Löschmittel-Alternative CO2 Wie sich Schwelbrände in Silos effizient bekämpfen lassen

Autor / Redakteur: Dr. Michael Heisel, Ron Lee / Wolfgang Geisler

Neben rund 40 000 Silos für die Getreidelagerung gibt es in Deutschland noch tausende Silos in holzverarbeitenden Betrieben, Müllverbrennungsanlagen und anderen Branchen wie den Prozessindustrien. Sollte sich hier ein Brand entwickeln, besteht eine besondere Gefährdungssituation.

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Metallzylinder für die Messungen des Verhaltens von typischen Brandgaskomponenten
Metallzylinder für die Messungen des Verhaltens von typischen Brandgaskomponenten
(Bild: Linde)

Rund 40 0000 Getreide-Silos gibt es in Deutschland. Aber auch in Müllverbrennungsanlagen, in der Spanplatten-Produktion und in vielen anderen Branchen kommen Silos und Bunker zum Einsatz. Unter Berücksichtigung der charakteristischen Umgebungsbedingungen von Silos kann sich ein besonderes Gefährdungspotenzial ergeben: Bei einem Schwelbrand von einer Tonne Getreide werden rund 7000 m3 Gase freigesetzt, von denen etwa ein Viertel brennbar, und davon wiederum ein Teil toxisch ist. Im Rahmen einer Versuchsreihe hat Linde deshalb die Dynamik einzelner Brandgaskomponenten analysiert. Als Messkammer diente ein etwa ein Meter hoher Metallzylinder mit oben und unten angesetzten Koni sowie mehreren Messstellen.

Im Mittelpunkt der Messungen standen Kohlendioxid und Wasserstoff. Interessant war dabei insbesondere die Frage, wie sich die großen, schweren CO2-Moleküle im Vergleich zu den kleinen, leichten H2-Molekülen verhalten.

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Verhalten von CO2 und H2

Die erste Testserie untersuchte das Verhalten von CO2 in Luft: CO2 ist mit einem Molgewicht von etwa 44 kg/kmol wesentlich schwerer als Luft mit etwa 28,8 kg/kmol. Es ist also zu erwarten, dass sich CO2, das oben auf eine Luftschicht gegeben wird, nach unten verteilt. Der obere Konus hat ein Volumen von 12,2 % des Gesamtvolumens, sodass sich bei vollständigem Ausgleich im Gesamtvolumen ein Gehalt von diesen 12,2 % einstellen sollte. Tatsächlich stellten sich aber etwa 13,5 % ein, d.h. CO2konzentrierte sich unten im Behälter etwas auf.

Nach etwa 150 Sekunden war im leeren Behälter die Endkonzentration erreicht. Bei Wiederholung derselben Versuche im mit kompaktiertem Müll gefüllten Behälter war auch nach 1200 Sekunden noch nicht annähernd ein konstanter Zustand erreicht.

Die zweite Testreihe untersuchte das Verhalten von Wasserstoff (H2). Wasserstoff ist mit einem Molekulargewicht von nur 2 kg/kmol ein sehr leichtes Molekül, das außerdem klein ist. Die physikalischen Eigenschaften von H2 unterscheiden sich also wesentlich von denen von CO2. Für die Versuche wurde H2 in den unteren Konus gespeist, darüber im Behälter CO2. Luft konnte wegen der Explosionsgefahr in der Mischung mit H2 nicht verwendet werden.

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