Phần IV.

                         KỸ THUẬT PHÒNG CHÁY VÀ CHỮA CHÁY .

Chương 18 :       NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ CHÁY VÀ NỔ .

                                         ß. KHÁI NIỆM CHUNG .

       Trong các điều kiện bình thường , cháy là một quá trình ô xy hoá hay là một phản ứng hoá học giữa chất cháy ( chất bị ỗy hoá : dầu , khí , than ) với chất ô xy hoá ( như không khí , ô xy ) .

        Tuy nhiên trong một số điều kiện nào đó khi không có ô xy , các chất như axêtylen , clorua nitơ và các hợp chất khác khi bị nén mạnh có thể gây nổ , khi đó vật chất sẽ bị Phân tích kốm theo sự toả nhiệt và ngọn lửa .

      Đối với sự cháy , phản ứng hoá học không những chỉ xảy ra giữa chất cháy với ô xy , mà một số chất có thể cháy trong môi trường không có ô xy như hyđrô và một số kim loại có thể cháy trong môi trường khí clo , đồng , trong hơi lưu hoàng , manhêdi trong khí cacbônic .v.v.

  ß.2. Lí THUYẾT CỦA QUÁ TRèNH ( ễ XY HOÁ KHI CHÁY ) BỐC                                                     

                                     Sơ đồ quá trìnhbốc cháy của các chất .

      Quá trìnhbốc cháy của các chất khí , lỏng , rắn xảy ra tương đối giống nhau và gồm các giai đoạn sau : ô xy hoá bốc cháy và cháy ( H. vẽ ) . Theo mức độ tích luỹ nhiệt do kết quả của phản ứng ô xy hoá khí và hơi , tốc độ phản ứng tăng dần dẫn đến sự bốc cháy và xuất hiện ngọn lửa .

    Trong giai đoạn đầu nhiệt độ tăng từ   tđ đến  to chậm vì nhiệt lượng phải tiêu hao để đốt nóng và phân tích vật chất . Khi đạt đến nhiệt độ bắt đầu ô xy hoá to nhiệt độ sẽ tăng nhanh vì  ngoài nhiệt lượng do gia nhiệt từ bên ngoài còn do nhiệt lượng tạo ra do phản ứng ô xy hoá . Ta tưởng rằng khi hỗn hợp đó được đốt nóng đến nhiệt độ bắt đầu ôxy hoá to là đủ , không cần tiếp tục gia nhiệt nữa mà nó sẽ tự đốt nóng do nhiệt lượng toả ra của phản ứng ô xy hoá . Nhưng thực tế tthì không xảy ra như thế , bởi vì cựng một lỳc với sự gia nhiệt và sự toả nhiệt của phản ứng ô xy hoá còn có sự truyền nhiệt từ hỗn hợp ra môi trường ngoài . Cho nên khi tốc độ ô xy hóa  chậm , nhiệt lượng truyền đi vượt nhiệt lượng táa ra tthì sự tự đốt nóng sẽ không diễn ra . Tốc độ phản ứng ô xy hóa phụ thuộc vào sự gia nhiệt từ bên ngoài . Nhiệt độ  hỗn hợp càng cao quá trìnhô xy hoá xảy ra trong hỗn hợp càng nhanh và do đó nhiệt lượng toả ra trong một đơn vị thời gian càng nhiều .

                       Sơ đồ biến đổi nhiệt độ trong chất cháy theo thời gian .

 Hỗn hợp được đốt nóng đến lúc nhiệt lượng do phản ứng ô xy hoá bằng nhiệt lượng truyền ra môi trường bên ngoài , khi khắc phục được sự cân bằng đó , phản ứng ô xy hoá có khả năng tự tăng nhanh và đạt được trị số làm bốc cháy hỗn hợp cháy . Như vậy , nhiệt độ của hỗn hợp khi nhiệt lượng táa ra do phản ứng ô xy hóa bằng nhiệt độ truyền ra môi trường bên ngoài  gọi là nhiệt độ bốc cháy , nó được ký hiệu tb trên đường cong . Ơ nhiệt độ bốc cháy ngọn lửa vẫn chưa xuất hiện , nó xuất hiện khi nhiệt độ hỗn hợp cao hơn tb tức là t,b gần với nhiệt độ cháy tc . Nhiệt độ bốc cháy không phải là đại lượng cố định cho cùng một chất mà thay đổi phụ thuộc vào tốc độ phản ứng ô xy hóa và các điều kiện truyền nhiệt : áp suất , nồng độ hỗn hợp , thể tích bình chứa , nồng độ ô xy trong không khí .v.v.

