Behållare med ättiksyra

På kokeriets fjärde våning finns två behållare innehållande ättiksyra som utgör en brandrisk. Det här kan förklaras med att ättiksyra har en flampunkt på 40 grader (Pride Chess, 2002). Flampunkten är den lägsta temperatur som vätskan måste uppvärmas till för att de från vätskan avgivna gaserna ska antändas av en öppen låga (NE, 2010). Vid inventeringen

uppmärksammades att det är mycket varmt i kokeriet, uppskattningsvis 30 grader. Sommartid kommer temperaturen stiga ytterligare och sannolikt kommer det kunna bli minst 40 grader. Vid den här temperaturen kommer ättiksyra kunna antändas utav endast en gnista, därmed utgör den också en brandrisk. Dessa behållare är placerade i syrakarsavdelningen, se Figur 12.

Ett scenario är att en behållare med ättiksyra brister, till exempel då de fraktas in till sin plats. Sannolikheten för händelsen är inte överhängande stor, men konsekvens kan bli desto större.

Brandens effektutveckling

Handberäkningar kan göras för att få en uppfattning om ättiksyras effektutveckling. Brandens effektutveckling är ett bra mått på brandens potential att skada människor, miljö och egendom. Effekten för vätskebränder kan beräknas genom:

(1) (Karlsson & Quintiere, 2000)

där

A_f= Brinnande ytans area (m)

X= Förbränningseffektivitet, ett mått på hur effektivt bränslet förbrukas. 1,0 motsvarar fullständig förbränning, dvs. all energi utvinns. (-)

26

=Förbränningsvärme för den brinnande vätskan (MJ/kg)

= Förbränningshastighet per ytenhet (kg/m²S)

För att arean som flyter ut på golvet ska kunna bestämmas krävs en del antaganden. De två behållarna rymmer 1000 liter vardera. Ett antagande görs om att endast den ena deltar i branden, samt att 800 liter ättiksyra rinner ut på golvet. Det finns vissa osäkerheter kring hur vätskan flyter ut. Det här beror bland annat på golvets egenskaper och lutningen på byggnaden. En beräkning kommer göras på arean 100 m², vilket innebär en diameter på 11,3 m. Ett

ytterligare antagande som görs är att förbränningseffektiviteten, X, uppskattas till ett värde på 0,7.

Förbränningshastigheten per ytenhet, , ges av:

(Karlsson & Quintiere, 2000)

Den givna formeln används då diametern är under 1 m. I detta fall kommer beräkningen utföras på en diameter över 1 m. Förbränningshastigheten kommer bli relativt konstant och = (Karlsson & Quintiere, 2000). I SFPE Handbook of Fire Protection Engineering (NFPA & SFPE, 2002)finns en formel för att uppskatta värdet på

(2)

där

I SFPE Handbook of Fire Protection Engineering (NFPA & SFPE, 2002) hittas värden för ättiksyra:





(2)

Värdet för förbränningshastigheten sätt in i ekvation (1)

27

(1)

Effekten som branden utvecklar uppgår till cirka 30 MW. Om istället arean skulle antas vara 50 m², meden diameter på 8 m, kommer effektutvecklingen uppgå till hälften av den nyss

beräknade, alltså på ett ungefär 15 MW.

För att få en förståelse om ättiksyrans brandpåverkan kan den jämföras med en brinnande papperskorg som beskrivas ha en effektutveckling på 0,1 MW (Karlsson & Quintiere, 2000) och en brinnande bil som har en effektutveckling på 2-4 MW (Svensson, 2006). Det här tyder alltså på att både vid arean 100 m² och vid 50 m² kommer det innebära en mycket stor

effektutveckling. En utav behållarna är skyddad med sprinkler, men denna skyddsanordning gör ingen nytta vid läckage eftersom vätskan då rinner ut över golvet. Branden kommer att kunna göra stor skada på inventarierna och därmed slå ut avdelningen. Om kokeriet är ur funktion leder det till stopp i produktionskedjan.

Brandgasspridning

Att värmen av branden gör skada är inte svårt att förstå, då man med blotta ögat kan se det. Brandgasernas skador är däremot mindre lätta att identifiera. Brandgaserna innehåller korrosiva och nedsmutsande ämnen. Skadorna av brandgaserna kan komma att bli mer omfattande än de termiska skadorna. Dessa skadeverkningar uppgår ofta till stora ekonomiska värden (Johansson, 1999). Främst är det brandgaser som genom öppningar som dörrar och otätheter i

genomföringar sprids till intilliggande utrymmen. En liten brand kan genom stor utbredning av brandgaser göra mycket stor skada. Hindras inte spridningen av brandgaser kan även själv branden spridas (Grimvall et al, 2003). För att förhindra brandspridning och förbättra

egendomsskyddet i byggnader används brandceller. Tanken är att en brand under en föreskriven minsta tid kan utvecklas utan att spridas till andra delar av byggnaden (Jönsson et al, 2005). Genom att på detta sätt stänga inne farliga aktiviteter i begränsade utrymmen kan brand- och brandgasspridningen förhindras (Perméus, 1996).

Vid inventeringen uppmärksammades att det inte finns några brandcellsindelningar som

avgränsar avdelningarna i huvudbyggnaden. I stort sett är avdelningarna en enda stor brandcell. Detta innebär att spridningen till de anslutande avdelningarna kan ske obehindrat. Då branden i kokeriet pågått ett tag finns därför stor risk för brandgasspridning. Ättiksyran är självfallet inte enda källa till bildning av brandgaser. Men för att få en uppfattning av ättiksyrans bidrag till brandgasspridningen kan handberäkning på brandgasernas utveckling göras.

Rökfyllnadsberäkningen har genomförts med Tanaka‐Yamanas modell som är baserad på Zukoskis plymmodell. Modellen är anpassad för beräkningar i stora utrymmen.

Beräkningsgången redovisas kortfattat nedan. En utförligare beskrivning hänvisas till Karlsson & Quintiere (2000).

28

 Antag ett värde på brandgasernas densitet, pg

 Beräkna värdet på konstanten k genom (3)

 Beräkna tiden t genom (4)

 Kontrollera det uppskattade värdet på densiteten genom kontrollberäkning enligt

 Stämmer inte det beräknande värdet på pg med det antagna, måste ny beräkning genomföras.

Det första som måste göras vid en beräkning över rökfyllnad är att bestämma brandens storlek. Branden kan utvecklas på många olika sätt. Enligt Gardanova (2004) kan branden beskrivas som tidsberoende, vilket innebär att den förändras beroende av tiden. Eller så har branden en konstant effektutveckling. I verkligheten är en brand är tidsberoende, men att beräkna på en konstant effektutveckling kan vara användbart i många fall. Att använda sig av en konstant effektutveckling resulterar i en mer konservativ beräkning än vid användning av en

tidsberoende brand.

Då effektutvecklingen är tidsberoende används följande uttryck.

(Karlsson & Quintiere, 2000)

är en tillväxthastighet och n är en tillväxthastighetsexponent. För beräkningen på ättiksyran antas en konstant effektutveckling. Då tillväxthastigheten är konstant är n=0 blir därmed Den tidigare beräknade effektutveckligen för ättiksyra sätts då in i uttrycket (Karlsson & Quintiere 2000). Nedan presenteras ingångsvärdena. För brandens effektutveckling har 15 MW valts, alltså i det fall då ättiksyrans area antas vara 50 m² och meden diameter på 8 m.

