EP0238475A1

EP0238475A1 - Einrichtung zum Löschen eines Brandes

Info

Publication number: EP0238475A1
Application number: EP87890028A
Authority: EP
Inventors: Christian Dipl.-Ing Jagob; Darioush Dipl.-Ing Vafaie
Original assignee: Andritz Hydro GmbH Austria
Current assignee: Andritz Hydro GmbH Austria
Priority date: 1986-02-20
Filing date: 1987-02-13
Publication date: 1987-09-23
Also published as: JPS62233172A; FI870717A0; ATA44186A; AT386527B; FI870717A

Abstract

Im Bodenbereich des Kessels (2) sind perforierte Rohre, Kanäle od. dgl. (l0) angeordnet, über die Stickstoff mit Überdruck in den Kessel (2) eingebracht wird. Die im Bodenbereich gleichmäßig dosierte eingebrachte Gasmenge durchmischt das Öl derart, daß heiße Zonen unterdrückt werden und der Brand geloescht wirdt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Löschen eines Brandes für einen Kessel, der mit einem brennbaren Medium gefüllt ist, insbesondere für einen Öltransformator, wobei ein mit inertem Gas, insbesondere Stickstoff, gefüllter Vorratsbehälter vorgesehen ist, der an den Kessel unten angeschlossen ist.
Es darf als bekannt vorausgesetzt werden, daß eine Verbrennung eine komplexe chemische Reaktion ist, bei der sich flüssige oder feste Brennstoffe unter der Einwirkung von Wärme in Gas oder Dämpfe umwandeln, die wieder ihrerseits unter Abgabe von Wärme eine chemische Reaktion durchlaufen. Diese Umwandlung ist umso größer, je höher die Temperatur ist.
Zur besseren Darstellung werden in Kurzfassung die Abläufe erläutert, die bei der Entstehung eines Brandes in einem mit flüssigen Kohlenwasserstoffen gefüllten Tank auftreten.
Bei lokaler Überschreitung des Flammpunktes entzünden sich die entweichenden Gase und Dämpfe und aufgrund der Hitzeentwicklung breitet sich der Brand schnell über die gesamte Oberfläche aus.
Falls der Tank beispielsweise mit unraffiniertem Erdöl gefüllt ist, so entweichen zuerst die flüchtigen und leichten Bestandteile.
An der Verdampfungsfront entsteht eine Hitzewelle, die langsam ins Innere des Ölvolumens fortschreitet.
Da Erdöl einen großen Siedebereich aufweist, stellt diese Tatsache für eine derartige Ausbreitung sehr günstige Bedingungen dar: die leichteren, flüchtigeren Bestandteile erwärmen bei der Verbrennung die schwereren Bestandteile, die beim Absinken die in der Masse gespeicherte Wärme mitführen.
Je nach Erzeugnis beträgt im Mittel die Ausbreitungsgeschwindigkeit zwischen 30 - 45 cm/H. Für das Transformatoröl welches sowohl ein dielektrisches als auch thermisches Isoliermittel ist, liegt die Ausbreitungsgeschwindigkeit zwischen l0 - 30 cm/h.
Je nach Brennstoff befindet sich eine mehr oder weniger dünne heiße Zone an der Oberfläche und darunter ein großes kühles Mediumvolumen.
Bei mit Öl gefüllten Transformatoren haben statistische Untersuchungen ergeben, daß zwei wesentliche Punkte bei Bränden immer wieder auftreten.
Die Hauptursache für den Ausbruch von Transformatorbränden ist ein Schaden an der Durchführung und zweitens wird das Schadensausmaß durch das Auslaufen des brennenden Öls aufgrund des Ölvolumens im Dehngefäß wesentlich vergrößert.
Ferner haben Versuche gezeigt, daß selbst wenn es gelingt die Ölzufuhr vom Dehngefäß her zum Zeitpunkt des Brandausbruchs zu unterbinden, es nach kurzer Zeit (ca. 4 - 5 Minuten) zu einem neuerlichen Überlaufen des Öls aufgrund der thermischen Ausdehnung des Ölvolumens kommt.