                          ß. 3 . ĐIỀU KIỆN VÀ HÌNH THỨC CHÁY .

1.     Điều kiện cháy :

Chất cháy :

       Hầu như tất cả các chất cháy ở thể rắn , lỏng , khí đều là các hợp chất hữu cơ gồm các thành phần chính là các bon ( C ) , hyđrô ( H ) và ô xy ( O ) .

      Thành phần các chất và tỷ lệ của chúng trong hợp chất ( hỗn hợp ) có ý nghĩa quan trọng đối với quá trìnhbốc cháy ( tốc độ cháy ) .

Chất ôxy hoá :        Chất ô xy hoá có thể là không khí , ô xy nguyên chất , clo , flo , lưu huỳnh , các hợp chất mang ô xy ,      kali pecmanganat ( KM nO4 ) ,     amụn nitrat

( NH4NO3 ) , kali clorat ( KClO3 ) , axit ntric ( HNO3 ) , đó là những chất trong điều kiện nung nóng sẽ thoát ra ô xy .

Chất ôxy hoá : Mồi gây cháy có thể là tia lửa trần , tia lửa điện , hồ quang điện , tia lửa sinh ra do ma sát va đập , những hạt than cháy đá . Chúng là những mồi lửa phát quang . Ngoài ra còn có những mồi gây cháy không phát quang hay còn gọi là mồi ẩn . Mồi gây cháy không phát quang : mồi ẩn có thể là nhiệt toả ra do các quá trìnhhoá học , sinh hoá , nén đoạn nhiệt , ma sát , hoặc do tiếp xúc với bề mặt nóng của thiết bị

Sự bắt cháy của hỗn hợp cháy chỉ có khả năng xảy ra khi lượng nhiệt cung cấp cho hỗn hợp cháy đủ để làm cho phản ứng cháy bắt đầu , tiếp tục và lan rộng ra . Như vậy không phải bất kỳ một mồi gây cháy nào cũng có thể gây cháy . Muốn gây cháy đũi hái mồi gây cháy phải có đủ năng lượng tối thiểu . Những mồi cháy khác nhau có nhiệt độ ngọn lửa cháy khác nhau .

Vd : Nhiệt độ ngọn lửa diêm  750 o  -  860 o , đèn dầu hoả 780 o – 1030 o , mẩu thuốc lá cháy đá là 700 o – 750 o .v.v.

2.     Hình thức cháy :

Cháy hoàn toàn : Cháy hoàn toàn diễn ra khi có đủ lượng không khí , các sản phẩm tao ra không có khả năng tiếp tục cháy :

VD :                                C + O2  ® CO2

                                     2H2 + O2® 2H2O

                                      4P + 5O2® 2P2O5

Cháy không hoàn toàn :  Diễn ra khi thiếu không khí , các sản phẩm tạo ra  như  CO  , Axêton ( RCOR ) , Anđêhyt ( RCOH ) có tính độc và có khả năng tiếp tục cháy và nổ .

          ß. 4 . SỰ BÙNG CHÁY , BẮT CHÁY , BỐC CHÁY VÀ TỰ CHÁY .

