Afvalstoffen – Brandbare wolk

Algemene beschrijving

Afval wordt door bedrijven verzameld, eventueel gescheiden en verwerkt of afgevoerd. Sommige bedrijven zijn gespecialiseerd in verwerking van gevaarlijke stoffen of afval dat gevaarlijke stoffen bevat. De gevaarlijke stoffen kunnen vrijkomen als ze in opslag zijn of tijdens verwerking. Dit kan door lekkage, brand of explosie. Specifiek probleem bij dit scenario is het feit dat – zeker bij brand – een cocktail van stoffen betrokken kan zijn.

Aandachtspunten

Om de milieuschade door branden bij afvalbedrijven te voorkomen c.q. zoveel mogelijk te beperken wordt gewerkt met een drietal hoofddoelstellingen om dit doel te bereiken. Deze drie doelstellingen zijn:

1. Voorkomen van brand: het minimaliseren van de kans dat brand uitbreekt;
2. Beperken van brand: het beperken van branduitbreiding 1) op het terrein en 2) naar aangrenzende percelen/bedrijven;
3. Bestrijden van brand: het streven om een brand binnen vier uur te kunnen beheersen en bestrijden binnen 24 uur en daarmee de impact op de omgeving weg te nemen

Bron: Handreiking brandveiligheidsmaatregelen bij afvalbedrijven, LEC IV (2024)

Wolk met toxische verbrandingsproducten

Doordat vervuilde producten, gevaarlijke stoffen en restafval worden opgeslagen, kan er bij verbranding een cocktail aan verbrandingsproducten vrijkomen.

Langdurende brand

Ongesorteerd afval dat bij een brand betrokken raakt kan moeilijk te blussen zijn. Leegrijden van een loods is op dat moment het enige alternatief.

Brandbare wolk

Als een brandbaar gas vrijkomt en niet direct ontbrandt, zal de wolk zich verspreiden en ontbranden op het moment dat er een ontstekingsbron in contact komt met de wolk. Pas als de wolk zover verdunt is dat de concentratie onder het Lower Explosion Limit (LEL) zakt, is het risico op ontbranding verdwenen. De effecten van een brandbare wolk kunnen zowel op het bedrijfsterrein als erbuiten optreden. De oorzaak van het vrijkomen van het brandbare gas vindt zijn oorzaak in een lekkage of bezwijken van een insluitsysteem op het bedrijfsterrein.

Omdat zowel op als buiten het terrein een brandbare wolk voor groot gevaar kan zorgen (ontstekingsbronnen zijn in onze drukke wereld nooit ver weg), zal er gestreefd worden om de kans op vrijkomen zo veel als mogelijk te beperken. Als vrijkomen onvermijdelijk en zelfs gepland is (denk hierbij bijvoorbeeld aan een affakkelsysteem) kan voorkomen worden dat de wolk onverbrand vrijkomt door een waakvlam bij de uitgang van het affakkelsysteem (gecontroleerd laten verbranden).

Vergunningsadvies

Een advies met betrekking tot het voorkomen en/of bestrijden van een brandbare wolk zal alleen maar in het vergunningsadvies terecht komen als hiervoor stationaire maatregelen genomen worden. Dit kan alleen maar in geval van een vaste installatie. Als de bestrijding mobiel of semi-stationair wordt uitgevoerd, wordt dit beschreven in de bedrijfsbrandweeraanwijzing.

Het scenario Brandbare wolk is het gevolg van het vrijkomen van een brandbaar gas uit een insluitsysteem. In de vergunning zal met name ingezet worden op het voorkomen van het vrijkomen van een brandbare gas. Als gas vrijkomt kan geprobeerd worden om met een waterscherm het vrijkomende gas op te mengen en verdunnen. Deze oplossing is maar beperkt toepasbaar omdat de locatie van het vrijkomen vooraf bekend moet zijn (bekende zwakke plek?), om de stationaire voorzieningen daar aan te brengen.

Effecten

ndbare wolk die ontsteekt, veroorzaakt een explosie. De effecten hiervan zijn afhankelijk van verschillende factoren:

• In een gesloten omgeving (bijvoorbeeld binnen een gebouw) zal de wolk bij ontsteking een krachtige explosie veroorzaken van het type gaswolkexplosie, als gevolg van de opgebouwde overdruk in de afgesloten ruimte.
• In de buitenlucht zal de wolk zich eerst verspreiden en bij ontsteking leiden tot een explosie van het type wolkbrand.

Gaswolkexplosie

• Een zeer kortdurende verbranding met een sterke drukgolf (groter dan 3 bar). Binnen de brandende wolk zullen alle aanwezige personen overlijden. De overdruk kan zich over grote afstand verspreiden en leiden tot dodelijke slachtoffers, evenals instorting van gebouwen en installaties. Personen buiten de directe kern kunnen variërend van licht tot zwaar gewond raken.
• Rondvliegende (raketterende) objecten: Door de explosie kunnen onderdelen van nabijgelegen installaties honderden meters ver worden weggeslingerd. Deze objecten kunnen schade en secundaire branden veroorzaken.
• Secundaire branden: De explosie kan branden in de omgeving veroorzaken.

Wolkbrand

• Een kortdurende, intense vlammenzee, mogelijk met een beperkt drukeffect. Binnen de wolk zullen alle aanwezige personen overlijden. De overdruk kan schade aan gebouwen en installaties veroorzaken.
• De effecten van warmtestraling en eventuele overdruk blijven doorgaans beperkt tot de omvang van de brandbare wolk.
• Secundaire branden: De brand kan aanvullende branden veroorzaken binnen het gebied van de wolk.

