DECEMBER 2013 DONG ENERGY SKV DOMINOEFFEKT FRA/PÅ BIOMASSELAGER VED BRAND

Transkript

1 DECEMBER 2013 DONG ENERGY SKV DOMINOEFFEKT FRA/PÅ BIOMASSELAGER VED BRAND

2

3 ADRESSE COWI A/S Parallelvej Kongens Lyngby TLF FAX WWW cowi.dk DECEMBER 2013 DONG ENERGY SKV DOMINOEFFEKT FRA/PÅ BIOMASSELAGER VED BRAND PROJEKTNR. A DOKUMENTNR. A VERSION 5.0 UDGIVELSESDATO UDARBEJDET FGG KONTROLLERET MLSN/JBPN GODKENDT FPN

4

5 DOMINOEFFEKT VED BRAND I FLISLAGER 5 INDHOLD 1 Introduktion Biomasselager, bygning og tanke 7 2 Brand i biomasselager Antændelse af biomasse Brandrater Støkiometrisk forbrænding af biomasse Flammetemperatur for brand i biomasse Flammestørrelser og flammestråling for brand i biomasse Flammestråling fra mile og indstråling på objekt 20 3 Dominoeffekt mellem tank 8 og biomasselager Dominoeffekt på tank 8 ved brand i træ-/pileflis Dominoeffekt på tank 8 ved halmbriket- /pillebrand Dominoeffekt på træ-/pileflis fra tank Dominoeffekt på halmbriket/-pillelager fra tank Dominoeffekt mellem LPG-tank og biomasselager Dominoeffekt på LPG-tank fra brand i biomasselager Dominoeffekt fra LPG-tank på biomasselager 27 5 Dominoeffekt mellem 50 m³ letolietank og biomasselager Dominoeffekt på 50 m³ letolietank fra brand i biomasselager Dominoeffekt fra 50 m³ letolietank på biomasselager 31

6 6 DOMINOEFFEKT VED BRAND I FLISLAGER 6 Konklusion 32 7 Referencer 33

7 DOMINOEFFEKT VED BRAND I FLISLAGER 7 1 Introduktion Dong Energy planlægger at opføre et lager for biomasse på Skærbækværkets område. På biomasselageret kan der opbevares træflis, pileflis, halmbriketter, halm piller eller blandinger af disse. Biomassen er antændelig og kan derfor give anledning til en brand på Skærbækværket. Formålet med denne rapport er at beregne om en brand i biomasselageret vil kunne give skader på hhv. to letolietanke og en LPG-tank på Skærbækværket samt at beregne hvorvidt brand i letolietankene eller LPG-tanken kan give anledning til antændelse af oplagret biomasse. 1.1 Biomasselager, bygning og tanke Biomasselageret planlægges som en åben mile med længde 150 m, bredde 50 m og højde op til 30 m. Milen indkantes med en lav betonmur. Uden om milen er der ca m 2 frit areal for bl.a. brandredning og inspektion. Biomassen kan være: Træ- eller pileflis, som har identiske branddata Halmbriketter eller halmpiller, som iflg. DONG Energy også har identiske branddata. Lageret kan også indeholde en blanding af de forskellige brændselstyper. Nærmeste letolietank (tank 8) står ca. 110 m fra kant af mile til side på tank. Tanken er ø58.5 m, 15 m høj og indeholder letolie (gasolie). Tanken er isoleret med 120 mm rockwool, og tankvægstykkelsen er ca. 18 mm i en højde af 7 m over bundpladen. Den anden letolietank er planlagt som 50 m³ opretstående cylindrisk tank placeret umiddelbart vest for blok 2. Tanken vil stå i et dertil dimensioneret tankbassin. LPG-tanken er placeret ca. 65 m fra kant af biomasselager og indeholder op til 1000 kg LPG.

8 8 DOMINOEFFEKT VED BRAND I FLISLAGER Placering af biomasselager, tanke og bygninger er vist på nedenstående foto, Figur 1-1. Tank 8 (letolie) Letolietank 50 m 3 Propangastank Biomasselager Figur 1-1 Placering af biomasselager, tanke og bygninger