Để hiểu rõ vấn đề này ta hãy xem ví dụ sau :

 Lấy một ống bơ sắt đổ đầy rượu hoặc cồn vào , đưa ngọn lửa đến gần , rượu sẽ bốc lửa , khi đưa ngọn lửa ra xa , sau một thời gian ngắn lửa rượu sẽ tắt . Hiện tượng này gọi là sự bùng cháy . Nếu ta đun nóng ống bơ cho rượu nóng lên , sau đó lại đưa ngọn lửa đến gần , rượu lại bốc lửa , sau khi đưa ngọn lửa ra xa , lửa vẫn tiếp tục cháy cho đến khi hết rượu . Hiện tượng này gọi là bắt cháy . Cũng ống bơ rượu như vậy , bây giờ ta đốt nóng ở dưới , rượu sẽ đun nóng dần , đến một lúc nào đó rượu trong ống sẽ bốc lửa không cần phải đưa ngọn lửa bên ngoài đến gần trực tiếp . Hiện tượng này gọi là bốc cháy .

Ngoài hiện tượng trên ta còn tháy có trường hợp đống than to để lâu ngày tự nhiên bị cháy ,   hoặc đống vải dẻ lau chùi dầu mỡ đắp đống để ngoài trời nắng cũng có thể bị cháy mà không cần có mồi lửa .v.v.

Có thể giải thích các hiện tượng trên như sau :

Về bùng cháy :

Ơ nhiệt độ không khí bình thường hơi rượu bốc lên hỗn hợp với không khí thành một hỗn hợp cháy .  Khi đưa ngọn lửa đến gần , nó sẽ bốc thành ngọn lửa xanh , yếu và tắt nhanh . Ơ nhiệt độ này chỉ cháy hỗn hợp hơi rượu và không khí , bản thân rượu không cháy . Sau khi đưa ngọn lửa ra xa ngọn lửa tắt . Nhiệt độ này là nhiệt độ bùng cháy của rượu . Nhiệt độ bùng cháy là nhiệt độ thấp nhất .

Về bắt cháy :

Khi ta đun nóng ống bơ , rượu bị nóng lên dần và bốc hơi liên tục , luôn luôn tạo thành hỗn hợp cháy với không khí , nên ta thấy rượu tiếp tục cháy cho đến hết . Do đó nhiệt độ bắt cháy là nhiệt độ khi đó chất cháy bị bắt lửa và tiếp tục cháy khi đó bá mồi lửa đi .

Về bốc cháy :

Bốc cháy là sự xuất hiện do sự đốt nóng hỗn hợp cháy khi không có tác dụng trực tiếp của ngọn lửa . Do sự đốt nóng tốc độ phản ứng ôxy hoá sẽ tăng nhanh , đến khi nhiệt lượng toả ra trong một đơn vị thời gian vượt nhiều tốc độ truyền đi sẽ dẫn tới sự bốc cháy .

Về tự cháy :

Tự cháy là sự xuất hiện khi không cần có nhiệt lượng từ bên ngoài ( tác động của mồi gây cháy ) mà do nhiệt lượng của quá trìnhhoá học ( ôxy hoá ) ; lý học ( hấp thụ ôxy ); sinh học ( sự hoạt động của tế bào vi khuẩn ) diễn biến ngay trong chất đó . Như vậy quá trìnhtự gia nhiệt của vật chất kếtthúcbằng sự cháy gọi là tự cháy . Nhiệt độ tương ứng tại đó vật chất bị cháy gọi là nhiệt độ tự cháy . Nhiệt độ tự cháy càng thấp , chất đó càng dễ cháy . Tự cháy còn khác bốc cháy ở chỗ là Nó có thể bắt đầu ngay cả ở nhiệt độ bình thường ( 10 – 20 ) 0 C . 

             ß. 5 . ĐẶC TRƯNG CHÁY NGUY HIỂM CỦA CÁC CHẤT .

1.     Cháy các hỗn hợp hơi khí với không khí :

Trong môi trường SX và sinh hoạt các loại hơi khí có thể tạo ra các hỗn hợp cháy nổ nguy hiểm . Nồng độ của chúng ở trong hỗn hợp có thể biến đổi trong mộy phạm vi rất rộng .

Nồng độ thấp nhất của hơi , khí trong không khí có thể bốc cháy ( nổ ) gọi là nồng độ giới hạn cháy ( nổ ) dưới .

Nồng độ cao nhất của hơi , khí trong không khí vẫn có thể còn bốc cháy ( nổ ) gọi là nồng độ giới hạn cháy ( nổ ) trên .