Bij weinig wind verspreidt de wolk zich langzaam en kan deze langer geconcentreerd blijven.

Bedrijfsbrandweer

Het scenario Brandbare wolk is niet altijd te bestrijden voor een bedrijfsbrandweer. Een brandbare wolk die is ontstaan in gasvorm, kan alleen maar een bedrijfsbrandweerscenario zijn als het om een langdurende ontsnapping gaat. Alarmering, uitruk en opbouw van een waterscherm kosten tijd en zullen te laat komen voor een instantane lekkage. Een niet instantane lekkage biedt wat dat betreft meer mogelijkheden. Het opstellen van een waterscherm is de meest effectieve manier om het vrijkomende gas op te mengen en te verdunnen.

Kentallen waterscherm

Inzet waterscherm bij toxische wolk

Waterschermen kunnen een toxische wolk verdunnen of opwervelen doordat ze veel lucht verplaatsen. De benodigde hoeveelheid water (om de toxische wolk te verdunnen tot de AGW), wordt bepaald door de hoeveelheid lucht die daarvoor nodig is:

L = (b / AGW) x 1.000.000

L: Benodigde hoeveelheid lucht in m³
b: bronsterkte in kg/s
AGW: Alarmeringsgrenswaarde in mg/m²

Toelichting
De benodigde hoeveelheid lucht wordt berekend door de bronsterkte te delen door de AGW. De AGW wordt in mg berekend. Omdat de bronsterkte in kg is, wordt de uitkomst van de deling met 1.000.000 vermenigvuldigd.

De hoeveelheid lucht bepaalt vervolgens de benodigde hoeveelheid water:

V = (L / 2000) x 60

V: Benodigd water in L/min
L: Benodigde lucht in m³

Toelichting
Het benodigd water wordt berekend door de benodigde hoeveelheid lucht te delen door 2.000 (1 liter water verplaatst 2 m³ lucht). Omdat uitkomst de hoeveelheid water per seconde betreft moet deze nog vermenigvuldigd worden met 60.

Naast de benodigde hoeveelheid water die nodig is voor het verdunnen van de wolk tot de AGW, kan ook berekend worden hoeveel water nodig is voor het volledig oplossen van de wolk. Hiervoor kan de volgende formule worden gebruikt:

V = (b / o) x 60 x 100

V: het minimaal benodigde waterdebiet in L/min
b: bronsterkte in kg/s
o: oplosbaarheid van de stof in g/100ml

Toelichting
Het benodigde water wordt berekend door de bronsterkte te delen door de oplosbaarheid. De bronsterkte in kg/s en wordt maal 60 gedaan om op kg/min te komen. De oplosbaarheid wordt maal 100 gedaan om van g/100 ml naar kg/100 l te komen.

Bovenstaande berekeningen zijn modelmatig en houden geen rekening met de omstandigheden. Per scenario moet beoordeeld worden of een effectieve inzet met waterschermen mogelijk is en of de effectiviteit opweegt tegen de risico’s voor personeel. Voor het beoordelen van de effectiviteit dient ten minste naar de volgende factoren te worden gekeken:

• Wind: hoe meer wind, hoe lager de effectiviteit. Boven 5 m/s is er nog nauwelijks effect.
• Afstand tot de bron: hoe groter de afstand tot de bron, hoe kleiner de effectiviteit. Optimale afstand tot bron is 10 m (effectiviteit van 90%), bij 20 m is dit nog 15 %.
• Hoogteverschil: hoe groter het hoogteverschil met de bron, hoe lager de effectiviteit.
• Watercapaciteit: hoe groter de watercapaciteit, hoe hoger de effectiviteit. Een waterscherm is pas effectief bij capaciteiten boven de 2.000 l/min.
• Aantal monitoren: meer monitoren in cascade opstelling voor optimaal effect.
• Vrije uitstroom: bij obstakels tussen bron en scherm is een inzet nauwelijks effectief

Rekenblad

Het scenario Brandbare wolk kan zijn oorzaak hebben in een lekkage van een brandbare vloeistof (die uitdampt) of een brandbaar gas.

Een instantane gasontsnapping is niet door een bedrijfsbrandweer te bestrijden en kan alleen maar stationair bestreden worden als van te voren bekend is waar de ontsnapping zal plaatsvinden.

Een continue gasontsnapping kan zowel door de bedrijfsbrandweer als stationair bestreden worden (op voorwaarde dat de locatie vooraf bekend is). In beide gevallen door middel van een waterscherm.

Een brandbare wolk die zijn oorzaak heeft in een vrijgekomen vloeistof kan zowel door de bedrijfsbrandweer als stationair bestreden worden (stationair: wederom alleen als de locatie vooraf bekend is). In beide gevallen door het afdekken van de plas

Modelleringssoftware

Voorbeelden van softwarepakketten zijn:

• Safeti-NL (DNV-GL);
• Effects (GEXCON);
• POOLFIRE6 (Health & Safety Executive – UK);
• FRED (GEXCON/Shell Global Solutions);
• ALOHA (Environmental Protection Agency – USA);
• Diverse CFD software pakketten.

In tegenstelling tot de modellering van scenario’s ten behoeve van Externe Veiligheid (EV), is voor scenario’s ten behoeve van bedrijfsbrandweerscenario’s geen specifiek softwarepakket
voorgeschreven.

Voor het bepalen van de omvang en effecten van de incidentscenario’s dient gebruik te worden gemaakt van speciale modelleringssoftware. In deze softwarepakketten kunnen zowel de omvang van het scenario (bijvoorbeeld plasoppervlakten), als reikwijdtes van risicocontouren worden bepaald.