Översikt över riskförhållandena vid Brandtekniks laboratorielokaler Stefan Särdqvist

Transkript

1 Översikt över riskförhållandena vid Brandtekniks laboratorielokaler Stefan Särdqvist

2 Sammanfattning En inventering och bedömning över riskerna vid Brandtekniks laboratorielokaler har gjorts, med inriktning mot personsäkerheten. En genomgång av de försöksuppställningar som används har gjorts, och särskilda risker förknippade med olika verksamheter har bedömts. De främsta riskerna som identifieras rör risken för okontrollerad brand med rökfyllnad som följd, samt risken för ett okontrollerat utsläpp av brännbar och/eller giftig gas. Slutligen föreslås åtgärder för att upprätthålla säkerheten, trots att försöken i sig medför risker. Innehåll Sammanfattning...2 Innehåll...2 Inledning...3 Laboratoriets utrustning...3 Riskbedömning...7 Laboratoriets viktigaste risker...8 Åtgärder...9 Säkerhetsrutiner för laboratoriearbete vid Brandteknik... Bilaga 2

3 Inledning Bakgrund Denna studie utgör en del i arbetet med att ta fram en säkerhetsinstruktion för Brandtekniks laboratorium och har utförts som en del i Utbildningsradions och KTHs kurs Risker i Tekniska System. Problemformulering Vid Brandteknik finns det behov av en säkerhetsinstruktion. Syftet med denna studie är att ge underlag för bedömning av vilka risker som skall tas upp i säkerhetsinstruktionen. Avgränsning Arbetet behandlar laborativ verksamhet i Brandtekniks lokaler, med inriktning mot personsäkerhet. En avgränsning av arbetet är att det endast behandlar risker specifika för den utrustning som används vid laborationer och experiment. Utöver dessa tillkommer risker relaterade till verkstadsmiljön, men som inte har anknytning till specifika laborationer. Risker från övriga avdelningars verksamhet har inte heller beaktats. Den beskrivning som görs av olika utrustningar har hållits mycket kortfattad, då syftet inte är att redogöra för hur olika laborationer går till, utan endast för att visa olika risker. Tidigare inträffade olyckor De flesta incidenter som sker rapporteras inte, men då personalomsättningen varit liten genom åren, går det ändå att via dem som nu är verksamma i laboratoriet få en bild av vilka händelser som inträffat sedan verksamheten startade. Dessa är i korthet: Vid ett forskningsuppdrag rörande spillbränder i dragskåp utlöstes ett CO2-system utan att munstycke monterats. En sluten stråle CO2 riktades mot en brinnande yta av heptan med en våldsamt uppflammande brand som följd. En person fördes till sjukhus med brännskador, framför allt på händerna. Vid en laboration med vätskebränder ( m i diameter) stjälptes ett kärl med brinnande heptan som flammade upp. Branden släcktes med handbrandsläckare. Vid provförbränning av material med högt kväveinnehåll befarades att tre personer kunde ha andats in nitrösa gaser och de fick åka till sjukhuset för observation. Inga skador kunde dock konstateras. Vid brandförsök i ett 1/3-ISOrum användes en liten mängd heptan för antändning av en liten träribbstapel. På grund av förhöjd temperatur och dålig ventilation i brandrummet hade vätskan förångats och ansamlats och vid antändning bildades ett eldklot. En person fördes till sjukhus med brännskador. Lärdomar från den första av de här nämnda olyckorna gjorde att behandlingen av den skadade blev effektiv. Laboratoriets utrustning En stor mängd av utrustning används i laboratoriet, dels vid studenternas (främst studerande vid brandingenjörsprogrammet) laborationer och dels vid de forsknings- och utredningsuppdrag som utförs vid Brandteknik. Här följer en sammanställning av den viktigaste utrustningen. En koppling har gjorts till vilka typer av risker som utrustning ger. Risker har här delats in i följande grupper: Heta ytor/föremål 3