Giữa nồng độ giới hạn dưới và trên gọi là khoảng nổ .

VD :                                                     Nồng độ dưới %      Nồng độ trên %

                                   Amôniăc :                   15,5                         27

                                  Xăng       :                     0,76                       5,4

                                  Ben zen :                      1,14                       6,75

      Nồng độ giới hạn bốc cháy ( nổ ) của hỗn hợp không khí không phải là đại lượng cố định mà nó thay đổi phụ thuộc vào : áp suất ban đầu , nhiệt độ của hỗn hợp , công suất của mồi gây lửa , sự có mặt của các khí trơ .v.v.

+ Ap suất giảm tthì khoảng cháy nổ thu hẹp , trong một số trường hợp áp suất thấp tthì cháy nổ không thể xảy ra được .

+ Tăng nhiệt độ ban đầu của hỗn hợp sẽ tăng khoảng cháy nổ .  Tăng kích thước hoặc nhiệt độ của mồi gây lửa cũng làm tăng khoảng cháy nổ . Nếu thêm vào tạp chất trơ khoảng cháy nổ sẽ thu hẹp .

Như vậy đặc trưng cháy nguy hiểm của các chất khí là : nhiệt độ bốc cháy và khoảng cháy , tức là nồng độ giới hạn của sự bốc cháy .

Nhiệt độ bốc cháy càng thấp càng nguy hiểm .

2.      Cháy các chất lỏng :

Đặc trưng cháy nguy hiểm của các chất lỏng cháy là nhiệt độ bốc cháy , khoảng cháy nhiệt độ bùng cháy và bắt cháy .

Nhiệt độ bốc cháy của đa số các chát lỏng cũng nằm trong phạm vi nhiệt độ giới hạn như của chất khí . Cũng như chất khí chất lỏng cũng có nhiệt độ bốc cháy dưới và nhiệt độ bốc cháy trên .

VD :                                                     Nhiệt độ dưới C 0      Nhiệt độ trên C 0

                                   A – xờ - tụn  :              - 20                         + 6

                                  Xăng     :                      - 36                          - 7

                                  Dầu lửa chạy máy :       + 4                        + 35

3.     Cháy các chất rắn :

      Đặc trưng cháy nguy hiểm của các chất rắn cháy là nhiệt độ bốc cháy và bắt cháy . 

Nhiệt độ bốc cháy của đa số các chát rắn cũng nằm trong phạm vi nhiệt độ giới hạn như của chất khí . Cũng như  chất lỏng , chất rắn cũng có nhiệt độ bốc cháy dưới tương ứng với từng loại cụ thể :

 VD :                                                     Nhiệt độ bốc cháy C 0   

                                  Phụtpho :                               287          

                                 Gỗ thông  :                            236      

                               Vải sơn cao su :                         308

                                Vải sơn clovinin :                     380

4.     Cháy , nổ bụi :

Bụi của các chất cháy và bụi trong khói lò rất nguy hiểm về cháy . Bụi lắng trong các thiết bị máy múc , công trìnhcó thể cháy âm ỉ và bốc cháy . Bụi lơ lửng trong không khí có thể tạo thành các hỗn hợp nổ nguy hiểm .

Bụi càng nhỏ , bề mặt riêng càng lớn tthì nhiệt độ bốc cháy càng thấp .

Đặc trưng cháy nguy hiểm của bụi là nhiệt độ bốc cháy của bụi lắng và nồng độ giới hạn dưới của sự bốc cháy . Nồng độ giới hạn nổ dưới của đa số hỗn hợp bụi không khí là ( 2,5 – 30 )g / m3 .  

Chương 19 .

       NGUYÊN NHÂN CÁC ĐÁM CHÁY VÀ BIỆN PHÁP PHÒNG NGỪA .

                              ß.1. NGUYÊN NHÂN CÁC ĐÁM CHÁY .

Trong SX và sinh hoạt luôn luôn có các chất cháy , ô xy trong không khí và mồi gây cháy . Tuy nhiên khả năng cháy chỉ có thể xảy ra trong những điều kiện thích hợp .

