DE4115523A1 - Verfahren und einrichtung zum loeschen von braenden, insbesondere von oelbraenden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Löschen von Bränden, insbesondere von Ölbränden, bei denen die Flammen von einem Brandherd aufsteigen, durch Einbringen von inerten Gasen als Löschmittel, wie z. B. von Stickstoff. Es wird außerdem eine vorteilhafte Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorgeschlagen.

Es ist bekannt, als Löschmittel Wasser oder Löschschaum (CO2) oder Löschgas (N2) möglichst direkt und von oben in den Brand­ herd einzubringen.

In Verbindung mit den im Golfkrieg 1990/1991 in Kuwait in Brand gesetzten Ölquellen wurde zur Löschung schon vorgeschlagen (DIE WELT, Nr. 78 vom 4.4.91 Artikel "Pfeifen werden auf Feuer ge­ stülpt"), eine umgedrehte gigantische Pfeife auf eine Flamme zu stülpen, die zunächst die Flamme kanalisieren soll, ihr dann den Sauerstoff entzieht, bevor durch den Pfeifenkanal Mengen von Wasser und Schlamm hineingedrückt werden.

Im Gegensatz zu dieser Löschmethode wird noch immer an Feuer­ löschfahrzeugen festgehalten, die als gepanzerte Fahrzeuge mit riesigen Wassertanks eine "thermale Schranke" um den Brand legen sollen.

Es ist außerdem bekannt ("Frankfurter Allgemeine Zeitung", 11.4.91 Nr. 84, Seite 11, Artikel "Erste Ölbohrung in Kuweit gelöscht"), über eine mehr als zehn Meter hohe Stichflamme ein knapp zehn Meter langes Rohr über das brennende Bohrloch zu stülpen und flüssigen Stickstoff hineinzupumpen.

Es sind ferner fahrbare Roboter genannt, die mit Chemikalien ein Ölfeuer bekämpfen sollen. Hierbei soll ein Schaum auf der Basis von Kohlendioxyd verspritzt werden, in dem die Flammen ersticken. Es wurden außerdem glockenförmige Betonhauben gegossen, die mehr als hundert Tonnen wiegen und nur mit Hilfe eines Krans über die brennende Ölquelle gestülpt werden können. Auf diese Weise soll die Sauerstoffzufuhr unterbrochen werden, um die Flamme zu löschen.

Diese bekannten Löschverfahren bedingen erstens eine unverhält­ nismäßig große Löschmittel-Menge und zweitens recht umständliche, aufwendige Geräte, die entsprechend unwirtschaftlich weil teuer sind. Beim Einsatz von Löschwasser sind zudem erhebliche Folgeschäden einzukalkulieren.

Der in den Ansprüchen 1 und 9 angegebenen Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung vorzu­ schlagen, bei denen weder eine unverhältnismäßig große Lösch­ mittel-Menge noch ein aufwendiges Gerät erforderlich sind.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen insbesondere da­ rin, die mit jedem Brandherd verbundenen Energien auszunutzen, um das Löschmittel in seinen Wirkungsbereich zu transportieren.

So können die inneren und äußeren Strömungen der Flamme dazu be­ nutzt werden, das Löschgas unmittelbar und auf natürlichem Wege, d. h. ohne große Aufwendung externer Energien an den Brandherd heranzuführen. Damit werden die physikalischen Vorgänge in und um den Brandherd genutzt, und eine Abschirmung des Feuers von der zuströmenden, sauerstoffhaltigen Luft aufgebaut. Von besonderem Vorteil ist es aber, daß ein relativ dünner, umhüllender Lösch­ gasmantel genügt, um die Flamme nach kurzer Zeit aufgrund von innerem Sauerstoffmangel zu ersticken. Die Erfindung benötigt also erheblich weniger Löschgas als bisher auch nur erreicht werden konnte. Diese geringe Menge Löschgas macht die erforderliche Ein­ richtung einfacher und leichter und damit kann ein schnelleres Instellungbringen der Einrichtung stattfinden.

Nach weiteren Merkmalen ist vorgesehen, daß das Löschgas gegen einen Brandherd in der tiefstmöglichen Ebene der natürlichen Strömung in diese mit variablem Druck eingeleitet wird. Dadurch wird die dem Brandherd zuströmende Luft vom Löschgas unterlau­ fen, das seinerseits, der natürlichen Strömung folgend, flammen­ nah nach oben umgelenkt wird und den Flammenbereich allseitig um­ schließt.

