DE1708116C3 - Verfahren zum Löschen schnell-laufender Explosionen in gestreckten Hohlräumen und Löschmittelbehältnis zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Löschen schnellaufender Explosionen in gestreckten Hohlräumen, insbesondere in Rohren bzw. Rohrleitungen, oder zum Ablöschen von Gasbränden in oder an Rohrleitungen, insbesondere von Fackelbränden, durch Ein- oder Aufblasen eines Löschmittels aus unter dem Druck eines Gases stehenden Behältnisses. Sie betrifft außerdem ein einsatzbereites Löschmittelbehältnis zur Durchführung des erfundenen Verfahrens.

Löschmittelexplosionssperren zum Schutz von Hohlräumen, wie z. B. Rohren, die explosible Gasgemische führen und in denen daher Explosionen auftreten können, sind bekannt. In den zu schützenden Hohlraum münden etwa auf einer Umfangslinie mehrere Einlaßöffnungen, die an einen Löschpulver enthaltenden Behälter angeschlossen sind. Zwischen diesen Mündungen und dem Behälter befindet sich ein Schnellöffnungsventii, dessen öffnen durch einen an anderer Stelle des Hohlraumes sitzenden Flammenmelder ausgelöst wird; vorzugsweise wird das Ventil durch eine kleine Sprengladung aufgeschossen. In dem Behältnis oder den Behältnissen steht das Löschpulver unter dem Druck eines vorzugsweise inerten Gases. Man ging bisher davon aus, daß die Löschwirkung um so besser sei, je größer die Menge des schlagartig in den zu schützenden Hohlraum eingeblasenen Löschpulvers ist. Wenn z. B. Versuche zeigten, daß für einen bestimmten Explosionsablauf die Löschmittelsperre nicht wirksam genug war, griff man zu größeren Löschpulverbehältern oder erhöhte deren Zahl. In jedem Falle behielt man aber ein bestimmtes Verhältnis von Gasmenge zur Löschpulvermenge bei, denn man war bestrebt, bei Bedarf eine größere Löschmittelmenge einzublasen. Deshalb wurde die Löschmittelfüllung oder der Gasdruck so bemessen, daß das Gas ausreichte, das Löschpulver sicher und schnell auszutreiben. Ein höherer Gasdruck oder ein größeres Gasvolumen, als zur Erreichung dieser Wirkung erforderlich war, wurde nicht angewandt, denn davon war keine höhere Löschwirkung zu erwarten. Um also möglichst viel Löschpulver austragen zu können, wurde bei höherem Gasdruck oder größerem Behältervolumen (und gleichem Gasdruck) die Löschmittelmenge erhöht, in der Erwartung, daß sich die Löschwirkung verbessern würde.

Durch einen unbeabsichtigten Zufall wurde nun gefunden, daß die Löschwirkung wesentlich erhöht wird, wenn der Löschmittelbehälter »unterfüllt« ist, wenn also der Behälter eine Löschmittelmenge enthält, die geringer ist als diejenige, die das Gas auszutreiben in der Lage wäre. Dieselbe günstige Wirkung zeigte sich auch bei Verwendung eines flüssigen Löschmittels (Halon) statt eines Löschpulvers. Das erfundene Verfahren der eingangs bezeichneten Gattung ist also gekennzeichnet durch die Verwendung von Behältnissen, bei denen in jedem Behältnis die Löschmittelmenge, das Behältervolumen und der Gasdruck einander so zugeordnet sind, daß die Löschmittelmenge geringer ist als diejenige, die durch das Gas gerade sicher ausgetrieben werden könnte, wobei das Behältervolumen nur bis höchstens 60% mit Löschmittel gefüllt ist. Vorzugsweise beträgt der Füllungsgrad höchstens 50%.