Khi khả năng phát sinh ra cháy bị loại trừ  đó chính là các điều kiện an toàn chống cháy , tức là khi đó :

@ Thiếu một trong các điều kiện cần thiết cho sự cháy .

@ Tỷ lệ của chất cháy và ôxy trong hỗn hợp không nằm trong giới hạn cháy .

@ Mồi gây cháy không đủ công suất và thời gian tác động của nó không đủ để làm hỗn hợp bốc cháy .

Nguyên nhân các đám cháy có thể do vi phạm các quy định an toàn về phòng cháy trong các khâu thiết kế , lắp đặt , vận hành , sử dụng , bảo quản thiết bị .v.v.

Sau đây là nguyên nhân các đám cháy thường xảy ra :

1.     Không thận trọng khi dựng lửa :

    @ Bố trí các quá trìnhsản xuất có lửa như hàn điện , hàn hơi , lò đốt , lò sấy , lò nung , lò nung chảy .v.v. ở môi trường không an toàn hoặc gần nơi có vật liệu cháy dưới khoảng cách an toàn .

   @ Dùng lửa để kiểm tra sự dò rỉ hơi khí cháy hoặc xem xét các chất lỏng dễ cháy trong các đường ống , bình chứa .

   @ Bỏ khôngtheo dõi bếp đun ga , dầu , than củi , rơm rạ .v.v. nấu nưíng với ngọn lửa quá to làm bốc tạt ngọn lửa cháy lan sang các vật xung quanh .

   @ Hong , sấy vật liệu , đồ dùng , quần áo , giấy tê trên các bếp than , bếp điện .

   @ Ném vứt tàn  đóm , tàn diêm , thuốc lá cháy dở vào nơi có vật liệu cháy như rơm , rác , vỏ bào mùn cưa .v.v hoặc nơi cấm lửa .

   @ Đốt củi nương rẫy làm cháy rõng .

   @ Do đốt pháo , trẻ em nghịch lửa .

2.     Sử dụng , dự trữ , bảo quản nguyên vật liệu , nhiên liệu , vật liệu không đúng :

@ Các chất khí , lỏng cháy , các chất rắn có khả năng tự cháy trong không khí ( phốt pho trắng ) không chứa đựng trong bình kín .

@ Xếp đặt lẫn lộn hoặc quá gần nhau giữa các chất có khả năng gây phản ứng hoá học toả nhiệt khi tiếp xúc ( dây dầu mỡ vào van bình ôxy ) .

@ Bố trí , xếp đặt các bình chứa khí ở gần những nơi có nhiệt độ cao ( bếp , lò ) hoặc phơi ngoài nắng to có thể gây cháy , nổ .

@ Vôi sống để ở nơi ẩm ướt , hắt , dột bị nóng lên đến nhiệt độ cao gây cháy các vật tiếp xúc .

3.     Cháy xảy ra do điện :

@ Quá tải do sử dụng thiết bị điện không đúng với điện áp quy định , chọn tiết diện dây dẫn , cầu chì không đúng với công xuất phụ tải , ngắn mạch do chập điện . Khi quá tải , thiết bị bị đốt quá nónglàm bốc cháy hỗn hợp cháy bên trong , cháy chất cách điện , vỏ bị quá nóng làm cháy bụi bám vào hoặc cháy vật tiếp xúc .

@ Do tiếp xúc không tốt ở mối nối dây , ổ cắm , cầu dao .v.v. phát sinh tia lửa điện gây cháy nổ trong môi trường cháy nổ .

@ Lóng quờn khi sử dụng các thiết bị sinh hoạt như bếp điện , bàn là , que đun nước gây cháy các dụng cụ bên cạnh và cháy lan sang công trình.

