TOKSET FIRE SAFE JÄTEASTIASUOJAN PALO-OMINAISUUKSIEN SELVITYS

Transkriptio

1 TOKSET FIRE SAFE JÄTEASTIASUOJAN PALO-OMINAISUUKSIEN SELVITYS

2 Sisällysluettelo 1 TYÖN SISÄLTÖ TOKSET -JÄTESÄILIÖIDEN KUVAUS TOKSET-JÄTEASTIA SÄILIÖN SYTTYVYYS, PALON KEHITTYMINEN JA VOIMAKKUUS SEKÄ YMPÄRISTÖÖN KOHDISTUVA LÄMPÖVAIKUTUS Polttokokeiden järjestelyt Havainnot TOKSET-säiliöiden syttymisestä ja palon kehittymisestä Koepoltto Koepoltto Koepoltto Jäteastian palamisen voimakkuuden arviointi TOKSET jäteastiasuojan vaikutus ja roskien palamisen ympäristöön synnyttämä lämpövaikutus SYTTYNEEN TOKSET-JÄTEASTIAN AUTOMAATTINEN SAMMUTTAMINEN YHTEENVETO... 9 KIRJALLISUUSLÄHTEET Viittaukset

3 1 TYÖN SISÄLTÖ Tässä raportissa esitetään tulokset TOKSET Oy:n ja Paloinsinööritoimisto Uudenmaan paloturva Oy:n loppuvuonna 2017 tekemästä TOKSET -jätesäiliöiden palo-ominaisuuksien tutkimuksesta. Tulokset sisältävät selvityksen TOKSET -jätesäiliöiden syttymisestä, palon kehittymisestä ja voimakkuudesta sekä ympäristöön kohdistuvan lämpövaikutuksen voimakkuudesta. Lisäksi esitetään toimiva säiliöiden palon sammuttamiseen soveltuva automaattinen alkusammutin. Tulokset perustuvat polttokokeiden tuloksiin sekä niiden analysointiin palotekniikan menetelmiä käyttäen. 2 TOKSET -JÄTESÄILIÖIDEN KUVAUS Tässä raportissa tarkastellaan asuinalueille ja keräyspisteisiin tarkoitettuja ruostumattomasta teräksestä valmistettuja Tokset-jäteastiasuojia, jotka esitetään kuvassa 1 [1]. Kuva 1. a) Asuinalueille ja keräyspisteisiin tarkoitettu Tokset-jäteastiasuoja 3

4 3 TOKSET-JÄTEASTIA SÄILIÖN SYTTYVYYS, PALON KEHITTYMINEN JA VOIMAKKUUS SEKÄ YMPÄRISTÖÖN KOHDISTUVA LÄMPÖVAIKUTUS TOKSET -säiliön syttyvyyttä ja palamisen voimakkuutta tutkittiin Kirkkonummen Upinniemessä sijaitsevassa Meriturvan palokoulutuskeskuksessa 18.x.2017 järjestetyissä polttokokeissa. Näissä kokeissa tutkittiin automaattisen sammutuslaitteen vaikutusta säiliön paloon. Tässä luvussa käsitellään säiliöiden syttyvyyttä ja palamisen voimakkuutta sekä arvioidaan laskennallisesti palavan TOKSET -säiliön ympäristöönsä kohdistamaa lämpövaikutusta sen palamisen voimakkuuden perusteella. Automaattisen Impulssijauhesammuttimen toimintaa käsitellään seuraavassa luvussa. 3.1 Polttokokeiden järjestelyt Polttokokeissa tutkittiin TOKSET -jäteastiasuojaa, jonka tilavuus on 0,7 m3. Jäteastiasuojan jätepalokuormaa simuloitiin muovisiin jäteastioihin laitetulla pakatulla keräyspaperilla, jota oli säiliössä noin 500l verran (kuva). Sytyttäminen tehtiin kaasusytyttimellä. Alkupalolla kuvattiin jätepussin mukana kulkeutunutta sytytyslähdettä (esim. tupakan natsa). Palo kehittyi hyvin hitaasti ja sammutusjärjestelmän vaatiman lämmön / liekin saamiseksi kantta jouduttiin avaamaan useassa kokeessa liekin sammuessa muutoin hapenpuutteeseen. Kuva 3. a) Polttokokeiden näytteet. b) Tyypillinen säiliön täyttö jätteitä simuloivalla palokuormalla. 4 Uudenmaan Paloturva Oy Y-tunnus