9 DOMINOEFFEKT VED BRAND I FLISLAGER 9 2 Brand i biomasselager Nedenfor gennemgås hvad der skal til for at der kan opstå en brand i biomasselageret, hvordan branden er modelleret og hvordan varmepåvirkningen af objekter nær branden beregnes. 2.1 Antændelse af biomasse Der kan opstå en brand i den opbevarede biomasse ved selvantændelse Antændelse af træ-/pileflis Selvantændelsestemperaturen, T ig for træ er iflg. Ignition Handbook /8/ typisk C, for Douglasgran uden fugt 350 C. /9/ angiver 250 C som den nedre grænse for hvornår træ normalt antændes ved kortvarig varmepåvirkning (minutter til timer). Ved langvarig varmepåvirkning (flere måneder) kan træ antændes ved ned til 77 C. jf. /9/ Hvorvidt en varmestråling vil kunne hæve temperaturen til T ig afhænger af strålingsintensiteten og af træs varmeledningsevne og dets varmekapacitet. Ignition Handbook angiver at en strålingsintensitet på 28 kw/m² er tilstrækkelig for at antænde massivt Douglasgran. Da træflis ikke er massivt træ, men små stykker med lidt luft imellem, kan temperaturstigningen ved stråling ikke beregnes uden at opstille en række usikre forudsætninger. Der er derfor nødvendigt at benyttes strålingsintensiteten som kriterium for antændelse af flisen. Også andre kilder angiver minimum strålingsintensitet for antændelse: Strålingsintensitet q for antændelse af træflis kw/m 2 Ignition Handbook 15 Ignition of wood, a state of the art (average) 20 Ignition of wood, a state of the art (design) 12,5 Predicting the piloted ignition of wood (low) 10

10 10 DOMINOEFFEKT VED BRAND I FLISLAGER Der vælges en repræsentativ strålingsintensitet på 12.5 kw/m² til de følgende vurderinger. Strålingsintensitet q for antændelse af træflis 12.5 kw/m Antændelse af halmpiller/-briketter Combustion properties of Straw Briquettes /14/ angiver at halmbriketter antændes ved temperaturer op til C, mens halm antændes ved C. Der er ikke fundet kilder som beskriver hvilken strålingsintensitet der er nødvendig for at antænde halmpiller/-briketter. Det vurderes derfor at halmpiller/-briketter antændes ved samme varmepåvirkning som træflis/pileflis. Strålingsintensitet q for antændelse af halmpiller/-briketter 12.5 kw/m Brandrater Brandraten er afgørende for hvor voldsom en brand er. Som tommelfingerregel er brandraten proportional med højden af flammerne. Brandraten for faste stoffer, mbr beregnes simplificeret som: mbr ideal = Hc/Lv, hvor Hc er brændværdien og Lv er den specifikke energimængde til frigivelse af flygtige stoffer fra brændslet. Følgende brandrater og deres kilder er angivet nedenfor: Brændsel Brandrate mbr Brændværdi Hc Lv Hc/Lv mbr g/m²/s Kilde kj/g Kilde kj/g Kilde Flis 10 Konsekvensberegninger Douglasgran 13 Fire Dynamics 19.4 Fire Dynamics 1.85 Fire Dynamics Bøg 19.5 SFPE Gran 19.4 SFPE 2.79 Fire Dynamics Eg 1.41 Fire Dynamics Polypropylen 18 Enclosure Fire Dynamics

11 DOMINOEFFEKT VED BRAND I FLISLAGER Brandrate for træflis/pileflis På basis af ovenstående tabel vurderes at brandraten for flis vil være 0.01 kg/m²/s, men da overfladen af milen ikke er plan og glat, men skrå og nubret og vil derfor have et større brandbart overfladeareal per terrænareal end en tilsvarende mængde træ. Der regnes derfor med kg/s pr m² terrænareal. Brandrate, flis kg/m²/s Brandrate for halmpiller/-briketter Der er ikke umiddelbart fundet nogle kilder der vurderer brandraten for halmpiller/-briketter. Brandraten for halmpiller/-briketter diskuteres i 2.5.2, hvor det findes at: Brandrate, halm kg/m²/s 2.3 Støkiometrisk forbrænding af biomasse Træflis/pileflis Flisen består af ca. 50 % C, 5 % H og resten aske, ilt og metaller. Under forbrændingen dannes hhv. trækoks og flygtige gasser iflg. Drysdale med følgende sammensætning: Wood Volatiles Char Formula CH 1.5 O 0.7 CH 2 O CH 0.2 O 0.02 Theoretical air 5.7 kg air/kg fuel 4.6 kg air/ kg fuel 11.2 kg air/kg fuel requirements Halmpiller/-briketter Halm på tør basis består typisk af : Stof Vægt % typisk Vægt % Variation Aske Kulstof C Brint H Ilt O Andet < 1