Die hauptsächliche Gefahr die das Überlaufen des brennenden Öls birgt, ist das allmähliche Verkohlen der Dichtungen, was nach einer relativ kurzen Zeit (zwischen l0 - 30 Minuten nach Brandausbruch) zu einem unkontrollierbaren Auslaufen des Öls und dem Ausbreiten des brandes bis in den Aktivteil führen kann.
Dies führt dann dazu, daß der Transformator zumindest schwer beschädigt wird. In diesem Stadium des Brandes ist es normalerweise schwierig soweit an das brennende Objekt heranzukommen um in das Innere des Transformators mit dem Löschwasser einzudringen. Es ist bekannt, daß die Transformatoren der heutigen Zeit sehr hoch ausgenützt sind, d. h. daß die hohen Induktionen und Feldstärken an die verwendeten Materialien höchste Ansprüche stellen. Die zum Einsatz kommenden Isoliermaterialien sind sehr feuchtigkeitsempfindlich und die Schäden, die durch das Eindringen des Löschwassers entstehen können, sind oft genauso folgenschwer wie die durch das Feuer.
Es ist deshalb bereits die eingangs erwähnte Einrichtung zum Löschen von Bränden vorgeschlagen worden. Die oben aufgezeigten Sekundärschäden sind jedoch auch bei dieser Einrichtung aufgetreten.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der einerseits die oben aufgezeigten Sekundärschäden vermieden werden und die andererseits sich auch durch einen einfachen Aufbau auszeichnet.
Die Einrichtung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß im Bodenbereich des Kessels perforierte Rohre, Kanäle od. dgl. angeordnet sind, über die der Stickstoff mit Überdruck in den Kessel zum gleichmäßigen Durchschwemmen des Mediums einblasbar ist.
Mit dieser erfindungsgemäßen Einrichtung ist erstmals die Möglichkeit gegeben, die Branddauer um etwa zwei Drittel zu verkürzen. Erreicht wird dies dadurch, daß die geringe Menge des heißen Mediums mit der großen Menge des kühlen Mediums gezielt, durch das Einblasen des inerten Gases, vermischt wird. Die heiße Zone wird also unterdrückt. Die Temperatur der Verdampfungsfläche wird somit auf einen Wert nahe dem der Temperatur des kühlen Mediums gesenkt. Die daraus resultierende Verringerung der Verdampfungsmenge bewirkt entweder eine starke Verminderung der Flammenintensität oder völliges Erlöschen des Brandes.
Auf das Transformatoröl angewandt, würde somit eine Abkühlung des Brennstoffes zu einer Verlangsamung bzw. Aufhören der Vergasung führen. Bei ausreichender Abkühlung werden in der Verbrennungszone keine oder nur mehr geringe Mengen des brennbaren Gases entstehen wodurch der Brand unterkritisch wird und somit das Feuer erlischt. Die Grenze zwischen über- und unterkritischem Bereich wird durch den sogenannten Flammpunkt angegeben.
Die erfindungsgemäße Einrichtung macht sich die oben aufgezeigten physikalischen Gegebenheiten zu Nutze. Das im Kessel befindliche Öl wird verwendet um die durch einen Fehlerlichtbogen auf die Verbrennungstemperatur gebrachte Öloberfläche abzukühlen (der Flammpunkt von Transformatorenölen für Isolierzwecke liegt zwischen l35 - l65°). Die Abkühlung wird dadurch erreicht, daß das Öl aus den unteren kühleren Zonen (die mittlere Transformatortemperatur bei Vollast liegt normgemäß bei 80°C) an die Oberfläche bringt, um dort die durch den Fehlerlichtbogen aufgeheizte Ölschicht (min. Flammpunkt) zu verdrängen.
