbrennung vollständig.
  • Bei Temperaturen über 500 °C bildet die Holzkohle Rückstände. Während des weiteren Glühens entsteht Asche, die feste, anorganische Stoffe enthält, und der Prozess ist beendet.

 

Fasern und Textilien

Der überwiegende Teil der aus Faserstoffen hergestellten Textilien, die in der näheren Umgebung von Menschen zu finden sind, ist brennbar. Kleidung, Möbel und die gebaute Umwelt bestehen ganz oder teilweise aus Textilien. Die Gefahren, die von ihnen ausgehen, bestehen während ihrer Herstellung, Verarbeitung und Lagerung sowie während ihres Tragens.

Die Grundmaterialien von Textilien sind sowohl natürlich als auch künstlich; synthetische Fasern werden entweder allein oder gemischt mit Naturfasern verwendet. Die Naturfasern pflanzlichen Ursprungs (Baumwolle, Hanf, Jute, Flachs) sind chemisch brennbar und haben eine relativ hohe Zündtemperatur (<<400°C). Es ist ein vorteilhaftes Merkmal ihrer Verbrennung, dass sie verkohlen, aber nicht schmelzen, wenn sie auf eine hohe Temperatur gebracht werden. Dies ist besonders vorteilhaft für die medizinische Behandlung von Brandverletzten.

Die feuergefährlichen Eigenschaften von Fasern auf Proteinbasis tierischen Ursprungs (Wolle, Seide, Haare) sind noch günstiger als die von Fasern pflanzlichen Ursprungs, da zu ihrer Entzündung eine höhere Temperatur (500–600 °C) und darunter erforderlich ist Unter gleichen Bedingungen ist ihre Verbrennung weniger intensiv.

Die Kunststoffindustrie, die mehrere extrem gute mechanische Eigenschaften von Polymerprodukten nutzt, hat auch in der Textilindustrie an Bedeutung gewonnen. Unter den Eigenschaften von Acryl, Polyester und den thermoplastischen Kunstfasern (Nylon, Polypropylen, Polyethylen) sind die mit dem Brand verbundenen am wenigsten vorteilhaft. Die meisten von ihnen schmelzen trotz ihrer hohen Zündtemperatur (<<400-600 °C) bei Hitzeeinwirkung, entzünden sich leicht, brennen intensiv, tropfen oder schmelzen beim Brennen und setzen beträchtliche Mengen an Rauch und giftigen Gasen frei. Diese Brenneigenschaften können durch Zugabe von Naturfasern verbessert werden, wodurch sogenannte Textilien mit Mischfasern. Die weitere Behandlung erfolgt mit Flammschutzmitteln. Für die Herstellung von Industrietextilien und Hitzeschutzkleidung werden bereits in großen Mengen anorganische, nicht brennbare Faserprodukte (ua Glas- und Metallfasern) eingesetzt.

Die wichtigsten brandgefährlichen Eigenschaften von Textilien sind die Eigenschaften im Zusammenhang mit Entzündlichkeit, Flammenausbreitung, Wärmeentwicklung und den toxischen Verbrennungsprodukten. Zu ihrer Bestimmung wurden spezielle Prüfverfahren entwickelt. Die gewonnenen Prüfergebnisse beeinflussen die Einsatzgebiete dieser Produkte (Zelte und Wohnungen, Möbel, Fahrzeugpolster, Kleider, Teppiche, Gardinen, spezielle Schutzkleidung gegen Hitze und Wetter) sowie die Vorgaben zur Risikobegrenzung bei deren Einsatz. Eine wesentliche Aufgabe der Industrieforscher besteht darin, Textilien zu entwickeln, die hohen Temperaturen standhalten, mit feuerhemmenden Mitteln behandelt sind (schwer brennbar, mit langer Zündzeit, geringer Flammenausbreitungsrate, geringer Wärmefreisetzungsgeschwindigkeit) und geringe Mengen toxischer Verbrennungsprodukte erzeugen , sowie die nachteilige Wirkung von Brandunfällen durch das Verbrennen solcher Materialien zu verbessern.

Brennbare und brennbare Flüssigkeiten

In der Nähe von Zündquellen sind brennbare und brennbare Flüssigkeiten potentielle Gefahrenquellen. Erstens stellt der geschlossene oder offene Dampfraum über solchen Flüssigkeiten eine Feuer- und Explosionsgefahr dar. Eine Verbrennung und häufiger eine Explosion kann eintreten, wenn der Stoff in geeigneter Konzentration im Dampf-Luft-Gemisch vorhanden ist. Daraus folgt, dass Brände und Explosionen im Bereich brennbarer und entzündbarer Flüssigkeiten verhindert werden können, wenn:

  • die Zündquellen Luft und Sauerstoff sind ausgeschlossen; oder
  • statt Sauerstoff ist in der Umgebung Inertgas vorhanden; oder
  • die Flüssigkeit wird in einem geschlossenen Gefäß oder System gelagert (siehe Abbildung 1); oder
  • durch richtiges lüften wird die entwicklung der gefährlichen dampfkonzentration verhindert.

 

Abbildung 1. Gängige Arten von Tanks für die Lagerung von entzündlichen und brennbaren Flüssigkeiten.

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In der Praxis sind im Zusammenhang mit der Gefährlichkeit brennbarer und brennbarer Flüssigkeiten eine Vielzahl von Stoffeigenschaften bekannt. Dies sind Flammpunkte im geschlossenen und im offenen Tiegel, Siedepunkt, Zündtemperatur, Verdampfungsgeschwindigkeit, obere und untere Grenzen der Konzentration für die Brennbarkeit (Entzündungs- oder Explosionsgrenzen), die relative Dichte von Dämpfen im Vergleich zu Luft und die dafür erforderliche Energie die Entzündung von Dämpfen. Diese Faktoren liefern vollständige Informationen über die Entzündungsempfindlichkeit verschiedener Flüssigkeiten.

Fast überall auf der Welt wird der Flammpunkt, ein Parameter, der durch Standardtests unter atmosphärischen Bedingungen bestimmt wird, als Grundlage verwendet, um die Flüssigkeiten (und Materialien, die sich bei relativ niedrigen Temperaturen wie Flüssigkeiten verhalten) in Risikokategorien einzuteilen. Die sicherheitstechnischen Anforderungen an die Lagerung von Flüssigkeiten, deren Handhabung, die technologischen Prozesse und die in ihrer Zone zu errichtenden elektrischen Betriebsmittel sind für jede Kategorie der Entzündbarkeit und Brennbarkeit zu erarbeiten. Auch die Gefahrenzonen rund um die technische Ausstattung sollten für jede Kategorie identifiziert werden. Erfahrungsgemäß kann es – je nach Temperatur und Druck der Anlage – im Konzentrationsbereich zwischen den beiden Zündgrenzen zu Brand und Explosion kommen.

Gase

Obwohl alle Materialien – unter einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Druck – zu Gasen werden können, gelten in der Praxis Materialien als gasförmig, die sich bei normaler Temperatur (~20 °C) und normalem atmosphärischem Druck (~100 kPa) im gasförmigen Zustand befinden.

In Bezug auf Brand- und Explosionsgefahren können Gase in zwei Hauptgruppen eingeteilt werden: Kraftstoff und nicht brennbare Gase. Nach der in der Praxis akzeptierten Definition sind brennbare Gase solche, die in Luft mit normaler Sauerstoffkonzentration verbrennen, sofern die zum Verbrennen erforderlichen Bedingungen gegeben sind. Die Zündung erfolgt erst oberhalb einer bestimmten Temperatur, bei der notwendigen Zündtemperatur und innerhalb eines bestimmten Konzentrationsbereichs.

Nicht brennbare Gase sind solche, die weder in Sauerstoff noch in Luft mit beliebiger Luftkonzentration brennen. Ein Teil dieser Gase unterstützt die Verbrennung (z. B. Sauerstoff), während der andere Teil die Verbrennung hemmt. Es heißen die nicht brennbaren Gase, die das Brennen nicht unterstützen Inertgase (Stickstoff, Edelgase, Kohlendioxid etc.).

Die in Behältern oder Transportbehältern gelagerten und transportierten Gase liegen zur Erzielung einer wirtschaftlichen Effizienz typischerweise in komprimiertem, verflüssigtem oder gekühlt-kondensiertem (kryogenem) Zustand vor. Grundsätzlich gibt es im Zusammenhang mit Gasen zwei Gefahrensituationen: wenn sie sich in Behältern befinden und wenn sie aus ihren Behältern freigesetzt werden.

Bei komprimierten Gasen in Lagerbehältern kann externe Wärme den Druck im Behälter erheblich erhöhen und der extreme Überdruck zur Explosion führen. Gasförmige Lagerbehälter umfassen typischerweise eine Dampfphase und eine flüssige Phase. Aufgrund von Druck- und Temperaturänderungen führt die Ausdehnung der flüssigen Phase zu einer weiteren Kompression des Dampfraums, während der Dampfdruck der Flüssigkeit proportional zur Temperaturerhöhung zunimmt. Als Ergebnis dieser Prozesse kann kritisch gefährlicher Druck erzeugt werden. Lagerbehälter müssen im Allgemeinen die Anwendung von Überdruckentlastungsvorrichtungen enthalten. Diese sind in der Lage, eine Gefahrensituation durch höhere Temperaturen abzumildern.

Bei unzureichend abgedichteten oder beschädigten Lagerbehältern strömt das Gas in den freien Luftraum aus, vermischt sich mit Luft und kann je nach Menge und Strömungsart zur Bildung eines großen explosionsfähigen Luftraumes führen. Die Luft in der Umgebung eines undichten Lagerbehälters kann zum Atmen ungeeignet und für Personen in der Nähe gefährlich sein, teilweise aufgrund der toxischen Wirkung einiger Gase und teilweise aufgrund der verdünnten Sauerstoffkonzentration.

Unter Berücksichtigung der potenziellen Brandgefahr durch Gase und der Notwendigkeit eines sicheren Betriebs muss man sich insbesondere für industrielle Verbraucher detaillierte Kenntnisse über die folgenden Eigenschaften von gelagerten oder verwendeten Gasen aneignen: die chemischen und physikalischen Eigenschaften von Gasen, die Zündtemperatur, die untere und obere Konzentrationsgrenzen für die Entzündbarkeit, die gefährlichen Parameter des Gases im Behälter, die Risikofaktoren der gefährlichen Situation, die durch die ins Freie freigesetzten Gase verursacht werden, den Umfang der erforderlichen Sicherheitszonen und die zu treffenden besonderen Maßnahmen im Falle einer möglichen Notsituation im Zusammenhang mit der Brandbekämpfung.

Chemikalien

Die Kenntnis der gefährlichen Parameter von Chemikalien ist eine der Grundvoraussetzungen für sicheres Arbeiten. Die vorbeugenden Maßnahmen und Anforderungen zum Brandschutz dürfen nur ausgearbeitet werden, wenn die mit der Brandgefahr verbundenen physikalischen und chemischen Eigenschaften berücksichtigt werden. Von diesen Eigenschaften sind die wichtigsten die folgenden: Brennbarkeit; Zündfähigkeit; Fähigkeit, mit anderen Materialien, Wasser oder Luft zu reagieren; Neigung zu Korrosion; Toxizität; und Radioaktivität.

Informationen zu den Eigenschaften von Chemikalien können den technischen Datenblättern der Hersteller und den Handbüchern und Handbüchern entnommen werden, die die Daten gefährlicher Chemikalien enthalten. Diese geben dem Anwender nicht nur Auskunft über die allgemeinen technischen Eigenschaften von Stoffen, sondern auch über die tatsächlichen Werte von Gefahrenparametern (Zersetzungstemperatur, Zündtemperatur, Grenzkonzentrationen der Verbrennung usw.), ihr spezielles Verhalten, Anforderungen an die Lagerung und Brand- Bekämpfung sowie Empfehlungen zur Ersten Hilfe und medizinischen Therapie.

Die Toxizität von Chemikalien als potenzielle Brandgefahr kann auf zwei Arten wirken. Erstens kann die hohe Toxizität bestimmter Chemikalien selbst bei einem Brand gefährlich sein. Zweitens kann ihre Anwesenheit innerhalb der Brandzone die Brandbekämpfungsmaßnahmen effektiv einschränken.

Die Oxidationsmittel (Nitrate, Chlorate, anorganische Peroxide, Permanganate usw.) tragen, auch wenn sie selbst nicht brennbar sind, maßgeblich zur Entzündung brennbarer Stoffe und zu deren intensiver, gelegentlich explosionsartiger Verbrennung bei.

Zur Gruppe der instabilen Stoffe gehören die Chemikalien (Acetaldehyd, Ethylenoxid, organische Peroxide, Blausäure, Vinylchlorid), die spontan oder sehr leicht in heftigen exothermen Reaktionen polymerisieren oder sich zersetzen.

Die wasser- und luftempfindlichen Materialien sind äußerst gefährlich. Diese Materialien (Oxide, Hydroxide, Hydride, Anhydride, Alkalimetalle, Phosphor usw.) interagieren mit dem Wasser und der Luft, die in der normalen Atmosphäre immer vorhanden sind, und starten Reaktionen, die von einer sehr hohen Wärmeentwicklung begleitet werden. Handelt es sich um brennbare Stoffe, kommt es zur Selbstentzündung. Die brennbaren Bestandteile, die den Brand auslösen, können jedoch möglicherweise explodieren und sich auf die brennbaren Materialien in der Umgebung ausbreiten.

Die meisten korrosiven Stoffe (anorganische Säuren – Schwefelsäure, Salpetersäure, Perchlorsäure usw. – und Halogene – Fluor, Chlor, Brom, Jod) sind starke Oxidationsmittel, aber gleichzeitig haben sie sehr starke zerstörerische Wirkungen auf das Leben Gewebe, weshalb besondere Maßnahmen zur Brandbekämpfung getroffen werden müssen.

Die gefährliche Eigenschaft radioaktiver Elemente und Verbindungen wird durch die Tatsache verstärkt, dass die von ihnen emittierte Strahlung in mehrfacher Hinsicht schädlich sein kann, außerdem können solche Materialien selbst Brandgefahren darstellen. Wenn bei einem Brand der bauliche Einschluss der beteiligten radioaktiven Objekte beschädigt wird, können λ-strahlende Stoffe freigesetzt werden. Sie können eine sehr starke ionisierende Wirkung haben und lebende Organismen tödlich zerstören. Atomunfälle können von Bränden begleitet sein, deren Zersetzungsprodukte radioaktive (α- und β-strahlende) Schadstoffe durch Adsorption binden. Diese können bei den an Rettungsmaßnahmen beteiligten Personen bleibende Verletzungen verursachen, wenn sie in deren Körper eindringen. Solche Materialien sind äußerst gefährlich, da die Betroffenen keine Strahlung über ihre Sinnesorgane wahrnehmen und ihr allgemeiner Gesundheitszustand sich nicht zu verschlechtern scheint. Es versteht sich von selbst, dass beim Brand von radioaktiven Stoffen die Radioaktivität des Standorts, der Zersetzungsprodukte und des Löschwassers durch radioaktive Signalgeräte ständig überwacht werden sollten. Die Kenntnis dieser Faktoren muss bei der Interventionsstrategie und allen weiteren Operationen berücksichtigt werden. Die Gebäude für den Umgang und die Lagerung radioaktiver Stoffe sowie für ihre technologische Nutzung müssen aus nicht brennbaren Materialien mit hoher Feuerbeständigkeit gebaut werden. Gleichzeitig sollten hochwertige, automatische Einrichtungen zum Erkennen, Melden und Löschen eines Brandes bereitgestellt werden.

Spreng- und Sprengstoffe

Explosive Materialien werden für viele militärische und industrielle Zwecke verwendet. Dies sind Chemikalien und Gemische, die sich bei Einwirkung starker mechanischer Einwirkung (Schlag, Stoß, Reibung) oder beginnender Zündung durch eine extrem schnelle Oxidationsreaktion (z. B. 1,000-10,000 m/s) schlagartig in großvolumige Gase umwandeln. Das Volumen dieser Gase ist ein Vielfaches des Volumens des bereits explodierten Explosivstoffs und sie üben einen sehr hohen Druck auf die Umgebung aus. Bei einer Explosion können hohe Temperaturen entstehen (2,500-4,000 °C), die die Entzündung der brennbaren Materialien im Explosionsbereich begünstigen.

An Herstellung, Transport und Lagerung der verschiedenen Explosivstoffe gelten strenge Auflagen. Ein Beispiel ist NFPA 495, Explosive Materials Code.

Neben den für militärische und industrielle Zwecke verwendeten explosiven Stoffen werden auch die induktiven Sprengstoffe und pyrotechnischen Produkte als Gefahren behandelt. Im Allgemeinen werden häufig Mischungen von explosiven Stoffen verwendet (Pikrinsäure, Nitroglycerin, Hexogen usw.), aber auch Mischungen von explosionsfähigen Stoffen (Schwarzpulver, Dynamit, Ammoniumnitrat usw.). Im Zuge von Terroranschlägen sind Kunststoffe bekannt geworden, die im Wesentlichen Mischungen aus brisierenden und weichmachenden Materialien (verschiedene Wachse, Vaseline etc.) sind.

Bei explosiven Stoffen ist der wirksamste Brandschutz der Ausschluss von Zündquellen aus der Umgebung. Mehrere explosive Materialien sind empfindlich gegenüber Wasser oder verschiedenen organischen Materialien mit einer Fähigkeit zur Oxidation. Für diese Materialien sollten die Anforderungen an die Lagerbedingungen und die Regeln für die Lagerung am selben Ort zusammen mit anderen Materialien sorgfältig geprüft werden.

Metallindustrie

Aus der Praxis ist bekannt, dass nahezu alle Metalle unter bestimmten Bedingungen in der Lage sind, an atmosphärischer Luft zu brennen. Stahl und Aluminium in großer Baudicke sind aufgrund ihres Brandverhaltens eindeutig als nicht brennbar zu bewerten. Die Stäube von Aluminium, Eisen in feiner Verteilung und Metallwatte aus dünnen Metallfasern lassen sich jedoch leicht entzünden und brennen dadurch intensiv. Die Alkalimetalle (Lithium, Natrium, Kalium), die Erdalkalimetalle (Kalzium, Magnesium, Zink), Zirkonium, Hafnium, Titan usw. entzünden sich in Form von Pulver, Spänen oder dünnen Bändern äußerst leicht. Manche Metalle sind so empfindlich, dass sie getrennt von der Luft, in Inertgasatmosphären oder unter einer für die Metalle neutralen Flüssigkeit gelagert werden.

Die brennbaren Metalle und diejenigen, die zum Verbrennen konditioniert sind, erzeugen extrem heftige Verbrennungsreaktionen, die Hochgeschwindigkeits-Oxidationsprozesse sind, die erheblich höhere Wärmemengen freisetzen, als beim Verbrennen von brennbaren und entzündlichen Flüssigkeiten beobachtet werden. Das Abbrennen von Metallstaub bei abgesetztem Pulver kann nach der Vorphase der Glühzündung zu einem schnellen Abbrand führen. Durch eventuell entstehende aufgewirbelte Stäube und Staubwolken kann es zu schweren Explosionen kommen. Die Brennaktivität und Sauerstoffaffinität einiger Metalle (zB Magnesium) ist so hoch, dass sie nach dem Entzünden in bestimmten Medien (zB Stickstoff, Kohlendioxid, Dampfatmosphäre) weiterbrennen, die zum Löschen von Bränden aus brennbaren Stoffen verwendet werden feste Stoffe und Flüssigkeiten.

Das Löschen von Metallbränden stellt eine besondere Aufgabe für die Feuerwehr dar. Die Wahl des richtigen Löschmittels und das Verfahren, in dem es angewendet wird, sind von großer Bedeutung.

Metallbrände können durch sehr frühzeitiges Erkennen, schnelles und angemessenes Eingreifen der Feuerwehrleute unter Verwendung der wirksamsten Methode und, wenn möglich, Entfernen von Metallen und anderen brennbaren Materialien aus der Brandzone oder zumindest durch eine Verringerung ihrer Brandzone bekämpft werden Mengen.

Beim Verbrennen radioaktiver Metalle (Plutonium, Uran) ist dem Strahlenschutz besondere Aufmerksamkeit zu widmen. Es sind vorbeugende Maßnahmen zu treffen, um das Eindringen toxischer Zersetzungsprodukte in lebende Organismen zu vermeiden. Beispielsweise dürfen Alkalimetalle wegen ihrer heftigen Reaktion mit Wasser nur mit trockenen Löschpulvern gelöscht werden. Das Verbrennen von Magnesium kann nicht mit gutem Erfolg mit Wasser, Kohlendioxid, Halone oder Stickstoff gelöscht werden, und was noch wichtiger ist, wenn diese Mittel zur Brandbekämpfung verwendet werden, wird die Gefahrensituation noch schlimmer. Die einzigen Wirkstoffe, die erfolgreich angewendet werden können, sind die Edelgase oder in einigen Fällen Bortrifluorid.

Kunststoffe und Gummi

Kunststoffe sind makromolekulare organische Verbindungen, die synthetisch oder durch Modifikation von Naturstoffen hergestellt werden. Die Struktur und Form dieser makromolekularen Materialien, die durch Polymerisations-, Polyadditions- oder Polykondensationsreaktionen hergestellt werden, werden ihre Eigenschaften stark beeinflussen. Die Kettenmoleküle von Thermoplasten (Polyamide, Polycarbonate, Polyester, Polystyrol, Polyvinylchlorid, Polymethylmethacrylat usw.) sind linear oder verzweigt, die Elastomere (Neopren, Polysulfide, Isopren usw.) sind schwach vernetzt, während duroplastische Kunststoffe (Duroplaste: Polyalkyde, Epoxidharze, Polyurethane etc.) sind dicht vernetzt.

Naturkautschuk wird von der Gummiindustrie als Rohstoff verwendet und nach dem Vulkanisieren wird Gummi hergestellt. Die künstlichen Kautschuke, die in ihrer Struktur dem natürlichen Kautschuk ähnlich sind, sind Polymere und Copolymere des Butadiens.

Die Palette der Produkte aus Kunststoff und Kautschuk, die in nahezu allen Bereichen des täglichen Lebens Verwendung finden, erweitert sich stetig. Die Verwendung der großen Vielfalt und der hervorragenden technischen Eigenschaften dieser Materialgruppe führt zu Gegenständen wie verschiedenen Baukonstruktionen, Möbeln, Kleidung, Gebrauchsgegenständen, Teilen für Fahrzeuge und Maschinen.

Typischerweise gelten als organische Materialien auch Kunststoffe und Gummi als brennbare Materialien. Zur Beschreibung ihres Brandverhaltens werden eine Reihe von Parametern herangezogen, die mit speziellen Methoden geprüft werden können. Mit der Kenntnis dieser Parameter lassen sich deren Einsatzgebiete zuordnen (ermitteln, aufzeigen, festlegen) und die Brandschutzbestimmungen ausarbeiten. Diese Parameter sind Brennbarkeit, Entzündlichkeit, Fähigkeit zur Rauchentwicklung, Neigung zur Bildung giftiger Gase und brennendes Abtropfen.

In vielen Fällen ist die Zündtemperatur von Kunststoffen höher als die von Holz oder anderen Materialien, aber in den meisten Fällen entzünden sie sich leichter und ihre Verbrennung erfolgt schneller und mit höherer Intensität. Brände von Kunststoffen werden oft von unangenehmen Phänomenen der Freisetzung großer Mengen von dichtem Rauch begleitet, der die Sicht stark einschränken und verschiedene giftige Gase (Salzsäure, Phosgen, Kohlenmonoxid, Blausäure, nitrose Gase usw.) entwickeln kann. Thermoplastische Materialien schmelzen beim Brennen, fließen dann und erzeugen je nach Lage (bei Montage in oder an einer Decke) Tropfen, die im Brandbereich verbleiben und die darunter liegenden brennbaren Materialien entzünden können.

Die Verbesserung der Brenneigenschaften stellt ein komplexes Problem und eine „Kernfrage“ der Kunststoffchemie dar. Flammschutzmittel hemmen die Brennbarkeit, die Zündung wird langsamer, die Verbrennungsgeschwindigkeit sinkt und die Flammenausbreitung wird verlangsamt. Gleichzeitig wird die Menge und optische Dichte des Rauchs höher und das entstehende Gasgemisch giftiger.

Stäube

Stäube gehören vom Aggregatzustand zu den festen Stoffen, unterscheiden sich aber in ihren physikalischen und chemischen Eigenschaften von denen derselben Stoffe in kompakter Form. Es ist bekannt, dass Industrieunfälle und Katastrophen durch Staubexplosionen verursacht werden. Materialien, die in ihrer üblichen Form nicht brennbar sind, wie z. B. Metalle, können eine Explosion in Form von mit Luft vermischtem Staub auslösen, wenn sie von einer Zündquelle, selbst von geringer Energie, beeinflusst werden. Explosionsgefahr besteht auch bei Stäuben brennbarer Stoffe.

Staub kann nicht nur beim Schweben in der Luft, sondern auch beim Absetzen eine Explosionsgefahr darstellen. In Staubschichten kann sich durch die erhöhte Reaktionsfähigkeit der Partikel und ihre geringere Wärmeleitfähigkeit Hitze ansammeln und im Inneren ein langsames Brennen entwickeln. Dann kann der Staub durch Blitze aufgewirbelt werden, und die Möglichkeit einer Staubexplosion wächst.

Schwebende Partikel in feiner Verteilung stellen eine größere Gefahr dar. Ähnlich wie die Explosionseigenschaften brennbarer Gase und Dämpfe haben auch Stäube einen speziellen Luft-Staub-Konzentrationsbereich, in dem es zu einer Explosion kommen kann. Die unteren und oberen Grenzwerte der Explosionskonzentration und die Breite des Konzentrationsbereichs hängen von der Größe und Verteilung der Partikel ab. Wenn die Staubkonzentration die höchste Konzentration überschreitet, die zu einer Explosion führt, wird ein Teil des Staubs nicht durch Feuer zerstört und absorbiert Wärme, und als Folge davon bleibt der entwickelte Explosionsdruck unter dem Maximum. Auch der Feuchtigkeitsgehalt der Luft beeinflusst das Auftreten einer Explosion. Bei höherer Luftfeuchtigkeit erhöht sich die Zündtemperatur der Staubwolke proportional zur zur Verdunstung der Luftfeuchtigkeit notwendigen Wärmemenge. Mischt man in eine Staubwolke einen inerten Fremdstaub, so wird die Explosionsfähigkeit des Staub-Luft-Gemisches herabgesetzt. Der Effekt ist derselbe, wenn Inertgase in das Luft-Staub-Gemisch gemischt werden, da die zum Verbrennen erforderliche Sauerstoffkonzentration geringer ist.

Die Erfahrung hat gezeigt, dass alle Zündquellen selbst mit minimaler Zündenergie in der Lage sind, Staubwolken zu entzünden (offene Flammen, Lichtbögen, mechanische oder elektrostatische Funken, heiße Oberflächen usw.). Nach Laborversuchen ist der Energiebedarf für die Zündung von Staubwolken 20- bis 40-mal höher als bei Gemischen aus brennbaren Dämpfen und Luft.

Die Faktoren, die die Explosionsgefahr für abgesetzte Stäube beeinflussen, sind die physikalischen und wärmetechnischen Eigenschaften der Staubschicht, die Glühtemperatur des Staubs und die Zündeigenschaften der von der Staubschicht freigesetzten Zersetzungsprodukte.

 

Hintergrund

Donnerstag, März 24 2011 18: 29

Brandschutzmaßnahmen

Die Geschichte lehrt uns, dass Feuer zum Heizen und Kochen nützlich waren, aber in vielen Städten große Schäden verursachten. Viele Häuser, größere Gebäude und manchmal ganze Städte wurden durch Feuer zerstört.

Eine der ersten Brandschutzmaßnahmen war die Vorgabe, alle Brände vor Einbruch der Dunkelheit zu löschen. Beispielsweise ordneten die Behörden im Jahr 872 in Oxford, England, an, bei Sonnenuntergang eine Ausgangsglocke zu läuten, um die Bürger daran zu erinnern, alle Innenbrände für die Nacht zu löschen (Bugbee 1978). Tatsächlich leitet sich das Wort Ausgangssperre aus dem Französischen ab Ausgangssperre was wörtlich „Feuer abdecken“ bedeutet.

Die Ursache von Bränden ist oft das Ergebnis menschlichen Handelns, das Brennstoff und eine Zündquelle zusammenbringt (z. B. Altpapier, das neben Heizgeräten gelagert wird, oder flüchtige brennbare Flüssigkeiten, die in der Nähe von offenen Flammen verwendet werden).

Brände erfordern Brennstoff, eine Zündquelle und einen Mechanismus, um den Brennstoff und die Zündquelle in Gegenwart von Luft oder einem anderen Oxidationsmittel zusammenzubringen. Wenn Strategien entwickelt werden können, um Brennstofflasten zu reduzieren, Zündquellen zu eliminieren oder die Wechselwirkung Brennstoff/Zündung zu verhindern, dann können Brandverluste und Todesfälle und Verletzungen von Menschen verringert werden.

In den letzten Jahren wurde der Brandschutz als eine der kostengünstigsten Maßnahmen zur Bewältigung des Brandproblems zunehmend betont. Es ist oft einfacher (und billiger), Brände zu verhindern, als sie zu kontrollieren oder zu löschen, sobald sie entstanden sind.

Veranschaulicht wird dies in der Baum der Brandschutzkonzepte (NFPA 1991; 1995a), entwickelt von der NFPA in den Vereinigten Staaten. Diese systematische Herangehensweise an Brandschutzprobleme zeigt, dass Ziele wie die Verringerung der Brandtoten am Arbeitsplatz erreicht werden können, indem die Entstehung von Bränden verhindert oder die Auswirkungen von Bränden bewältigt werden.

Brandschutz bedeutet zwangsläufig, menschliches Verhalten zu ändern. Dies erfordert eine vom Management unterstützte Brandschutzschulung unter Verwendung der neuesten Schulungshandbücher, Standards und anderer Schulungsmaterialien. In vielen Ländern werden solche Strategien gesetzlich verstärkt, wodurch Unternehmen verpflichtet werden, gesetzliche Brandschutzziele als Teil ihrer Arbeitsschutzverpflichtung gegenüber ihren Arbeitnehmern zu erfüllen.

Auf die Brandschutzerziehung wird im nächsten Abschnitt eingegangen. Inzwischen zeigt sich jedoch in Handel und Industrie eindeutig die wichtige Rolle des vorbeugenden Brandschutzes. Folgende Quellen werden international stark genutzt: Lees, Schadenverhütung in der Prozessindustrie, Bände 1 und 2 (1980); NFPA 1 – Brandschutzkodex (1992); Das Management von Gesundheit und Sicherheit am Arbeitsplatz Vorschriften (ECD 1992); und Handbuch Brandschutz der NFPA (Cote 1991). Diese werden durch viele Vorschriften, Standards und Schulungsmaterialien ergänzt, die von nationalen Regierungen, Unternehmen und Versicherungsgesellschaften entwickelt wurden, um Verluste an Leben und Eigentum zu minimieren.

Brandschutzausbildung und -praktiken

Damit ein Brandschutzerziehungsprogramm effektiv ist, muss es ein großes unternehmenspolitisches Engagement für Sicherheit und die Entwicklung eines effektiven Plans geben, der die folgenden Schritte umfasst: (a) Planungsphase – Festlegung von Zielen und Zielsetzungen; (b) Entwurfs- und Implementierungsphase; und (c) Programmevaluierungsphase – Überwachung der Wirksamkeit.

Ziele und Vorgaben

Gratton (1991) definierte in einem wichtigen Artikel zur Brandschutzerziehung die Unterschiede zwischen Zielen, Zielsetzungen und Umsetzungspraktiken oder -strategien. Ziele sind allgemeine Absichtserklärungen, von denen gesagt werden kann, dass sie am Arbeitsplatz „die Anzahl der Brände und damit Todesfälle und Verletzungen unter Arbeitnehmern sowie die finanziellen Auswirkungen auf Unternehmen verringern“.

Der menschliche und der finanzielle Teil des Gesamtziels sind nicht unvereinbar. Die moderne Praxis des Risikomanagements hat gezeigt, dass Verbesserungen der Sicherheit für Arbeitnehmer durch wirksame Praktiken zur Verlustkontrolle für das Unternehmen finanziell lohnend sein und einen Nutzen für die Gemeinschaft haben können.

Diese Ziele müssen in spezifische Brandschutzziele für bestimmte Unternehmen und ihre Mitarbeiter übersetzt werden. Diese Ziele, die messbar sein müssen, umfassen normalerweise Aussagen wie:

  • Arbeitsunfälle und daraus resultierende Brände reduzieren
  • Brandtote und Verletzungen reduzieren
  • Sachschäden im Unternehmen reduzieren.

 

Für viele Unternehmen kann es zusätzliche Ziele wie die Reduzierung der Betriebsunterbrechungskosten oder die Minimierung der gesetzlichen Haftung geben.

Einige Unternehmen gehen tendenziell davon aus, dass die Einhaltung lokaler Bauvorschriften und -normen ausreicht, um sicherzustellen, dass ihre Brandschutzziele erreicht werden. Solche Vorschriften konzentrieren sich jedoch in der Regel auf die Sicherheit von Menschenleben, vorausgesetzt, es kommt zu Bränden.