4 Stor bränslemängd Brännbara vätskor Brännbar gas Giftig gas Frätande ämnen Tryckbehållare Högspänning (elektrisk) En bedömning om skadans omfattning och art ges också. För att illustrera riskernas storlek väljs här att göra en grov uppskattning av sannolikhet för skadehändelserna och en lika grov uppdelning av konsekvenserna. Konsekvenserna delas här in i tre grupper: 1. Lättare skador på enstaka personer 2. Svårare skador på enstaka personer 3. Skador på flera personer Även sannolikheterna delas in i tre grupper: 1. Mycket ovanlig 2. Ganska ovanlig 3. Vanlig (har inträffat under den senaste tioårsperioden) 1. Konkalorimeter Fast utrustning där ett litet materialprov utsätts för hög extern strålningspåverkan. Antändningsförloppet mäts och brandgaserna analyseras. Utrustningen används av studenter. Heta ytor/föremål. Mateialprovet och strålningspanelen blir mycket varma och kan ge brännskador på händerna. Varma och/eller giftiga brandgaser. Alla brandgaser sugs ut genom utrustningen och ger normalt små risker. Vid fel på fläkten kan brandgaser spridas i lokalerna, men mängden är liten. Högspänning. Strålkällan består av fast installerad spiral som värms elektriskt med högspänning. Konsekvenser: 1 2. Effunc Mobil utrustning för undersökning av flöde och givningstid för handbrandsläckare (pulver). I laborationen ingår laddning av brandsläckarna. Utrustningen används av studenter. Tryckbehållare. Handbrandsläckare är tryckkärl och den främsta risken vid hantering av brandsläckarna uppkommer om de utlöses mot en person, vilket till exempel kan ge ögonskador. Konsekvenser: 1 3. Laser Används f.n. inte och behandlas därför inte här. 4

5 4. Lift Mobil utrustning för mätning av flamspridningshastighet hos skivmaterial. Utrustningen placeras under en brandhuv och den används av studenter. Heta ytor/föremål. Materialprovet och den ram det är fäst vid blir mycket varmt under provningen och kan ge brännskador på händerna. Brännbar gas. Strålpanelen i utrustningen drivs av metan, vilken kan läcka ut. Det rör sig dock om små mängder och dessutom är metan lättare än luft och bör därför söka sig uppåt och sugas ut av fläktsystemet. Varma och/eller giftiga brandgaser. Vid provningen förbränns material under rökutveckling. Mängden brännbart material är begränsad men tillräcklig för att rökfylla den aktuella lokalen. Konsekvenser: 2 5. GC-MS Kemisk analysutrustning med kringutrustning. Används av endast en person och behandlas därför inte här. 6. 1/3-ISOrum Brandrum, ca 1 m² stort, med en öppning ca 0.4 * 0,8 m², placeras så att brandgaserna strömmar ut i brandhuven. Branden kan bestå av antingen spånskivebeklädda väggar eller brännbart material i ett kärl på golvet. Utrustningen används av studenter. Heta ytor/föremål. Brandrummet och bränslet kan ge brännskador vid direktkontakt Stor bränslemängd. Mängden bränsle är så stor att branden ligger på gränsen till vad fläktarna klarar av och kan ge spridning av brandgaser i lokalerna. Brännbara vätskor. Påfyllnad av kärl inne i ugnen kan ge spill som kan antändas och ge en hastigt uppflammande brand och eventuellt brand i kläder. Varma och/eller giftiga brandgaser. Ett snabbt brandförlopp kräver att mängden bränsle är anpassad till vad fläktarna klarar av. I vissa fall bryts brandförloppet innan branden nått maximal storlek. Vid släckning måste man vistas i omedelbar närhet till branden och kan utsättas för varma brandgaser och sticklågor Konsekvenser: /3-ISOugn Samma som ovan, men med skillnaden att brandrummets väggar kan värmas upp till en hög nivå. Utrustningen används till skillnad från 1/3-ISOrummet inte vid studenternas laborationer. Heta ytor/föremål. När ugnen värms upp blir den mycket het. Detta kan orsaka att bränslen uppträder annorlunda, till exempel att brännbara vätskor förångas extremt snabbt. Högspänning. Värmeslingorna i ugnen matas med hög spänning, dock i en fast installation. Konsekvenser: 2 5