12 12 DOMINOEFFEKT VED BRAND I FLISLAGER Det støkiometriske luftforbrug ved forbrænding af 0.47 kg C og 0.06 kg H 2 er 1.32 kg O 2 og 4.36 kg N 2, og med halmens indhold af vand, aske og ilt bliver luftforbruget 5.25 kg luft pr kg fugtig halm. 2.4 Flammetemperatur for brand i biomasse Flammetemperatur ved brand i træflis/pileflis Iflg. oplysning fra DONG Energy indeholder træflisen % vægt vand. Der regnes med 40 %. Brændværdien for tør flis er kj/kg jf. Fire Dynamics og SFPE. Med 40 % vand i flisen bliver brændværdien Hc nedre = 19400*(1-0.4) - 0.4*2250 = kj/kg. Der regnes med kj/kg. Der er ikke umiddelbart fundet nogle relevante kilder med flammetemperatur for brand i træ. For pølbrand i væsker angiver Fire and Explosion Guidance /5/ en flammetemperatur på 1250 K K er en typisk flammetemperatur for en oliepølbrand. Røgmængden fra forbrænding af 1 kg træ er m røg = m fuel + m vand + m luft *λ. m fuel =1, m vand = 1 (50 % vand i flis), m luft = 5.7 Ved beregning af røggastemperaturen som funktion af træs brandværdi og middelvarmefylden af røggassen findes, at luftoverskudskoefficienten λ = 1.33 for netop at give en flammetemperatur på 1250 K. Denne temperatur benyttes derfor som flammetemperatur for brand i træflis/pileflis. T F (Flis) 1250 K Brandværdi 11 MJ/kg Flammetemperatur ved brand i halmpiller/-briketter Iflg. oplysninger fra DONG Energy er brændværdien (nedre brændværdi) for halmpiller/-briketter 16 MJ/kg, og vandindholdet er typisk 10 %. Ved adiabatisk forbrænding ville røggastemperaturen blive 1903 C. Med 33 % luftoverskud og et strålingstab på 25 % bliver flammetemperaturen ca K. T F (halm) 1400 K Brandværdi 16 MJ/kg

13 DOMINOEFFEKT VED BRAND I FLISLAGER Flammestørrelser og flammestråling for brand i biomasse Flammestørrelser beregnes vha. COWIs program POOLFIRE, som er udviklet til brand i en cirkulær væskepøl med formler iht. Yellow Book. Programmet benyttes her til at bestemme geometri (flammeforskydning og flammehøjde) af brande ud fra brandværdi og brandrate for brændslet. Ved pølbrand af olieprodukter dannes en væsentlig større mængde sod end ved forbrænding af træ eller halm. POOLFIRE programmet er derfor modificeret til ikke at have nogen skyggevirkning fra sod i flammen. Endvidere indgår molvægten af dampen fra olien i modellen, og her indsættes så i stedet molvægten for de flygtige gasser fra træ eller halm. Biomasselageret er 50 m på den korte side, og selvom branden kan være længere end bredden, regnes ved pølbrand med et areal svarende til kvadratet af den korte side. Dvs. der regnes på en brand med ækvivalent pøldiameter på 57 m. for alle scenarier med brand i biomasselageret. For at beregne flammestørrelser beregnes brandene som fladebrande (pølbrande), idet der er veludviklede metoder til dette, der tager hensyn til vindens påvirkning. På baggrund af pølbrandene beregnes milebranden hvor overfladen ikke er plan men skrånende. Varmestrålingen fra flammeoverfladen (SEP, Surface Emmisive Power) beregnes som: SEP = σ*ε F *T F 4 σ = stephan Boltzmanns konstant 5.67*10-8 W/m 2 K 4 ε F = emissiviteten i flammen T F = flammetemperatur K Iflg. Konus Handbook er: ε F = 1 ( ) a F = 1.5*T F *c s c s = koncentrationen af sod i røggassen kg/m³ D F = Flammediameter m Flammestørrelse og flammestråling ved brand i træ- /pileflis Iflg. SFPE dannes der kg smoke per kg brændsel ved forbrænding af Douglasgran. Der regnes med 0.02 kg/kg for træflis/pileflis. Antages sod at være identisk med smoke bliver sodmængden i røggassen 0.02/( *1.33) = kg sod/kg røggas. Densiteten af røggassen ved 1250 K = 0.28 kg/m³ hvorved c s = 0.002*0.28 = 5.6*10-4 kg sod/m³ røggas. a F = 1.5*1250*5.6*10-4 = 1.1