Modernes Brandschutzmanagement versteht, dass absolute Sicherheit kein realistisches Ziel ist, sondern setzt messbare Leistungsziele für:

  • Minimierung von Brandereignissen durch effektiven Brandschutz
  • Bereitstellung wirksamer Mittel zur Begrenzung der Größe und der Folgen von Brandereignissen durch wirksame Notfallausrüstung und -verfahren
  • Schließen Sie eine Versicherung ab, um sich gegen große, unvorhergesehene Brände zu schützen, insbesondere solche, die durch Naturgefahren wie Erdbeben und Buschbrände entstehen.

 

Design und Implementierung

Die Gestaltung und Umsetzung von Brandschutzerziehungsprogrammen zur Brandverhütung hängen entscheidend von der Entwicklung gut geplanter Strategien und der effektiven Führung und Motivation der Menschen ab. Damit ein Brandschutzprogramm erfolgreich ist, muss es eine starke und uneingeschränkte Unternehmensunterstützung für die vollständige Umsetzung geben.

Die Bandbreite der Strategien wurde von Koffel (1993) und in NFPAs identifiziert Handbuch der Brandgefahren in der Industrie (Linville 1990). Sie beinhalten:

  • Förderung der Unternehmenspolitik und -strategien zum Brandschutz bei allen Mitarbeitern des Unternehmens
  • Identifizierung aller potenziellen Brandszenarien und Umsetzung geeigneter Maßnahmen zur Risikominderung
  • Überwachung aller lokalen Vorschriften und Standards, die den Pflegestandard in einer bestimmten Branche definieren
  • Betrieb eines Verlustverwaltungsprogramms zur Messung aller Verluste zum Vergleich mit Leistungszielen
  • Schulung aller Mitarbeiter in angemessenen Brandschutz- und Notfallmaßnahmen.
  • Einige internationale Beispiele für Umsetzungsstrategien sind:
  • Kurse der Fire Protection Association (FPA) im Vereinigten Königreich, die zum European Diploma in Fire Prevention führen (Welch 1993)
  • die Gründung von SweRisk, einer Tochtergesellschaft des schwedischen Brandschutzverbandes, um Unternehmen bei der Durchführung von Risikobewertungen und der Entwicklung von Brandschutzprogrammen zu unterstützen (Jernberg 1993)
  • Massive Beteiligung von Bürgern und Arbeitern am Brandschutz in Japan nach Standards, die von der Japan Fire Defense Agency entwickelt wurden (Hunter 1991)
  • Brandschutzschulung in den Vereinigten Staaten durch den Einsatz von Handbuch für Brandschutzlehrer (NFPA 1983) und die Handbuch der öffentlichen Brandbekämpfung (Osterhoust 1990).

 

Es ist von entscheidender Bedeutung, die Wirksamkeit von Brandschutzerziehungsprogrammen zu messen. Diese Messung liefert die Motivation für die weitere Programmfinanzierung, -entwicklung und -anpassung, falls erforderlich.

Das beste Beispiel für die Überwachung und den Erfolg der Brandschutzerziehung sind wahrscheinlich die Vereinigten Staaten. Das Lerne nicht zu brennenÒ Programm, das darauf abzielt, junge Menschen in Amerika über die Gefahren des Feuers aufzuklären, wurde von der Public Education Division der NFPA koordiniert. Überwachung und Analyse im Jahr 1990 identifizierten insgesamt 194 gerettete Leben als Ergebnis angemessener Lebensschutzmaßnahmen, die in Brandschutzerziehungsprogrammen erlernt wurden. Etwa 30 % dieser geretteten Leben sind direkt auf die zurückzuführen Lerne nicht zu brennenÒ Programm.

Die Einführung von Rauchmeldern für Privathaushalte und Brandschutzerziehungsprogramme in den Vereinigten Staaten wurden auch als Hauptgründe für die Verringerung der Todesfälle durch Brandstiftung in diesem Land von 6,015 im Jahr 1978 auf 4,050 im Jahr 1990 genannt (NFPA 1991).

Industrielle Haushaltspraktiken

Auf industriellem Gebiet ist Lees (1980) eine internationale Autorität. Er wies darauf hin, dass in vielen Branchen heute das Potenzial für sehr große Verluste an Menschenleben, schweren Verletzungen oder Sachschäden weitaus größer ist als in der Vergangenheit. Besonders in der petrochemischen und nuklearen Industrie kann es zu großen Bränden, Explosionen und toxischen Freisetzungen kommen.

Brandvermeidung ist daher der Schlüssel zur Minimierung der Brandentstehung. Moderne Industrieanlagen können durch gut geführte Programme gute Brandschutzbilanzen erzielen:

  • Hauswirtschafts- und Sicherheitsinspektionen
  • Brandschutzschulung für Mitarbeiter
  • Wartung und Reparatur von Geräten
  • Sicherheit und Brandverhütung (Blye und Bacon 1991).

 

Ein nützlicher Leitfaden zur Bedeutung der Haushaltsführung für den Brandschutz in Gewerbe- und Industriegebäuden wird von Higgins (1991) in den NFPAs gegeben Handbuch Brandschutz.

Der Wert einer guten Haushaltsführung bei der Minimierung brennbarer Lasten und bei der Verhinderung der Exposition gegenüber Zündquellen wird in modernen Computerwerkzeugen anerkannt, die zur Bewertung von Brandrisiken in Industriegebäuden verwendet werden. Die FREM-Software (Fire Risk Evaluation Method) in Australien identifiziert die Haushaltsführung als einen Schlüsselfaktor für die Brandsicherheit (Keith 1994).

Ausrüstung zur Wärmenutzung

Wärmenutzungsanlagen in Gewerbe und Industrie umfassen Öfen, Hochöfen, Brennöfen, Dehydratoren, Trockner und Abschrecktanks.

Bei den NFPAs Handbuch der Brandgefahren in der Industrie, Simmons (1990) identifizierte die Brandprobleme bei Heizgeräten wie folgt:

  1. die Möglichkeit, in der Nähe gelagerte brennbare Materialien zu entzünden
  2. Kraftstoffgefahren durch unverbrannten Kraftstoff oder unvollständige Verbrennung
  3. Überhitzung, die zum Geräteausfall führt
  4. Entzündung von brennbaren Lösungsmitteln, Feststoffen oder anderen verarbeiteten Produkten.

 

Diese Brandprobleme können durch eine Kombination aus guter Haushaltsführung, ordnungsgemäßen Kontrollen und Verriegelungen, Bedienerschulung und -prüfung sowie Reinigung und Wartung in einem effektiven Brandschutzprogramm überwunden werden.

Ausführliche Empfehlungen für die verschiedenen Kategorien von Wärmenutzungsgeräten sind in den NFPAs festgelegt Handbuch Brandschutz (Cote 1991). Diese sind unten zusammengefasst.

Öfen und Öfen

Brände und Explosionen in Öfen und Hochöfen resultieren typischerweise aus dem verwendeten Brennstoff, aus flüchtigen Substanzen, die durch das Material im Ofen bereitgestellt werden, oder durch eine Kombination aus beidem. Viele dieser Öfen oder Öfen arbeiten bei 500 bis 1,000 °C, was weit über der Zündtemperatur der meisten Materialien liegt.

Öfen und Öfen erfordern eine Reihe von Steuerungen und Verriegelungen, um sicherzustellen, dass sich unverbrannte Brenngase oder Produkte unvollständiger Verbrennung nicht ansammeln und entzündet werden können. Typischerweise entwickeln sich diese Gefahren während des Anfeuerns oder während des Abschaltvorgangs. Daher ist eine spezielle Schulung erforderlich, um sicherzustellen, dass die Bediener immer die Sicherheitsverfahren befolgen.

Nicht brennbare Gebäudekonstruktionen, Trennung von anderen Geräten und brennbaren Materialien und irgendeine Art von automatischer Feuerunterdrückung sind normalerweise wesentliche Elemente eines Brandschutzsystems, um eine Ausbreitung zu verhindern, falls ein Feuer ausbrechen sollte.

Öfen

Brennöfen werden zum Trocknen von Holz (Lataille 1990) und zum Verarbeiten oder „Brennen“ von Tonprodukten (Hrbacek 1984) verwendet.

Auch dieses Hochtemperaturgerät stellt eine Gefahr für seine Umgebung dar. Richtiges Trennungsdesign und gute Haushaltsführung sind unerlässlich, um Brände zu verhindern.

Holzöfen, die zum Trocknen von Holz verwendet werden, sind zusätzlich gefährlich, da das Holz selbst eine hohe Brandlast darstellt und oft nahe seiner Zündtemperatur erhitzt wird. Brennöfen müssen unbedingt regelmäßig gereinigt werden, um zu verhindern, dass sich kleine Holzstücke und Sägespäne ansammeln, damit diese nicht mit den Heizgeräten in Berührung kommen. Bevorzugt werden Brennöfen aus feuerfestem Baustoff, ausgestattet mit automatischen Sprinkleranlagen und ausgestattet mit hochwertigen Lüftungs-/Umluftsystemen.

Dehydratoren und Trockner

Diese Ausrüstung wird verwendet, um den Feuchtigkeitsgehalt von landwirtschaftlichen Produkten wie Milch, Eiern, Getreide, Samen und Heu zu reduzieren. Die Trockner können direkt befeuert werden, wobei die Verbrennungsprodukte in diesem Fall mit dem zu trocknenden Material in Kontakt kommen, oder sie können indirekt befeuert werden. In jedem Fall sind Steuerungen erforderlich, um die Wärmezufuhr bei Übertemperatur oder Brand in Trockner, Abluft- oder Förderanlage oder Ausfall von Umluftgebläsen abzuschalten. Auch hier ist eine angemessene Reinigung erforderlich, um die Ansammlung von Produkten zu verhindern, die sich entzünden könnten.

Abschrecktanks

Die allgemeinen Grundsätze des Brandschutzes von Abschrecktanks werden von Ostrowski (1991) und Watts (1990) identifiziert.

Der Prozess des Abschreckens oder kontrollierten Abkühlens findet statt, wenn ein erhitzter Metallgegenstand in einen Tank mit Abschrecköl getaucht wird. Der Prozess wird durchgeführt, um das Material durch metallurgische Veränderung zu härten oder zu tempern.

Die meisten Abschrecköle sind Mineralöle, die brennbar sind. Sie müssen für jede Anwendung sorgfältig ausgewählt werden, um sicherzustellen, dass die Zündtemperatur des Öls beim Eintauchen der heißen Metallteile über der Betriebstemperatur des Tanks liegt.

Es ist wichtig, dass das Öl nicht an den Seiten des Tanks überläuft. Daher sind Füllstandskontrollen und geeignete Abflüsse unerlässlich.

Das teilweise Eintauchen heißer Gegenstände ist die häufigste Ursache für Brände in Löschtanks. Dies kann durch entsprechende Materialübergabe- oder Fördereinrichtungen verhindert werden.

Ebenso müssen geeignete Kontrollen vorgesehen werden, um übermäßige Öltemperaturen und das Eindringen von Wasser in den Tank zu vermeiden, was zu Überkochen und größeren Bränden in und um den Tank herum führen kann.

Zum Schutz der Tankoberfläche werden häufig spezielle automatische Feuerlöschsysteme wie Kohlendioxid oder Trockenlöschmittel eingesetzt. Über Kopf ist ein automatischer Sprinklerschutz des Gebäudes wünschenswert. In einigen Fällen ist auch ein besonderer Schutz von Bedienern erforderlich, die in der Nähe des Tanks arbeiten müssen. Häufig werden Wassersprühsysteme zum Expositionsschutz für Arbeiter bereitgestellt.

Vor allem ist eine angemessene Schulung der Arbeiter in Notfallmaßnahmen, einschließlich der Verwendung von tragbaren Feuerlöschern, von wesentlicher Bedeutung.

Chemische Prozessausrüstung

Operationen zur chemischen Veränderung der Natur von Materialien waren oft die Quelle größerer Katastrophen, die schwere Anlagenschäden und Tod und Verletzung von Arbeitern und umliegenden Gemeinden verursachten. Risiken für Leben und Eigentum bei Zwischenfällen in chemischen Prozessanlagen können durch Brände, Explosionen oder die Freisetzung giftiger Chemikalien entstehen. Die Zerstörungsenergie stammt oft aus unkontrollierter chemischer Reaktion von Prozessmaterialien, Verbrennung von Brennstoffen, die zu Druckwellen oder hoher Strahlung und fliegenden Raketen führen, die auf große Entfernungen Schaden anrichten können.

Anlagenbetrieb und Ausrüstung

Die erste Stufe des Entwurfs besteht darin, die beteiligten chemischen Prozesse und ihr Potenzial zur Energiefreisetzung zu verstehen. Lees (1980) in seinem Schadenverhütung in der Prozessindustrie legt die erforderlichen Schritte im Detail fest, darunter:

  • richtiges Prozessdesign
  • Untersuchung von Ausfallmechanismen und Zuverlässigkeit
  • Gefahrenidentifikation und Sicherheitsaudits
  • Gefährdungsbeurteilung – Ursache/Folgen.
  • Bei der Bewertung der Gefährdungsgrade sind zu prüfen:
  • potenzielle Emission und Verbreitung von Chemikalien, insbesondere giftigen und kontaminierenden Stoffen
  • Auswirkungen von Brandstrahlung und Ausbreitung von Verbrennungsprodukten
  • Folgen von Explosionen, insbesondere Druckstößen, die andere Anlagen und Gebäude zerstören können.

 

Weitere Einzelheiten zu Prozessgefahren und deren Beherrschung finden Sie in Betriebsrichtlinien für das technische Management der chemischen Prozesssicherheit (AIChE 1993); Gefährliche Eigenschaften von Industriematerialien in Sax (Lewis 1979); und die NFPAs Handbuch der Brandgefahren in der Industrie (Linville 1990).

Standort- und Expositionsschutz

Sobald die Gefahren und Folgen von Bränden, Explosionen und toxischen Freisetzungen identifiziert wurden, kann die Standortwahl für chemische Prozessanlagen vorgenommen werden.

Auch hier lieferten Lees (1980) und Bradford (1991) Richtlinien zur Standortwahl von Pflanzen. Anlagen müssen von umliegenden Gemeinden ausreichend getrennt sein, um sicherzustellen, dass diese Gemeinden nicht von einem Industrieunfall betroffen sein können. Die Technik der quantitativen Risikobewertung (QRA) zur Bestimmung von Trennungsabständen ist weit verbreitet und bei der Planung chemischer Prozessanlagen gesetzlich vorgeschrieben.

Die Katastrophe im indischen Bhopal im Jahr 1984 zeigte die Folgen einer zu nahen Ansiedlung einer Chemiefabrik: Über 1,000 Menschen kamen bei einem Industrieunfall durch giftige Chemikalien ums Leben.

Das Vorsehen von Trennräumen rund um Chemieanlagen ermöglicht auch einen leichten Zugang für die Brandbekämpfung von allen Seiten, unabhängig von der Windrichtung.

Chemieanlagen müssen einen Expositionsschutz in Form von explosionsgeschützten Kontrollräumen, Arbeiterunterkünften und Brandbekämpfungsausrüstung bieten, um sicherzustellen, dass die Arbeiter geschützt sind und dass nach einem Zwischenfall eine wirksame Brandbekämpfung durchgeführt werden kann.

Auslaufkontrolle

Das Verschütten von brennbaren oder gefährlichen Materialien sollte durch geeignetes Prozessdesign, ausfallsichere Ventile und geeignete Detektions-/Kontrollgeräte gering gehalten werden. Wenn jedoch große Verschüttungen auftreten, sollten sie auf Bereiche beschränkt werden, die von Mauern umgeben sind, manchmal aus Erde, wo sie bei Entzündung harmlos brennen können.

Brände in Entwässerungssystemen sind häufig, und Abflüssen und Abwassersystemen muss besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden.

Gefahren durch Wärmeübertragung

Geräte, die Wärme von einer heißen Flüssigkeit auf eine kühlere übertragen, können in Chemieanlagen eine Brandquelle darstellen. Lokal zu hohe Temperaturen können Zersetzung und Ausbrennen vieler Materialien verursachen. Dies kann manchmal zum Bersten der Wärmeübertragungsausrüstung und zum Übergang von einem Fluid in ein anderes führen, was eine unerwünschte heftige Reaktion verursacht.

Ein hohes Maß an Inspektion und Wartung, einschließlich der Reinigung von Wärmeübertragungsgeräten, ist für einen sicheren Betrieb unerlässlich.

