Bijzonder Listige Explosie Van Energie

 

Kans en effect

schiphol3-980x653

De kans dat er een vliegtuig uit de lucht valt is heel klein, maar áls het gebeurt heb je vaak direct te maken met veel schade en slachtoffers en wordt hier breeduit aandacht aan besteed in de media. In het verkeer vallen jaarlijks veel meer slachtoffers dan door vliegtuigongelukken: wereldwijd zo’n 1.200.000 per jaar, wat overeen zou komen met  7 propvolle Jumbo Jets per dag! Toch stappen sommige mensen liever in de auto dan in een vliegtuig. Dit komt doordat men in de auto het idee heeft zelf die risico’s in de hand te hebben en dat de slachtoffers die in het verkeer vallen over een heel jaar worden verdeeld, terwijl dat met een vliegtuigramp in een keer naar voren komt.

Hoewel de kans op ongelukken in de chemische industrie bijzonder klein is, is het risico nooit helemaal uitgesloten (zie: de FAR verklaring). Het probleem is ook hier dat áls er iets gebeurt dit vaak op grootse schaal gebeurt, met kans op slachtoffers en schade aan apparatuur en de omgeving.

Eén van die dingen die mis kunnen gaan is een explosie van bijvoorbeeld een opslagtank of iets anders. Bij een explosie komt in een korte tijd een hoeveelheid damp vrij die voor een drukverhoging in de atmosfeer zorgt. Het is deze drukverhoging die voor de ellende zorgt, want de meeste gebouwen en de mens zijn niet ontworpen om aan een hogere druk dan de normale omgevingsluchtdruk van 1 bar te worden blootgesteld. Als je de verwoestende werking van een explosie ziet verwacht je dat enorme drukken worden gehaald. Toch is dit niet zo. Ruiten breken bij een overdruk (de druk hoger dan de omgevingsluchtdruk) van 10 millibar (0,01 bar), bakstenen huizen worden verwoest bij een overdruk van 170 millibar (0,17 bar) en geen mens overleeft een drukgolf van 700 mbar (0,7 bar).

Bijzonder Listige Explosie Van Energie

Er bestaan allerlei soorten explosies die kunnen optreden afhankelijk van de soort stoffen (vaste stoffen zoals TNT, gas in een gasfles, stof uit een graansilo) en de omstandigheden. Een van de meest verwoestende explosies is de BLEVE (spreek uit: Blevvie). BLEVE is een Engelstalige afkorting van Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion oftewel “expanderende kokende vloeistof damp explosie” 

Bij omgevingstemperatuur en -druk nemen gassen veel volume in. Om deze gassen op een efficiënte manier op te slaan in een opslagtank of te vervoeren per tankauto of treinwagon, wordt het daarom óf sterk afgekoeld zodat het vloeibaar wordt (bij bijvoorbeeld stikstof, zuurstof of koolzuur) óf onder druk gebracht (zoals bij propaangas of LPG), zodat het gas overgaat in een vloeistof.

De koude en warme BLEVE

Een tank met een “vloeibaar gas” op een lage temperatuur (vloeibare stikstof bijvoorbeeld is -196 ˚C), zal langzaam opwarmen doordat de omgevingstemperatuur hoger is dan de temperatuur in de tank. Hierdoor zal warmte vanuit de omgeving de tank instromen en deze opwarmen. Door het opwarmen zal een deel van de vloeibare stikstof verdampen en weer damp worden. Deze damp veroorzaakt een drukverhoging in de tank. Elke tank is beveiligd met een systeem om de druk te regelen (bijvoorbeeld door de druk vrij te laten naar de atmosfeer of als dit niet kan naar een dampverwerkings- of een affakkel installatie). Als deze drukregeling kapot gaat is er altijd nog een aparte veiligheidsklep. Deze veiligheidsklep wordt door een veer dichtgedrukt. Als de druk van de damp hoger wordt dan de veerdruk zal de veiligheidsklep openen en ook naar de atmosfeer afblazen. De veerdruk staat precies afgesteld op de maximale druk die de tank kan weerstaan (de ontwerpdruk). Stel dat beiden falen of dat de capaciteit van de veiligheidsklep niet goed berekend is, dan stijgt de druk tot voorbij de ontwerpdruk van de tank. Op een zeker moment zal er een scheur in de tank ontstaan en zal deze openscheuren. Door het openscheuren daalt de druk in de tank plotseling sterk waardoor het inmiddels sterk opgewarmde stikstof als een gek begint te koken en heel veel damp veroorzaakt. Dit zal een drukgolf veroorzaken. In onderstaand filmpje zie je een docent die dit experiment uitvoert. Hij vult de fles met vloeibare stikstof en sluit deze af met de dop. Op de fles zit geen systeem om de oplopende druk af te laten en zie wat het effect is.