Ingångsvärden Förklaring

Z= 3 m Höjd för brandgaslager

H= 6 m Rummets höjd

S= 300 m² Rumsarea

cp=1 kJ/kg K Specifik värmekapacitet

Ta=313 K Temperatur på omgivande luft

g= 9.81 m/s² Gravitationskonstant

Q=15 MW Brandens effektutveckling

pa=1,128 kg/m³ Omgivande luftens densitet pg= ska beräknas (kg/m³) Brandgasernas densitet t= ska beräknas (s) Tid till rökfyllnad k= ska beräknas (-) Dimensionslös konstant

29 Antar värdet p_g=0.33 kg/m³ (3) = 0,217413 (4) Kontroll av pg (5) p_g=0,33285 kg/m³

På grund av antaganden kan de ovanstående beräkningarna inte ses som exakta, men ger en ungefärlig bild över vad som kommer ske. Man bör ta i beaktning att beräkningen visar enbart vad ättiksyran ger ifrån sig, då även annat i lokalen bidrar kommer brandgasernas utveckling vara större. Med de givna förutsättningarna har tiden för att brandgaserna nått höjden 3 m ovan golv beräknats till cirka 15 s. Genom att beräkna den volym som blivit rökfylld under dessa 15 s, och dela det genom tiden så erhålls hur mycket brandgaser som produceras per sekund. En beräkning kan nu göras som ger en approximativ tid för rökfyllnaden i det närliggande utrymmet. Vilket är det utrymme som rymmer kokarna, se den schematiska bilden över kokeriet Figur 10.

Volymen i syrakarsavdelning som blivit rökfylld beräknas. Den höjd för brandgaslagret som valdes multipliceras med arean för rummet.

Genom att dela volymen med den aktuella tiden erhålls produktion av brandgaser per sekund.

Ett antagande görs om att längden är 150 m, bredden är 10 m, och höjden 6 m för det närliggande utrymmet. Volymen kan beräknas.

30

Genom att dela volymen med brandgasproduktion per sekund fås hur många sekunder det tar att rökfylla utrymmet.

= 150 s

Som tidigare nämnt är detta endast ungefärligt, och inte ett exakt svar. Men beräkningen visar principen och det är att rökfyllnaden går mycket snabbt. Ett fungerande brandskydd, både aktivt och det passivt, kommer därför vara mycket viktigt. Om brandgaser inte ska spridas och skada alltför många utrymmen måste larmning ske genast. Samtidigt kan ett passivt brandskydd bestående av ordentliga avgränsningar i byggnaden se till att spridningen förhindras. För ju mer brandgaser som finns i rummet, desto farligare blir det för personalen, och desto svårare

kommer räddningstjänstens insats att bli.

Effektutveckling och rökfyllnadsberäkning är utförd endast för ättiksyra. Men enligt Erik Isaksson (personlig kommunikation, 8 december) kan liknande utveckling tänkas ske i andra delar i fabriken, där det finns andra brandfarliga ämnen och vätskor.

Värst ekonomisk konsekvens uppstår om fabrikens korskopplingsrum och ställverk skadas (Christer Larsson, personlig kommunikation 29 september 2010). Dessa viktiga utrymmen är därför uppförda som brandceller. Att tro att detta innebär att utrymmen är helt säkrade är dock ett felaktigt antagande. Domsjö Fabrikers byggnader är gamla vilket medför att det ständigt pågår tillbyggnader och ombyggnationer. Det här genererar problem med tätningar som

uppkommer vid håltagningar för elledningar, rör och andra genomföringar genom väggar. Även i korskopplingsrum och ställverk finns vissa otäta genomföringar där brandgaserna kan spridas in, bland annat var ett rum tätad med vanligt fogskum, se Figur 13. I inventeringen

uppmärksammades även trasiga dörrstängare, se Figur 13. I värsta fall kan en dörr stå öppen och då kommer röken utan tvekan spridas in. Enligt Johansson och Rigberth (1999) kommer stora mängder sot bildas vid branden, som orsakar nedsmutsning av ytor, förstör hårddiskar och elektronisk utrustning. Som tidigare nämnt innehåller brandgaserna även korrosiva ämnen. Korrosion innebär en oavsiktlig förstörelse av metaller. När en korrosiv syra eller salt kommer i kontakt med en metallyta får man räkna med att korrosion uppstår. Känsligast för korrosiva ämnen är elektronik och hårdvaran som datorprogram lagras på. Även under normala