Vorteilhaft ist außerdem, daß zusätzlich zur bodennahen Zu­ führung von Löschgas in einer über der ersten Ebene liegenden zweiten Ebene gegen den Flammenumfang gerichtet ebenfalls Lösch­ gas eingeleitet wird.

Ein ergänzender Verfahrensschritt besteht außerdem darin, daß zusätzlich Löschgas in einen oder mehrere Flammenkerne einge­ leitet wird.

Um Löschgas zu sparen, wird außerdem vorgeschlagen, daß die Menge des pro Zeiteinheit eingeleiteten Löschgases mit ab­ nehmender Flammenhöhe vermindert wird.

Eine besonders vorteilhafte Verfahrensweise ergibt sich daraus, daß das Löschgas in Gasströmen, die sich nach dem Austreten vereinigen, eingeleitet wird.

Eine andere Verbesserung sieht vor, daß zusätzlich Löschgas seitlich in eine Förderbohrung einer brennenden Öl- oder Gas­ quelle eingeleitet wird.

Vorteilhaft ist es außerdem, daß das Löschgas in einen, den Brandherd relativ eng begrenzenden, gegenüber der Flammenhöhe erheblich niedrigeren, nach oben offenen Innenraum eines Ringes eingeleitet wird.

Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens benutzt ein Rohrleitungs-System für den Transport des Löschgases. Eine einfache und leichte und daher schnell transportierbare Ein­ richtung wird dadurch erzielt, daß eine an den Umfangsverlauf der Fläche des Brandherdes angepaßte Rohrleitung als geschlos­ sene Ringleitung oder aus Rohrabschnitten, die polygonförmig ver­ legbar sind, gebildet ist, die jeweils mehrere, gegen den Brand­ herd gerichtete Gasauslaßöffnungen aufweisen und daß die Ring­ leitung bzw. die Rohrabschnitte jeweils an zumindest eine Ver­ sorgungsquelle für das Löschgas angeschlossen sind.

Hierbei werden die Gasströmungen noch dadurch günstig beein­ flußt, daß die Gasauslaßöffnungen als Schlitzöffnungen ausge­ führt sind.

Es kann außerdem im Sinne einer den jeweiligen Strömungsver­ hältnissen anzupassenden Umlenkung bzw. Einleitung der Lösch­ gase vorteilhaft sein, wenn die Gasauslaßöffnungen gegenüber der ersten Ebene bzw. der zweiten Ebene in einem Winkelbereich schwenkbar sind.

Eine günstige Verteilung des Löschgases wird außerdem dadurch erreicht, daß die Rohrleitung zum Brandherd sternförmig ausge­ bildet ist.

Vorteilhaft ist außerdem, daß das Löschgas aus der Versorgungs­ quelle in weitestgehend flüssigem Zustand dem Brandherd zu­ führbar ist.

Eine Variante der Erfindung besteht darin, daß zumindest die Rohrleitung schwimmfähig ausgebildet ist.

Der Einsatz der Einrichtung wird ferner dadurch begünstigt, daß die Rohrleitung in segmentierter Ausbildung als Rohrab­ schnitte mit den Gasauslaßöffnungen und einem Versorgungsbe­ hälter für das Löschgas auf einem Fahrzeug als verfahrbare Einheit angeordnet sind.

Das Löschen des Brandes kann außerdem noch dadurch unterstützt werden, indem eine Förderbohrung eines flüssigen oder gas­ förmigen brennbaren Fördermediums schräg von außen angebohrt ist und ein Rohr für die Zuführung von Löschgas bis in die Förderbohrung reicht.

Vorteilhaft ist außerdem, daß ein den Brandherd relativ eng um­ schließender Ring mit einer Unterkante auf der Ebene aufliegend vorgesehen ist und daß ein oder mehrere Rohre für zuzuführendes Löschgas in den Ring-Innenraum münden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen senkrechten Querschnitt durch die aufsteigenden Flammen eines Brandherdes mit einer ersten Einrichtung,

Fig. 2 denselben senkrechten Querschnitt wie Fig. 1 mit ergän­ zenden Einrichtungen,

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Gasauslaßöffnung in ver­ größertem Maßstab Fig. 4 einen Lanzenkopf in perspektivischer, teilweise aufge­ schnittener Darstellung und

Fig. 5 einen Querschnitt durch eine alternative Vorrichtung.