Der Vorteil eines solchen Verfahrens, also das durch die Erfindung zu befriedigende Bedürfnis (Aufgabe) liegt auf der Hand: Eine nach Druck und Geschwindigkeit vorgegebene Explosion kann mit einer geringeren Menge Löschmittel abgelöscht werden, als es bisher möglich war. Der Vorteil ist besonders groß bei Verwendung der vorzugsweise benutzten, verhältnismäßig teuren pulvrigen Löschmittel. In einer weiteren Ausführungsform des erfundenen Verfahrens wird flüssiges Löschmittel verwandt. Auch hier ^:st die Löschwirkung aus nur teilweise mit Löschflüssigkeit gefüllten Behältnissen größer als bei Verwendung voller Behältnisse.

Das erfundene, einsatzbereite Löschmittelbehältnis zur Durchführung des neuen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß im Behältnis die Löschmittelmenge, das Behältervolumen und der Gasdruck einander so zugeordnet sind, daß die Löschmittelmenge geringer ist als diejenige, die durch das Gas gerade sicher ausgetrieben werden könnte, wobei die Löschmittelmenge weniger als 60 bzw. 50% des Behältervolumens einnimmt.

Das neue Verfahren sei nachstehend an einem Beispiel erläutert: Eine vorgegebene Explosion lasse sich aus einer 12-Liter-Flasche mit einer Füllung von 6 kg Löschpulver und bestimmtem Betriebsdruck (z. B. 60 atü) noch gerade sicher ablöschen. 1 kg Löschpulver aus einer 1-Liter-Flasche bei gleichem Betriebsdruck löscht die Explosion nicht, wogegen ein sicheres Ablöschen bei Verwendung der 12-Liter-Flasche mit einer Füllung von 1 kg Löschpulver bei gleichem Betriebsdruck erzielt wird. Eine weitere Steigerung der Löschwirksamkeit wird durch Erhöhung des Füll- oder Betriebsdruckes erreicht.

Versuche mit Stickstoff als Treibmittel haben gezeigt, daß die beschriebene Wirkung nicht oder nur zu

kleinem Teil darauf beruht, daß in den Hohlraum eine größere Menge inerten Gases gelangt. Die Wirkung tritt nämlich nicht ein, wenn man das flüssige oder feste Löschmittel ganz wegläßt, also nu<- inertes Gas einbläst.

Die nachstehenden Beispiele beruhen auf tatsächlichcn Messungen.

Beispiel 1

Eine Explosion eines Methan-Luft-Gemisches mit einer Explosionsgeschwindigkeit von 200 m/s wurde aus zehn Flaschen mit einem Volumen von je 5 Litern und einer Füllung von je 5 kg NaHCOj noch sicher abgelöscht. Es handelte sich dabei also um volle Behälter. Der Löschmittelverbrauch betrug demnach 50 kg.

Eine sichere Löschung der Explosion wurde aber auch mit unterfüllten Behältern von je gleichem Volumen erreicht, nämlich einmal mit zwölf Behältern, deren jeder nur 2 kg NaHOIh enthielt und zum anderen mit acht Behältern mit je 3 kg NaHCOa-Füllung. Der Löschmittelverbrauch betrug also bei den unterfüllten Behältern 24 kg NaHCOj. Der Gasdruck in den Behältern war jeweils gleich.

B e i s ρ i e I 2

Explosivgemisch: Kohlenstaub und Luft

Explosionsgeschwindigkeit: 250 m/s

Eine sichere Löschung wurde noch erreicht aus zehn vollen Behältern mit je 5 kg NaHCOj. Ebenso wurde aber auch sicher gelöscht mit zehn unterfüllten Behältern gleicher Größe und gleichen Gasdruckes, deren jeder nur 3 kg NaHCO3 enthielt. Gegenüber dem früher angewandten Verfahren mit vollen Behältern konnte also der Verbrauch an Löschpulver um 40% verringert werden.

Beispiel 3

Das Explosionsgemisch bestand aus Methan, Kohlenstaub und Luft. Die Explosionsgeschwindigkeit betrug 200 m/s.