förhållanden är de känsliga för förekommande luftföroreningar. Därav är de ofta inkapslade. Om de är inkapslade kan de efter en brand verka oskadade men när skyddet brutits ner av de korrosiva produkterna går de sönder inom en kort tid. Enligt Christer Larsson (personlig kommunikation, 29 september 2010) skulle skador i ställverk och korskopplingsrum med största sannolikhet innebära totalstopp för fabriken.

31

Generellt sätt är öppningar i sektionerade byggnadsdelar något som ofta försummas. Men för att brandspridningen ska kunna stoppas måste dessa ägnas betydligt större uppmärksamhet. Kabelgenomgångar och kabelstegen är stora riskfaktorer. Även om de omgivande väggarna har hög klass så kommer dessa vara eldtransportörer. Speciell uppmärksamhet bör alltid ägnas väggenomgångar (Perméus, 1996).

Skadorna vid en brand beror mycket på tid till släckning. I många av de tillbud som setts över har släckning gjorts av den egna personalen. Det här ger en mycket kort insatstid. Även installationer som sprinkler förkortar tid till släckning. I de fall då branden inte kan släckas av personal på plats krävs en insats av räddningstjänsten. En förutsättning för en lyckad insats är god kännedom av fabrikens lokaler. Bland annat bör man veta lämpligast inträngningsväg, var släckvatten kan tas och om det finns några särskilda risker som till exempel brandfarliga varor. Örnsköldsviks räddningstjänst, som blir larmade samtidigt som Domsjös egen styrka, bidrar med sina resurser men förutsätter att Domsjö Fabrikers egen styrka ska ha goda kunskaper om byggnaden. Domsjös brandstation är belägen ett kortare avstånd från huvudbyggnaden, vilket medför att körtiden är mindre än en minut. Det här bidrar till att släckningsarbetet kommer kunna påbörjas mycket snabbt. Dock är det ingen lätt uppgift att redan i tidigt skede släcka en brand i denna byggnad. Det bör tas i beaktning att vissa delar av byggnaden är svåråtkomliga. Räddningstjänstens säkerhet vid insats blir nu en relevant fråga. Om försvårande

omständigheter finns kommer släckningsarbetet inte bli lika effektivt. Ofta skiljer man mellan

32

hög och låg riskmiljö. Enligt Jönsson et al (2005) innebär hög riskmiljö avser sådan miljö där någon av följande faktorer förekommer:

• Långa inträngningsvägar (>25 meter)

• Insatser i stora, höga eller djupa byggnader eller anläggningar • Riskerna för att rök- eller kemdykarnas reträttväg spärras • Svårigheter att orientera sig

• Om räddningsledaren i övrigt bedömer arbetsmiljön som hög riskmiljö

En insats i huvudbyggnaden skulle sannolikt innebära ett arbete i hög riskmiljö. Vid en brand i den analyserade delen av kokeriet så måste räddningsmanskapet passera upp genom ett

trapphus för att ta sig till detta fjärde våningsplan. Avdelningen som är lång, på ett ungefär 150 m, och utan några brandcellgränser kommer som tidigare uppmärksammats snabbt att rökfyllas, se Figur 14. Inträngningsvägen blir lång, vilket innebär att arbetet kommer utförs i hög

riskmiljö och därmed är särskilt personalkrävande för räddningstjänsten. Angreppstiden i dessa miljöer är, på grund av de långa inträngningsvägarna, betydligt längre än normalt och en brand inte kan bekämpas lika effektivt. Till följd kommer branden kunna växa och skada mer

utrymmen.

33