1.9. Nguyên lý của quá trình chữa cháy [5]; [22]
1.9.3. Các cơ chế lý, hoá dập tắt đám cháy rừng
Dập tắt đám cháy từ quan điểm lý học là làm ngừng quá trình cháy ở mọi hình thức, nghĩa là tạo ra trong vùng cháy các điều kiện loại trừ khả năng tiếp diễn quá trình phản ứng cháy ở các dạng (cháy ngầm, cháy thành ngọn lửa). Để hiểu rõ bản chất vấn đề này ta bắt đầu từ việc phân tích các yếu tố cần và điều kiện đủ cho quá trình cháy khuyếch tán. Thực chất của các yếu tố cần và đủ có thể minh hoạ bằng sơ đồ tam giác cháy truyền thống bao gồm: Chất cháy (CC) - Chất oxy hố (O2) - Nguồn nhiệt (NN), hình 1.8.
Hình 1.8: Sơ đồ tam giác cháy
Từ sơ đồ này, ta thấy sự cháy không thể tồn tại nếu như loại bỏ một đỉnh hoặc cắt đứt bất kỳ một cạnh nào của tam giác. Thực vậy, nếu như ta loại bỏ một đỉnh là chất cháy, tức là cách ly chất cháy khỏi vùng cháy thì sự cháy sẽ tắt. Hiện tượng này cũng lặp lại nếu ta loại bỏ nguồn nhiệt hoặc chất oxy hoá của tam giác cháy. Ở đây cháy rừng là quá trình cháy mà vật liệu cháy là các chất rắn nên để dập tắt đám cháy ta dùng cơ chế dập cháy bằng cách cắt bỏ đỉnh thứ ba của tam giác mà ở đây là nguồn nhiệt. Để dập tắt ngọn lửa cháy khuyếch tán bằng cách hạ nhiệt độ đám cháy bằng khơng khí, dùng khơng khí với vận tốc và lưu lượng nhất định để giảm nhiệt độ của phản ứng cháy xuống dưới nhiệt độ cần thiết thì đám cháy sẽ bị tắt (phương pháp này thực hiện theo nguyên lý làm mát bằng khơng khí). Khi ta thổi một khối lượng khơng khí lớn vào đám cháy khơng khí thu nhiệt của đám cháy toả ra môi trường, do vậy nhiệt độ của phản ứng cháy giảm đi.
1.9.3.1. Cơ chế dập lửa vật lý
Cơ chế dập lửa vật lý là xuất phát từ hiệu ứng vật lý để nghiên cứu cơ chế dập lửa, chủ yếu là:
vật cháy đang cháy không thể lan truyền sang vật cháy ở lân cận.
- Cơ chế làm lạnh: Dùng nước hoặc hợp chất hóa học, hoặc sử dụng lưu lượng khơng khí lớn làm cho nhiệt độ của vật đang cháy giảm xuống, giảm đến khi thấp hơn điểm cháy của vật cháy thì nó sẽ tắt.
- Cơ chế cách nhiệt: Sử dụng tấm cách nhiệt để ngăn cản sự truyền nhiệt, làm cho nhiệt độ của các vật cháy ở lân cận không đạt được nhiệt độ bốc cháy.
- Cơ chế che phủ: Dùng chất không cháy hoặc không dễ cháy che phủ lên bề mặt của vật đang cháy, làm cho lửa tắt. Thường dùng bùn, đất và cát để che phủ hoặc dùng hợp chất hóa học hình thành lên một màng khơng cháy che phủ.
- Cơ chế làm lỗng thể khí: Thể khí sinh ra từ vật cháy phải đạt đến một nồng độ nhất định mới có thể cháy, tăng một lượng q lớn khơng khí, làm cho nồng độ thể khí giảm đi, từ đó mà q trình cháy giảm đi và tắt. Thường dùng luồng khơng khí dập lửa.
1.9.3.2. Cơ chế dập lửa hóa học
Cơ chế dập lửa hóa học là xuất phát từ phản ứng hóa học của q trình cháy để nghiên cứu cơ chế dập lửa.