Reaktoren

Reaktoren sind die Gefäße, in denen die gewünschten chemischen Prozesse ablaufen. Sie können kontinuierlich oder diskontinuierlich sein, erfordern jedoch besondere Aufmerksamkeit beim Design. Behälter müssen so ausgelegt sein, dass sie Drücken standhalten, die aus Explosionen oder unkontrollierten Reaktionen resultieren können, oder müssen alternativ mit geeigneten Druckentlastungsvorrichtungen und manchmal Notentlüftungen versehen sein.

Zu den Sicherheitsmaßnahmen für chemische Reaktoren gehören:

  • geeignete Instrumente und Kontrollen, um potenzielle Vorfälle zu erkennen, einschließlich redundanter Schaltungen
  • hochwertige Reinigung, Inspektion und Wartung der Ausrüstung und der Sicherheitskontrollen
  • angemessene Schulung der Bediener in Bezug auf Kontrolle und Notfallmaßnahmen
  • geeignete Brandbekämpfungsausrüstung und Brandbekämpfungspersonal.

 

Schweißen und Schneiden

Die Factory Mutual Engineering Corporation (FM) Datenblatt zur Schadensverhütung (1977) zeigt, dass fast 10 % der Verluste an Industrieimmobilien auf Vorfälle zurückzuführen sind, bei denen Materialien, im Allgemeinen Metalle, geschnitten und geschweißt werden. Es ist klar, dass die hohen Temperaturen, die zum Schmelzen der Metalle während dieser Vorgänge erforderlich sind, Brände auslösen können, ebenso wie die bei vielen dieser Prozesse erzeugten Funken.

Das FM Datenblatt (1977) weist darauf hin, dass die am häufigsten von Schweiß- und Schneidbränden betroffenen Materialien brennbare Flüssigkeiten, ölhaltige Ablagerungen, brennbare Stäube und Holz sind. Zu den Industriebereichen, in denen Unfälle am wahrscheinlichsten sind, gehören Lagerbereiche, Baustellen, Anlagen, die repariert oder umgebaut werden, und Abfallentsorgungssysteme.

Funken beim Schneiden und Schweißen können oft bis zu 10 m weit fliegen und sich in brennbaren Materialien festsetzen, wo Schwel- und später Flammenbrände entstehen können.

Elektrische Prozesse

Lichtbogenschweißen und Lichtbogenschneiden sind Beispiele für Prozesse, bei denen Elektrizität verwendet wird, um den Lichtbogen bereitzustellen, der die Wärmequelle zum Schmelzen und Verbinden von Metallen darstellt. Funkenblitze sind üblich, und der Schutz der Arbeiter vor Stromschlägen, Funkenüberschlägen und intensiver Lichtbogenstrahlung ist erforderlich.

Oxy-Fuel-Gas-Prozesse

Dieser Prozess nutzt die Verbrennungswärme des Brenngases und des Sauerstoffs, um Flammen mit hoher Temperatur zu erzeugen, die die zu verbindenden oder zu schneidenden Metalle schmelzen. Manz (1991) weist darauf hin, dass Acetylen wegen seiner hohen Flammentemperatur von etwa 3,000 °C das am weitesten verbreitete Brenngas ist.

Das Vorhandensein von Kraftstoff und Sauerstoff unter hohem Druck stellt eine erhöhte Gefahr dar, ebenso wie das Austreten dieser Gase aus ihren Speicherzylindern. Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass viele Materialien, die an Luft nicht oder nur langsam brennen, in reinem Sauerstoff heftig brennen.

Schutzmaßnahmen und Vorsichtsmaßnahmen

Gute Sicherheitspraktiken werden von Manz (1991) in der NFPA identifiziert Handbuch Brandschutz.

Zu diesen Sicherheitsvorkehrungen und Vorsichtsmaßnahmen gehören:

  • ordnungsgemäße Konstruktion, Installation und Wartung von Schweiß- und Schneidausrüstung, insbesondere Lagerung und Dichtheitsprüfung von Kraftstoff- und Sauerstoffflaschen
  • ordnungsgemäße Vorbereitung der Arbeitsbereiche, um jede Möglichkeit einer versehentlichen Entzündung umgebender Brennstoffe auszuschließen
  • strenge Managementkontrolle über alle Schweiß- und Schneidprozesse
  • Schulung aller Bediener in sicheren Praktiken
  • geeignete feuerfeste Kleidung und Augenschutz für Bediener und in der Nähe befindliche Arbeiter
  • ausreichende Belüftung, um zu verhindern, dass Bediener oder in der Nähe befindliche Arbeiter schädlichen Gasen und Dämpfen ausgesetzt werden.

 

Beim Schweißen oder Schneiden von Tanks oder anderen Behältern, die brennbare Materialien enthalten haben, sind besondere Vorsichtsmaßnahmen erforderlich. Ein nützlicher Leitfaden ist der der American Welding Society Empfohlene sichere Praktiken für die Vorbereitung zum Schweißen und Schneiden von Behältern, die gefährliche Substanzen enthalten haben (1988).

Für Bauarbeiten und Umbauten eine britische Veröffentlichung, Loss Prevention Council's Brandschutz auf Baustellen (1992) ist hilfreich. Es enthält ein Muster einer Heißarbeitserlaubnis zur Überwachung von Schneid- und Schweißarbeiten. Dies wäre für die Verwaltung in jedem Werk oder Industriestandort nützlich. Eine ähnliche Mustergenehmigung ist im FM enthalten Datenblatt über Schneiden und Schweißen (1977).

Blitzschutz

Blitze sind in vielen Ländern der Welt eine häufige Ursache für Brände und den Tod von Menschen. Beispielsweise sterben jedes Jahr etwa 240 US-Bürger an den Folgen eines Blitzschlags.

Ein Blitz ist eine Form der elektrischen Entladung zwischen geladenen Wolken und der Erde. Das FM Datenblatt (1984) über Blitze weist darauf hin, dass Blitzeinschläge zwischen 2,000 und 200,000 A infolge einer Potentialdifferenz von 5 bis 50 Millionen V zwischen Wolken und Erde liegen können.

Die Häufigkeit von Blitzen variiert zwischen Ländern und Gebieten, abhängig von der Anzahl der Gewittertage pro Jahr für den Ort. Der Schaden, den Blitze verursachen können, hängt stark von der Bodenbeschaffenheit ab, wobei in Gebieten mit hohem Erdwiderstand größere Schäden auftreten.

Schutzmaßnahmen – Gebäude

Die NFPA 780 Norm für die Installation von Blitzschutzsystemen (1995b) legt die Gestaltungsanforderungen für den Schutz von Gebäuden fest. Während die genaue Theorie der Blitzentladungen noch untersucht wird, besteht das Grundprinzip des Schutzes darin, ein Mittel bereitzustellen, mit dem eine Blitzentladung in die Erde eindringen oder diese verlassen kann, ohne das zu schützende Gebäude zu beschädigen.

Blitzsysteme haben also zwei Funktionen:

  • um die Blitzentladung abzufangen, bevor sie das Gebäude trifft
  • einen ungefährlichen Entladungspfad zur Erde bereitstellen.
  • Dazu müssen Gebäude ausgestattet sein mit:
  • Blitzableiter oder Masten
  • Ableiter
  • gute Masseverbindungen, typischerweise 10 Ohm oder weniger.

 

Weitere Einzelheiten zur Bemessung des Blitzschutzes für Gebäude liefert Davis (1991) in der NFPA Handbuch Brandschutz (Cote 1991) und im British Standards Institute Verhaltenskodex (1992).

Freileitungen, Transformatoren, Außenstationen und andere elektrische Anlagen können durch direkte Blitzeinschläge beschädigt werden. Elektrische Übertragungseinrichtungen können auch induzierte Spannungs- und Stromstöße aufnehmen, die in Gebäude eindringen können. Brände, Sachschäden und ernsthafte Betriebsunterbrechungen können die Folge sein. Überspannungsableiter sind erforderlich, um diese Spannungsspitzen durch wirksame Erdung zur Erde abzuleiten.

Die zunehmende Verwendung von empfindlicher Computerausrüstung in Handel und Industrie hat den Betrieb in vielen Gebäuden empfindlicher gegenüber transienten Überspannungen gemacht, die in Strom- und Kommunikationskabeln induziert werden. Ein angemessener Überspannungsschutz ist erforderlich und spezielle Anleitungen finden sich im British Standards Institute BS 6651:1992, Der Schutz von Bauwerken vor Blitzschlag.

Wartung

Die ordnungsgemäße Wartung von Blitzschutzsystemen ist für einen wirksamen Schutz unerlässlich. Besonderes Augenmerk ist auf Masseverbindungen zu legen. Wenn sie nicht wirksam sind, sind Blitzschutzsysteme unwirksam.

 

Hintergrund

Donnerstag, März 24 2011 18: 34

Maßnahmen zum passiven Brandschutz

Eingrenzen von Bränden durch Kompartiment

Bau- und Standortplanung

Brandschutztechnische Arbeiten sollten bereits in der Entwurfsphase beginnen, da die Brandschutzanforderungen die Gestaltung und Gestaltung des Gebäudes erheblich beeinflussen. Auf diese Weise kann der Planer den Brandschutz viel besser und kostengünstiger in das Gebäude integrieren. Der Gesamtansatz umfasst die Berücksichtigung sowohl der inneren Gebäudefunktionen und des Layouts als auch der Außengeländeplanung. Präskriptive Code-Anforderungen werden immer mehr durch funktional basierte Anforderungen ersetzt, was zu einem erhöhten Bedarf an Experten auf diesem Gebiet führt. Der Bauplaner sollte sich daher ab Beginn des Bauvorhabens an Brandschutzexperten wenden, um folgende Maßnahmen abzuklären:

  • um das gebäudespezifische Brandproblem zu beschreiben
  • verschiedene Alternativen zu beschreiben, um das erforderliche Brandschutzniveau zu erreichen
  • Systemwahl hinsichtlich technischer Lösungen und Wirtschaftlichkeit zu analysieren
  • Annahmen für technisch optimierte Systemwahlen zu schaffen.

 

Der Architekt muss beim Entwerfen des Gebäudes einen bestimmten Standort nutzen und die funktionalen und technischen Überlegungen an die besonderen Standortbedingungen anpassen, die vorhanden sind. In ähnlicher Weise sollte der Architekt Standortmerkmale berücksichtigen, wenn er Entscheidungen zum Brandschutz trifft. Eine bestimmte Reihe von Standortmerkmalen kann die vom Brandschutzberater vorgeschlagene Art des aktiven und passiven Schutzes erheblich beeinflussen. Konstruktionsmerkmale sollten die verfügbaren örtlichen Brandbekämpfungsmittel und die Zeit bis zum Erreichen des Gebäudes berücksichtigen. Von der Feuerwehr kann und sollte nicht erwartet werden, dass sie einen vollständigen Schutz für Gebäudenutzer und Eigentum bietet; es muss sowohl durch aktive als auch passive Gebäudefeuerwehren unterstützt werden, um angemessenen Schutz vor den Auswirkungen von Feuer zu bieten. Kurz gesagt, die Operationen können grob in Rettung, Feuerkontrolle und Eigentumsschutz eingeteilt werden. Die oberste Priorität jeder Brandbekämpfung besteht darin, sicherzustellen, dass alle Bewohner das Gebäude verlassen haben, bevor kritische Zustände eintreten.

Tragwerksplanung nach Klassifikation oder Berechnung

Ein bewährtes Mittel zur Kodifizierung von Brandschutz- und Brandschutzanforderungen für Gebäude ist die Klassifizierung nach Bauarten, basierend auf den für die tragenden Elemente verwendeten Materialien und dem Grad des Feuerwiderstands, den jedes Element bietet. Die Einstufung kann anhand von Ofenversuchen nach ISO 834 (Brandbeanspruchung wird durch die genormte Temperatur-Zeit-Kurve charakterisiert), Kombination aus Versuch und Berechnung oder rechnerisch erfolgen. Diese Verfahren bestimmen den Standard-Feuerwiderstand (die Fähigkeit, die erforderlichen Funktionen während 30, 60, 90 Minuten usw. zu erfüllen) eines tragenden und/oder trennenden Bauteils. Die Klassifizierung (insbesondere auf der Grundlage von Versuchen) ist eine vereinfachte und konservative Methode und wird zunehmend durch funktionsbasierte Berechnungsmethoden unter Berücksichtigung der Wirkung voll entwickelter natürlicher Brände ersetzt. Brandversuche werden jedoch immer erforderlich sein, können aber optimaler gestaltet und mit Computersimulationen kombiniert werden. Bei diesem Verfahren kann die Anzahl der Tests erheblich reduziert werden. Üblicherweise werden tragende Bauteile bei den Brandprüfverfahren mit 100 % der Bemessungslast belastet, in der Praxis liegt der Ausnutzungsgrad jedoch meist darunter. Akzeptanzkriterien sind spezifisch für die geprüfte Konstruktion oder das geprüfte Element. Standard-Feuerwiderstand ist die gemessene Zeit, in der das Bauteil dem Feuer ohne Versagen widerstehen kann.

Eine optimale brandtechnische Gestaltung, abgewogen gegen die zu erwartende Brandschwere, ist das Ziel der baulichen und brandschutztechnischen Anforderungen in modernen leistungsbasierten Vorschriften. Diese haben den Weg für eine brandschutztechnische Bemessung durch Berechnung mit Vorhersage der Temperatur und strukturellen Wirkung aufgrund eines vollständigen Brandvorgangs (Erwärmung und anschließende Abkühlung wird berücksichtigt) in einem Brandabschnitt geebnet. Berechnungen auf Basis von Naturbränden bedeuten, dass die für die Stabilität des Gebäudes wichtigen Bauteile und die gesamte Konstruktion während des gesamten Brandvorgangs einschließlich Abkühlung nicht einstürzen dürfen.

In den letzten 30 Jahren wurde umfassend geforscht. Es wurden verschiedene Computermodelle entwickelt. Diese Modelle nutzen die Grundlagenforschung zu mechanischen und thermischen Eigenschaften von Materialien bei erhöhten Temperaturen. Einige Computermodelle werden anhand einer großen Anzahl experimenteller Daten validiert, und man erhält eine gute Vorhersage des strukturellen Verhaltens im Brandfall.

Fach

Ein Brandabschnitt ist ein sich über ein oder mehrere Stockwerke erstreckender Raum innerhalb eines Gebäudes, der durch Trennbauteile so umschlossen ist, dass eine Brandausbreitung über den Abschnitt hinaus während der jeweiligen Brandeinwirkung verhindert wird. Die Abschottung ist wichtig, um zu verhindern, dass sich das Feuer auf zu große Räume oder auf das gesamte Gebäude ausbreitet. Personen und Sachwerte außerhalb des Brandabschnitts können dadurch geschützt werden, dass das Feuer von selbst erlischt bzw. ausbrennt oder durch die verzögernde Wirkung der Trennelemente auf die Ausbreitung von Feuer und Rauch bis zur Rettung der Insassen an einen sicheren Ort.

Der erforderliche Feuerwiderstand eines Brandabschnitts hängt von seinem Verwendungszweck und dem zu erwartenden Brand ab. Entweder müssen die den Raum umschließenden Trennelemente dem maximal zu erwartenden Feuer standhalten oder das Feuer eindämmen, bis die Insassen evakuiert sind. Die tragenden Elemente im Brandabschnitt müssen immer dem gesamten Brandprozess standhalten oder auf eine bestimmte, zeitlich bemessene Widerstandsfähigkeit eingestuft werden, die gleich oder länger ist als die Anforderung an die raumabschließenden Bauteile.

Strukturelle Integrität während eines Brandes

Die Anforderung zur Aufrechterhaltung der strukturellen Integrität während eines Feuers ist die Vermeidung eines strukturellen Zusammenbruchs und die Fähigkeit der Trennelemente, eine Entzündung und Flammenausbreitung in benachbarte Räume zu verhindern. Es gibt verschiedene Ansätze, um die Bemessung für den Feuerwiderstand bereitzustellen. Es handelt sich um Klassifizierungen basierend auf Standard-Feuerwiderstandsprüfungen wie in ISO 834, einer Kombination aus Prüfung und Berechnung oder alleiniger Berechnung und der leistungsbasierten Verfahren-Computervorhersage auf der Grundlage einer realen Brandbelastung.

Innenausbau

Innenausbau ist das Material, das die exponierte Innenfläche von Wänden, Decken und Böden bildet. Es gibt viele Arten von Innenausbaumaterialien wie Putz, Gips, Holz und Kunststoffe. Sie erfüllen mehrere Funktionen. Einige Funktionen des Innenmaterials sind akustisch und isolierend sowie schützend vor Abnutzung und Abrieb.