14 14 DOMINOEFFEKT VED BRAND I FLISLAGER hvorved ε F = 1 (. ) Med 57 m pøldiameter bliver ε F = 1 ( ) = 1-e (-1.1*57) = 1. Selv ved en flammetykkelse på ned til 3.5 m bliver ε F = 1. SEP = σ*ε F *T F 4 = 5.67*10-8 *1* = W/m²= 138 kw/m² D F 57 m SEP 138 kw/m 2 T F 1250 K Figur 2-1, Figur 2-2 og Figur 2-3 viser flammehøjderne og forskydningerne ved hhv. 1.5, 5 og 10 m/s vindhastighed. Milen beregnes her som en brændende cylinder. Figurerne viser flammehøjderne ved de forskellige vindhastigheder. Den side af flammen, der vender mod det påvirkede objekt (forsiden af flammen) er vist med rød farve, medens bagsiden af flammen er vist med blå farve. Højden af flammen og tiltning af denne varierer med vindhastigheden. Det ses at flammerne forskydes mod det påvirkede objekt selv ved lave vindhastigheder. Figur 2-1 Flisbrand ved 1.5 m/s vind

15 DOMINOEFFEKT VED BRAND I FLISLAGER 15 Figur 2-2 Flisbrand ved 5 m/s vind Figur 2-3 Flisbrand ved 10 m/s vind Flammestørrelser og flammestråling ved brand i halmbriketter/halmpiller SEP for halmbrand regnes efter samme metode som SEP for flisbrand. SEP for halmbrand bliver noget større (214 kw/m²) end for flisbranden pga. den højere flammetemperatur. Det ses af Figur 2-5 til Figur 2-7, at flammerne nær jordoverfladen kun i ubetydeligt omfang skjules af sort røg. Der regnes derfor med at SEP = 214 kw/m² ved stråling fra siderne af flammen. Oven over flammen er der derimod

16 16 DOMINOEFFEKT VED BRAND I FLISLAGER sort røg, som absorberer størstedelen af strålingen. Der antages her at SEP = 20 kw/m² Hvis der regnes med at brandraten for halmbriketter/piller svarer til brandraten for træflis nemlig kg/sm 2, at brændværdien er 16 MJ/kg og et fladeareal på π / 4 *57 2 = 2550 m², da bliver flammehøjden ved 5 m/s vind ca. 10 m høj som vist nedenfor: Figur 2-4 Beregnet flammehøjde ved 5 m/s vind. Nedenfor gengives billeder af faktiske halmbrande, sandsynligvis baller, forskellige steder i Danmark Figur 2-5 Halmbrand ved Grindsted september 2013

17 DOMINOEFFEKT VED BRAND I FLISLAGER 17 Figur 2-6 Halmbrand ved Roskilde oktober 2013 Figur 2-7 Halmbrand ved Næstved Af Figur 2-5 til Figur 2-7 ses at flammerne fra halmbrande generelt er ret lave sammenlignet med højden af den brændende halmstak. En halmstak af baller vil være mere porøs end en stabel halmbriketter/-piller og der vil derfor være bedre mulighed for ilttilførsel til en brand i halmballer end i halmbriketter/-piller. Flammehøjden for en brand i halmbriketter/-piller vil sandsynligvis derfor være lavere end for brand i halmballer. På Figur 2-4 bliver flammerne er beregnet til at være næsten 10 m høje hvilket er urealistisk sammenhold med Figur 2-5 til Figur 2-7. For at opnå en mere realistisk flammehøjde for brand i halmpiller/briketter benyttes derfor en noget mindre brandrate end for træflis, nemlig kg/sm 2 i stedet for kg/sm 2. Derved bliver flammehøjden ved beregningen kun 5 m, som vist på Figur 2-8.

18 18 DOMINOEFFEKT VED BRAND I FLISLAGER Figur 2-8 Flammehøjde ved halmbrand med brandrate kg/sm2 Figur 2-9, Figur 2-10 og Figur 2-11 viser flammehøjderne og forskydningerne ved hhv. 1.5, 5 og 10 m/s vindhastighed. Figur 2-9 Halmbrand ved 1.5 m/s vind

19 DOMINOEFFEKT VED BRAND I FLISLAGER 19 Figur 2-10 Halmbrand ved 5 m/s vind Figur 2-11 Halmbrand ved 10 m/s vind Brand i halmbriketter/-piller Brandrate SEP flammeside SEP flammetop T F kg/sm kw/m 2 20 kw/m K