4.     Cháy do ma sát , va đập :

Cắt , tiện , phay bào , mài rũa , đục đẽo .v.v. .. do ma sát va đập biến cơ năng thành nhiệt năng . Dùng que sắt cậy nắp thùng xăng gây phát sinh tia lửa làm xăng bốc cháy

5.     Cháy do tĩnh điện :

Tĩnh điện phát sinh có thể do đai chuyền ( curoa ) ma sát lên bánh quay , khi chuyên rót , vận chuyển các chất lỏng không dẫn điện trong các thùng ( stec ) đường ống bằng kim loại bị cách ly với đất , khi vận chuyển các hỗn hợp bụi không khí trong đường ống .v.v. Do vậy các ôtô stec chở xăng phải có dây xích sắt thả quệt xuống đất để đề phòng tĩnh điện . 

                                 ß. 2 . CÁC BIỆN PHÁP PHÒNG  CHÁY .

1.     Biện pháp ngăn  ngừa không cho đám cháy xảy ra :

a . Biện pháp về tổ chức :

Tuyên truyền , giáo dục , vận động CBCNVvà toàn dân chấp hành nghiêm chỉnh pháp lệnh phòng cháy chữa cháy của nhà nước , điều lệ nội quy an toàn phòng cháy bằng các hình thức như nói chuyện , huấn luyện , chiếu phim triển lóm về phòng cháy và chữa cháy .

b . Biện pháp về kỹ thuật :

Ap dụng đúng đắn các tiêu chuẩn , quy phạm về phòng cháy khi thiết kế , xây dựng  nhà cửa và lắp đặt các thiết bị công nghệ phòng và các thiết bị vệ sinh công nghiệp ( thông gió , chiếu sáng , hút thải hơi khí độc .v.v. )

c. Biện pháp an toàn về vận hành :

Sử dụng bảo quản thiết bị máy múc , nhà cửa công trình, nguyên liệu , nhiên liệu , vật liệu trong SX và trong sinh hoạt không để phát sinh cháy .

a.     Các biện pháp nghiờm cấm  :

Cấm dùng lửa , cấm đánh diêm , cấm hút thuốc ở những nơi cấm lửa hoặc gần chất cháy . Cấm hàn điện hàn hơi ở các phòng cấm lửa . Cấm tích nhiều nguyên liệu , nhiên liệu , vật liệu .v.v. và các chất dễ phát sinh cháy .

2.     Biện pháp hạn chế đám cháy lan rộng  :

Biện pháp này chủ yếu là thuộc về thiết kế quy hoạch , kiến trỳc , kết cấu trong xây dựng : Phân Vòng xây dựng , Phân nhóm nhà cửa , công trìnhtheo đúng mức độ nguy hiểm cháy trong khu vực nhà máy , XN , khu dân cư .

VD : Công trìnhcó nguy cư cháy nổ bố trí cuối hướng gió , ở chỗ thấp , cuối dòng chảy của sụng ... sử dụng VL không cháy , khó cháy ; bảo đảm khoảng cách chống cháy ; trồng cây xanh ; đắp đê ngăn cách .

3.     Biện pháp thoát người và cứu tài sản :

Bố trí đúng đắn các lỗ cửa , cửa , đường thoát người ; làm cầu thang thoát người bên ngoài , bố trí đúng đắn các thiết bị máy móc trong gian SX , đồ đạc , giường tủ trong nhà ở , có biện pháp hạn chế ảnh hưởng của đám cháy đến quá trìnhthoát người như hành lang , cầu thang chống khói , đường thoát , bố trí ánh sáng trên đường thoát , lối đi .

4.     Biện pháp tạo điều kiện dập tắt đám cháy có hiệu quả :

Bảo đảm hệ thống báo cháy nhanh và chính xác , hệ thống báo cháy tự dộng , hệ thống thông tin liên lạc nhanh .Tổ chức các lực lượng chữa cháy chuyên nghiệp và thành thạo nghiệp vụ , luôn luôn són sàng ứng phú kịp thời khi có hoả hoạn .

+ Thường xuyên đảm bảo có đầy đủ các phương tiện và dụng cụ chữa cháy , các nguồn nước dự trữ tự nhiên hay bể nước chứa dự trữ .

+ Đảm bảo đường xá đủ rộng để xe chữa cháy có thể đến gần đám cháy , đến các nguồn nước .