Etanoli-vesi seosten palaminen

TEKNOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS VTT OY Etanoli-vesi seosten palaminen Palotutkimuksen päivät 2017 Timo Korhonen, Tuula Hakkarainen & Jukka Vaari

Johdanto Väkevät alkoholijuomat ja Palavien nesteiden säilytys kaupassa (Tukes 2015) VTT tutki etanoli-vesiseosten palokäyttäytymistä kokeellisesti Miksi? Ei löytynyt tarvittavaa tietoa etanoli-vesiseosten palokäyttäytymisestä. 2

Paloteho (kw/m 2 ) Johdanto Aika (s) Etanolin allaspalot: Mealy, C., Benfer, M. and Gottuk, D. (2012) Fire dynamics and forensic analysis of liquid fuel fires. Grant No 2008-DN- BX-K168, US Department of Justice. Puhtaan etanolin kartiokalorimetrikoe (96,1 til-%, Nestekerroksen syvyys 5 mm, altaan koko 0,1 m 0,1 m, VTT) 3

Tutkimusongelman määrittely Onko suoja-altaasta hyötyä? Pitääkö suoja-altaan olla matala vai korkea? Kuinka helposti myyntilavapino syttyy? Mikä on myyntilavapinon paloteho? Kuinka muovinen viinapullo käyttäytyy tulipalossa? Yllä olevien lisäksi VTT:n tutkijoita kiinnosti etanoli-vesi seosten yleinen palokäyttäytyminen allaspaloissa. 4

Pienen mittakaavan koe: Kartiokalorimetri Näyte pieni, 10 cm 10 cm Ulkoinen säteilyrasitus: 25, 35 ja 50 kw/m 2 Näytteen vahvuus: 5 96,1 til-% Massahäviö ja paloteho mitattiin 5 15 mm nestekerrokset 5

Keskisuuren mittakaavan kokeet: SBI-laite Näyte 44 cm 44 cm Vapaa allaspalo 20 96,1 til-% Massahäviö ja paloteho mitattiin (palopatsaassa lämpötilamittauksia) 5 25 mm nestekerrokset 6

Allaspalokokeet suuressa hallissa Altaat 0,44 m 0,44 m, 0,8 m 0,8 m, 2 m 2 m Vapaa allaspalo, 40 ja 50 til-% Massahäviö ja palopatsaan lämpötilat mitattiin Osassa kokeista vesitäytteisiä kohdepulloja 10 100 mm nestekerrokset 7

Paloteho (kw/m 2 ) Tulokset: Allaspalot (pieni mittakaava) 1 200 1 000 800 600 Kartiokalorimetri, palotehot 40 til-% 50 til-% 20 til-% 30 til-% 96 til-% 400 200 0 0 10 20 30 40 50 Säteilytaso (kw/m 2 ) 8

Paloteho (kw/m 2 ) Tulokset: Allaspalot (pieni + keskisuuri mittak.) 1 200 1 000 800 Kartiokalorimetri, palotehot q'' 25 kw/m2 q'' 35 kw/m2 q'' 50 kw/m2 allaspalo 600 400 200 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Alkoholipitoisuus (til-%) 9

Palamislämpö (MJ/kg) Tulokset: Allaspalot (pieni mittakaava) 30 25 20 Kartio, palamislämmöt Q 25 kw/m2 Q 35 kw/m2 Q 50 kw/m2 15 10 5 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Tilavuusprosentti (%) 10

Tulokset: Allaspalot, johtopäätökset SBI-laite vs. iso halli, 440 m 440 mm altaat: kokeet toistuvat hyvin käytännössä sama massahäviö Ison hallin massahäviö paloteho SBI-laitteen tuloksien avulla Altaan koolla ei ollut käytännössä vaikutusta altaan palotehoon pinta-alayksikköä kohden (maksimipalotehovaiheessa) 4 m 2 tehot 300 kw/m 2 ja 240 kw/m 2 (50 ja 40 til-%) 0,194 m 2 SBI:llä tehot 304 kw/m 2 ja 247 kw/m 2 (50 ja 40 til-%) Edellä esitetyt tulokset yleistettävissä: Voidaan arvioida pitoisuudeltaan erilaisten etanoli-vesiseosten (maksimi)palotehoa erilaisissa lammikoissa ja altaissa. 11