20 20 DOMINOEFFEKT VED BRAND I FLISLAGER 2.6 Flammestråling fra mile og indstråling på objekt Flammestråling fra mile Strålingen, q ind, der modtages på det objekt, der skal vurderes for dominoeffekt, vil være SEP*φ, hvor φ er en viewfaktor afhængig af afstand og størrelsesforhold mellem flammer og objekt, der modtager strålingen (her kun et lille fladeelement). Da milen har skrå sider, følger flammerne siden. Ved brand i milen regnes flammehøjden lokalt på siden at have den samme højde som beregnet for en fladebrand (Figur 2-12). Der regnes på ugunstige situationer hvor vinden blæser flammerne imod det bestrålede objekt hvorved flammerne forskydes således, at der bliver kortere afstand mellem stak og objekt. Afstanden mindskes jo kraftigere vinden er, for så vidt den blæser fra stak mod objekt. Ved brand i flis-mile regnes med SEP = 138 kw/m². Ved brand i halm-mile regnes nederste halvdel af flammen at stråle frit med SEP 214 kw/m² og øverste halvdel, som er delvist skjult bag røg, med SEP 20 kw/m². Røg Mile Flamme objekt Figur 2-12 Flammer fra brand i halmstak eller flisstak Brand SEP T F Træ-/pileflis 138 kw/m K Halm nederste halvdel 214 kw/m K Halm øverste halvdel 20 kw/m² Strålingsintensitet på objekt Strålingsintensiteten på et objekt beregnes som: q = SEP*ϕ hvor ϕ er view-faktoren.

21 DOMINOEFFEKT VED BRAND I FLISLAGER 21 ϕ beregnes ved opdeling og summation af delflammer i forskellig højde og afstand fra objektet iht. VDI Värmeatlas Bild 8b Nettoindstråling på objektet q ind = SEP*ϕ*ε - σ*ε*(t tank/mur 4-283K 4 ) hvor σ er Stefan Boltzmanns konstant og ε er tankens emissions/absorptionsfaktor. ε er typisk Varmeledning ind i objekt Varmeledning ind gennem objektet beregnes ved at opdele objektet i en række dellag, i, og varmefluxen ind gennem objektet beregnes for hvert dellag som: q = λi/δi*(ti i -Ti i+1 ) opvarmning af hvert dellag bliver: dt i =q*dtid/( δ i *ρ i *cp i ) Varmeledningen og dermed temperaturen i tankvæggene er beregnet med modificerede udgaver af COWIs program Temperaturstigning i tanksvøb.

22 22 DOMINOEFFEKT VED BRAND I FLISLAGER 3 Dominoeffekt mellem tank 8 og biomasselager Tank 8 er placeret nord for det kommende biomasselager. Tanken er ø58.5 m og 15 m høj. Afstanden fra kant af biomasselager til svøb på tank 8 er ca. 110 m. Tank 8 er delvist beskyttet af en ca. 6 m høj jordvold. 3.1 Dominoeffekt på tank 8 ved brand i træ- /pileflis Der regnes på en brand i biomasselageret med flammehøjde og forskydning som beskrevet i afsnit Milebranden har nederst en brede på 50 m der bliver smallere og skråner væk fra tank 8 med højden. Strålingsintensiteten på tank 8 er: Vindhastighed Flammeforskydning View-faktor Strålingsintensitet 1.5 m/s 6 m kw/m 2 5 m/s 14 m kw/m 2 10 m/s 20 m kw/m 2 Tank 8 bliver bestrålet på den ene side med 6.2 kw/m². Dækpladen stråler ud til omgivelserne med en intensitet, der er en funktion af dens temperatur. q = q ind q ud = 6.2* ε dækplade - σ*ε dækplade *((T dækplade +273) ) kw/m² Bortledningen af varme fra svøbet sker ved stråling til tankens modsatte side og derfra ved transmission gennem isoleringen og stråling til det fri. Temperaturforløbet i isolering og svøb som funktion af tiden er som følger:

23 DOMINOEFFEKT VED BRAND I FLISLAGER 23 Figur 3-1 Temperatur i dækplade og svøb på tank 8 ved 6.2 kw/m² strålingsintensitet Beregningen er alene udført på svøbet over væskeniveauet i tanken. Her vil der være mulighed for antændelse af oliedampe, hvis svøbstemperaturen er over selvantændelsestemperaturen for letolie. Svøbstemperaturen bliver maksimalt 169 C og selvantændelsestemperaturen for letolie er ca. 338 C. Da oliens selvantændelsestemperatur ikke opnås er der ikke risiko for dominoeffekt fra træ-/pileflis branden på tank Dominoeffekt på tank 8 ved halmbriket- /pillebrand Ved 110 m afstand mellem halmlagerkant og kant af tank 8 bliver strålingsintensiteten på tank 8 ved 1.5 m/s vind 5.3 kw/m² i 6 m højde. Vindhastighed Flammeforskydning View-faktor Strålingsintensitet 1.5 m/s 6 m kw/m 2 5 m/s 13 m kw/m 2 10 m/s 20 m kw/m 2

