Siedende Flüssigkeit expandierende Dampfexplosion - Boiling liquid expanding vapor explosion

Flammen nach einer brennbaren Flüssigkeit BLEVE aus einem Tankschiff . (BLEVEs beinhalten nicht unbedingt Feuer).

Eine siedende Flüssigkeit expandierende Dampfexplosion ( BLEVE , / b l ɛ v í / blev -EE ) eine Explosion verursacht durch die Ruptur eines Behälters , enthaltend ein unter Druck stehender Flüssigkeit , die erreicht Temperaturen oberhalb ihres Siedepunktes . Da der Siedepunkt einer Flüssigkeit mit dem Druck ansteigt , kann der Inhalt des unter Druck stehenden Gefäßes flüssig bleiben, solange das Gefäß intakt ist. Wenn die Integrität des Gefäßes gefährdet ist , kann der Druckverlust und das Absinken des Siedepunkts dazu führen, dass sich die Flüssigkeit schnell in Gas umwandelt und sich extrem schnell ausdehnt. Ist das Gas zusätzlich brennbar , wie dies zB bei Kohlenwasserstoffen und Alkoholen der Fall ist , können durch einen Folgebrand weitere Schäden entstehen.

Mechanismus

Es gibt drei Schlüsselelemente, die ein BLEVE verursachen:

  1. Ein Stoff in flüssiger Form bei einer Temperatur über seinem normalen Siedepunkt bei Atmosphärendruck.
  2. Ein Sicherheitsbehälter, der den Druck aufrechterhält, der die Substanz in flüssiger Form hält.
  3. Ein plötzlicher Verlust der Eindämmung, der den Druck schnell absenkt.

Typischerweise beginnt ein BLEVE mit einem Flüssigkeitsbehälter, der über seiner normalen Siedetemperatur bei Atmosphärendruck gehalten wird. Viele Stoffe, die normalerweise als Flüssigkeiten gelagert werden, wie CO 2 , Propan und andere ähnliche technische Gase, haben Siedetemperaturen bei Atmosphärendruck weit unter der Raumtemperatur. Im Fall von Wasser kann ein BLEVE auftreten, wenn eine unter Druck stehende Wasserkammer weit über die standardmäßigen 100 °C (212 °F) erhitzt wird. Da das kochende Wasser ihn unter Druck setzt, muss dieser Behälter flüssiges Wasser bei sehr hohen Temperaturen aufnehmen können.

Wenn der unter Druck stehende Behälter, der eine Flüssigkeit mit hoher Temperatur enthält (die je nach Stoff Raumtemperatur sein kann) reißt, geht der Druck verloren, der das Sieden der Flüssigkeit verhindert. Wenn der Bruch katastrophal ist, bei dem das Gefäß sofort keinen Druck mehr halten kann, dann entsteht plötzlich eine große Flüssigkeitsmasse mit sehr hoher Temperatur und sehr niedrigem Druck. Dadurch kocht ein Teil der Flüssigkeit „sofort“ auf, was wiederum eine extrem schnelle Expansion bewirkt. Je nach Temperatur, Druck und Stoff kann diese Ausdehnung so schnell sein, dass sie als Explosion eingestuft werden kann, die in der Lage ist, der Umgebung schwere Schäden zuzufügen.

Beispiel Wasser

Zum Beispiel könnte ein Tank mit unter Druck stehendem flüssigem Wasser, das bei 204,4 °C (400 °F) gehalten wird, auf 1,7 MPa (250 psi) über dem atmosphärischen ("Überdruck") unter Druck gesetzt werden. Wenn der Tank mit dem Wasser platzen würde, würde für einen kurzen Moment ein Volumen an flüssigem Wasser vorhanden sein, das wie folgt wäre:

  • Luftdruck
  • eine Temperatur von 204,4 °C (400 °F).

Bei Atmosphärendruck beträgt der Siedepunkt von Wasser 100 °C (212 °F) – flüssiges Wasser bei Atmosphärendruck existiert bei Temperaturen über 100 °C (212 °F) nicht. In diesem Moment würde das Wasser kochen und sich explosionsartig in Dampf verwandeln, und das in Gas umgewandelte flüssige Wasser mit einer Temperatur von 204,4 °C (400 °F) würde deutlich mehr Volumen (≈ 1.600-fach) einnehmen als als Flüssigkeit, wodurch ein Dampf entsteht Explosion. Solche Explosionen können auftreten, wenn das überhitzte Wasser eines Kessels durch einen Spalt in einem Kessel austritt und eine Kesselexplosion verursacht .

BLEVEs ohne chemische Reaktionen

Ein BLEVE muss weder eine chemische Explosion noch ein Feuer sein: Wenn ein brennbarer Stoff jedoch einem BLEVE ausgesetzt ist, kann er auch einer starken Erwärmung ausgesetzt sein, entweder durch eine externe Wärmequelle, die den Gefäßbruch an erster Stelle oder von einer internen Quelle lokaler Erwärmung, wie z. B. Hautreibung . Durch diese Erwärmung kann sich eine brennbare Substanz entzünden , was zu einer sekundären Explosion führt, die durch das primäre BLEVE verursacht wird. Während die Explosionswirkung eines BLEVE verheerend sein kann, kann eine brennbare Substanz wie Propan die Gefahr erheblich erhöhen.

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Während der Begriff BLEVE am häufigsten verwendet wird, um die Ergebnisse eines durch Feuer platzenden Behälters mit brennbarer Flüssigkeit zu beschreiben, kann ein BLEVE sogar bei einer nicht brennbaren Substanz wie Wasser, flüssigem Stickstoff , flüssigem Helium oder anderen Kältemitteln oder Kryogenen auftreten , und wird daher normalerweise nicht als eine Art chemischer Explosion angesehen . Beachten Sie, dass im Fall von verflüssigten Gasen, BLEVEs auch wegen der schnellen Abkühlung gefährlich sein kann aufgrund der Absorption der Verdampfungsenthalpie (zB Erfrierungen) oder wegen möglicher Erstickung , wenn ein großes Volumen an Gas erzeugt wird und nicht schnell verteilt ( B. innerhalb eines Gebäudes oder bei Gasen, die schwerer als Luft sind, in einem Trog) oder wegen der Giftigkeit der entstehenden Gase.

Feuer

BLEVEs können durch ein externes Feuer in der Nähe des Lagerbehälters verursacht werden, das eine Erwärmung des Inhalts und einen Druckaufbau verursacht. Während Tanks oft so konstruiert sind, dass sie einem großen Druck standhalten, kann eine ständige Erwärmung dazu führen, dass das Metall geschwächt wird und schließlich versagt. Wenn der Tank in einem Bereich erhitzt wird, in dem keine Flüssigkeit vorhanden ist, kann er schneller platzen, ohne dass die Flüssigkeit die Wärme aufnimmt. Gasbehälter sind in der Regel ausgestattet mit Entlastungsventilen , die Überdruckbelüftungs, aber der Tank kann immer noch fehlschlagen , wenn der Druck nicht schnell genug freigegeben wird. Überdruckventile sind so bemessen, dass sie den Druck schnell genug ablassen, um zu verhindern, dass der Druck über die Stärke des Behälters hinaus ansteigt, jedoch nicht so schnell, dass eine Explosion verursacht wird. Ein Überdruckventil entsprechender Größe lässt die Flüssigkeit im Inneren langsam sieden, wobei ein konstanter Druck im Behälter aufrechterhalten wird, bis die gesamte Flüssigkeit aufgekocht ist und der Behälter leer ist.

Wenn der betreffende Stoff entzündlich ist, ist es wahrscheinlich, dass sich die resultierende Wolke des Stoffes nach dem Auftreten des BLEVE entzündet und einen Feuerball und möglicherweise eine Kraftstoff-Luft-Explosion bildet , auch als Dampfwolkenexplosion (VCE) bezeichnet . Sind die Materialien toxisch , wird eine große Fläche kontaminiert .

Vorfälle

Der Begriff "BLEVE" wurde von drei Forschern der Versicherungsgesellschaft Factory Mutual bei der Analyse eines Unfalls in einer ihrer Forschungseinrichtungen im Jahr 1957 mit einem chemischen Reaktorbehälter geprägt.

Am 18. August 1959 erlitt die Feuerwehr von Kansas City ihren zweitgrößten Verlust an Menschenleben im Dienst, als ein 25.000 Gallonen (95.000 Liter) großer Benzintank während eines Brandes auf dem Southwest Boulevard explodierte und 5 Feuerwehrleute tötete.

Beispiele für andere BLEVE-Vorfälle waren:

Sicherheitsmaßnahmen

Einige Brandminderungsmaßnahmen sind unter Flüssiggas aufgeführt .

Transport Canada hat ein Schulungsvideo für Rettungskräfte veröffentlicht, um auf BLEVEs zu reagieren und diese zu verhindern. Sie weisen auch darauf hin, dass Expertenrat beim Canadian Transport Emergency Centre von Transport Canada, CANUTEC, eingeholt werden kann.

Siehe auch

Verweise

Externe Links