Stikstof is niet brandbaar, dus na het vrijkomen van de damp is het over. Als je niet door rondvliegende tankdelen bent getroffen is er verder niets aan de hand.

Het wordt nog een tandje gevaarlijker als de opgeslagen stof ook nog brandbaar is zoals propaangas, butaangas of een mengsel van die twee: LPG (Liquefied Petroleum Gas: Vloeibaar gemaakt raffinage gas). Als een tank met een van deze gassen door een brand wordt opgewarmd zal de warmte van het vuur worden opgenomen door de vloeistof in de tank. De vloeistof zal gaan koken en alle warmte absorberen. Door het koken zal, net als bij de stikstoftank, de druk gaan oplopen totdat het punt wordt bereikt waarbij de veiligheidsklep opengaat en de druk aflaat. Doordat er gas uit de afblaas stroomt zal er minder in de tank achterblijven en zal het vloeistofniveau gaan dalen. Er komt een punt waarbij niet meer voldoende vloeistof aanwezig is om de warmte van het vuur af te voeren. De temperatuur van de tankwand zal daar sterk oplopen tot een graad of 600, waardoor de sterkte van het staal sterk afneemt en de tank het op een gegeven moment begeeft. Je beseft je eigenlijk niet hoeveel energie er in dit soort brandstoffen zit opgesloten als je ze gecontroleerd verbrandt in je barbecue of in de motor van je auto. Als al die opgekropte energie in één keer ongecontroleerd vrijkomt krijg je dus een Bijzonder Listige Explosie Van Energie. In onderstaand filmpje wordt dit duidelijk gemaakt.

De gevolgen van een BLEVE

Wat de consequentie van een BLEVE is moge duidelijk zijn: schade aan gebouwen, in brand vliegen van dingen die in de directe omgeving staan en brandwonden of erger voor de mensen in de nadere omgeving. In onderstaande tabel kun je zien wat de maximale afstand is vanaf de explosie om nog aan dat effect te worden blootgesteld.

Bleve 1

Je ziet bijvoorbeeld dat als je in de buurt bent van een LPG tankwagen die in de brand staat je binnen een straal van 150 meter (!) geen kans hebt om te overleven. Een enorme impact dus!

LPG en propaan wordt niet alleen in de industrie gebruikt, maar ook op de camping en bij woonhuizen die niet op het gasnet staan aangesloten. Wat daar de maximale afstand is waarop een effect kan optreden staat afgebeeld in de onderstaande tabel.

Bleve 2

Zoals je ziet vliegt je boerderij in de fik als de tank in een straal staat van 44 meter rond het huis. Bij de meeste boerderijen in de polder zie ik die tanks veel dichterbij staan dan 44 meter, slechts voor het zicht afgescheiden door een schutting of een struik. In de officiële richtlijn van de overheid staat ook een veel kleinere maximale afstand tussen de tank en het woonhuis genoemd dan deze 44 meter. Ik zou mijn tankje in de tuin maar ingraven en afdekken met een laag beton van 50 cm dik als ik dit wist.

Het bovenstaande filmpje geeft een experimentele situatie weer van een BLEVE maar helaas zijn er in de echte wereld in de geschiedenis ook een aantal BLEVE’s geweest die slachtoffers hebben geëist. Onderstaand een filmpje van een heel grote BLEVE in Korea van een gasopslag depot.

In de blog FAR verklaring heb je kunnen lezen wat een risico inhoudt, namelijk de kans  x effect. Hoewel het effect van een BLEVE duidelijk heel groot is, is de kans erop door allerlei beheersmaatregelen (de tank dient in een put te staan die met schuim afgedekt/geblust kan worden, voorzien te zijn van sprinklerinstallaties voor koeling etc.) heel klein en daardoor is het risico aanvaardbaar. In de praktijk gebeurt een BLEVE daarom gelukkig ook bijna nooit (meer).

0 antwoorden

Plaats een Reactie

Meepraten?
Draag gerust bij!

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *