ATVSCN - Kỹ Thuật An Toàn Phòng Chống Cháy Nổ

Đây là một trong những tài liệu về khóa học phòng chống cháy nổ rất hay. Tâm Gà nghĩ bạn đã có thể bổ sung thêm một chút thông tin hữu ích trước khi thi kết thúc môn An Toàn Vệ Sinh Công Nghiệp rồi nhé. Thời gian thi kết thúc môn này chỉ có 45 phút đến 60 phút, nên bản thân các bạn phải tự trao dồi bổ sung kiến thức về Phòng Cháy Chữa Cháy và Phòng Chống Cháy Nổ trước nhé. Sau khi ra trường, bạn có thể tuyển vào công ty nào đó, người ta cũng sẽ hỏi kiến thức của bạn đi tới đâu về vấn đề phòng chống này nữa đấy. Chúc bạn học tập thật sự vui vẻ trong lúc này nhé.

I. Khái niệm về cháy nổ

Quá trình cháy là phản ứng hóa học kèm theo hiện tượng tỏa nhiệt lớn và phát sáng. Theo quan điểm này quá trình cháy thực chất là một quá trình ôxy hóa khử. Các chất cháy đóng vai trò của chất khử, còn chất ôxy hóa thì tùy phản ứng có thể khác nhau. Theo quan điểm hiện đại thì quá trình cháy là quá trình hoá lý phức tạp, trong đó xảy ra các phản ứng hoá học kèm theo hiện tượng toả nhiệt và phát sáng. Như vậy quá trình cháy gồm hai quá trình cơ bản là quá trình hóa học và quá trình vật lý.

Quá trình hóa học là các phản ứng hóa học giữa chất cháy và chất ôxy hóa. Quá trình vật lý là quá trình khuyếch tán khí và quá trình truyền nhiệt từ giữa vùng đang cháy ra ngoài. Định nghĩa trên có những ứng dụng rất thực tế trong kỹ thuật phòng chống cháy, nổ. Chẳng hạn khi có đám cháy, muốn hạn chế tốc độ quá trình cháy để tiến tới dập tắt hoàn toàn đám cháy, ta có thể sử dụng hai nguyên tắc hoặc là hạn chế tốc độ cấp không khí vào phản ứng cháy hoặc giải tỏa nhanh nguồn nhiệt từ vùng cháy ra ngoài. Như vậy cháy chỉ xảy ra khi có 3 yếu tố: chất cháy (than, gổ, tre, nứa, xăng, dầu, khí mêtan, hydrô, ...), ôxy trong không khí (> 14-15% ) và nguồn nhiệt thích ứng (ngọn lửa, thuốc lá hút dở, chập điện, ...).

II. Nội dung cơ bản về cháy

1. Nhiệt độ chớp cháy : Giả sử có một chất cháy ở trạng thái lỏng (ví dụ nhiên liệu diesel) được đặt trong cốc bằng thép. Cốc được nung nóng với tốc độ nâng nhiệt độ xác định. Khi tăng dần nhiệt độ của nhiên liệu thì tốc độ bốc hơi của nó cũng tăng dần. Nếu đưa ngọn lửa trần đến miệng cốc thì ngọn lửa sẽ xuất hiện kèm theo tiếng nổ nhẹ, nhưng sau đó ngọn lửa lại tắt ngay. Vậy nhiệt độ tối thiểu tại đó ngọn lửa xuất hiện khi tiếp xúc với ngọn lửa trần sau đó tắt ngay gọi là nhiệt độ chớp cháy của nhiên liệu diesel. Sở dĩ ngọn lửa tắt là vì ở nhiệt độ đó tốc độ bay hơi của nhiên liệu diesel nhỏ hơn tốc độ tiêu tốn nhiên liệu vào phản ứng cháy với không khí.

2. Nhiệt độ bốc cháy : Nếu ta tiếp tục nâng nhiệt độ của nhiên liệu cao hơn nhiệt độ chớp cháy thì sau khi đưa ngọn lửa trần tới miệng cốc, quá trình cháy xuất hiện, sau đó ngọn lửa vẫn tiếp tục cháy. Nhiệt độ tối thiểu tại đó ngọn lửa xuất hiện và không bị dập tắt gọi là nhiệt độ bốc cháy của nhiên liệu diesel.

3. Nhiệt độ tự bốc cháy : Giả sử ta có một hỗn hợp chất cháy và chất ôxy hóa (ví dụ metan và không khí) được giữ trong một bình kín. Thành phần của hỗn hợp này được tính toán trước để phản ứng có thể tiến hành được. Nung nóng bình từ từ ta sẽ thấy ở nhiệt độ nhất định thì hỗn hợp khí trong bình sẽ tự bốc cháy mà không cần có sự tiếp xúc với ngọn lửa trần. Vậy nhiệt độ tối thiểu tại đó hỗn hợp khí tự bốc cháy không cần tiếp xúc với ngọn lửa trần gọi là nhiệt độ tự bốc cháy của nó. Ba loại nhiệt độ trên càng thấp thì khả năng cháy, nổ càng lớn, càng nguy hiểm và càng phải đặc biệt quan tâm tới các biện pháp phòng ngừa cháy nổ.

4 - Áp suất tự bốc cháy : Giả sử có một hỗn hợp khí gồm một chất cháy và một chất ôxy hóa (như metan và không khí) được pha trộn theo một tỷ lệ phù hợp với phản ứng cháy. Hỗn hợp khí được giữ trong ba bình phản ứng giống nhau, nhiệt độ T0 ban đầu của ba bình giống nhau nhưng áp suất P trong ba bình khác nhau theo thứ tự tăng dần: P1 < P2 < P3. Quan sát ba bình phản ứng trên, người ta nhân thấy ở bình có áp suất P1 quá trình cháy không xảy ra, ở bình có áp suất P2 cháy đã xảy ra và ở bình có áp suất P3 sự cháy xảy ra rất dễ dàng. Áp suất tự bốc cháy của hỗn hợp khí là áp suất tối thiểu tại đó quá trình tự bốc cháy xảy ra. Áp suất tự bốc cháy càng thấp thì nguy cơ cháy, nổ càng lớn.

5 - Thời gian cảm ứng của quá trình tự bốc cháy : Ở thí nghiệm trên, trong bình có áp suất P2 sau khi hỗn hợp đã được nung nóng đến nhiệt độ T0 thì phản ứng cháy vẫn chưa tiến hành được mà phải chờ một thời gian nữa thì ngọn lửa mới xuất hiện ở trong bình. Khoảng thời gian đó (từ khi đạt đến áp suất tự bốc cháy cho đến khi ngọn lửa xuất hiện) gọi là thời gian cảm ứng. Thời gian cảm ứng phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện cụ thể của quá trình cháy. Thời gian cảm ứng càng ngắn thì hỗn hợp khí càng dể cháy, nổ và cần phải đặc biệt quan tâm phòng chống. Ví dụ: sự cháy của hydrocacbon ở trạng thái khí với không khí có thời gian cảm ứng chỉ vài phần trăm giây. Trong khi đó thời gian cảm ứng của vài loại than đá trong không khí kéo dài hàng ngày thậm chí hàng tháng.

6 - Tốc độ lan truyền ngọn lửa trong hỗn hợp chất cháy và chất ôxy hóa : Tốc độ lan truyền ngọn lửa là một thông số vật lý quan trọng của hỗn hợp khí, nó nói lên khả năng cháy nổ của hỗn hợp là dễ hay khó và có nhiều ứng dụng thực tế trong kỹ thuật phòng cháy, nổ. Tốc độ lan truyền của ngọn lửa cũng phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố. Ví dụ hơi xăng cháy với không khí trong động cơ xăng, khi tốc độ lan truyền ngọn lửa là 15-35m/giây thì quá trình cháy được coi bình thường, nhưng nếu tốc độ lan truyền >35m/giây thì đã là cháy kích nổ.. Cháy kích nổ là qúa trình cháy quá nhanh tạo ra sóng áp suất trong động cơ nên có tiếng gõ làm tuổi thọ của động cơ bị giảm. Với những hỗn hợp khí cháy cực nhanh như là hydro hoặc axetylen với không khí thì tốc độ lan truyền ngọn lửa có thể lên tới hàng km/giây, …

III. Những nguyên nhân gây cháy, nổ và biện pháp phòng chống

1. Những nguyên nhân gây cháy, nổ

Tự bốc cháy: gỗ thông 2500 độ C, giấy 1840 độ C, vải sợi hoá học 1800 độ C. Nhiệt độ cao đủ sức đốt cháy một số chất như que diêm, dăm bào, gỗ (750 độ C đến 8000 độ C) như khi hàn hơi, hàn điện, … Ma sát (mài, máy bay rơi). Do tác dụng của hoá chất. Do sét đánh, do chập điện, do đóng cầu dao điện. Sử dụng các thiết bị có nhiệt độ cao như lò đốt, lò nung, các đường ống dẫn khí cháy, các bể chứa nhiên liệu dễ cháy, gặp lửa hay tia lửa điện có thể gây cháy, nổ, … Độ bền thiết bị không đảm bảo. Người sản xuất thao tác không đúng quy định.

* Nổ lý học: là trường hợp nổ do áp suất trong một thể tích tăng cao mà vỏ bình chứa không chịu nổi áp suất nén đó nên bị nổ.

* Nổ hoá học: là hiện tượng nổ do cháy cực nhanh gây ra (thuốc súng, bom, đạn, mìn, ...).

2. Phòng và chống cháy, nổ

Nổ thường có tính cơ học và tạo ra môi trường xung quanh áp lực lớn làm phá huỷ nhiều thiết bị, công trình, … Cháy nhà máy, cháy chợ, các nhà kho, ... gây thiệt hại về người và của, tài sản của Nhà nước, doanh nghiệp và của tư nhân, ảnh hưởng đến an ninh trật tự và an toàn xã hội. Vì vậy cần phải có biện pháp phòng chống cháy, nổ một cách hữu hiệu.

a. Biện pháp hành chính, pháp lý :

Điều 1 Pháp lệnh phòng cháy chữa cháy 4/10/1961 đã quy định rõ: "Việc phòng cháy và chữa cháy là nghĩa vụ của mỗi công dân" và "trong các cơ quan xí nghiệp, kho tàng, công trường, nông trường, việc PCCC là nghĩa vụ của toàn thể cán bộ viên chức và trước hết là trách nhiệm của thủ trưởng đơn vị ấy". Ngày 31/5/1991 Chủ tịch HĐBT, nay là Thủ tướng chính phủ đã ra chỉ thị về tăng cường công tác PCCC. Điều192, 194 của bộ luật hình sự nước CHXHCN Việt Nam quy định trách nhiệm hình sự đối với mọi hành vi vi phạm chế độ, quy định về PCCC.

b. Biện pháp kỹ thuật :

Nguyên lý phòng, chống cháy, nổ: Tách rời 3 yếu tố là chất cháy, chất ôxy hoá và mồi bắt lửa thì cháy nổ không thể xảy ra được. Hạ thấp tốc độ cháy của vật liệu đang cháy đến mức tối thiểu và phân tán nhanh nhiệt lượng của đám cháy ra ngoài.

Biện pháp thực hiện: Hạn chế khối lượng của chất cháy (hoặc chất ôxy hoá) đến mức tối thiểu cho phép về phương diện kỹ thuật. Ngăn cách sự tiếp xúc của chất cháy và chất ôxy hoá khi chúng chưa tham gia vào quá trình sản xuất. Các kho chứa phải riêng biệt và cách xa các nơi phát nhiệt. Xung quanh các bể chứa, kho chứa có tường ngăn cách bằng vật liệu không cháy. Trang bị phương tiện PCCC (bình bọt AB, bình CO2, bột khô như cát, nước). Huấn luyện sử dụng các phương tiện PCCC. Lập các phương án PCCC. Tạo vành đai phòng chống cháy. Cơ khí và tự động hóa quá trình sản xuất có tính nguy hiểm về cháy, nổ. Thiết bị phải đảm bảo kín để hạn chế thoát hơi, khí cháy ra khu vực sản xuất. Dùng thêm các chất phụ gia trơ, các chất ức chế, các chất chống nổ để giảm tính cháy nổ của hỗn hợp cháy. Cách ly hoặc đặt các thiết bị hay công đoạn dể cháy nổ ra xa các thiết bị khác và những nơi thoáng gió hay đặt hẵn ngoài trời. Loại trừ mọi khả năng phát sinh ra mồi lửa tại những chỗ sản xuất có liên quan đến các chất dể cháy nổ.

c. Các phương tiện chữa cháy :

Các chất chữa cháy là những chất đưa vào đám cháy nhằm dập tắt nó như: Nước: nước có nhiệt độ hoá hơi lớn nên giúp làm giảm nhanh nhiệt độ đám cháy nhờ bốc hơi. Nước được sử dụng rộng rãi để chống cháy và có giá thành rẻ. Tuy nhiên không thể dùng nước để chữa cháy các kim loại hoạt động như K, Na, Ca hoặc đất đèn và các đám cháy có nhiệt độ cao hơn 1.7000 độ C. Bụi nước: phun nước thành dạng bụi làm tăng đáng kể bề mặt tiếp xúc của nó với đám cháy. Sự bay hơi nhanh các hạt nước làm nhiệt độ đám cháy giảm nhanh và pha loãng nồng độ chất cháy, hạn chế sự xâm nhập của ôxy vào vùng cháy. Bụi nước chỉ được sử dụng khi dòng bụi nước trùm kín được bề mặt đám cháy. Bọt chữa cháy: được tạo ra bởi phản ứng giữa 2 chất sunphát nhôm và bicacbonat natri. Cả 2 hoá chất tan trong nước và bảo quản trong các bình riêng. Khi sử dụng người ta trộn 2 dung dịch với nhau.

Hydroxyt nhôm là kết tủa ở dạng hạt màu trắng tạo ra các màng mỏng và nhờ có CO2 là một loại khí mà tạo ra bọt. Bọt có tác dụng cách ly đám cháy với không khí bên ngoài, ngăn cản ôxy xâm nhập vào vùng cháy. Bọt hoá học được sử dụng để chữa cháy xăng dầu hay các chất lỏng khác. Bột chữa cháy: là chất chữa cháy rắn dùng để chữa cháy kim loại, các chất rắn và chất lỏng. Ví dụ để chữa cháy kim loại kiềm người ta sử dụng bột khô. Các chất halogen: loại này có hiệu quả rất lớn khi chữa cháy. Tác dụng chính là kìm hãm tốc độ cháy. Các chất này dể thấm ướt vào vật cháy nên hay dùng chữa cháy các chất khó hấm ướt như bông, vải, sợi v.v... Đó là brometyl hay Tetraclorua cacbon.

Xe chữa cháy chuyên dụng: được trang bị cho các đội chữa cháy chuyên nghiệp. Xe được trang bị dụng cụ chữa cháy, nước và dung dịch chữa cháy (lượng nước đến 4.000 – 5.000 lít, lượng chất tạo bọt 200 lít.). Phương tiện báo và chữa cháy tự động: phương tiện báo cháy tự động dùng để phát hiện cháy từ đâu và báo ngay về trung tâm chỉ huy chữa cháy. Phương tiện chữa cháy tự động là phương tiện tự động đưa chất cháy vào đám cháy và dập tắt ngọn lửa. Các trang bị chữa cháy tại chỗ là các loại bình bọt hoá học, bình CO2, bơm tay, cát, xẻng, thùng, xô đựng nước, câu liêm v.v... Các dụng cụ này chỉ có tác dụng chữa cháy ban đầu và được trang bị rộng rãi ở các cơ quan, xí nghiệp, kho tàng.