6 8. Vindtunnel Vindtunnel med uppvärmd luft, ca 0.05 m² tvärsnitt, som används för att studera aktivering av sprinklerhuvuden och värmedetektorer. Utrustningen används av studenter. Heta ytor/föremål. Vindtunneln skapar en varm luftström, likaså kan vindtunnelns metallytor bli varma, dock inte så varma att antändning kan ske. Högspänning. Värmebatteriet och fläkten drivs elektriskt och med hög spänning. Konsekvenser: 1 Sannolikhet: 1 9. "Cylinda" För studie och mätning av mindre (<0.5 m) propanflammor i en omgivning ostörd av drag m.m. Varma och/eller giftiga brandgaser. Vid förbränningen bildas en mindre mängd brandgaser. Brännbar gas. Som bränsle används propan från rörnätet. Konsekvenser: 1 (3 för propanhanteringen) 10. Skumaggregat Trycktank, ca 200 l, som används för att blanda skumvätska med vatten för att generera brandsläckningsskum. Utrustningen används av studenter. Frätande ämnen. Skumvätska och skumblandning är frätande och kan ge ögonskador. Tryckbehållare. Tanken som skummet blandas i sätts under tryck när skummet skall sprutas ut. Om tanken inte är helt tryckavlastad innan den öppnas, kan locket slungas iväg. Konsekvenser: "Bomber" Stålbehållare, kub med ca 0.2 m sida, som används för att studera antändlighet hos gasblandningar. I behållaren blandas propan, luft och släckmedel i olika proportion och antänds elektriskt. Utrustningen används av studenter. Tryckbehållare. Bomberna är konstruerade att tåla en ideal blandning av propan och luft. Tryckavlastningsluckan öppnas med en smäll vid antändning. Brännbar gas. Gasol från tub används som bränsle, vilket kan läcka ut. Det rör sig dock om små mängder. Konsekvenser: Brandhuvar Den kanske viktigaste försöksuppställningen är förmodligen den med ett fritt brinnande föremål under en huv som samlar upp brandgaserna. Efter huven löper en kanal där provtagning sker för vidare analys av brandgaserna. Ett specialfall av uppställningen är där bränslet består av brännbar vätska i ett öppet plåtkärl. Utrustningen används av studenter och är den som används oftast av all utrustning. 6

7 Heta ytor/föremål. Förbränning kan ge höga temperaturer i till exempel de kärl som bränslet samlats i. Stor bränslemängd. Eftersom föremålet som skall brännas oftast inte ingår i någon standardiserad testmetod, finns risk för att den tillgängliga bränslemängden är för stor för brandhuvens kapacitet, eller att förloppet är alltför snabbt. Brännbara vätskor. Vid användning av brännbara vätskor fylls förbränningskärlet på i anslutning till försöksplatsen. Det innebär att förrådskärl finns nära och att öppna kärl med brännbara vätskor hanteras. En typ av olycka som lätt kan inträffa är då kärl stjälps och brännbar vätska rinner ut och antänds. Detta kan dels ge en till ytan mycket stor brand och dels brand i kläderna på personer som står i närheten. Dessutom kommer förloppet att vara mycket snabbt. Brännbar gas. I många fall används propan från det fasta rörnätet för att ge flammor av önskad typ, propan som kan läcka ut. Varma och/eller giftiga brandgaser. Vid brandtesterna bildas normalt stora (i förhållande till lokalen) mängder brandgaser. Vid felfunktion av fläktarna kommer dessa att ge en mycket snabb rökfyllnad av lokalerna. Konsekvenser: 3 Sannolikhet: Gasanalysutrustning Utrustning som används vid brandprovning i till exempel konkalorimeter i 1/3-ISOrum eller under brandhuv. Utrustningen används av studenter. Brännbar och giftig gas. Till flera olika gasanalysatorer används gas antingen under drift eller vid kalibrering. Det är normalt små mängder, men totalt sett blir det många olika typer av gas, till exempel O 2, N 2, H 2, CO, CO 2, samt olika typer av gasblandningar. Konsekvenser: 2 Sannolikhet: 1 Riskbedömning En sammanställning av riskbedömningarna kan göras som i nedanstående diagram, där risken ökar uppåt och åt vänster och minskar nedåt och åt höger. Eftersom uppskattningen av sannolikhet och konsekvenser är grov, ger diagrammet i första hand en inbördes rangordning av riskerna. 3 Vanlig 12 2 Ganska ovanlig 1, 2, 9, 11 4, 7, 10 6, (9) 1 Mycket ovanlig 8 13 Små skador 1 Svåra skador 2 Flera personer 3 7