- Cơ chế ngăn cắt ô xy: Cháy là một loại phản ứng ơ- xy hóa mãnh liệt, chỉ cần ngăn cản sự cung cấp khí ơ-xy, hoặc dùng thể khí khơng cháy và khí trơ, làm cho hàm lượng ơ - xy trong khơng khí giảm xuống dưới mức 14-18%, q trình cháy ngọn lửa sẽ tắt.
- Cơ chế phản ứng dây chuyền: Quá trình cháy là một hệ thống các mắt xích phản ứng hóa học cấu thành, là thơng qua dây chuyền phản ứng hi - đrô các - bon (Ro), hydroxyl (oH), gốc hy - đrô (Ho), gốc ô - xy (oO),... và các gốc tự do khác. Một số chất hóa học như các gốc tự do của bromide, iodide có thể làm cho quá trình cháy bị gián đoạn....
- Thay đổi con đường của phản ứng cháy: Chất sợi (cellulose) khi cháy sinh ra khí và hình thành ngọn lửa sáng. Một số chất hóa học có thể làm cho
cellulose khơng hình thành ra các chất khí mà hình thành nên các bon và nước nên khơng thể sinh ra q trình cháy có ngọn lửa. Phương trình phản ứng mất nước của chất sợi (cellulose) như sau:
(C6H10O5)n → 6nC + 5nH2O
- Căn cứ vào cơ chế và nguyên lý dập lửa, phương pháp chữa cháy rừng còn chia thành phương pháp dập lửa trực tiếp và phương pháp dập lửa gián tiếp, phương pháp cụ thể có: Phương pháp dập lửa bằng sức gió; phương pháp dùng lửa dập lửa; phương pháp dùng nước dập lửa; phương pháp nổ mìn hoặc nổ bộc phá dập lửa; phương pháp hóa học dập lửa; phương pháp dập lửa bằng đường hàng không (bao gồm máy bay phun tưới dập lửa, nhảy dù dập lửa, đổ bộ dập lửa, ...); phương pháp làm mưa nhân tạo dập lửa; phương pháp cách ly dập lửa; phương pháp lấy đất dập lửa; phương pháp đập dập thủ công.
1.9.3.3. Cơ chế dập tắt đám cháy rừng bằng đất cát
Khi ta phun một lượng lớn đất cát và khơng khí vào đám cháy, đất cát bao phủ lên bề mặt vật liệu cháy sẽ có tác dụng cách ly vật liệu cháy với ôxy, ngăn chặn sự xâm nhập của ôxy mang đến cho chất cháy. Ngược lại, nó cũng làm cho sự bay hơi của chất khí cháy khơng thốt ra ngồi được. Điều đặc biệt là lớp đất cát bao phủ trên bề mặt chất cháy là lớp ngăn cản sự tác động của dòng nhiệt bức xạ ngọn lửa đến, dẫn đến làm giảm sự đốt nóng bề mặt chất cháy, giảm khí bay ra. Ngồi ra đất cát cịn bắn phá đám cháy, phân tách nguồn nhiệt.
Đồng thời khi đất cát phun vào đám cháy với một khối lượng và vận tốc nhất định, do đất cát có khối lượng, nên bắn phá đám cháy, phân tách nguồn nhiệt ra khỏi vật cháy làm cho nhiệt độ đám cháy giảm đi, từ đó làm cho q trình cháy bị dập tắt. Ngồi ra khi phun một lượng lớn đất cát và khơng khí vào đám cháy, đất cát và khơng khí sẽ thu nhiệt của đám cháy, từ đó nhiệt độ của đám cháy giảm đi rất nhanh dẫn đến đám cháy bị dập tắt nhanh.
Đất cát là vật liệu sẵn có trong rừng khơng phải mang vác, vận chuyển nên rất tiện lợi cho quá trình chữa cháy, do vậy sử dụng cơ chế dập lửa bằng đất cát để chữa cháy rừng là rất hiệu quả vì trong rừng khơng có nguồn nước, khơng có hóa chất, phạm vi cháy rộng lớn. Vấn đề còn lại là phải có thiết bị gọn nhẹ để thực hiện nhiệm vụ cắt đất, hút và phun vào đám cháy.