Phịng thí nghiệm
2.1. An tồn cháy nổ
2.1.1. Khái niệm chung về cháy nổ
* Quá trình cháy là quá trình hố lý phức tạp, trong đĩ xảy ra các phản ứng hố học cĩ toả nhiệt và phát sáng. Các phản ứng cháy cĩ kèm theo tiếng nổ đặc biệt cĩ tác hại lớn, vì ngồi nhiệt lượng lớn và ngọn lửa trần được tạo ra, cịn cĩ sĩng áp suất do nổ, phá hủy các thiết bị và các cơng trình xung quanh.
* Quá trình cháy của vật chất (rắn, lỏng và khí) bao gồm các giai đoạn:
o Oxy hĩa.
o Tự bắt cháy.
Sự tích lũy nhiệt trong quá trình oxy hĩa làm cho tốc độ phản ứng tăng lên, xảy ra sự bắt cháy và xuất hiện ngọn lửa.
* Quá trình cháy xuất hiện và phát triển cần ba yếu tố : o Chất cháy.
o Chất oxy hĩa (chủ yếu: oxy trong khơng khí >(14÷15)%); o Chất mồi bắt cháy.
Bản chất và trạng thái của chất cháy cĩ ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ cháy.Chất cháy trong thực tế rất phong phú, cĩ thể ở dạng rắn, lỏng hoặc khí, dạng cục hay dạng bột, VD: than, gỗ , tre nứa, xăng, dầu, khí mê tan, hydrơ, ơxit cácbon CO, ...
Mồi bắt cháy hoặc nguồn nhiệt cũng cĩ nhiều dạng như ngọn lửa trần, tia lửa điện, hồ quang điện, tia lửa sinh ra do ma sát, do chập điện, … Mồi bắt cháy phải cĩ dự trữ một năng lượng tối thiểu, cĩ khả năng gia nhiệt cho hỗn hợp cháy trong một thể tích tối thiểu lên tới nhiệt độ tự bốc cháy. Sự cháy xảy ra khi lượng nhiệt cần cung cấp cho hỗn hợp đủ để cho phản ứng bắt đầu và lan rộng
* Nhiệt độ chớp cháy, nhiệt độ bốc cháy, nhiệt độ tự bốc cháy.
Giả sử cĩ một chất cháy ở trạng thái lỏng, ví dụ nhiên liệu diezel, được đặt trong cốc bằng thép. Cốc được nung nĩng với tốc độ nâng nhiệt độ xác định. Khi tăng dần nhiệt độ của nhiên liệu thì tốc độ bốc hơi của nĩ cũng tăng dần. Nếu đưa ngọn lửa trần đến miệng cốc thì ngọn lửa sẽ xuất hiện kèm theo tiếng nổ nhẹ, nhưng sau đĩ ngọn lửa lại tắt ngay.
Vậy, nhiệt độ tối thiểu tại đĩ ngọn lửa xuất hiện khi tiếp xúc với ngọn lửa trần sau đĩ tắt ngay gọi là nhiệt độ chớp cháy của nhiên liệu.
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 đĩ ngọn lửa vẫn tiếp tục cháy.
Nhiệt độ tối thiểu tại đĩ ngọn lửa xuất hiện và khơng bị dập tắt gọi là nhiệt độ bốc cháy của nhiên liệu.
Nung nĩng bình cĩ chứa metan và khơng khí, từ từ ta sẽ thấy ở nhiệt độ nhất định thì hỗn hợp khí trong bình sẽ tự bốc cháy mà khơng cần cĩ sự tiếp xúc với ngọn lửa trần.
Vậy, nhiệt độ tối thiểu tại đĩ hỗn hợp khí tự bốc cháy khơng cần tiếp xúc với ngọn lửa trần gọi là nhiệt độ tự bốc cháy của nĩ.
* Áp suất tự bốc cháy. Áp suất tự bốc cháy của hỗn hợp khí là áp suất tối thiểu tại đĩ quá trình tự bốc cháy xảy ra. Áp suất tự bốc cháy càng thấp thì nguy cơ cháy, nổ càng lớn.
* Thời gian cảm ứng của quá trình tự bốc cháy. Khoảng thời gian 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 càng ngắn thì hỗn hợp khí càng dễ cháy, nổ.