24 24 DOMINOEFFEKT VED BRAND I FLISLAGER Figur 3-2 Temperatur i dækplade og svøb på tank 8 ved 5.3 kw/m² strålingsintensitet Svøbstemperaturen bliver 157 C og letolie vil derfor ikke antændes, dvs. der er ikke risiko for dominoeffekt fra halmpille/-briket branden på tank Dominoeffekt på træ-/pileflis fra tank 8 I rapporten Konsekvensberegninger, august 2011 (beregninger er bilag til DONG Energy SKV sikkerhedsrapport), er overløb fra tank 8 til tankgård med brand i tankgård til følge, eneste scenarie med uheld på letolietank (beregning 1). Det antages at scenariet er repræsentativt for varmestråling fra tank 8 til biomasselageret. Afstanden mellem tankgårdskant og biomasselagerkant vurderes at være 90 m og fra centrum af tankgårdsbrand til kant af biomasselager 130 m. Beregning 1 i Konsekvensberegninger er gentaget i nærværende rapport og strålingsintensiteten er vist nedenfor:

25 DOMINOEFFEKT VED BRAND I FLISLAGER 25 Figur 3-3 Strålingsintensitet fra brand i tankgård. Figur 3-3 viser varmestråling som funktion af afstand fra centrum af pølbranden ved tre standard vejrklasser, eksempelvis 5/D, der står for en vindhastighed på 5 m/s og en Pasquill vejrstabilitetsklasse D. Det ses af Figur 3-3, at strålingsintensiteten 130 m fra midte af tankgård er maksimalt 3 kw/m². For at antænde træflisen skal strålingsintensiteten iht. afsnit 2.1 være mindst 12.5 kw/m², og der vil derfor ikke kunne opstå dominoeffekt på biomasselageret ved tankgårdsbranden. 3.4 Dominoeffekt på halmbriket/-pillelager fra tank 8 Iht. Afsnit 3.3, Figur 3-3 vil strålingsintensiteten på biomasselageret blive 3 kw/m² ved brand i tankgården for tank 8. Da det er vurderet, at strålingsintensiteten for at antænde oplagrede halmbriketter/-piller skal være ca kw/m², vurderes det heller ikke at kunne antænde halmbriketterne/-pillerne.

26 26 DOMINOEFFEKT VED BRAND I FLISLAGER 4 Dominoeffekt mellem LPG-tank og biomasselager LPG (propangas)-tanken er placeret således, at afstanden mellem kanten af biomasselageret og tankvæggen er ca. 65 m. Tanken er cylinderformet og vender en langside mod milens langside. Pga. den korte afstand mellem mile og tank, beregnes strålingen fra milen som fra en skrå flade opdelt i terrasser jf. Figur Strålingsintensiteten beregnes i 1 m højde. 4.1 Dominoeffekt på LPG-tank fra brand i biomasselager Træ-/pileflis Beregning af strålingen er baseret på principperne i afsnit 2.6, hvor SEP fra flammerne er 138 kw/m². Strålingsintensiteten på tanken vil være: Vindhastighed Flammeforskydning View-faktor Strålingsintensitet 1.5 m/s 6 m kw/m 2 5 m/s 14 m kw/m 2 10 m/s 20 m kw/m Halmbriketter/-piller SEP fra nederste halvdel af flammen er 214 kw/m² og fra øverste halvdel 20 kw/m². Vindhastighed Flammeforskydning View-faktor Strålingsintensitet 1.5 m/s 6 m kw/m 2 5 m/s 13 m kw/m 2 10 m/s 20 m kw/m 2

27 DOMINOEFFEKT VED BRAND I FLISLAGER Tilladelig strålingsintensitet Iflg. Major Hazard Control /10/ må strålingsintensiteten på en LPG-tank maksimalt være som følger: Ubeskyttet LPG tank 7.8 kw/m 2 LPG-tanken vil for brand i biomasselageret kunne blive påvirket med en strålingsintensitet på op til 21.7 kw/m². Dvs. der er mulighed for dominoeffekt fra brand i biomasselager på LPG tanken, hvis LPG tanken ikke overrisles eller beskyttes på anden vis. LPG-tanken vil kunne beskyttes ved: at flytte LPG-tanken længere væk fra biomasselageret at udstyrer LPG-tanken med overrisling at isolerer LPG-tanken med varmeisolering eller at bygge en flammeskærm mellem LPG-tanken og lageret Ifølge Fredericia Brandvæsen skal varmebeskyttelsen af LPG-tanken ved brand være effektiv i mindst 1 time. 4.2 Dominoeffekt fra LPG-tank på biomasselager I Konsekvensberegninger /1/ er der scenarie med uheld på LPG-tanken i form af en BLEVE efterfulgt af en fireball (beregning 8). En BLEVE giver en trykbølge og efterfølges af en ildkugle, der kan give varmestråling på biomasselageret og muligvis antænde ophvirvlet støv eller lignende. Flammestråling fra ildkugle er vist nedenfor:

28 28 DOMINOEFFEKT VED BRAND I FLISLAGER Figur 4-1 Flammestråling fra BLEVE i LPG-tank Det fremgår af grafen, at afstanden fra centrum af ildkuglen til 12.5 kw/m² er 110 m. Varigheden af branden er 5.1 sekund, men selvom varigheden er kort, kan det ikke udelukkes, at træflis eller anden biomasse ophvirvlet af trykbølgen antændes inden for de 110 m. Afstanden for at undgå dominoeffekt fra BLEVE/fireball i LPG-tank på biomasselageret er: Strålingsintensitet 12.5 kw/m2 110 m Afstanden mellem LPG-tanken og biomasselageret er ca. 65 m og der er derfor mulighed for at en BLEVE/fireball i LPG-tanken kan give dominoeffekt på biomasselageret. Det fremgår af /11/, at sandsynligheden for en BLEVE er 9,5 x per år. Normalt opereres der med en bagatelgrænse for sandsynlighed på 1 x 10-9 per år. I Konsekvensberegninger /1/ er der ligeledes beregnet et gasudslip fra rør fra propangastanken mod blokbygning, beregning 5. Der kan dannes en antændelig gassky, der kan række ind i biomasselageret.

29 DOMINOEFFEKT VED BRAND I FLISLAGER 29 Figur 4-5 Afstand til ½LEL fra udslip forårsaget af brud af gasrør fra propantank Ved lav vindhastighed (vindhastighed 1.5 m/s og vejrstabilitetsklasse F) kan den antændelige gassky række ca. 155 meter væk fra brudstedet og dermed ind i biomasselageret. For større vindhastigheder vil dispersionen af gassen øges og området med gas i antændelig koncentration blive mindre. Ved antændelse af den antændelige gassky vil biomasselageret muligvis kunne antændes, selvom gasskybranden har varighed på < 1 sekund. Afstanden for at undgå dominoeffekt fra brud på gasrør fra LPG-tank på biomasselageret er: Gassky til ½ LEL 155 m Afstanden mellem LPG-tanken og biomasselageret er ca. 65 m og der er derfor mulighed for at en gasskybrand kan give dominoeffekt på biomasselageret. Det fremgår af /11/, at sandsynligheden for en gasskybrand er 3,3 x 10-8 per år.

30 30 DOMINOEFFEKT VED BRAND I FLISLAGER 5 Dominoeffekt mellem 50 m³ letolietank og biomasselager Letolietanken er på 50 m³, og den er placeret lige vest for blok 2. Ved en evt. brand i biomasselageret vil blok 3 og akkumulatortank for fjernvarme skygge væsentligt for flammestråling fra flammerne. Afstanden fra biomasselageret til svøb på letolietanken er ca. 215 m. 5.1 Dominoeffekt på 50 m³ letolietank fra brand i biomasselager Træ-/pileflis Påvirkningen på tank 8 i en afstand af 110 m er maksmalt 6.2 kw/m², og svøbstemperatuen bliver maksimalt 159 C og vil ikke kunne antænde letolien. Påvirkningen på den lille 50 m 3 letolietank må på grund af den større afstand og skyggeeffekt fra blok 3 blive mindre og tilsvarende give en endnu lavere svøbstemperatur. Det vurderes derfor, at letolien ikke vil antændes, og der vil derfor ikke kunne opstå dominoeffekt fra en brand i træ-/pileflis på 50 m³ letolietanken, såfremt tanken bygges som varmeisoleret tank. Såfremt tanken bygges uden varmeisolering på denne, vil svøbstemperaturen alt andet lige blive højere. Det anføres i /12/, at der generelt er en accept af, at varmefluxen skal være minimum 8 kw/m² for at bringe en stålplade med isolering på bagsiden op på en temperatur på 300 C. I det aktuelle tilfælde er varmefluxen maksimalt 6.2 kw/m² (se afs. 3.1), hvorfor svøbstemperaturen i ligevægtssituationen vil være lavere end de 300 C også for en uisoleret tank. Der er derfor ikke fare for dominoeffekt Halmbriketter/-piller Påvirkningen på tank 8 i en afstand af 110 m er maksmalt 5.3 kw/m², og svøbstemperaturen bliver maksimalt 157 C og vil ikke kunne antænde letolien. Påvirkningen på den lille 50 m 3 letolietank må derfor blive mindre og tilsvarende give en

