Rookgasexplosies komen niet vaak voor, maar vormen desondanks een groot risico voor de brandweer. Brandweermensen kunnen hierdoor ingesloten of gewond raken. De Brandweeracademie onderzocht of door het inbrengen van water (stoom of nevel) of stikstof in een rookgaslaag het mogelijk is om rookgasontbranding te voorkomen. De experimenten zijn onderdeel van een groter onderzoek naar rookgasexplosies.
Om veiligheidsredenen zijn de experimenten uitgevoerd in een laboratorium in zogenoemde plofkasten en plofvaten. De hoofdvraag van het onderzoek luidde:
Kan door het inbrengen van water (stoom of nevel), of stikstof in een rookgaslaag een rookgasontbranding (inertisering) worden voorkomen?
Koud en warm gasmengsel
De experimenten zijn uitgevoerd met een koud (20 graden Celsius) gasmengsel (propaan) en met een warm (ca. 220 graden Celsius) gasmengsel (propaan). Aan de mengsels zijn verschillende hoeveelheden waternevel, stoom en stikstof (alleen bij het koude gasmengsel) toegevoegd. Daarna is gekeken of dit mengsel tot ontbranding kon worden gebracht.
Op basis van de uitgevoerde experimenten kan geconcludeerd worden dat, zowel met stikstof als met waterdamp een brandbaar gasmengsel (in deze experimenten propaan) geïnertiseerd kan worden en daarmee een rookgasontbranding voorkomen kan worden. Dit is in overeenstemming met gevonden waarden uit internationale literatuur.
Zowel met stikstof als met waterdamp kan een rookgasontbranding voorkomen worden
Bij de experimenten met koude gasmengsels bleek alleen de toevoeging van 34 procent stikstof of meer het gasmengsel te inertiseren. Met waternevel of stoom was niet mogelijk. Bij de experimenten met warme gasmengsels bleek het wel mogelijk om met water het gasmengsel te inertiseren. Dit trad op bij een volumepercentage van ca. 42 procent of hoger.
Inertisering bereiken
De inertisering kan op verschillende manieren bereikt worden. Op de eerste plaats kan het gasmengsel buiten de brandbaarheidsgrenzen (LFL-UFL) worden gebracht door toevoeging van inert gas.
Op de tweede plaats kan het intertiseringspunt worden bereikt (IP) doordat de brandbaarheidsgrenzen van het brandbare gasmengsel naar elkaar toe bewegen naar mate er meer inert gas wordt toegevoegd. Na het IP kan de vlam zichzelf niet onderhouden en vindt er geen ontbranding plaats.
Ten slotte kan bij verdere verdunning het zuurstofpercentage onder de LOC-waarde komen waardoor ontbranding niet meer mogelijk is.
Uit de testen is niet altijd duidelijk gebleken wat het maatgevende mechanisme is geweest. In de meeste situaties is er waarschijnlijk sprake van een combinatie van mechanismen.
Vertaling naar de praktijk
De experimenten zijn uitgevoerd met propaan als brandbaar gas. De berekeningen en conclusies zijn dan ook enkel gebaseerd op de eigenschappen van propaan. In de praktijk kunnen in een rooklaag veel verschillende gassen aanwezig zijn met ieder hun specifieke (brandbaarheids)eigenschappen. Dit maakt een directe vertaling van de resultaten naar de praktijk niet eenvoudig. Toch zijn er wel een paar conclusies te trekken:
- Het is onwaarschijnlijk dat koude rookgassen (< 100 graden Celcius) geïnertiseerd kunnen worden met water (nevel of damp).
- Om hete rookgassen te inertiseren is veel water nodig. Het is in de praktijk daarom lastig om hete gassen zodanig van samenstelling te veranderen door rookgaskoelingstechnieken dat ze niet meer kunnen ontbranden.
- Door rookgaskoeling wordt de temperatuur wel omlaag gebracht. Dit is en blijft belangrijk.
Vervolgonderzoek
De Brandweeracademie en Efectis verzamelen praktijkcasussen en beschrijven en analyseren deze om te achterhalen wat er in de praktijk gebeurt. Verder wordt er dit jaar een praktijkonderzoek uitgevoerd, om beter te snappen wat er gebeurt en om te bepalen hoe rookgasexplosies zijn te voorspellen en te meten. Op basis hiervan hopen de onderzoekers een handelingsperspectief te kunnen opstellen voor brandweermensen.
Samenwerking
De Brandweeracademie voert het onderzoek naar rookgaspexplosies uit in samenwerking met de adviesbureaus DGMR en Efectis. Het onderzoek bestaat uit drie delen:
- De theorie achter rookgasexplosies (onderzoek door DGMR).
- Experimenten met plofkast en plofvat en praktijkexperimenten (Brandweeracademie).
- Onderzoek en analyse van praktijkcasussen met rookgasexplosies (Brandweeracademie en Efectis).
Bron: Brandweer Nederland
Volg Brandveilig op LinkedIn