8 I diagrammet framgår att det är utrustning 12 (brandhuvar), samt 6 (ISO-rum) och 9 (hantering av gasol) som skapar de främsta riskerna. Utrustningarna 4 (ISO-ugn), 7 (lift) och 10 (skumtank) kommer därnäst, följda av övriga utrustningar. De viktigaste riskerna har alltså att göra med risken för att en brand växer sig okontrollerad, antingen i och med att fläkten slutar att fungera eller att effektutvecklingen blir för stor, samt risken för att det uppstår ett okontrollerat utsläpp av gas i lokalerna. Mindre brännskador kan förekomma samt risker förorsakade av hantering av elektricitet. Dessa risker motsvarar väl de tidigare redovisade händelser som faktiskt inträffat genom åren, händelser som i tre fall har med hantering och förbränning av brandfarlig vara att göra och i det fjärde fallet om utveckling av giftig gas. Laboratoriets viktigaste risker Rökfyllnad av lokalerna samt för stora bränder Samtliga brandförsök förutsätter att det finns fungerande huvar för utsugning av brandgaser. Huvarna är av en ganska enkel och robust konstruktion, men dess funktion kräver att fläkten fungerar. Vid fläkthaveri kommer därför lokalerna att rökfyllas. Detta kan självklart ske också om fläkten inte är igång och spjällen injusterade innan tändning görs. Då det endast är ca 3 m takhöjd i laboratoriet, kommer brandgaserna snabbt att fylla lokalerna. Rökfyllnad kan även ske om branden ger en kraftigare rökutveckling än vad fläkten har kapacitet för. Problemet går att komma till rätta med på två sätt, släckning eller utrymning. Det finns också en annan orsak till att det kan komma att krävas släckning och /eller utrymning. I vissa situationer kan brandförloppet bli mycket snabbt, i de allra flesta fall beroende på att pyrolyshastigheten blir snabbare än förutsett. Det kan bero på till exempel utspilld brandfarlig vätska som mycket snabbt kan ge en stor brinnande yta. Det kan också bero på ett övertändningsförlopp i ett mindre brandrum. Vid en större olycka i laboratoriet är det två viktiga åtgärder som kan behöva vidtas för att bryta skadeförloppet. Det är dels släckning och dels utrymning. Vid de flesta brandexperiment finns potential att fylla delar av laboratoriet med brandgaser om brandförloppet utvecklas i oväntad riktning eller vid fläkthaveri. Det är då viktigt att släckning kan genomföras på ett säkert och effektivt sätt. Innan experimentet påbörjas måste det göras en bedömning av största troliga eller möjliga brand och släckförberedelserna bör dimensioneras utifrån denna. Det handlar framförallt om brandsläckare, där typ och antal måste väljas. Beträffande utrymning är det som mest ca 20 personer verksamma i lokalerna: två grupper av studenter om maximalt åtta personer vardera samt ett par handledare. Det är alltså dessa som skall kunna utrymmas. Utrymningsvägar finns i flera riktningar och från alla lokaler och klarar av det antal personer som kan tänkas vistas i lokalerna. Särskilt bör dock noteras att vid brand i det yttre laboratoriet blockeras utrymningsvägen för materiallabbet och kontoret samt vid brand i det inre labbet blockeras utrymningsvägarna för konferensrummet, fotolabbet och kemilabbet. 8

9 Utsläpp av gas Gas kan vid utsläpp ansamlas och antingen ge giftverkan på personer i lokalerna och/eller antändas. I båda fallen blir skadorna mycket stora och har potential att skada samtliga som befinner sig i laboratoriet. Utsläpp av gas kan ske i samband med start och avslutning av försök. Det kan även ske i från defekter i utrustning eller vid felhantering. Om till exempel en gaskran på gasolnätet är öppen när huvudgaskranen öppnas, kommer gasol att strömma ut. Vid en olycka där det konstaterats att brandfarlig och/eller giftig gas läckt ut gäller alltid att som första åtgärd att stänga gaskranen och att i förekommande fall utrymma lokalerna och tillkalla räddningstjänsten. Mindre brännskador Vid flera av utrustningarna sker uppvärmning av metaller till höga temperaturer och det finns glödande rester från bränslen. För att undvika brännskador är framförallt handskar ett viktigt skydd. Elektricitet Elektriciteten har inte potential att drabba lika många personer vid en olycka, men det är ändå viktigt att den respekteras. Åtgärder Det finns en rad åtgärder som kan och bör vidtas för att minska riskerna kring den laborativa verksamheten. En säkerhetsrutin har tagits fram, en rutin som är inriktad framförallt mot de viktigaste riskerna som framkommit här. Säkerhetsinstruktionen kommer att delas ut till alla som är verksamma i laboratoriet och vid studenternas första laboration kommer deras kunskap att testas. Tekniska åtgärder har också vidtagits, till exempel har ett nytt gasförråd byggts. Några kompletteringar bör göras, till exempel installation av gaslarm, översyn av låssystem (nödutgångar), samt införskaffande av ytterligare en portabel första hjälpenutrustning. 9