31 DOMINOEFFEKT VED BRAND I FLISLAGER 31 endnu lavere svøbstemperatur. Det vurderes derfor, at letolien ikke antændes af brand i halmbriketter/-piller og der ikke er mulighed for dominoeffekt fra brand i biomasselager på letolietanken. 5.2 Dominoeffekt fra 50 m³ letolietank på biomasselager Det antages, at 50 m 3 letolietanken opstilles i en tankgård alene for letolietanken. En pølbrand i letolietankgården vil dermed få et mindre areal end en brand i tankgården for Tank 8. Derudover er afstanden til biomasselageret større end mellem tank 8 og biomasselageret, og der vil være en skyggevirkning fra blok 3 og fra varmtvandstanken. Det vurderes derfor, at en brand i 50 m³ letolietanken ikke vil kunne give dominoeffekt på biomasselageret.

32 32 DOMINOEFFEKT VED BRAND I FLISLAGER 6 Konklusion Afstanden mellem det påtænkte biomasselager og m 3 letolietank (tank 8) er tilstrækkelig stor at der ikke er risiko for dominoeffekt mellem tank 8 og biomasselager. Det samme gælder for eventuel dominovirkning mellem biomasselageret og en påtænkt 50 m³ letolietank placeret umiddelbart vest for Blok 2, uanset om denne tank varmeisoleres eller ej. Mest kritisk er vekselvirkningen mellem biomasselageret og den eksisterende propangastank, der står placeret vest for Blok 3. Brand i biomasselageret vil være dominerende i risikobetragtningerne, idet en sådan må formodes at have en ikke ubetydelig sandsynlighed. Propangastanken bør derfor beskyttes mod effekten af en brand i biomasselageret. Dette kan ske ved at: flytte LPG-tanken længere væk fra biomasselageret således at varmestrålingen på tanken ikke overstiger 7.8 kw/m² udstyre LPG-tanken med overrisling isolere LPG-tanken med varmeisolering eller bygge en flammeskærm mellem LPG-tanken og biomasselageret Biomasselageret vil også kunne antændes ved antændte udslip fra LPG-tanken ved en BLEVE med fireball eller hvis der opstår en stor gasskybrand. Disse hændelser er imidlertid så lidt sandsynlige, at der med rimelighed kan ses bort fra disse. Det fremgår af /11/, at sandsynligheden for en BLEVE er 9,5 x per år og for gasskybrand 3,3 x 10-8 per år. Normalt opereres der med en bagatelgrænse på 1 x 10-9 per år. Generelt er der ikke de store forskelle mellem konsekvenserne for brand i halmbriketter/-piller og træflis/pileflis. Det vurderes at brand i blandinger med flere forskellige typer biomasse heller ikke vil give væsentligt andeledes brandscenarier.

33 DOMINOEFFEKT VED BRAND I FLISLAGER 33 7 Referencer 1 Konsekvensberegninger SKV; COWI, August Fire Dynamics; An Introduction to Fire Dynamics, Dougal Drysdale, SFPE; Fire Protection Engineering, Society of Fire Protection Engineers, Enclosure Fire Dynamics; Björn Karlsson and James G. Quintiere, Fire and Explosion Guidance; UKOOA/HSE, Konus Handbook; Heat Transfer Techniqui with Organic Media, Walter Wagner, Yellow Book; Methods for the calculation of Phycical Effects,; TNO, Ignition Handbook; Vytenis Babrauskas, SFPE, Low-temperature Ignition of Wood; Pyropheric Carbon and Long-term, Lowtemperature Ignition of Wood, Vytenis Babrauskas 10 Major Hazard Control, A Practical Manual, ILO, Isorisiko- og FN-kurver for ethanol, propangas og gasolie på DONG SKV, 8. sept (COWI). 12 Fires in large atmospheric storage tanks and their effect on adjacent tanks, 2012 (Loughborough University, UK) 13 VDI Värmeatlas, Berechnungsblätter für den Wärmeubergang, Verein Deutcher Ingeniure, 1984, ISBN Combustion Properties of Straw Briquttes, Zhao Qing-ling, Chen Fu-jin, Wang Yang-yang and Zhang Bai-liang, research Journal of Applies Sciences, Engineering and Technology 5(11): , 2013

34 34 DOMINOEFFEKT VED BRAND I FLISLAGER