Mit 60 kg NaHCO3, verteilt auf zwölf mit je 5 kg vollgefüllte Behälter, wurde eine Löschung nicht erreicht. Dagegen gelang die Löschung mit gleicher Behälterzahl und bei gleichem Druck, wenn die Behälter unterfüllt waren, nämlich je nur 3 kg NaHCO3 enthielten.

Diese Beispiele 1 bis 3 beruhen auf Messungen an einer Rohrstrecke mit einer Nennweite von 1400 mm.

Aus dem beigefügten Diagramm ist die günstige Wirkungsweise der »unterfüllten« Behälter ebenfalls ersichtlich. Das Diagramm gibt Löschversuche zur Löschung einer Wasserstoff-Fackel mit einer Nennweite von 300 mm an. Auf der Abszisse ist die Menge des stündlich durchgesetzten Wasserstoffes (mVh) aufgetragen. Die Ordinate gibt die Löschmittelmengen an, und zwar sind links die Zahl der zum Löschen benötigten Flaschen und rechts die Füllmenge je Flasche angegeben. Die Fülldrücke sind ebenfalls in Zuordnung zu den einzelnen Kurven eingetragen.

Die einzelnen Diagrammlinien geben die Grenze zwischen den Gebieten an, in denen Löschung bzw. keine Löschung erfolgt. Unterhalb der jeweils betrachteten Linie erfolgt keine Löschung, darüber jedoch Löschung. Daraus ist ersichtlich, daß z. B. bei einer ziemlich kleinen Wasserstoffmenge von 500 m³/h bei Verwendung vollständig mit Löschmitteln gefüllter Flaschen gegenüber unterfüllten Flaschen eine um 50% höhere Behälterzahl notwendig ist, um eine einwandfreie Löschung herbeizuführen.

Die Erfindung läßt sich nicht nur auf das Ablöschen von laufenden Explosionen, sondern auch auf das Ablöschen von Gasbränden in oder an Rohrleitungen , insbesondere von Fackelbränden, anwenden.

Eine allgemein gültige Regel für die Bemessung der Unterfüllung läßt sich wegen der unterschiedlichen Explosivgemische, der vom jeweiligen Einbauort der Löschanlage in bezug auf die Explosionsquelle abhängigen Explosionsgeschwindigkeit und ähnlicher Einflüssen nicht oder noch nicht geben. Die optimale Zuordnung von Behältervolumen, Fülldruck und Löschmittelmenge kann aber durch Versuch ermittelt werden. Wie die Beispiele zeigen, steigt offensichtlich die Wirksamkeit jedenfalls bis zu einem Unterfüllungsgrad von 40%, entsprechend einem Füllungsgrad von 60%, an.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Löschen schnellaufender Explosionen in gestreckten Hohlräumen, insbesondere in Rohren bzw. Rohrleitungen, oder zum Ablöschen von Gasbränden in oder an Rohrleitungen, insbesondere von Fackelbränden, durch Ein- oder Aufblasen eines Löschmittels aus unter dem Druck eines Gases stehenden Behältnisses, ge kennzeichnet durch die Verwendung von Behältnissen, bei denen in jedem Behältnis die Löschmittelmenge, das Behältervolumen und der Gasdruck einander so zugeordnet sind, daß tiie Löschmittelmenge geringer ist als diejenige, die durch das Gas gerade sicher ausgetrieben werden könnte, wobei das Behältervolumen nur bis höchstens 60% mit Löschmittel gefüllt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllungsgrad höchstens 50% beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Verwendung pulvrigen Löschmittels.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Verwendung flüssigen Löschmittels.

5. Einsatzbereites Löschmittelbehältnis zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Behältnis die Löschmittelmenge, das Behältervolumen und der Gasdruck einander so zugeordnet sind, daß die Löschmittelmenge geringer ist als diejenige, »die durch das Gas gerade sicher ausgetrieben werden könnte, wobei die Löschmittelmenge weniger als 60 bzw 50% des Behältervoiumens einnimmt.