Innenausbau hat auf vier verschiedene Arten mit Feuer zu tun. Es kann die Geschwindigkeit des Brandaufbaus bis hin zu Flashover-Bedingungen beeinflussen, zur Brandausbreitung durch Flammenausbreitung beitragen, die Wärmefreisetzung durch Hinzufügen von Brennstoff erhöhen und Rauch und giftige Gase erzeugen. Materialien, die hohe Flammenausbreitungsraten zeigen, Brennstoff zu einem Feuer beitragen oder gefährliche Mengen an Rauch und toxischen Gasen erzeugen, wären unerwünscht.

Rauchbewegung

Bei Gebäudebränden bewegt sich Rauch oft an Orte, die vom Brandraum entfernt sind. Treppenhäuser und Aufzugsschächte können verraucht werden, wodurch die Evakuierung blockiert und die Brandbekämpfung behindert wird. Heutzutage gilt Rauch als der Hauptkiller in Brandsituationen (siehe Abbildung 1).

Abbildung 1. Die Rauchentwicklung eines Feuers.

FIR040F1

Zu den treibenden Kräften der Rauchbewegung gehören der natürlich auftretende Schornsteineffekt, der Auftrieb von Verbrennungsgasen, der Windeffekt, lüfterbetriebene Lüftungssysteme und der Aufzugskolbeneffekt.

Wenn es draußen kalt ist, bewegt sich die Luft in den Gebäudeschächten nach oben. Luft im Gebäude hat einen Auftrieb, weil sie wärmer und damit weniger dicht ist als Außenluft. Die Auftriebskraft bewirkt, dass Luft in Gebäudeschächten aufsteigt. Dieses Phänomen ist als bekannt Kamineffekt. Der Druckunterschied vom Schacht nach außen, der eine Rauchbewegung verursacht, ist unten dargestellt:

woher

= die Druckdifferenz von der Welle nach außen

g = Erdbeschleunigung

= absoluter atmosphärischer Druck

R = Gaskonstante von Luft

= absolute Temperatur der Außenluft

= absolute Lufttemperatur im Schacht

z = Höhe

Hochtemperaturrauch von einem Feuer hat aufgrund seiner verringerten Dichte eine Auftriebskraft. Die Gleichung für den Auftrieb von Verbrennungsgasen ähnelt der Gleichung für den Schornsteineffekt.

Zusätzlich zum Auftrieb kann die durch ein Feuer freigesetzte Energie aufgrund der Ausdehnung Rauchbewegungen verursachen. Luft strömt in den Brandabschnitt und heißer Rauch wird im Abschnitt verteilt. Unter Vernachlässigung der hinzugefügten Masse des Kraftstoffs kann das Verhältnis der Volumenströme einfach als Verhältnis der absoluten Temperatur ausgedrückt werden.

Wind hat einen ausgeprägten Einfluss auf die Rauchbewegung. Der Aufzugskolbeneffekt sollte nicht vernachlässigt werden. Wenn sich eine Aufzugskabine in einem Schacht bewegt, werden transiente Drücke erzeugt.

Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen (HLK) transportieren Rauch bei Gebäudebränden. Wenn ein Feuer in einem unbewohnten Teil eines Gebäudes ausbricht, kann das HVAC-System Rauch in einen anderen bewohnten Raum transportieren. Das HLK-System sollte so ausgelegt sein, dass entweder die Ventilatoren abgeschaltet werden oder das System in einen speziellen Rauchabzugsmodusbetrieb übergeht.

Die Rauchbewegung kann durch Verwendung eines oder mehrerer der folgenden Mechanismen gesteuert werden: Kompartimentierung, Verdünnung, Luftstrom, Druckbeaufschlagung oder Auftrieb.

Evakuierung der Insassen

Austrittsdesign

Die Gestaltung von Ausgängen sollte auf einer Bewertung des gesamten Brandschutzsystems eines Gebäudes basieren (siehe Abbildung 2).

Abbildung 2. Prinzipien der Ausgangssicherheit.

FIR040F2

Menschen, die aus einem brennenden Gebäude evakuiert werden, werden während ihrer Flucht von einer Reihe von Eindrücken beeinflusst. Die Insassen müssen während der Flucht mehrere Entscheidungen treffen, um in jeder Situation die richtigen Entscheidungen zu treffen. Diese Reaktionen können sehr unterschiedlich sein, abhängig von den körperlichen und geistigen Fähigkeiten und dem Zustand der Gebäudenutzer.

Das Gebäude wird auch die Entscheidungen der Bewohner durch seine Fluchtwege, Leitschilder und andere installierte Sicherheitssysteme beeinflussen. Die Ausbreitung von Feuer und Rauch wird den stärksten Einfluss darauf haben, wie die Bewohner ihre Entscheidungen treffen. Der Rauch schränkt die Sicht im Gebäude ein und schafft eine nicht haltbare Umgebung für die evakuierenden Personen. Die Strahlung von Feuer und Flammen schafft große Räume, die nicht zur Evakuierung genutzt werden können, was das Risiko erhöht.

Bei der Gestaltung von Fluchtwegen muss man zunächst mit der Reaktion von Menschen in Brandnotfällen vertraut sein. Bewegungsmuster von Menschen müssen verstanden werden.

Die drei Stufen der Evakuierungszeit sind Benachrichtigungszeit, Reaktionszeit und Evakuierungszeit. Die Benachrichtigungszeit hängt davon ab, ob im Gebäude eine Brandmeldeanlage vorhanden ist oder ob der Bewohner in der Lage ist, die Situation zu verstehen oder wie das Gebäude in Abteilungen aufgeteilt ist. Die Reaktionszeit hängt von der Entscheidungsfähigkeit des Bewohners, den Eigenschaften des Feuers (z. B. Hitze- und Rauchentwicklung) und der Planung des Fluchtsystems des Gebäudes ab. Schließlich hängt der Evakuierungszeitpunkt davon ab, wo sich im Gebäude Menschenansammlungen bilden und wie sich Menschen in verschiedenen Situationen bewegen.

In bestimmten Gebäuden mit mobilen Insassen beispielsweise haben Studien bestimmte reproduzierbare Strömungseigenschaften von Personen gezeigt, die die Gebäude verlassen. Diese vorhersagbaren Strömungseigenschaften haben Computersimulationen und Modellierung gefördert, um den Entwurfsprozess für den Ausgang zu unterstützen.

Die Evakuierungswege sind abhängig von der Brandgefahr des Inhalts. Je höher die Gefahr, desto kürzer die Fahrstrecke zu einem Ausgang.

Ein sicheres Verlassen eines Gebäudes erfordert einen sicheren Fluchtweg aus der Brandumgebung. Daher muss es eine Reihe von ordnungsgemäß konstruierten Fluchtwegen mit ausreichender Kapazität geben. Es sollte mindestens eine alternative Fluchtmöglichkeit vorhanden sein, da Feuer, Rauch und die Eigenschaften der Insassen usw. die Verwendung einer Fluchtmöglichkeit verhindern können. Die Fluchtwege müssen während der Fluchtzeit gegen Feuer, Hitze und Rauch geschützt sein. Daher sind Bauvorschriften erforderlich, die den passiven Schutz, die Evakuierung und natürlich den Brandschutz berücksichtigen. Ein Gebäude muss die kritischen Situationen bewältigen, die in den Evakuierungsvorschriften angegeben sind. Beispielsweise darf in den schwedischen Bauvorschriften die Rauchschicht nicht nach unten reichen

1.6 + 0.1H (H ist die gesamte Fachhöhe), maximale Strahlung 10 kW/m2 von kurzer Dauer, und die Temperatur der Atemluft darf 80 °C nicht überschreiten.

Eine effektive Evakuierung kann erfolgen, wenn ein Brand frühzeitig entdeckt und die Bewohner umgehend mit einem Detektions- und Alarmsystem alarmiert werden. Eine ordnungsgemäße Kennzeichnung der Fluchtwege erleichtert sicherlich die Evakuierung. Es besteht auch die Notwendigkeit, Evakuierungsverfahren zu organisieren und zu üben.

Menschliches Verhalten bei Bränden

Wie man während eines Brandes reagiert, hängt von der übernommenen Rolle, der bisherigen Erfahrung, der Ausbildung und der Persönlichkeit ab; die wahrgenommene Bedrohung durch die Brandsituation; die physikalischen Eigenschaften und die innerhalb der Struktur verfügbaren Fluchtmöglichkeiten; und die Handlungen anderer, die die Erfahrung teilen. Ausführliche Interviews und Studien über einen Zeitraum von 30 Jahren haben gezeigt, dass Fälle von nicht adaptivem oder panischem Verhalten seltene Ereignisse sind, die unter bestimmten Bedingungen auftreten. Das meiste Verhalten bei Bränden wird durch Informationsanalyse bestimmt, was zu kooperativen und altruistischen Handlungen führt.

Menschliches Verhalten durchläuft eine Reihe identifizierter Stadien, mit der Möglichkeit verschiedener Wege von einem Stadium zum nächsten. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Feuer drei allgemeine Stadien aufweist:

  1. Das Individuum empfängt anfängliche Hinweise und untersucht oder interpretiert diese anfänglichen Hinweise falsch.
  2. Sobald das Feuer offensichtlich ist, wird die Person versuchen, weitere Informationen zu erhalten, andere zu kontaktieren oder zu gehen.
  3. Die Person wird sich danach mit dem Feuer befassen, mit anderen interagieren oder entkommen.

 

Die Aktivität vor dem Brand ist ein wichtiger Faktor. Wenn eine Person einer bekannten Aktivität nachgeht, zum Beispiel in einem Restaurant eine Mahlzeit einnimmt, sind die Auswirkungen auf das spätere Verhalten beträchtlich.

Der Cue-Empfang kann eine Funktion der Pre-Fire-Aktivität sein. Es gibt eine Tendenz zu geschlechtsspezifischen Unterschieden, wobei Frauen eher Empfänger von Geräuschen und Gerüchen sind, obwohl der Effekt nur gering ist. Es gibt Rollenunterschiede in den anfänglichen Reaktionen auf das Stichwort. Wenn das Weibchen bei häuslichen Bränden das Stichwort erhält und nachforscht, wird das Männchen, wenn es ihm gesagt wird, wahrscheinlich „nachsehen“ und weitere Maßnahmen verzögern. In größeren Einrichtungen kann der Hinweis eine Alarmwarnung sein. Informationen können von anderen stammen und haben sich für ein effektives Verhalten als unzureichend erwiesen.

Einzelpersonen können bemerkt haben oder nicht, dass es ein Feuer gibt. Ein Verständnis ihres Verhaltens muss berücksichtigen, ob sie ihre Situation richtig definiert haben.

Wenn das Feuer definiert wurde, tritt die „Vorbereitungs“-Phase ein. Die jeweilige Art der Belegung dürfte einen großen Einfluss darauf haben, wie sich diese Phase genau entwickelt. Die Phase „Vorbereiten“ umfasst in chronologischer Reihenfolge „Anweisen“, „Erkunden“ und „Zurückziehen“.

Die „Handlungs“-Phase, die die letzte Phase ist, hängt von der Rolle, der Besetzung und früheren Verhaltensweisen und Erfahrungen ab. Es kann möglich sein, dass eine frühzeitige Evakuierung oder eine wirksame Brandbekämpfung erfolgt.

Transportsysteme bauen

Gebäudetransportsysteme müssen während der Entwurfsphase berücksichtigt werden und sollten in das Brandschutzsystem des gesamten Gebäudes integriert werden. Die mit diesen Systemen verbundenen Gefahren müssen in jede Vorbrandplanung und Brandschutzbegutachtung einbezogen werden.

Gebäudetransportsysteme wie Aufzüge und Rolltreppen machen Hochhäuser realisierbar. Aufzugsschächte können zur Ausbreitung von Rauch und Feuer beitragen. Andererseits ist ein Aufzug ein notwendiges Hilfsmittel für Löscheinsätze in Hochhäusern.

Transportsysteme können zu gefährlichen und komplizierten Brandschutzproblemen beitragen, da ein umschlossener Aufzugsschacht aufgrund des Schornsteineffekts von heißem Rauch und Brandgasen als Schornstein oder Schornstein wirkt. Dies führt im Allgemeinen zur Bewegung von Rauch und Verbrennungsprodukten von den unteren in die oberen Stockwerke des Gebäudes.

Hochhäuser stellen Brandbekämpfungskräfte vor neue und andere Probleme, einschließlich der Verwendung von Aufzügen in Notfällen. Aufzüge sind im Brandfall aus mehreren Gründen unsicher:

  1. Personen drücken möglicherweise einen Korridorknopf und müssen auf einen Aufzug warten, der möglicherweise nie reagiert, wodurch wertvolle Fluchtzeit verloren geht.
  2. Aufzüge priorisieren keine Kabinen- und Korridorrufe, und einer der Rufe kann auf der Feueretage sein.
  3. Aufzüge können erst starten, wenn die Aufzugs- und Schachttüren geschlossen sind, und Panik könnte zu einer Überfüllung eines Aufzugs und einer Blockierung der Türen führen, was somit ein Schließen verhindern würde.
  4. Der Strom kann während eines Brandes jederzeit ausfallen und so zum Einklemmen führen. (Siehe Abbildung 3)

 

Abbildung 3. Ein Beispiel für eine piktografische Warnmeldung für die Verwendung von Aufzügen.

FIR040F3

Brandschutzübungen und Insassenschulung

Eine ordnungsgemäße Kennzeichnung der Fluchtwege erleichtert die Evakuierung, gewährleistet jedoch keine Lebenssicherheit im Brandfall. Fluchtübungen sind notwendig, um eine geordnete Flucht zu ermöglichen. Sie werden besonders in Schulen, Verpflegungs- und Pflegeeinrichtungen und Industrien mit hoher Gefährdung benötigt. Mitarbeiterübungen werden beispielsweise in Hotel- und Großbetrieben benötigt. Ausgangsübungen sollten durchgeführt werden, um Verwirrung zu vermeiden und die Evakuierung aller Insassen sicherzustellen.

Alle Mitarbeiter sollten beauftragt werden, die Verfügbarkeit zu prüfen, die Bewohner zu zählen, wenn sie sich außerhalb des Brandbereichs befinden, nach Nachzüglern zu suchen und den Wiedereintritt zu kontrollieren. Sie sollten auch das Evakuierungssignal erkennen und den Fluchtweg kennen, dem sie folgen müssen. Es sollten primäre und alternative Routen eingerichtet werden, und alle Mitarbeiter sollten darin geschult werden, beide Routen zu verwenden. Nach jeder Ausstiegsübung sollte ein Treffen der verantwortlichen Manager abgehalten werden, um den Erfolg der Übung zu bewerten und alle möglichen Probleme zu lösen, die aufgetreten sein könnten.

 

Hintergrund

Donnerstag, März 24 2011 22: 53

Aktive Brandschutzmaßnahmen

Lebenssicherheit und Eigentumsschutz

Da die primäre Bedeutung jeder Brandschutzmaßnahme darin besteht, den Bewohnern eines Gebäudes ein akzeptables Maß an Lebenssicherheit zu bieten, basieren in den meisten Ländern die gesetzlichen Anforderungen an den Brandschutz auf Bedenken hinsichtlich der Lebenssicherheit. Objektschutzfunktionen sollen physische Schäden begrenzen. In vielen Fällen ergänzen sich diese Ziele. Wenn Bedenken hinsichtlich des Verlusts von Eigentum, seiner Funktion oder seines Inhalts bestehen, kann ein Eigentümer Maßnahmen ergreifen, die über das erforderliche Minimum hinausgehen, das zur Bewältigung von Bedenken hinsichtlich der Lebenssicherheit erforderlich ist.

Brandmelde- und Alarmsysteme

Ein Feuerdetektions- und -alarmsystem stellt ein Mittel bereit, um Feuer automatisch zu detektieren und Gebäudeinsassen vor der Brandgefahr zu warnen. Es ist der hörbare oder sichtbare Alarm, der von einem Brandmeldesystem geliefert wird, das das Signal ist, mit der Evakuierung der Bewohner aus dem Gelände zu beginnen. Dies ist besonders wichtig in großen oder mehrstöckigen Gebäuden, wo die Bewohner nicht bemerken würden, dass innerhalb des Gebäudes ein Feuer im Gange ist, und wo es unwahrscheinlich oder unpraktisch wäre, dass ein anderer Bewohner eine Warnung ausgibt.

Grundelemente eines Brandmelde- und Alarmsystems

Ein Brandmelde- und Alarmsystem kann alle oder einige der folgenden Elemente umfassen:

  1. eine Systemsteuereinheit
  2. eine Primär- oder Hauptstromversorgung
  3. eine sekundäre (Standby-) Stromversorgung, die normalerweise von Batterien oder einem Notstromaggregat versorgt wird
  4. alarmauslösende Geräte wie automatische Brandmelder, Handauslöser und/oder Sprinkleranlagen-Strömungsgeräte, die mit „Auslösekreisen“ der Systemsteuereinheit verbunden sind
  5. Alarmanzeigegeräte wie Klingeln oder Lichter, die an „Anzeigestromkreise“ der Systemsteuereinheit angeschlossen sind
  6. Zusatzsteuerungen wie Lüftungsabschaltfunktionen, die mit Ausgangskreisen der Systemsteuereinheit verbunden sind
  7. Fernalarmmeldung an eine externe Einsatzstelle, wie z. B. die Feuerwehr
  8. Steuerstromkreise zur Aktivierung eines Brandschutzsystems oder Rauchabzugssystems.