Um diese gleichmäßige Durchmischung zu erreichen wird am Boden trockener Stickstoff gemäß der Erfindung unter Überdruck eingebracht. Bevor mit dem Einblasen des Gases begonnen wird, ist die Ölzufuhr vom Dehngefäß her zu unterbinden, sowie der Ölspiegel auf ein Niveau zwischen Unterkante Transformatordeckel und Oberkante des Aktivteils abzusenken.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist noch, daß diese Einrichtung unabhängig von Wasser, Temperatur und Klima ist, und auch aufgrund des äußerst geringen Platzbedarfes für Innenraum denkbar geeignet ist.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Rohre, Kanäle od. dgl. Teile der Kesselkonstruktion. Dadurch wird vor allem der Aufwand für die Investition dieser Erfindung äußerst gering gehalten. Das Einblassystem kann schon bei der Konstruktion des Trafokessels mitgeplant werden.
Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Gemäß der Fig. besteht der Öl-Transformator l aus dem Kessel 2, seiner Wicklung 3, den Ölkühlern 4, dem Ölausdehnungsgefäß 5 sowie den Durchführungen 6. Ferner ist ein Vorratsbehälter 7 für das inerte Gas, insbesondere Stickstoff vorgesehen. Dieser Vorratsbehälter 7 ist über Leitungen 8 mit dem Kessel 2 verbunden.
Darüber hinaus weist der Kessel 2 im oberen Bereich eine Leitung 9 auf, die zum Absenken des Ölspiegels dient. Nicht näher bezeichnete Ventile sind in den Leitungen 8,9 vorgesehen, die im Brandfall zentral gesteuert werden.
Die Leitungen 8, die das inerte Gas vom Vorratsbehälter 7 in den Kessel 2 leiten, sind im Bodenbereich an diesen angeschlossen.
Um nun ein gleichmäßiges Durchschwemmen des Öls zu erreichen, sind im Kessel 2 perforierte Rohre l0 angeordnet. Diese Rohre l0 könnten aber auch in die Kesselkonstruktion einbezogen sein. Wichtig vor allem ist, daß diese Rohre l0 gleichmäßig über dem Boden verteilt sind, sodaß eine dosierte, gleichmäßige Durchmischung des Öles im Brandfall erreicht wird.
Tritt nun ein Brand im Bereich einer Durchführung 6 auf, so wird automatisch die Ölzufuhr vom Ölausdehnungsgefäß 5 unterbunden und der Ölspiegel über die Leitung 9 abgesenkt. Praktisch gleichzeitig wird über die Leitung 8 inertes Gas mit Überdruck in den Kessel 2 eingebracht.
Die im Bodenbereich des Kessels 2 gleichmäßig dosierte, eingebrachte Gasmenge durchmischt die geringe Menge heißen Öls mit der großen Menge kühlen Öls derart, daß die heiße Zone unterdrückt wird. Die Temperatur der Öloberfläche wird somit auf einen Wert nahe dem der Temperatur des kühlen Öles gesenkt. Ein völliges Erlöschen des Brandes ist die Folge.
Auch ein Überlaufen des Öles aufgrund der thermischen Ausdehnung ist nicht gegeben.

Claims

1. Einrichtung zum Löschen eines Brandes für einen Kessel, der mit einem brennbaren Medium gefüllt ist, insbesondere für einen Öltransformator, wobei ein mit inertem Gas, insbesonders Stickstoff, gefüllter Vorratsbehälter vorgesehen ist, der an den Kessel unten angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Bodenbereich des Kessels(2) perforierte Rohre, Kanäle od. dgl. (l0) angeordnet sind, über die der Stickstoff mit Überdruck in den Kessel (2) zum gleichmäßigen Durchschwemmen des Mediums einblasbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre, Kanäle od. dgl. (l0) Teile der Kesselkonstruktion sind.