Ví dụ: Sự cháy của hydrocacbon ở trạng thái khí với khơng khí cĩ thời gian cảm ứng chỉ vài phần trăm giây, trong khi đĩ thời gian này của vài loại than đá trong khơng khí kéo dài hàng ngày thậm chí hàng tháng.
2.1.2. Nguyên nhân gây cháy, nổ
+ Cháy do nhiệt độ cao đủ sức đốt cháy một số chất như que diêm, dăm bào, gỗ (750÷800)C, khi hàn hơi, hàn điện, ...
+ Nguyên nhân tự bốc cháy: gỗ thơng 250C, giấy 184C, vải sợi hố học 180
C
.
+ Cháy do tác dụng của hố chất, do phản ứng hĩa học: một vài chất nào đĩ khi tác dụng với nhau sẽ gây ra hiện tượng cháy.
+ Cháy do điện: khi chất cách điện bị hư hỏng, do quá tải hay ngắn mạch chập điện, dịng điện tăng cao gây nĩng dây dẫn, do hồ quang điện sinh ra khi đĩng cầu dao điện, khi cháy cầu chì, chạm mach, ...
+ Cháy do ma sát tĩnh điện của các vật thể chất cháy với nhau: ma sát, mài, ... + Cháy do tia bức xạ: tia nắng mặt trời khi tiếp xúc với những hỗn hợp cháy, nắng rọi qua những tấm thủy tinh lồi cĩ thể hội tụ sức nĩng tạo thành nguồn.
+ Cháy do sét đánh, tia lửa sét.
+ Cháy do áp suất thay đổi đột ngột: trường hợp này dễ gây nổ hơn gây cháy. Khi đổ nước nguội vào nước kim loại nĩng chảy gây nổ; bởi vì khi nước nguội gặp nhiệt độ cao sẽ bốc hơi, tức khắc kéo theo tăng áp suất gây nổ. VD: Chất PH3 bình thường khơng gây nổ khi cĩ oxy, nhưng khi hạ áp suất xuống lại gây ra nổ.
Cháy nổ. Trong cơng nghiệp hay dùng các thiết bị cĩ nhiệt độ cao như lị đốt, lị nung, các đường ống dẫn khí cháy, các bể chứa nhiên liệu dễ cháy gặp lửa hay tia lửa điện cĩ thể gây cháy, nổ.
+ Nổ lý học: là trường hợp nổ do áp suất trong một thể tích tăng cao mà vỏ bình chứa khơng chịu nổi áp suất nén đĩ nên bị nổ.
+ Nổ hố học: là hiện tượng nổ do cháy cực nhanh gây ra (thuốc súng, bom, đạn, mìn,..)
2.1.3. Các biện pháp phịng chống cháy, nổ
+ Nổ thường cĩ tính cơ học và tạo ra mơi trường áp lực lớn làm phá huỷ nhiều thiết bị, cơng trình, ... xung quanh.
+ 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 tồn xã hội. Vì vậy cần phải cĩ biện pháp phịng chống cháy, nổ một cách hữu hiệu.
2.1.3.1. Nguyên lý phịng, chống cháy, nổ
+ Nguyên lý phịng cháy, nổ là tách rời ba yếu tố: chất cháy, chất ơxy hố và mồi bắt lửa, thì cháy nổ khơng thể xảy ra được.
+ Nguyên lý chống cháy, nổ là hạ thấp tốc độ cháy của vật liệu đang cháy đến mức tối thiểu và phân tán nhanh nhiệt lượng của đám cháy ra ngồi.
Để thực hiện hai nguyên lý này trong thực tế cĩ thể sử dụng các giải pháp khác nhau: + Trang bị phương tiện PCCC (bình bọt AB, Bình CO2, cát, nước, ...).
+ Huấn luyện sử dụng các phương tiện PCCC, các phương án PCCC. + Cơ khí và tự động hố quá trình sản xuất cĩ tính nguy hiểm về cháy, nổ. + Hạn chế khối lượng của chất cháy (hoặc chất ơxy hố) đến mức tối thiểu cho phép về phương diện kỹ thuật.
+ Tạo vành đai phịng chống cháy. Ngăn cách sự tiếp xúc của chất cháy và chất ơxy hố 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 cĩ tường ngăn cách bằng vật liệu khơng cháy.