5 3.2 Havainnot TOKSET-säiliöiden syttymisestä ja palon kehittymisestä Koepoltto 1 Palo sytytettiin kasan päältä säiliön keskikohdasta. Sammute toimi ajassa 45 s. Koe päätettiin 10 min kuluttua sytytyksestä. Palo oli kokonaan sammunut. Tilannetta seurattiin noin puolen tunnin ajan eikä siinä tapahtunut mitään olennaista muutosta. IR-lämpömittarilla mitatut kontin seinän pintalämpötila oli suurimmillaan 11 astetta eli lämmön nousua 1C aste. Kuva 1. a) Alkupalo muutaman minuutin kuluttua sytytyksestä ja b) tilanne noin 10 minuuttia sytytyksestä sammutteen toiminnan jälkeen 5

6 3.2.2 Koepoltto 2 Palo sytytettiin kasan sivulta mahdollisimman kaukaa säiliön keskikohdasta (sammutteen sijainti kohdasta). Sammute toimi ajassa 4 min 15 sekuntia. Koe päätettiin 15 min kuluttua sytytyksestä. (10 min sammutteen toiminnan jälkeen) Palon sytytys jouduttiin uusimaan, koska palo sammui itsestään hapenpuutteeseen ensimmäisen yrityksen jälkeen. Ensimmäisen sytytyksen jälkeen reunan läheisyyteen jäänyt kytevä pesäke putosi alaspäin ja sytytti palon uudelleen n 8 min kohdalla. Suurin mitattu lämpötila jäteastiasuojan päältä 100 C astetta ja kontin seinästä oli testissä 32 C astetta eli lämpötilan nousu kontin seinässä oli 16 C astetta. 6

7 3.2.3 Koepoltto 3 Täysimittainen 30 min polttokoe ilman sammutetta. Palo sytytettiin sytytysnesteellä n 0,5 l. Luukku oli suljettuna kokeen ajan. Suurin mitattu lämpötila kontin seinästä oli 20 min kohdalla 31 C astetta eli lämpötilan nousu oli 20C astetta. Kuva 1. a) Alkupalo muutaman minuutin kuluttua sytytyksestä ja b) tilanne noin 10 minuuttia sytytyksestä sammutteen toiminnan jälkeen 3.3 Jäteastian palamisen voimakkuuden arviointi Palaminen syntyy kemiallisista reaktioista palamiskykyisten kaasujen ja hapen välillä pienissä, mutta rajallisissa tilavuusalkioissa. Hiilivetypolttoaineille kuluvan hapen määrän ja reaktiossa syntyvän lämpöenergian suhde on vakio, noin 13 MJ per kilogramma happea. Liekkien palamisalueilla lämpötila ja siten kaasun tiheys ei vaihtele kovin paljoa eri polttoaineille: näin hapen massan ja tilavuuden suhde on suhteellisen vakio. Täten voidaan olettaa, että liekkien tilavuudella ja syntyvällä lämpöenergialla on suoraviivainen yhteys. Tässä tarkastelussa jäteastian palamisen voimakkuus eli paloteho arvioidaan käyttäen näitä arvoja. Voidaan laskea, että yhden jäteastian suurin paloteho on noin MW/m2. (jäteastiasuojan ansiosta happirajoitteinen) Nykyisten suojaetäisyyksien perustana käytetään arvoa: Yksittäisen jäteastian paloteho 2 MW vastaavasti neljän jäteastian paloteho on 8 MW. Tutkimuksessa Jätekeskusten paloturvallisuus Riskit ympäristölle tulipalotilanteessa roskien (PET) palotehoksi kartiokalorimerikokeissa oli saatu kokeellisesti noin 0,8 MW/m2, (SER) jätteen noin 0,50 MW/m2 (luvuissa ei ole mukana jäteastia). 7