Als Beispiel ist eine über einer Förderbohrung 1 brennende Flamme 2 gezeigt. Die Verbrennungsgase besitzen aufgrund der hohen Temperaturen im Flammenbereich 2a eine geringere Dichte als die Umgebungsluft 4, wodurch eine Auftriebsströmung 5 in der Flamme 2 hervorgerufen wird. Diese Auftriebsströmung 5 in­ duziert - zusammen mit einem im Innern eines Brandherdes 6 vor­ handenen Unterdruck - eine Umfeldzulaufströmung 7. In größerem Abstand vom Brandherd 6 ist ihre Strömungsrichtung 8 im wesent­ lichen als auf den Brandherd 6 hin radial verlaufend anzusehen. Diese Umfeldzulaufströmung 7 - eine Quasi-Senkenströmung - wird nun mit zunehmender Annäherung an den Brandherd 6, durch die Auf­ triebsströmung 5 bedingt, letztlich in die vertikale Richtung umgelenkt.

Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet nun derart, daß Lösch­ gas 9 in die Umfeldzulaufströmung 7 der vom Brandherd 6 aufstei­ genden Flammen 2, d. h. in die durch die Flamme 2 erzeugte natür­ liche Strömung eingeleitet wird. Dabei findet durch allsei­ tiges Einströmen des Löschgases 9 (z. B. Stickstoff) ein Abschir­ men, d. h. Eingrenzen der Flamme 2 gegenüber der Umgebungsluft 4 statt. Das Löschgas 9 wird, um den Effekt der Umfeldzulaufströ­ mung 7 auszunutzen, in einer zu den Flammen 2 tiefstmöglichen Ebene 10 eingeleitet. Die Menge des Löschgases 9 wird dabei auf ein Minimum gehalten, so daß nur ein relativ dünner Löschgas­ mantel 11 entsteht und daß die Umgebungsluft 4 von dem Flam­ menbereich 2a abgeschirmt wird und damit der zur Verbrennung notwendige Sauerstoff nicht an den Brandherd 6 bzw. in den Flam­ menbereich 2a gelangen kann.

Es ist eine Verstärkung der Abschirmungswirkung möglich, indem zusätzlich zur bodennahen Zuführung von Löschgas 9 in einer über der ersten Ebene 10 liegenden zweiten Ebene 12 gegen den Flammenumfang gerichtet, ebenfalls Löschgas 9 eingeleitet wird.

Zusätzlich wird Löschgas 9 in einen oder mehrere Flammenkerne 2b eingeblasen (Fig. 2). Solche Flammenkerne 2b sind einmal der Brandherd 6 selbst oder sie bilden sich als Brandnester im oberen Flammenbereich 2a. Die Menge des pro Zeiteinheit eingeleiteten Lösch­ gases 9 kann, um Löschgas zu sparen, mit abnehmender Flammenhöhe vermindert werden. Das Löschgas 9 wird in Gasströmen 13 (Fig. 3), die sich nach dem Austreten vereinigen, eingeleitet.

Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht im we­ sentlichen aus einem einfachen Rohrleitungssystem 14 wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist. An den Umfangsverlauf der Fläche des Brandherdes 6 ist eine Rohrleitung 15 als geschlossene Ringlei­ tung 15a (Fig. 1) gebildet. Alternativ kann die Rohrleitung 15 aus einzelnen, selbständig betriebenen oder untereinander verbun­ denen Rohrabschnitten 16 bestehen, die polygonförmig verlegbar sind. In der Rohrleitung 15 oder in den Rohrabschnitten 16 sind jeweils Gasauslaßöffnungen 17 angeordnet, die zu Fig. 3 noch ge­ nauer beschrieben werden. Das Rohrleitungssystem 14 ist an eine Versorgungsquelle 18 (z. B. an eine Druckgasflasche oder an mobile Verdampfer-Einheiten) angeschlossen.

Die Rohrleitung 15 kann aus den Rohrabschnitten 16 eines Brand­ herdes 6 sternförmig ausgebildet sein.

Das Löschgas 9 strömt aus der Versorgungsquelle 18 dem Brandherd 6 in gasförmiger Form oder in weitestgehend flüssigem Zustand zu. Ferner kann die Rohrleitung 15 schwimmfähig ausgebildet sein. Die Rohrleitung 15 kann in segmentierter Ausbildung mit den Rohrab­ schnitten 16, mit den Gasauslaßöffnungen 17 und einem Versor­ gungsbehälter 19 für das Löschgas 9 auf einem Fahrzeug als ver­ fahrbare Einheit angeordnet werden.

Das Löschgas bildet den erwähnten umhüllenden Löschgasmantel 11, der den Zutritt des Luftsauerstoffs in die Flamme 2 verhindert. Die Löschgas-Strömung innerhalb dieser Mantelschicht ist Teil der Umfeldzulaufströmung 7 und unterliegt somit denselben physi­ kalischen Gesetzmäßigkeiten. Die Einschleusung des Löschgases 9 erfolgt über die Gasauslaßöffnungen 17, die zum einen gleich­ mäßig über eine Gasaustrittsstrecke verteilt, zum anderen recht unterschiedlich gestaltet sein können. So erfüllen bereits ein­ fache Bohrungen durchaus ihren Zweck als Gasauslaßöffnungen 17. Aber auch aufwendigere Blasdüsen, wie in Fig. 3 dargestellt, er­ möglichen den Austritt des Löschgases 9 in breiten Gasströmen 13. Die Gasauslaßöffnung weist eine geringere Höhe 13a und eine größere Breite 13b auf.

Derartige Gasauslaßöffnungen 17 bzw. Blasdüsen können darüber hinaus noch in einem Winkelbereich 23 gegenüber einer Normalen zur Ebene 10 bzw. Ebene 12 und damit zu den Ebenen selbst schwenkbar sein.

Bei besonders ausgedehnten Flammen 2 und zur abschließenden Abschirmung des Brandherdes 6 nach dem Verlöschen der Flammen können auch Rohrlanzen 20 eingesetzt werden (Fig. 2).

Einfach zu handhaben ist der Aufbau des Rohrleitungssystems 14 aus einzelnen geraden Rohrabschnitten 16, die zu einem Vieleck angeordnet und separat mit Löschgas 9 beschickt werden. Der große Vorteil einer solchen Gestaltung ist, daß die geraden Rohrabschnitte 16 aus sicherer Entfernung an den Brandherd 6 herangeschoben bzw. gezogen werden können.

Allen bisher beschriebenen Ausführungsformen des Rohrleitungs­ systems 14 ist die Lage der Gasauslaßöffnungen 17 auf der dem Brandherd 6 zugewandten Seite gemeinsam. Die Achse der Gasaus­ laßöffnungen 17 ist merklich zum Boden, aber immer noch im wesentlichen zum Brandherd 6 gerichtet.

In einer weiteren Ausgestaltung des Rohrleitungssystems 14 fin­ den ebenfalls einzelne gerade Rohre Anwendung, die jedoch sternförmig an den Brandherd 6, mit dem Lanzenkopf voran heran­ geschoben werden. Ein Kopf 20a der Rohrlanze 20 ist so gestal­ tet, das das Löschgas 9 wie beschrieben dem Brandherd 6 über den Boden fließend zuströmt. Die Austrittsöffnungen befinden sich bei dieser Ausführung im Stirnbereich und zu beiden Seiten des Kopfes 20a (Fig. 4). Sie stellen zweckmäßigerweise eine in einer Austrittsebene liegende, durchgehende Schlitzöffnung 22 dar, wobei die Ausführungsformen von einer einfachen Schlitzfräsung direkt in die Rohrwandung bis zu aufwendigen Ausführungen ähnlich der in Fig. 3 dargestellten Querschnittsform reichen.

Die Austrittsebene ist auch hier wieder zweckmäßigerweise gegen den Brandherd 6 und den Boden hin geneigt.

In eine brennende Öl- oder Gasquelle kann auch über ein Rohr 21, das bis in die Förderbohrung 1 reicht, Löschgas 9 eingeleitet werden, um den Brandherd 6 bereits aus seiner Quelle heraus zu bekämpfen.

Das beschriebene Verfahren zum Löschen von Bränden ermöglicht auch die kombinierte Anwendung unterschiedlicher Löschgase. So kann z. B. über das Rohrleitungssystem 14 Stickstoff und über die Rohrlanze 20 Kohlendioxyd (wegen seiner höheren Dichte) zur An­ wendung kommen, um den Brandherd 6 beim oder nach dem Erlöschen der Flammen 2 abzuschirmen.

Gemäß Fig. 5 ist um den Brandherd 6 ein umschließender Ring 3 mit einer Unterkante 3a auf die Ebene 10 gesetzt, in den über eine oder mehrere Stichleitungen 24 Löschgas 9 mit variablem Druck eingeleitet wird. Die austretenden Gasströme füllen das Innere 25 des Ringes 3 aus, ersticken den Brandherd 6 bzw. steigen mit der Auftriebs- und Umfeldzulaufströmung 7, die Flamme 2 voll umschließend an dieser auf.

Die Erfindung ist überall anwendbar, wo Feuer lodern oder im Ent­ stehen begriffen sind oder Brandherde schwelen. Nach dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren können vorteilhafterweise auch brennende Häuser, Autos, Flugzeuge, Schiffe, Eisenbahnwagen, auf dem Wasser brennendes Öl usw. gelöscht werden.

Die erfindungsgemäße Einrichtung kann an allen brandgefährdeten Orten, insbesondere an Bohrtürmen vorsorglich fest installiert oder bereitgehalten werden.

Claims (17)

1. Verfahren zum Löschen von Bränden, insbesondere von Öl­ bränden, bei denen die Flammen von einem Brandherd auf­ steigen, durch Einbringen von inerten Gasen als Lösch­ mittel, wie z. B. von Stickstoff, dadurch gekennzeichnet, daß das Löschgas in eine Umfeldzulaufströmung der vom Brandherd aufsteigenden Flammen, d. h. in die durch die Flammen erzeugte natürliche Strömung, den Brandherd bzw. die Flammen eingrenzend in einer zu den Flammen tiefst­ möglichen Ebene eingeführt wird und zwar in einer solchen Menge, daß die Flammen beginnend an ihrem Fuß und aufstei­ gend von Löschgas weitestgehend umgeben, d. h. von der Außenluft abgeschirmt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Löschgas gegen einen Brandherd in der tiefstmögli­ chen Ebene der natürlichen Strömung in diese mit variab­ lem Druck eingeleitet wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur bodennahen Zuführung von Löschgas in einer über der ersten Ebene liegenden zweiten Ebene gegen den Flammenumfang gerichtet ebenfalls Löschgas eingeleitet wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich Löschgas in einen oder mehrere Flammenkerne eingeleitet wird.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des pro Zeiteinheit eingeleiteten Löschgases mit abnehmender Flammenhöhe vermindert wird.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Löschgas in Gasströmen, die sich nach dem Austreten vereinigen, eingeleitet wird.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich Löschgas seitlich in eine Förderbohrung einer brennenden Öl- oder Gasquelle eingeleitet wird.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Löschgas in einen, den Brandherd relativ eng begren­ zenden, gegenüber der Flammenhöhe erheblich niedrigeren, nach oben offenen Innenraum eines Ringes eingeleitet wird.

9. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einem Rohr­ leitungs-System für den Transport des Löschgases, nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine an den Umfangsverlauf der Fläche des Brandherdes (6) angepaßte Rohrleitung (15) als geschlossene Ringleitung (15a) oder aus Rohrabschnitten (16), die polygonförmig verlegbar sind, gebildet ist, die jeweils mehrere, gegen den Brandherd (6) gerichtete Gasauslaßöffnungen (17) auf­ weisen und daß die Ringleitung (15a) bzw. die Rohrabschnit­ te (16) jeweils an zumindest eine Versorgungsquelle (18) für das Löschgas (9) angeschlossen sind.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasauslaßöffnungen (17) als Schlitzöffnungen (22) ausgeführt sind.

11. Einrichtung nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasauslaßöffnungen (17) gegenüber der ersten Ebene (10) bzw. der zweiten Ebene (12) in einem Winkelbereich (23) schwenkbar sind.

12. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (15) zum Brandherd (6) sternförmig ausgebildet ist.

13. Einrichtung nach den Ansprüchen 9 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Löschgas (9) aus der Versorgungsquelle (18) in wei­ testgehend flüssigem Zustand dem Brandherd (6) zuführbar ist.

14. Einrichtung nach den Ansprüchen 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Rohrleitung (15) schwimmfähig ausgebil­ det ist.

15. Einrichtung nach den Ansprüchen 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (15) in segmentierter Ausbildung als Rohrabschnitte (16) mit den Gasauslaßöffnungen (17) und einem Versorgungsbehälter (19) für das Löschgas (9) auf einem Fahrzeug als verfahrbare Einheit angeordnet sind.

16. Einrichtung nach den Ansprüchen 9 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Förderbohrung (1) eines flüssigen oder gasförmi­ gen brennbaren Fördermediums schräg von außen angebohrt ist und ein Rohr (21) für die Zuführung von Löschgas (9) bis in die Förderbohrung (1) reicht.

17. Einrichtung nach den Ansprüchen 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Brandherd (6) relativ eng umschließender Ring (3) mit einer Unterkante (3a) auf der Ebene (10) auf­ liegend vorgesehen ist und daß ein oder mehrere Rohre (24) für zuzuführendes Löschgas (9) in den Ring-Innenraum (25) münden.