 

Rauchkontrollsysteme

Um die Gefahr zu verringern, dass Rauch während der Evakuierung aus einem Gebäude in Ausgangswege eindringt, können Rauchkontrollsysteme verwendet werden. Im Allgemeinen werden mechanische Belüftungssysteme eingesetzt, um dem Austrittsweg Frischluft zuzuführen. Diese Methode wird am häufigsten verwendet, um Treppenhäuser oder Atriumgebäude unter Druck zu setzen. Dies ist eine Funktion, die die Lebenssicherheit erhöhen soll.

Tragbare Feuerlöscher und Schlauchaufroller

Tragbare Feuerlöscher und Wasserschlauchhaspeln werden häufig zur Verwendung durch Gebäudenutzer zur Verfügung gestellt, um kleine Brände zu bekämpfen (siehe Abbildung 1). Gebäudenutzer sollten nicht ermutigt werden, einen tragbaren Feuerlöscher oder eine Schlauchtrommel zu verwenden, es sei denn, sie wurden in deren Gebrauch geschult. In allen Fällen sollten Bediener sehr vorsichtig sein, um sich nicht in eine Position zu begeben, in der ein sicherer Ausgang blockiert ist. Bei jedem noch so kleinen Brand sollte immer zuerst die anderen Gebäudebewohner auf die Brandgefahr aufmerksam gemacht und die Berufsfeuerwehr zur Hilfe gerufen werden.

Abbildung 1. Tragbare Feuerlöscher.

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Wassersprinkleranlagen

Wassersprinklersysteme bestehen aus einer Wasserversorgung, Verteilerventilen und Rohrleitungen, die mit automatischen Sprinklerköpfen verbunden sind (siehe Abbildung 2). Während derzeitige Sprinklersysteme hauptsächlich dazu bestimmt sind, die Ausbreitung von Feuer zu kontrollieren, haben viele Systeme eine vollständige Löschung erreicht.

Abbildung 2. Eine typische Sprinkleranlage mit allen gängigen Wasserversorgungen, Außenhydranten und unterirdischen Rohrleitungen.

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Ein weit verbreiteter Irrglaube ist, dass sich im Brandfall alle automatischen Sprinklerköpfe öffnen. Tatsächlich ist jeder Sprinklerkopf so konstruiert, dass er sich nur öffnet, wenn ausreichend Hitze vorhanden ist, um ein Feuer anzuzeigen. Wasser fließt dann nur noch aus dem/den Sprinklerkopf(en), der/die sich durch Brand in unmittelbarer Nähe geöffnet hat/haben. Dieses Konstruktionsmerkmal sorgt für eine effiziente Wassernutzung zur Brandbekämpfung und begrenzt Wasserschäden.

 

 

Wasserversorgung

Wasser für eine automatische Sprinkleranlage muss jederzeit in ausreichender Menge und mit ausreichender Menge und Druck zur Verfügung stehen, um im Brandfall einen zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten. Wenn eine kommunale Wasserversorgung diese Anforderung nicht erfüllen kann, muss ein Reservoir oder eine Pumpenanordnung bereitgestellt werden, um eine sichere Wasserversorgung zu gewährleisten.

Regelventile

Steuerventile sollten immer in der geöffneten Position gehalten werden. Häufig kann die Überwachung der Steuerventile durch das automatische Feueralarmsystem durch Bereitstellung von Ventilsabotageschaltern erreicht werden, die ein Störungs- oder Überwachungssignal an der Feueralarmsteuertafel auslösen, um ein geschlossenes Ventil anzuzeigen. Ist eine solche Überwachung nicht möglich, sind die Ventile in geöffneter Stellung zu verriegeln.

Rohrleitungen

Wasser fließt durch ein Rohrnetz, das normalerweise an der Decke aufgehängt ist, wobei die Sprinklerköpfe in Abständen entlang der Rohre aufgehängt sind. In Sprinkleranlagen verwendete Rohrleitungen sollten einem Typ entsprechen, der einem Betriebsdruck von mindestens 1,200 kPa standhalten kann. Für freiliegende Rohrleitungssysteme sollten die Fittings geschraubt, geflanscht, mechanisch verbunden oder gelötet sein.

Sprinklerköpfe

Ein Sprinklerkopf besteht aus einer Öffnung, die normalerweise durch ein temperaturempfindliches Auslöseelement geschlossen gehalten wird, und einem Sprühablenker. Das Wasseraustrittsmuster und die Abstandsanforderungen für einzelne Sprinklerköpfe werden von Sprinklerkonstrukteuren verwendet, um eine vollständige Abdeckung des geschützten Risikos sicherzustellen.

Spezielle Löschsysteme

Spezielle Löschsysteme werden dort eingesetzt, wo Wassersprinkler keinen ausreichenden Schutz bieten oder das Risiko von Wasserschäden nicht akzeptabel wäre. In vielen Fällen, in denen Wasserschäden zu befürchten sind, können spezielle Löschsysteme in Verbindung mit Wassersprinklersystemen verwendet werden, wobei das spezielle Löschsystem so ausgelegt ist, dass es in einem frühen Stadium der Brandentwicklung reagiert.

Wasser- und wasseradditivierte Speziallöschanlagen

Sprühwasseranlagen

Wassersprühsysteme erhöhen die Wirksamkeit von Wasser, indem sie kleinere Wassertröpfchen erzeugen und somit eine größere Wasseroberfläche dem Feuer ausgesetzt ist, mit einer relativen Erhöhung der Wärmeabsorptionsfähigkeit. Diese Art von System wird häufig gewählt, um große Druckbehälter wie Butankugeln kühl zu halten, wenn die Gefahr besteht, dass ein Brand in einem angrenzenden Bereich entsteht. Das System ähnelt einer Sprinkleranlage; jedoch sind alle Köpfe offen und ein separates Erfassungssystem oder eine manuelle Aktion wird verwendet, um Steuerventile zu öffnen. Dadurch kann Wasser durch das Rohrleitungsnetz zu allen Sprühvorrichtungen fließen, die als Auslässe aus dem Rohrleitungssystem dienen.

Schaumsysteme

Bei einem Schaumsystem wird ein flüssiges Konzentrat vor dem Regelventil in die Wasserversorgung eingespritzt. Schaumkonzentrat und Luft werden gemischt, entweder durch die mechanische Wirkung des Austrags oder durch Ansaugen von Luft in das Austragsgerät. Die in der Schaumlösung eingeschlossene Luft erzeugt einen expandierten Schaum. Da expandierter Schaum weniger dicht ist als die meisten Kohlenwasserstoffe, bildet der expandierte Schaum eine Decke auf der brennbaren Flüssigkeit. Diese Schaumdecke verringert die Ausbreitung von Kraftstoffdämpfen. Wasser, das bis zu 97 % der Schaumlösung ausmacht, sorgt für einen Kühleffekt, um die Dampfausbreitung weiter zu reduzieren und heiße Gegenstände zu kühlen, die als Quelle für eine erneute Entzündung dienen könnten.

Gaslöschanlagen

Kohlendioxidsysteme

Kohlendioxidsysteme bestehen aus einem Vorrat an Kohlendioxid, das als verflüssigtes komprimiertes Gas in Druckbehältern gespeichert wird (siehe Abbildungen 3 und 4). Das Kohlendioxid wird im Druckbehälter durch ein automatisches Ventil gehalten, das bei Feuer durch ein separates Detektionssystem oder durch manuelle Betätigung geöffnet wird. Sobald es freigesetzt ist, wird das Kohlendioxid mittels einer Rohr- und Abgabedüsenanordnung dem Feuer zugeführt. Kohlendioxid löscht Feuer, indem es den dem Feuer zur Verfügung stehenden Sauerstoff verdrängt. Kohlendioxidsysteme können für den Einsatz in offenen Bereichen wie Druckpressen oder geschlossenen Volumen wie Schiffsmaschinenräumen ausgelegt werden. Kohlendioxid ist in feuerlöschenden Konzentrationen für Menschen toxisch, und es müssen besondere Maßnahmen getroffen werden, um sicherzustellen, dass Personen im geschützten Bereich evakuiert werden, bevor eine Entladung erfolgt. Vorentladungsalarme und andere Sicherheitsmaßnahmen müssen sorgfältig in das Design des Systems integriert werden, um eine angemessene Sicherheit für die im geschützten Bereich arbeitenden Personen zu gewährleisten. Kohlendioxid gilt als sauberes Löschmittel, da es keine Kollateralschäden verursacht und elektrisch nicht leitfähig ist.

Abbildung 3. Diagramm eines Hochdruck-Kohlendioxidsystems für eine vollständige Flutung.

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Abbildung 4. Ein vollständiges Überflutungssystem, das in einem Raum mit Doppelboden installiert ist.

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Inertgassysteme

Inertgasanlagen verwenden in der Regel ein Gemisch aus Stickstoff und Argon als Löschmedium. In einigen Fällen ist auch ein kleiner Prozentsatz Kohlendioxid im Gasgemisch enthalten. Die Inertgasmischungen löschen Brände, indem sie die Sauerstoffkonzentration innerhalb eines geschützten Volumens reduzieren. Sie sind nur für den Einsatz in geschlossenen Räumen geeignet. Die einzigartige Eigenschaft von Inertgasgemischen besteht darin, dass sie den Sauerstoff auf eine Konzentration reduzieren, die niedrig genug ist, um viele Arten von Bränden zu löschen; der Sauerstoffgehalt wird jedoch nicht ausreichend gesenkt, um eine unmittelbare Bedrohung für die Bewohner des geschützten Raums darzustellen. Die Inertgase werden komprimiert und in Druckbehältern gespeichert. Der Systembetrieb ähnelt einem Kohlendioxidsystem. Da die Inertgase nicht durch Kompression verflüssigt werden können, ist die Anzahl der Speicherbehälter, die zum Schutz eines bestimmten eingeschlossenen geschützten Volumens erforderlich sind, größer als die für Kohlendioxid.

Halon-Systeme

Die Halone 1301, 1211 und 2402 wurden als ozonabbauende Substanzen identifiziert. Die Produktion dieser Löschmittel wurde 1994 eingestellt, wie es das Montrealer Protokoll, ein internationales Abkommen zum Schutz der Ozonschicht der Erde, vorschreibt. Halon 1301 wurde am häufigsten in ortsfesten Brandschutzsystemen eingesetzt. Halon 1301 wurde als verflüssigtes, komprimiertes Gas in Druckbehältern in ähnlicher Anordnung wie Kohlendioxid gelagert. Der Vorteil von Halon 1301 bestand darin, dass der Lagerdruck niedriger war und dass sehr niedrige Konzentrationen eine effektive Löschfähigkeit boten. Halon 1301-Systeme wurden erfolgreich für vollständig umschlossene Gefahrenbereiche eingesetzt, bei denen die erreichte Löschkonzentration ausreichend lange aufrechterhalten werden konnte, damit eine Löschung erfolgen konnte. Bei den meisten Risiken stellten die verwendeten Konzentrationen keine unmittelbare Bedrohung für die Insassen dar. Halon 1301 wird immer noch für mehrere wichtige Anwendungen verwendet, für die noch akzeptable Alternativen entwickelt werden müssen. Beispiele umfassen die Verwendung an Bord von Verkehrs- und Militärflugzeugen und für einige Sonderfälle, in denen Inertisierungskonzentrationen erforderlich sind, um Explosionen in Bereichen zu verhindern, in denen sich Insassen aufhalten könnten. Das Halon in bestehenden Halonsystemen, das nicht mehr benötigt wird, sollte anderen mit kritischen Anwendungen zur Verfügung gestellt werden. Dies spricht gegen die Notwendigkeit, mehr dieser umweltsensiblen Feuerlöscher zu produzieren und zum Schutz der Ozonschicht beizutragen.

Halogenkohlenstoffsysteme

Halogenkohlenstoff-Mittel wurden als Ergebnis der mit Halonen verbundenen Umweltbedenken entwickelt. Diese Wirkstoffe unterscheiden sich stark in Toxizität, Umweltbelastung, Lagergewicht und Volumenanforderungen, Kosten und Verfügbarkeit von zugelassener Systemhardware. Sie alle können als verflüssigte komprimierte Gase in Druckbehältern gespeichert werden. Die Systemkonfiguration ähnelt einem Kohlendioxidsystem.

Design, Installation und Wartung von aktiven Brandschutzsystemen

Nur Fachleute sind in der Lage, diese Ausrüstung zu konstruieren, zu installieren und zu warten. Für viele Personen, die mit dem Kauf, der Installation, der Inspektion, dem Testen, der Zulassung und der Wartung dieser Ausrüstung beauftragt sind, kann es erforderlich sein, sich an einen erfahrenen und kompetenten Brandschutzspezialisten zu wenden, um ihre Aufgaben effektiv zu erfüllen.

Weitere Informationen

Dieser Abschnitt der Enzyklopädie gibt einen sehr kurzen und begrenzten Überblick über die verfügbare Auswahl an aktiven Brandschutzsystemen. Nähere Informationen erhalten die Leser häufig bei einem nationalen Brandschutzverband, ihrem Versicherer oder der Brandschutzabteilung ihrer örtlichen Feuerwehr.

 

Hintergrund

Donnerstag, März 24 2011 23: 13

Brandschutz organisieren

Private Notfallorganisation

Profit ist das Hauptziel jeder Branche. Um dieses Ziel zu erreichen, sind ein effizientes und wachsames Management und die Kontinuität der Produktion unerlässlich. Jede Produktionsunterbrechung, aus welchem ​​Grund auch immer, wirkt sich negativ auf die Gewinne aus. Wenn die Unterbrechung das Ergebnis eines Feuers oder einer Explosion ist, kann sie lange dauern und die Branche lahmlegen.

Sehr oft wird der Einwand erhoben, dass das Eigentum versichert ist und ein eventueller Brandschaden von der Versicherungsgesellschaft ersetzt wird. Es muss klar sein, dass Versicherungen nur ein Mittel sind, um die Auswirkungen der durch Feuer oder Explosion verursachten Zerstörung auf so viele Menschen wie möglich zu verteilen. Sie kann den nationalen Verlust nicht ausgleichen. Außerdem ist die Versicherung keine Garantie für die Kontinuität der Produktion und die Beseitigung oder Minimierung von Folgeschäden.

Es wird daher darauf hingewiesen, dass das Management vollständige Informationen über die Brand- und Explosionsgefahr sammeln, das Schadenpotenzial bewerten und geeignete Maßnahmen zur Beherrschung der Gefahr ergreifen muss, um das Auftreten von Brand und Explosion zu beseitigen oder zu minimieren. Dazu gehört der Aufbau einer privaten Notfallorganisation.

Notfallplanung

Eine solche Organisation muss, soweit möglich, bereits in der Planungsphase selbst berücksichtigt und schrittweise von der Standortwahl bis zum Beginn der Produktion umgesetzt und danach fortgeführt werden.

Der Erfolg jeder Notfallorganisation hängt in hohem Maße von der Gesamtbeteiligung aller Arbeitnehmer und verschiedener Ebenen des Managements ab. Diese Tatsache muss bei der Planung der Notfallorganisation berücksichtigt werden.

Im Folgenden werden die verschiedenen Aspekte der Notfallplanung erwähnt. Für weitere Einzelheiten kann auf die US National Fire Protection Association (NFPA) verwiesen werden. Handbuch Brandschutz oder jedes andere Standardwerk zu diesem Thema (Cote 1991).

Stufe

Leiten Sie den Notfallplan ein, indem Sie wie folgt vorgehen:

  1. Identifizieren und bewerten Sie Brand- und Explosionsgefahren, die mit dem Transport, der Handhabung und Lagerung jedes Rohstoffs, Zwischen- und Endprodukts und jedes industriellen Prozesses verbunden sind, und erarbeiten Sie detaillierte vorbeugende Maßnahmen, um den Gefahren entgegenzuwirken, um sie zu beseitigen oder zu minimieren.
  2. Erarbeiten Sie die Anforderungen an Brandschutzanlagen und -ausrüstungen und legen Sie fest, in welchen Phasen diese bereitgestellt werden müssen.
  3. Erstellen Sie Spezifikationen für die Brandschutzinstallation und -ausrüstung.