Myyntilavat: Sytytystestit 12 cm 12 cm 7,5 cm puukuitulevy + 500 ml heptaania Testi 3, osa pulloista vesitäytteisiä Testi 4, kaikki viinaa 12

Myyntilavakokeet: Demo 1 matala suoja-allas 1 m 1 m 0,01 m 13

Demo 1 (matala suoja-allas) 14

Myyntilavakokeet: Demo 2 korkea suoja-allas 1 m 1 m 0,1 m 18

Demo 2 (korkea suoja-allas) 19

Myyntilavakokeet: Demo 3 matala suoja-allas 1 m 1 m 0,01 m + pullohylly 26

Demo 3 (matala suoja-allas + hylly) 27

Demo 3 (matala suoja-allas + hylly) hylly juuri romahtanut 31

Paloteho (kw) Tulokset: Demo 1 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 Demo 1, matala suoja-allas 40 000 kw maksimi Demo 1 tg = 75 s tg = 150 s tg = 300 s tg = 600 s Kenkähyllyt Vaaterekki Vaatekauppa Sipsit_NIST Sipsit_SP 0 0 300 600 900 1 200 1 500 1 800 2 100 2 400 2 700 3 000 Aika (s) 34

Paloteho (kw) Tulokset: Demo 2 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 Demo 2, korkea suoja-allas 40 000 kw maksimi Demo 2 tg = 75 s tg = 150 s tg = 300 s tg = 600 s Kenkähyllyt Vaaterekki Vaatekauppa Sipsit_NIST Sipsit_SP 0 0 300 600 900 1 200 1 500 1 800 2 100 2 400 2 700 3 000 Aika (s) 35

Paloteho (kw) Tulokset: Demo 3 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 Demo 3, korkea suoja-allas + ylähylly 40 000 kw maksimi Demo 3 tg = 75 s tg = 150 s tg = 300 s tg = 600 s Kenkähyllyt Vaaterekki Vaatekauppa Sipsit_NIST Sipsit_SP 0 0 300 600 900 1 200 1 500 1 800 2 100 2 400 2 700 3 000 Aika (s) 36

Johtopäätökset: Vastaukset 5 kysymykseen Onko suoja-altaasta hyötyä? Voi olla hyötyä, jos pullot pahvisissa myyntilavoissa. Suoja-allas voi rajoittaa palon voimakkuutta ja palon leviämistä sivusuunnassa. Pitääkö suoja-altaan olla matala vai korkea? Matalasta suoja-altaasta ei ole hyötyä. Korkealaitainen suoja-allas (riittävän iso) voi pitää sortuvat pullot paremmin kasassa sekä vähentää kaatuneista pulloista valuvan nesteen määrää lattialla. Kuinka helposti myyntilavan syttyy? Myyntilava ei syty herkästi. Muovipullojen alkoholia on vaikea saada osallistumaan paloon, kun pullot pysyvät pystyssä. Mikä on myyntilavapinon paloteho? Katso demojen HRR-kuvat Kuinka muovinen viinapullo käyttäytyy tulipalossa? Muovisesta viinapullosta pettää palossa ensin korkki ja sen jälkeen ohut kaulaosa. Muutoin pullon PET-muovi ei osallistu juurikaan paloon palon alkuvaiheessa 37

Vaikuttavuus Tukes 2016: Alkoholijuomien säilytys ei vaadi suojausratkaisuja Tukes 2015: Alle 20 % etanolia sisältäviltä alkoholijuomilta ei edellytetä suojausratkaisuja Kiitokset Alko Oy: Rahoitus, viina vähittäismyyntipakkauksissa, rullakot VTT Expert Services Oy: Palokokeet & ETAX A byrokratia Pernod Ricard Finland: Tyhjät PET-pullot & pahvilavat, yhteistyö vähittäismyyntipakkauksien toimittamisessa Helsingin ja Keski-Uudenmaan pelastuslaitokset: Asiantuntemus tutkimuksen lähestymistapaa suunniteltaessa (mitä poltetaan ja mitä tutkimukselta halutaan) 38

TEKNOLOGIASTA TULOSTA