8 3.4 TOKSET jäteastiasuojan vaikutus ja roskien palamisen ympäristöön synnyttämä lämpövaikutus Polttokokeiden aikana jäteastia suoja oli sijoitettuna teräksisen merikuljetuskontin välittömään läheisyyteen, jonka pintalämpötilaa mitattiin aika ajoin. Täyden palamisen vaiheessa (koe 3) ilman sammutetta) 15 cm metrin etäisyydellä TOKSET -säiliön reunasta olleen seinän pintalämpötilan nousu oli noin ΔTs = 10 oc. Tämä lämpötilan nousu noin 5 minuutissa vastaa noin 2 kw/m2 suuruista lämpösäteilyä. Kun tätä arvoa korjataan (1) konvektiivisella lämpöhäviöllä, jonka suuruus on noin 0,5 kw/m2, saadaan lämpösäteilylle arvio 2,5 kw/m2. Lämpövaikutukseen liittyy myös ikkunalasien rikkoutumisen vaara, koska ikkunalasi tyypillisesti kestää tulipalon lämpövaikutusta seuraavalla tavalla: ikkunalasi voi särkyä 9 kw/m2:n suuruisen lämpövuon vaikutuksesta ikkunalasi ei kestä yli 35 kw/m2:n suuruista lämpövuota Näillä arvoilla voidaan todeta, ettei palava roska-astian aiheuttama lämpövaikutus Tokset Fire Safe jäteastia suojan sisällä ei aiheuta merkittävää tulipalonvaaraa, vaikka se olisi lähellä rakennusta (kokeessa 15 cm). 4 SYTTYNEEN TOKSET-JÄTEASTIAN AUTOMAATTINEN SAMMUTTAMINEN Kahdessa kokeessa tutkittiin syttyneen TOKSET -säiliön automaattista sammuttamista. Seuraavassa tarkastellaan jauhesammuttimella tehtyä koetta. Sammuttimena käytettiin ABCimpulssijauhesammutinta (sammuttimien ominaisuuksia esitetään tarkemmin liitteellä B). Laitteen suuttimen toimintalämpötila oli 79 astetta C. Se kiinnitettiin TOKSET -säiliön kannen metallirakenteisiin. TOKSET -säiliö sytytettiin samalla tavalla kuin muissakin kokeissa käyttäen palavalla nesteellä kasteltua paperista ja muovista koostuvaa palokuormaa. Jauhesammutin laukesi em. ajan kuluessa, kun lämpötila oli saavuttanut 79 asteen -arvon sytytyksen jälkeen. Tällöin liekit sammuivat välittömästi. Jauhe peitti säiliön palavat materiaalit (kuva) eikä palaminen alkanut uudestaan seurantajakson aikana (kuva). 8

9 5 YHTEENVETO Tässä raportissa esitetyt polttokokeet osoittavat, että TOKSET -jäteastia suojassa syttyneen palon kehittyminen täyteen vaiheeseen estyy kokonaan johtuen siitä, että alkanut palo ei saa happea riittävästi palamiseen. Jos TOKSET -astiasuojan kansi on kiinni, palo ei hapen puutteen vuoksi pääse kehittymään vaaralliseksi. Tehtyjen poltto kokeiden tulosten mukaan 6 kg:n automaattinen ABC-luokan impulssi jauhesammutin, jonka laukeamislämpötila on 79 celsius astetta, soveltuu TOKSET -jäteastiasuojien suojaukseen, koska se sammuttaa alkavan palon ja lisäksi palavien pintojen peittyminen jauheella estää uudelleen syttymisen. Samalle tuotteelle tehty täyden mittakaavan polttokoe (30 min) osoitti myös tuotteen tiiveyden ja palon sammumisen itsekseen happirajoitteisena. Itse sammutin on suojattu astian rakenteilla siten että, sammutin on vaikea ilkivaltaisesti rikkoa. Astiasuoja voidaan varustaa myös lukolla joka estää asiattomien pääsyn jäteastialle, myös tämä parantaa kokonaisturvallisuutta ja pienentää tahallisen sytyttämisen mahdollisuutta. Edellä mainittujen ominaisuuksien ansiosta pidän tuotetta hyvin soveltuvana paloturvallisuuden parantamiseen kohteisiin, joissa nykymääräykset mm. suojaetäisyyksien osalta on vaikea täyttää. Helsingissä, PALOINSINÖÖRITOIMISTO Uudenmaan paloturva Oy Ari Mattila Paloinsinööri AMK Paloturvallisuussuunnittelija Fise-T 9

10 KIRJALLISUUSLÄHTEET 1. TOKSET Oy:n nettisivut. (viitattu ) 2. Hietaniemi, J Tiiviin ja matalan pientaloalueen paloturvallisuus (Fire safety in densely built residential areas). Espoo: VTT. 227 s. + liitt. 144 s. VTT Tiedotteita - Research Notes: Mikkola, E Puupinnan syttyminen. Espoo: VTT Tiedotteita Research Notes 4. ENY-C2001 Termodynamiikka ja lämmönsiirto, syksy 2015 JOHDATUSTA LÄMMÖNSIIRTO-OPPIIN Markku J. Lampinen ja Voitto W. Kotiaho Viittaukset (1) Konvektiivisen lämmönsiirtokertoimen lukuarvo on aina karkea approksimaatio koska lasku tapaan jolla se on saatu, sisältyy aina hyvin paljon karkeita idealisointeja. Konvektiivisen lämmönsiirtotapauksen ratkaiseminen käytännön insinöörityössä tapahtuu yleensä siten että alan kirjallisuudesta haetaan korrelaatiokaava kyseiselle tapaukselle. Toisinaan yhdelle ja samalle tapaukselle löytyy useita erilaisia korrelaatiokaavoja, jotka antavat jonkin verran toisistaan poikkeavia, mutta kuitenkin samaa suuruusluokkaa olevia tuloksia. Kun korrelaatiokaava löytyy kirjallisuudesta, on tärkeää katsoa, mikä on kyseisessä korrelaatiossa valittu dimensiottomien lukujen karakteristiseksi mitaksi. 10