 

Stufe

Bestimmen Sie Folgendes:

  1. Verfügbarkeit einer angemessenen Wasserversorgung für den Brandschutz zusätzlich zu den Anforderungen für die Verarbeitung und den häuslichen Gebrauch
  2. Standortanfälligkeit und Naturgefahren wie Überschwemmungen, Erdbeben, Starkregen etc.
  3. Umwelt, dh die Art und das Ausmaß des umgebenden Eigentums und die Expositionsgefahr im Falle eines Feuers oder einer Explosion
  4. Vorhandensein privater (Werks-) oder öffentlicher Feuerwehr(en), die Entfernung, in der sich diese Feuerwehr(en) befinden und die Eignung der damit verfügbaren Geräte für das abzusichernde Risiko und ob sie gerufen werden können um im Notfall zu helfen
  5. Reaktion der unterstützenden Feuerwehr(en) unter besonderer Berücksichtigung von Hindernissen wie Bahnübergängen, Fähren, unzureichender Festigkeit und (oder) Breite von Brücken im Verhältnis zu den Löschgeräten, schwierigem Verkehr usw.
  6. gesellschaftspolitisches Umfeld, dh Kriminalität, und politische Aktivitäten, die zu Law-and-Order-Problemen führen.

 

Stufe

Bereiten Sie die Layout- und Baupläne sowie die Spezifikationen des Baumaterials vor. Führen Sie die folgenden Aufgaben aus:

  1. Begrenzen Sie die Bodenfläche jedes Ladens, Arbeitsplatzes usw., indem Sie Brandschutzwände, Brandschutztüren usw. bereitstellen.
  2. Geben Sie die Verwendung von feuerfesten Materialien für den Bau von Gebäuden oder Bauwerken an.
  3. Stellen Sie sicher, dass Stahlstützen und andere Bauteile nicht freiliegen.
  4. Auf ausreichende Trennung zwischen Gebäude, Bauwerken und Anlage achten.
  5. Planen Sie bei Bedarf die Installation von Hydranten, Sprinkleranlagen usw. ein.
  6. Stellen Sie sicher, dass im Lageplan ausreichende Zufahrtswege vorgesehen sind, damit die Feuerwehr alle Teile des Geländes und alle Löschwasserquellen erreichen kann.

 

Stufe

Gehen Sie während des Baus wie folgt vor:

  1. Machen Sie den Auftragnehmer und seine Mitarbeiter mit den Richtlinien zum Brandrisikomanagement vertraut und setzen Sie deren Einhaltung durch.
  2. Prüfen Sie alle brandschutztechnischen Einrichtungen und Geräte vor der Abnahme gründlich.

 

Stufe

Wenn die Größe der Branche, ihre Gefahren oder ihre abgelegene Lage es erfordern, dass eine hauptamtliche Feuerwehr auf dem Gelände verfügbar sein muss, dann organisieren, rüsten und schulen Sie das erforderliche hauptamtliche Personal. Stellen Sie auch einen hauptamtlichen Feuerwehrmann ein.

Stufe

Um die volle Beteiligung aller Mitarbeiter sicherzustellen, gehen Sie wie folgt vor:

  1. Schulen Sie alle Mitarbeiter in der Einhaltung von Vorsichtsmaßnahmen bei ihrer täglichen Arbeit und den erforderlichen Maßnahmen bei einem Brand- oder Explosionsausbruch. Die Ausbildung muss die Bedienung von Feuerlöschgeräten umfassen.
  2. Stellen Sie sicher, dass alle betroffenen Mitarbeiter die Brandschutzmaßnahmen durch regelmäßige Überprüfungen strikt einhalten.
  3. Sorgen Sie für eine regelmäßige Inspektion und Wartung aller Brandschutzsysteme und -ausrüstungen. Alle Mängel sind unverzüglich zu beseitigen.

 

Bewältigung des Notfalls

Um Verwirrung zum Zeitpunkt eines tatsächlichen Notfalls zu vermeiden, ist es wichtig, dass jeder in der Organisation genau weiß, welche Rolle er (sie) und andere während des Notfalls spielen sollen. Zu diesem Zweck muss ein gut durchdachter Notfallplan erstellt und veröffentlicht werden, und alle betroffenen Mitarbeiter müssen vollständig damit vertraut gemacht werden. Der Plan muss die Verantwortlichkeiten aller Beteiligten klar und eindeutig festlegen und auch eine Befehlskette vorgeben. Der Notfallplan sollte mindestens Folgendes enthalten:

1. Name der Branche

2. Anschrift des Betriebsgeländes mit Telefonnummer und Lageplan

3. Zweck und Ziel des Notfallplans und Zeitpunkt des Inkrafttretens

4. abgedecktes Gebiet, einschließlich Lageplan

5. Notfallorganisation, die die Befehlskette vom Arbeitsleiter abwärts anzeigt

6. Brandschutzsysteme, mobile Geräte und ortsveränderliche Ausrüstungen mit Einzelheiten

7. Angaben zur Verfügbarkeit von Hilfeleistungen

8. Brandmelde- und Kommunikationseinrichtungen

9. Maßnahmen im Notfall. Geben Sie separat und unmissverständlich an, welche Maßnahmen ergriffen werden sollen von:

  • die Person, die das Feuer entdeckt
  • die private Feuerwehr auf dem Gelände
  • Leiter der in den Notfall involvierten Sektion
  • Leiter anderer Abteilungen, die nicht wirklich in den Notfall involviert sind
  • die Sicherheitsorganisation
  • der Feuerwehrmann ggf
  • der Betriebsleiter
  • Extras

       10. Befehlskette am Ort des Vorfalls. Berücksichtigen Sie alle möglichen Situationen und geben Sie klar an, wer in jedem Fall das Kommando übernehmen soll, einschließlich der Umstände, unter denen eine andere Organisation zur Unterstützung hinzugezogen werden soll.

11. Maßnahmen nach einem Brand. Verantwortlichkeit angeben für:

  • Wiederinbetriebnahme oder Ergänzung aller Brandschutzsysteme, Ausrüstungen und Wasserquellen
  • Ermittlung der Brand- oder Explosionsursache
  • Vorbereitung und Vorlage von Berichten
  • Einleitung von Abhilfemaßnahmen, um ein erneutes Auftreten ähnlicher Notfälle zu verhindern.

 

Wenn ein gegenseitiger Unterstützungsplan in Kraft ist, müssen Kopien des Notfallplans allen beteiligten Einheiten als Gegenleistung für ähnliche Pläne ihrer jeweiligen Räumlichkeiten zur Verfügung gestellt werden.

Evakuierungsprotokolle

Eine Situation, die die Durchführung des Notfallplans erfordert, kann sich entweder als Folge einer Explosion oder eines Feuers entwickeln.

Auf eine Explosion kann ein Feuer folgen oder nicht, aber in fast allen Fällen erzeugt sie eine zerschmetternde Wirkung, die je nach den Umständen des Einzelfalls Personen in der Nähe verletzen oder töten und/oder Sachschäden verursachen kann. Es kann auch Schock und Verwirrung verursachen und kann die sofortige Einstellung des Herstellungsprozesses oder eines Teils davon zusammen mit der plötzlichen Bewegung einer großen Anzahl von Menschen erforderlich machen. Wenn die Situation nicht sofort kontrolliert und in geordnete Bahnen gelenkt wird, kann dies zu Panik und weiteren Verlusten an Leben und Eigentum führen.

Rauch, der von brennendem Material bei einem Brand abgegeben wird, kann andere Teile des Grundstücks erfassen und/oder Personen einschließen, was eine intensive, groß angelegte Rettungsaktion/Evakuierung erforderlich macht. In bestimmten Fällen muss möglicherweise eine groß angelegte Evakuierung durchgeführt werden, wenn Personen wahrscheinlich eingeschlossen oder von Feuer betroffen sind.

In allen Fällen, in denen es zu großangelegten plötzlichen Personalbewegungen kommt, entstehen auch Verkehrsprobleme – insbesondere dann, wenn für diese Bewegung öffentliche Straßen, Straßen oder Flächen benutzt werden müssen. Werden solche Probleme nicht vorhergesehen und geeignete Maßnahmen nicht vorgeplant, kommt es zu Verkehrsengpässen, die Lösch- und Rettungsmaßnahmen erschweren und verzögern.

Auch die Evakuierung einer großen Anzahl von Personen – insbesondere aus Hochhäusern – kann Probleme bereiten. Für eine erfolgreiche Evakuierung ist es nicht nur erforderlich, dass ausreichende und geeignete Fluchtmöglichkeiten zur Verfügung stehen, sondern auch, dass die Evakuierung zügig durchgeführt wird. Besondere Aufmerksamkeit sollte den Evakuierungsbedürfnissen behinderter Personen gewidmet werden.

Detaillierte Evakuierungsverfahren müssen daher in den Notfallplan aufgenommen werden. Diese müssen bei der Durchführung von Brand- und Evakuierungsübungen, die auch Verkehrsprobleme mit sich bringen können, häufig getestet werden. Alle teilnehmenden und betroffenen Organisationen und Behörden müssen ebenfalls in diese Übungen einbezogen werden, zumindest regelmäßig. Nach jeder Übung muss eine Nachbesprechung stattfinden, bei der alle Fehler aufgezeigt und erklärt werden. Es müssen auch Maßnahmen ergriffen werden, um eine Wiederholung derselben Fehler bei zukünftigen Übungen und tatsächlichen Vorfällen zu verhindern, indem alle Schwierigkeiten beseitigt und der Notfallplan erforderlichenfalls überprüft werden.

Über alle Übungen und Evakuierungsübungen müssen ordnungsgemäße Aufzeichnungen geführt werden.

der Rettungsdienst

Opfer eines Feuers oder einer Explosion müssen sofort medizinisch versorgt oder nach der Erstversorgung schnell in ein Krankenhaus gebracht werden.

Es ist wichtig, dass das Management eine oder mehrere Erste-Hilfe-Stellen und, falls aufgrund der Größe und Gefährlichkeit der Branche erforderlich, ein oder mehrere mobile paramedizinische Geräte bereitstellt. Alle Erste-Hilfe-Posten und Sanitätsgeräte müssen jederzeit mit voll ausgebildeten Sanitätern besetzt sein.

Abhängig von der Größe der Branche und der Anzahl der Arbeitnehmer müssen auch ein oder mehrere Krankenwagen bereitgestellt und auf dem Gelände besetzt werden, um Verletzte in Krankenhäuser zu bringen. Darüber hinaus muss sichergestellt werden, dass bei Bedarf kurzfristig zusätzliche Ambulanzeinrichtungen zur Verfügung stehen.

Wo die Größe der Branche oder des Arbeitsplatzes dies erfordert, sollte außerdem jederzeit ein hauptamtlicher Vertrauensarzt für Notfälle zur Verfügung stehen.

Vorher müssen Vereinbarungen mit einem bestimmten Krankenhaus oder Krankenhäusern getroffen werden, in denen Verletzte, die nach einem Brand oder einer Explosion entfernt werden, vorrangig behandelt werden. Diese Krankenhäuser müssen mit ihren Telefonnummern im Notfallplan aufgeführt sein, und der Notfallplan muss geeignete Vorkehrungen enthalten, um sicherzustellen, dass eine verantwortliche Person sie alarmiert, um Verletzte zu empfangen, sobald ein Notfall eintritt.

Wiederherstellung der Einrichtung

Es ist wichtig, dass alle Brandschutz- und Notfalleinrichtungen bald nach Ende des Notfalls wieder in einen „Bereitschaftsmodus“ versetzt werden. Dazu muss die Verantwortung einer Person oder einem Bereich der Branche zugewiesen und in den Notfallplan aufgenommen werden. Außerdem muss ein Kontrollsystem eingeführt werden, das dies sicherstellt.

Beziehungen zur öffentlichen Feuerwehr

Es ist für kein Management praktikabel, alle möglichen Eventualitäten vorherzusehen und zu berücksichtigen. Das ist auch wirtschaftlich nicht vertretbar. Trotz modernster Methode des Brandrisikomanagements kommt es immer wieder vor, dass die auf dem Gelände vorhandenen Brandschutzeinrichtungen hinter den tatsächlichen Bedürfnissen zurückbleiben. Für solche Fälle ist es wünschenswert, ein gegenseitiges Hilfsprogramm mit der öffentlichen Feuerwehr vorab zu planen. Eine gute Zusammenarbeit mit dieser Abteilung ist notwendig, damit das Management weiß, welche Hilfe diese Einheit bei einem Notfall auf ihrem Gelände leisten kann. Auch die öffentliche Feuerwehr muss sich mit dem Risiko und dem, was sie im Notfall erwarten kann, vertraut machen. Dazu ist eine häufige Interaktion mit der öffentlichen Feuerwehr notwendig.

Umgang mit Gefahrstoffen

Die Gefahren der in der Industrie verwendeten Materialien sind den Feuerwehrleuten während einer Verschüttungssituation möglicherweise nicht bekannt, und eine versehentliche Freisetzung und unsachgemäße Verwendung oder Lagerung gefährlicher Materialien kann zu gefährlichen Situationen führen, die ihre Gesundheit ernsthaft gefährden oder zu einem schweren Brand oder einer Explosion führen können . Es ist nicht möglich, sich an die Gefahren aller Materialien zu erinnern. Daher wurden Mittel zur einfachen Identifizierung von Gefahren entwickelt, wobei die verschiedenen Substanzen durch unterschiedliche Etiketten oder Markierungen identifiziert werden.

Identifizierung gefährlicher Materialien

Jedes Land folgt seinen eigenen Regeln bezüglich der Kennzeichnung von Gefahrstoffen zum Zweck der Lagerung, Handhabung und des Transports, und verschiedene Abteilungen können beteiligt sein. Während die Einhaltung lokaler Vorschriften wesentlich ist, ist es wünschenswert, dass ein international anerkanntes System zur Identifizierung gefährlicher Materialien für eine universelle Anwendung entwickelt wird. In den Vereinigten Staaten hat die NFPA zu diesem Zweck ein System entwickelt. Bei diesem System werden eindeutige Etiketten auffällig an Behältern mit gefährlichen Materialien angebracht oder angebracht. Diese Etiketten geben die Art und den Grad der Gefahren in Bezug auf Gesundheit, Entflammbarkeit und die reaktive Natur des Materials an. Zusätzlich können auf diesen Etiketten auch besondere mögliche Gefahren für Feuerwehrleute angegeben werden. Zur Erläuterung des Gefährdungsgrades siehe NFPA 704, Standardsystem zur Identifizierung der Brandgefahren von Materialien (1990a). In diesem System werden die Gefahren kategorisiert als Gesundheitsrisiken, Entflammbarkeitsgefahren und Gefahren durch Reaktivität (Instabilität)..

Gesundheitsrisiken

Dazu gehören alle Möglichkeiten, dass ein Material durch Kontakt mit oder Aufnahme in den menschlichen Körper Personenschäden verursacht. Eine Gesundheitsgefährdung kann sich aus den inhärenten Eigenschaften des Materials oder aus den toxischen Verbrennungs- oder Zersetzungsprodukten des Materials ergeben. Der Gefährdungsgrad wird auf der Grundlage der größeren Gefährdung zugeordnet, die sich bei Feuer oder anderen Notfallbedingungen ergeben kann. Es zeigt Feuerwehrleuten an, ob sie nur mit spezieller Schutzkleidung oder mit geeignetem Atemschutz oder mit gewöhnlicher Kleidung sicher arbeiten können.

Der Grad der Gesundheitsgefährdung wird auf einer Skala von 4 bis 0 gemessen, wobei 4 die größte Gefahr und 0 eine geringe Gefahr oder keine Gefahr anzeigt.

Entflammbarkeitsgefahren

Diese weisen auf die Brandanfälligkeit des Materials hin. Es wird anerkannt, dass sich Materialien in Bezug auf diese Eigenschaft unter verschiedenen Umständen unterschiedlich verhalten (z. B. Materialien, die unter bestimmten Bedingungen brennen können, brennen möglicherweise nicht, wenn die Bedingungen geändert werden). Form und inhärente Eigenschaften der Materialien beeinflussen den Gefährdungsgrad, der auf der gleichen Grundlage wie bei der Gesundheitsgefährdung zugeordnet wird.

Gefahren durch Reaktivität (Instabilität).

Stoffe, die selbst Energie freisetzen können (dh durch Selbstreaktion oder Polymerisation) und Stoffe, die bei Kontakt mit Wasser, anderen Löschmitteln oder bestimmten anderen Stoffen heftige Eruptionen oder Explosionsreaktionen eingehen können, gelten als reaktionsgefährlich.

Die Heftigkeit der Reaktion kann zunehmen, wenn Hitze oder Druck ausgeübt wird oder wenn der Stoff mit bestimmten anderen Materialien in Kontakt kommt, um eine Brennstoff-Oxidationsmittel-Kombination zu bilden, oder wenn er mit unverträglichen Stoffen, sensibilisierenden Schadstoffen oder Katalysatoren in Kontakt kommt.

Der Grad der Reaktivitätsgefährdung wird bestimmt und in Bezug auf die Leichtigkeit, Geschwindigkeit und Menge der Energiefreisetzung ausgedrückt. Auf der gleichen Ebene können auch zusätzliche Informationen wie Radioaktivitätsgefährdung oder Verbot von Wasser oder anderen Löschmitteln zur Brandbekämpfung gegeben werden.

Die Gefahrstoffkennzeichnung ist ein diagonal angeordnetes Quadrat mit vier kleineren Quadraten (siehe Abbildung 1).

Abbildung 1. Der NFPA 704-Diamant.

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Das obere Quadrat zeigt die Gesundheitsgefahr an, das linke zeigt die Entflammbarkeitsgefahr an, das rechte zeigt die Reaktionsgefahr an und das untere Quadrat zeigt andere besondere Gefahren an, wie z. B. Radioaktivität oder ungewöhnliche Reaktivität mit Wasser.

Ergänzend zu der oben genannten Anordnung kann auch ein Farbcode verwendet werden. Die Farbe wird als Hintergrund verwendet oder die Nummer, die die Gefahr anzeigt, kann in einer kodierten Farbe sein. Die Codes sind Gesundheitsgefahr (blau), Entflammbarkeitsgefahr (rot), Reaktionsgefahr (gelb) und besondere Gefahr (weißer Hintergrund).

 

 

 

 

Reaktion auf Gefahrstoffe verwalten

Je nach Art des gefährlichen Stoffes in der Industrie ist es erforderlich, Schutzausrüstung und spezielle Feuerlöschmittel bereitzustellen, einschließlich der Schutzausrüstung, die zum Ausgeben der speziellen Löschmittel erforderlich ist.

Alle Arbeitnehmer müssen in den Vorsichtsmaßnahmen geschult werden, die sie treffen müssen, und in den Verfahren, die sie anwenden müssen, um jeden Vorfall beim Umgang mit den verschiedenen Arten von Gefahrstoffen zu bewältigen. Sie müssen auch die Bedeutung der verschiedenen Erkennungszeichen kennen.

Alle Feuerwehrleute und andere Arbeiter müssen in der korrekten Verwendung von Schutzkleidung, Atemschutzgeräten und speziellen Brandbekämpfungstechniken geschult werden. Alle betroffenen Mitarbeiter müssen wachsam und bereit sein, jede Situation durch häufige Übungen und Übungen zu bewältigen, über die ordnungsgemäße Aufzeichnungen geführt werden sollten.

Um mit ernsten medizinischen Gefahren und den Auswirkungen dieser Gefahren auf Feuerwehrleute umzugehen, sollte ein kompetenter medizinischer Offizier verfügbar sein, um sofortige Vorsichtsmaßnahmen zu treffen, wenn eine Person einer unvermeidbaren gefährlichen Kontamination ausgesetzt ist. Alle betroffenen Personen müssen sofort medizinisch versorgt werden.

Es müssen auch geeignete Vorkehrungen getroffen werden, um bei Bedarf ein Dekontaminationszentrum auf dem Gelände einzurichten, und es müssen korrekte Dekontaminationsverfahren festgelegt und befolgt werden.

Abfallkontrolle

In der Industrie oder aufgrund von Unfällen bei der Handhabung, dem Transport und der Lagerung von Gütern fallen erhebliche Abfälle an. Solche Abfälle können brennbar, giftig, korrosiv, selbstentzündlich, chemisch reaktiv oder radioaktiv sein, abhängig von der Industrie, in der sie erzeugt werden, oder der Art der betroffenen Güter. In den meisten Fällen können solche Abfälle, wenn sie nicht ordnungsgemäß entsorgt werden, das Leben von Tieren und Menschen gefährden, die Umwelt verschmutzen oder Brände und Explosionen verursachen, die Sachwerte gefährden können. Um Wirtschaftlichkeit und Sicherheit zu gewährleisten, ist daher eine gründliche Kenntnis der physikalischen und chemischen Eigenschaften der Abfallmaterialien und der Vorteile oder Grenzen der verschiedenen Methoden ihrer Entsorgung erforderlich.

Die Eigenschaften von Industrieabfällen sind im Folgenden kurz zusammengefasst:

  1. Die meisten Industrieabfälle sind gefährlich und können während und nach der Entsorgung unerwartete Bedeutung haben. Art und Verhaltensmerkmale aller Abfälle sind daher sorgfältig auf ihre kurz- und langfristigen Auswirkungen zu prüfen und die Entsorgungswege entsprechend festzulegen.
  2. Das Mischen von zwei scheinbar harmlosen, entsorgten Stoffen kann aufgrund ihrer chemischen oder physikalischen Wechselwirkung zu einer unerwarteten Gefahr führen.
  3. Wenn es sich um brennbare Flüssigkeiten handelt, können ihre Gefahren unter Berücksichtigung ihrer jeweiligen Flammpunkte, Zündtemperatur, Entflammbarkeitsgrenzen und der zum Auslösen der Verbrennung erforderlichen Zündenergie bewertet werden. Bei Feststoffen ist die Partikelgröße ein zusätzlicher Faktor, der berücksichtigt werden muss.
  4. Die meisten brennbaren Dämpfe sind schwerer als Luft. Solche Dämpfe und brennbaren Gase, die schwerer als Luft sind und die versehentlich während der Sammlung oder Entsorgung oder während der Handhabung und des Transports freigesetzt werden können, können mit dem Wind oder in Richtung eines geringeren Gefälles beträchtliche Entfernungen zurücklegen. Beim Kontakt mit einer Zündquelle schlagen sie auf die Quelle zurück. Große Mengen brennbarer Flüssigkeiten sind in dieser Hinsicht besonders gefährlich und können eine Evakuierung erfordern, um Leben zu retten.
  5. Pyrophore Materialien wie Aluminiumalkyle entzünden sich spontan, wenn sie Luft ausgesetzt werden. Daher müssen Handhabung, Transport, Lagerung und Entsorgung solcher Materialien mit besonderer Sorgfalt erfolgen, vorzugsweise unter Stickstoffatmosphäre.
  6. Bestimmte Materialien wie Kalium-, Natrium- und Aluminiumalkyle reagieren heftig mit Wasser oder Feuchtigkeit und brennen heftig. Bronzepulver erzeugt in Gegenwart von Feuchtigkeit beträchtliche Wärme.
  7. Das Vorhandensein starker Oxidationsmittel mit organischen Materialien kann eine schnelle Verbrennung oder sogar eine Explosion verursachen. Lumpen und andere Materialien, die mit Pflanzenölen oder Terpenen getränkt sind, bergen die Gefahr der Selbstentzündung aufgrund der Oxidation von Ölen und der anschließenden Erwärmung bis zur Zündtemperatur.
  8. Mehrere Substanzen sind ätzend und können schwere Schäden oder Verbrennungen an der Haut oder anderen lebenden Geweben verursachen oder Baumaterialien, insbesondere Metalle, angreifen und dadurch die Struktur schwächen, in der solche Materialien möglicherweise verwendet wurden.
  9. Einige Substanzen sind giftig und können Menschen oder Tiere durch Hautkontakt, Einatmen oder Kontamination von Lebensmitteln oder Wasser vergiften. Ihre Fähigkeit dazu kann kurzlebig sein oder sich über einen langen Zeitraum erstrecken. Solche Stoffe können, wenn sie durch Deponieren oder Verbrennen entsorgt werden, Wasserquellen kontaminieren oder mit Tieren oder Arbeitern in Kontakt kommen.
  10. Giftige Substanzen, die während der industriellen Verarbeitung, des Transports (einschließlich Unfällen), der Handhabung oder Lagerung verschüttet werden, und giftige Gase, die in die Atmosphäre freigesetzt werden, können Einsatzkräfte und andere, einschließlich der Öffentlichkeit, beeinträchtigen. Die Gefahr ist umso größer, wenn der/die verschüttete(n) Stoff(e) bei Umgebungstemperatur verdampft/verdampft wird/werden, da die Dämpfe durch Windverwehung oder Abfluss über weite Strecken getragen werden können.
  11. Bestimmte Stoffe können einen starken, stechenden oder unangenehmen Geruch abgeben, entweder von selbst oder wenn sie im Freien verbrannt werden. In jedem Fall stellen solche Stoffe ein öffentliches Ärgernis dar, auch wenn sie möglicherweise nicht giftig sind, und müssen durch ordnungsgemäße Verbrennung entsorgt werden, es sei denn, es ist möglich, sie zu sammeln und zu recyceln. Genauso wie Geruchsstoffe nicht unbedingt toxisch sind, können geruchlose Stoffe und einige Stoffe mit angenehmem Geruch schädliche physiologische Wirkungen hervorrufen.
  12. Bestimmte Substanzen wie Sprengstoffe, Feuerwerkskörper, organische Peroxide und einige andere Chemikalien sind hitze- oder stoßempfindlich und können mit verheerender Wirkung explodieren, wenn sie nicht sorgfältig gehandhabt oder mit anderen Substanzen gemischt werden. Solche Substanzen müssen daher sorgfältig getrennt und unter angemessener Überwachung vernichtet werden.
  13. Mit Radioaktivität kontaminierte Abfallmaterialien können genauso gefährlich sein wie die radioaktiven Materialien selbst. Ihre Entsorgung erfordert Fachkenntnisse. Richtige Richtlinien für die Entsorgung solcher Abfälle sind bei der Kernenergieorganisation eines Landes erhältlich.

 

Einige der Methoden, die zur Entsorgung von Industrie- und Notfallabfällen eingesetzt werden können, sind biologischer Abbau, Beerdigung, Verbrennung, Mülldeponie, Mulchen, offenes Brennen, Pyrolyse und Entsorgung durch einen Vertragspartner. Diese werden im Folgenden kurz erläutert.

Bioabbau

Viele Chemikalien werden innerhalb von sechs bis 24 Monaten vollständig zerstört, wenn sie mit den obersten 15 cm Erde vermischt werden. Dieses Phänomen wird als biologischer Abbau bezeichnet und ist auf die Wirkung von Bodenbakterien zurückzuführen. Allerdings verhalten sich nicht alle Substanzen so.

Bestattung

Abfall, insbesondere chemischer Abfall, wird oft durch Erdbestattung entsorgt. Dies ist eine gefährliche Praxis, soweit es sich um aktive Chemikalien handelt, da die vergrabene Substanz mit der Zeit freigelegt oder durch Regen in Wasserressourcen ausgewaschen werden kann. Der exponierte Stoff oder das kontaminierte Material kann nachteilige physiologische Auswirkungen haben, wenn er mit Wasser in Kontakt kommt, das von Menschen oder Tieren getrunken wird. Es sind Fälle bekannt, in denen Wasser 40 Jahre nach der Verschüttung mit bestimmten schädlichen Chemikalien kontaminiert wurde.

Verbrennung

Dies ist eine der sichersten und zufriedenstellendsten Methoden der Abfallentsorgung, wenn der Abfall in einer ordnungsgemäß ausgelegten Verbrennungsanlage unter kontrollierten Bedingungen verbrannt wird. Es muss jedoch darauf geachtet werden, dass die in den Abfällen enthaltenen Stoffe einer sicheren Verbrennung zugänglich sind, ohne dass es zu Betriebsproblemen oder besonderen Gefahren kommt. Nahezu alle Industrieverbrennungsanlagen erfordern die Installation von Luftreinhaltungsgeräten, die sorgfältig ausgewählt und installiert werden müssen, nachdem die Zusammensetzung des von der Verbrennungsanlage während der Verbrennung von Industrieabfällen abgegebenen Lagerabflusses berücksichtigt wurde.

Beim Betrieb des Verbrennungsofens muss darauf geachtet werden, dass seine Betriebstemperatur nicht übermäßig ansteigt, entweder weil eine große Menge an flüchtigen Stoffen zugeführt wird oder wegen der Natur des verbrannten Abfalls. Strukturelles Versagen kann aufgrund zu hoher Temperatur oder im Laufe der Zeit aufgrund von Korrosion auftreten. Der Wäscher muss auch regelmäßig auf Anzeichen von Korrosion, die durch den Kontakt mit Säuren auftreten können, überprüft werden, und das Wäschersystem muss regelmäßig gewartet werden, um eine ordnungsgemäße Funktion sicherzustellen.

Mülldeponie

Tief liegendes Land oder eine Vertiefung im Land wird oft als Deponie für Abfallmaterialien verwendet, bis es mit dem umgebenden Land auf gleicher Höhe ist. Der Abfall wird dann eingeebnet, mit Erde bedeckt und hart gewalzt. Das Land wird dann für Gebäude oder andere Zwecke genutzt.

Für einen zufriedenstellenden Deponiebetrieb muss der Standort unter gebührender Berücksichtigung der Nähe von Pipelines, Abwasserleitungen, Stromleitungen, Öl- und Gasquellen, Minen und anderen Gefahren ausgewählt werden. Der Abfall muss dann mit Erde vermischt und gleichmäßig in der Senke oder einem breiten Graben verteilt werden. Jede Schicht muss mechanisch verdichtet werden, bevor die nächste Schicht hinzugefügt wird.

Üblicherweise wird eine 50 cm dicke Erdschicht über den Abfall gelegt und verdichtet, wobei im Boden genügend Öffnungen für das Entweichen von Gasen verbleiben, die durch die biologische Aktivität im Abfall erzeugt werden. Auch auf eine ordnungsgemäße Entwässerung des Deponiebereichs ist zu achten.

Abhängig von den verschiedenen Bestandteilen des Abfallmaterials kann es zeitweise zu einer Entzündung innerhalb der Deponie kommen. Jeder dieser Bereiche muss daher ordnungsgemäß eingezäunt und kontinuierlich überwacht werden, bis die Wahrscheinlichkeit einer Entzündung gering erscheint. Es müssen auch Vorkehrungen getroffen werden, um ein Feuer zu löschen, das in den Abfällen innerhalb der Deponie ausbrechen könnte.

Mulchen

Es wurden einige Versuche unternommen, Polymere als Mulch (loses Material zum Schutz der Pflanzenwurzeln) wiederzuverwenden, indem der Abfall in kleine Fetzen oder Körner zerkleinert wurde. Wenn es so verwendet wird, baut es sich sehr langsam ab. Seine Wirkung auf den Boden ist also rein physikalisch. Diese Methode ist jedoch nicht weit verbreitet.

Offenes Brennen

Das offene Verbrennen von Abfällen verursacht eine Verschmutzung der Atmosphäre und ist insofern gefährlich, als die Möglichkeit besteht, dass das Feuer außer Kontrolle gerät und sich auf das umliegende Grundstück oder die umliegenden Gebiete ausbreitet. Außerdem besteht die Möglichkeit einer Explosion von Containern und es besteht die Möglichkeit schädlicher physiologischer Wirkungen von radioaktiven Materialien, die in den Abfällen enthalten sein können. Diese Entsorgungsmethode ist in einigen Ländern verboten. Es ist keine wünschenswerte Methode und sollte nicht empfohlen werden.

Pyrolyse

Die Rückgewinnung bestimmter Verbindungen durch Destillation der bei der Pyrolyse (Zersetzung durch Erhitzen) von Polymeren und organischen Substanzen anfallenden Produkte ist möglich, aber noch nicht weit verbreitet.

Entsorgung durch Vertragspartner

Dies ist wahrscheinlich die bequemste Methode. Es ist wichtig, dass nur zuverlässige Auftragnehmer, die über Kenntnisse und Erfahrung in der Entsorgung von Industrieabfällen und gefährlichen Materialien verfügen, für den Auftrag ausgewählt werden. Gefahrstoffe müssen sorgfältig getrennt und getrennt entsorgt werden.

Spezifische Materialklassen

Spezifische Beispiele für die Arten von Gefahrstoffen, die in der heutigen Industrie häufig anzutreffen sind, umfassen: (1) brennbare und reaktive Metalle, wie etwa Magnesium, Kalium, Lithium, Natrium, Titan und Zirkonium; (2) brennbarer Müll; (3) trocknende Öle; (4) brennbare Flüssigkeiten und Abfalllösungsmittel; (5) oxidierende Materialien (Flüssigkeiten und Feststoffe); und (6) radioaktive Materialien. Diese Materialien erfordern eine besondere Handhabung und Vorsichtsmaßnahmen, die sorgfältig untersucht werden müssen. Für weitere Einzelheiten zur Identifizierung von Gefahrstoffen und Gefahren von Industriematerialien können die folgenden Veröffentlichungen konsultiert werden: Handbuch Brandschutz (Cote 1991) und Gefährliche Eigenschaften von Industriematerialien in Sax (Lewis 1979).

 

Hintergrund

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