+ Cách ly hoặc đặt các thiết bị hay cơng đoạn dễ cháy nổ ra xa các thiết bị khác và những nơi thống giĩ hay đặt hẳn ngồi trời.
+ Loại trừ mọi khả năng phát sinh ra mồi lửa tại những chỗ sản xuất cĩ liên quan đến các chất dễ cháy nổ.
+ Thiết bị phải đảm bảo kín, để hạn chế thốt 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.
2.1.3.2. Biện pháp ngăn ngừa khơng cho đám cháy xảy ra * Biện pháp hành chính, pháp lý * Biện pháp hành chính, pháp lý
+ Điều 1 Pháp lệnh phịng cháy chữa cháy 4.10-1961 đã quy định rõ: “Việc phịng cháy và chữa cháy là nghĩa vụ của mỗi cơng dân” và “ trong các cơ quan xí nghiệp, kho tàng, cơng trường, nơng trường, việc PCCC là nghĩa vụ của tồn 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 cơng tác PCCC. Điều 192, 194 của Bộ luật hình sự nước CHXHCNVN quy định trách nhiệm hình sự đối với mọi hành vi vi phạm chế độ, quy định về PCCC.
+ Tuyên truyền, giáo dục, vận động cán bộ, cơng nhân viên chức và tồn dân
chấp hành nghiêm chỉnh pháp lệnh phịng cháy chữa cháy của nhà nước, điều lệ nội quy an tồn phịng cháy bằng các hình thức như huấn luyện, chiếu phim v,v …
* Biện pháp kỹ thuật.
Áp dụng đúng đắn các tiêu chuẩn, quy phạm về phịng cháy khi thiết kế, xây dựng, nhà cửa cơng trình lắp đặt các quá trình cơng nghệ, thiết bị máy mĩc, các hệ thống cung cấp năng lượng, các hệ thống thiết bị vệ sinh, hệ thống vận chuyển, kho tàng v,v …
* Biện pháp an tồn vận hành
- Sử dụng, bảo quản thiết bị máy mĩc, nhà cửa, cơng trình, nguyên liệu, nhiên liệu, vật liệu trong sản xuất và sinh hoạt khơng để phát sinh cháy.
* Các biện pháp nghiêm cấm
Cấm dùng lửa, đánh diêm, hút thuốc ở những nơi cấm lửa hoặc gần chất cháy. Cấm hàn điện, hàn hơi ở các phịng cấm lửa. Cấm tích luỹ nhiều nguyên liệu, nhiên liệu, vật liệu sản phẩm và các chất dễ bắt cháy.
2.1.3.3. Biện pháp hạn chế đám cháy lan rộng
Biện pháp này chủ yếu là thuộc về thiết kế quy hoạch, kiến trúc, kết cấu trong xây dựng phân vùng xây dựng, bố trí phân nhĩm nhà cửa, cơng trình đúng đắn theo mức nguy hiểm cháy trong khu vực nhà máy, xí nghiệp, khu dân cư phù hợp với điều kiện địa hình và khí tượng thuỷ văn.
2.1.3.4. Biện pháp thốt người và cứu tài sản an tồn
Bố trí đúng đắn các lỗ cửa, đường thốt người ; làm cầu thang thốt người bên ngồi ; bố trí đúng đắn các thiết bị máy mĩc trong gian sản xuất ; cĩ các biện pháp hạn chế ảnh hưởng của đám cháy đến quá trình thốt người như hành lang, cầu thang tạo điều kiện thốt người dễ dàng.
2.1.3.5. Biện pháp tạo điều kiện dập tắt đám cháy cĩ hiệu quả
- Bảo đảm hệ thống báo cháy nhanh và chính xác, hệ thống báo cháy tự động hoặc hệ thống báo cháy cĩ người điều khiển bằng âm thanh, cĩ hệ thống thơng tin liên lạc nhanh.
- Tổ chức các lực lượng chữa cháy chuyên nghiệp và nghĩa vụ thành thạo nghiệp vụ và luơn luơn sẵn sàng ứng phĩ kịp thời.
- Thường xuyên bảo đảm cĩ đầy đủ các phương tiện và dụng cụ chữa cháy, các nguồn nước dự trữ tự nhiên hoặc các bể chứa.