Các chất chữa cháy – Tác dụng chữa cháy của nước

 

Khái niệm và phân loại chất chữa cháy

Khái niệm chất chữa cháy

Chất chữa cháy được hiểu đó là các chất và vật liệu, nhờ chúng để tạo ra các điều kiện dập cháy.

Phân loại chất chữa cháy

Các chất chữa cháy có thể được phân loại theo hai dấu hiệu cơ bản: theo trạng thái và theo cơ chế dập cháy của chúng.

• Theo trạng thái các chất chữa cháy có thể phân thành các loại sau:
• Các chất chữa cháy dạng lỏng như: nước và dung dịch.
• Các chất chữa cháy dạng bọt (foam) như: bọt hòa không khí, bọt hóa học;
• Các chất chữa cháy dạng rắn: bột, các loại hạt nhỏ;
• Các chất chữa cháy dạng khí: khí trơ, sản phẩm cháy hoàn toàn.
• Theo cơ chế dập cháy, các chất chữa cháy có thể phân thành 04 nhóm:
• Các chất dập cháy theo cơ chế làm lạnh vùng phản ứng cháy hay chất cháy.
• Các chất dập cháy theo cơ chế kìm hãm hóa học các phản ứng cháy.
• Các chất dập cháy theo cơ chế cách ly các thành phần tham gia phản ứng cháy
• Các chất dập cháy theo cơ chế giảm nồng độ các thành phần tham gia phản ứng cháy

Nước

Khái niệm

Nước là một hợp chất hóa học của oxy và hiđrô, có công thức hóa học: H₂O (H – O – H).

Tính chất của nước có liên quan đến công tác chữa cháy

Tính chất lý học của nước

• Nước là một loại chất lỏng không màu, không vị, không mùi
• Các thông số vật lý của nước:
• Nhiệt độ đóng băng: 0°c
• Nhiệt độ sôi của nước ở áp suất 760 mmHg: 100°c
• Khối lượng 1 lít hơi nước bão hòa ở 100°c và 760 mmHg: 0,6kg
• Khối lượng riêng: 1000 kg/m³
• Nhiệt dung riêng của nước: 1 kcal/kg.độ (4,17 kJ/kg.độ)
• Sức căng bề mặt ở 20°c khi tiếp xúc với không khí ẩm: 7,25.10^-3 N/m
• Nhiệt hóa hơi của nước: 2260 kJ/kg
• Tính dẫn điện: Nước tinh khiết (nước cất) hầu như không dẫn điện, tuy nhiên nước thường đùng để chữa cháy có độ dẫn điện đáng kể. Nguyên nhân là do trong nước có chứa một luợng chất hòa tan và tạp chất.

Vì vậy khi chữa cháy bằng nước, cần phải cắt điện để tránh gây nguy hiểm cho người trực tiếp tham gia cứu chữa.

• Tính hòa tan: Nước là dung môi phân cực có khả năng hòa tan nhiều chất rắn (muối, đường ăn,…) và chất lỏng (cồn, axeton …). Do vậy, trong quá trình chữa cháy, có thể áp dụng tính chất này để làm loãng nồng độ chất cháy.

Mặt khác, nước có khả năng hấp thụ một số chất khí, làm lắng đọng bụi lơ lửng, nên khi chữa cháy có thể phun nước dưới dạng sương mù để làm lắng khói và hơi khí cháy.

• Tính thẩm thấu của nước: Vì nước có sức căng bề mặt lớn nên nước khó thấm sâu vào trong lòng của chất rắn cháy, dẫn điện hiệu suất chữa cháy của nước giảm đi. Khi làm giảm sức căng bề mặt của nước, tức là làm tăng khả năng thẩm thấu của nước vào chất cháy, tăng diện tích bề mặt tiếp xúc của nước với chất cháy, dẫn đến tổng lượng nhiệt mà nước hấp thụ từ đám cháy tăng lên, do đó hiệu quả chữa cháy của nước sẽ tăng lên. Để làm giảm sức căng bề mặt của nước, người ta pha thêm vào nước chất tăng độ thẩm thấu của nước. Chất tăng độ thấm tốt nhất được sử dụng phổ biến hiện nay là chất tạo bọt PO-1

Khi pha thêm chất thấm vào nước với nồng độ (0,5 – 2)%, sức căng bề mặt của nước giảm, lưu lượng phun cần thiết giảm , hiệu suất chữa cháy của nước tăng lên đáng kể, thời gian chữa cháy giảm.

• Tương tác với chất lỏng cháy (dầu, mỡ,..): Đối với các đám cháy chất lỏng cháy là sản phẩm dầu mỏ nếu sử dụng nước để chừa cháy, đặc biệt là tia nước có thể gây ra hiện tượng bắn tung chất lỏng cháy ra ngoài và gây cháy lan.

Tính chất hóa học của nước

Tác dụng với các kim loại kiềm và kiềm thồ

Các kim loại kiềm và kiềm thổ có phản ứng khi tiếp xúc với nước. Khi đó trên bề mặt các kim loại sẽ được bao phủ bởi lớp màng hyđrôxit dễ tan. Sản phẩm của phản ứng tạo rạ khí hyđrô.

2Na + 2H₂0 → 2NaOH + H₂ ↑

2K + 2H₂O → 2KOH+H₂↑

Nếu việc hình thành khí hyđrô có thể đẫn đến nổ .

Do đặc điểm này nên các kim loại kiềm và kiềm thổ được bảo quản trong dầu hỏa.

• Tác dụng với magiê (Mg) và nhôm (Al)

Ở nhiệt độ của đám cháy, magiê và nhôm phản ứng dễ dàng với nước và tạo ra khí hyđrô:

4A1 + 3H₂0 → 2A1₂O₃+        3H₂ ↑

Mg + H₂0 → MgO + H₂ ↑

• Tác dụng với sắt (Fe) và than nóng đỏ(C)

Sắt nóng đỏ và than hồng (than đá cháy) tác dụng với nước giải phóng ra khí hyđrô (có thể dẫn đến nổ) và khí CO (độc cho quá trình hô hấp):

Ở trên 570°C: Fe+ H₂O → FeO + H₂↑

Ở dưới 570°C; Fe + H₂0 → Fe₃0₄ +        H₂↑

C + H₂0 → CO + H₂↑

• Tác dụng với nhiều chất như: đất đèn, A1₄C₃; P₂O₅; CaO (vôi sống)… ví dụ canxicacbua (CaC₂)

Canxicacbua tác dụng với nước tạo thành khí cháy axetylen (C₂H₂)

CaC₂ + 2H₂O → Ca(OH)₂ + C₂H₂ ↑

Axetylen tạo thành là một khí cháy và có khả năng gây nổ.

• Tính ăn mòn của nước

Nước có tạp chất có thể ăn mòn các thiết bị chứa bằng kim loại. Tính ăn mòn tăng lên khi thêm vào nước các chất thấm ướt, chất tạo bọt. Để chống sự ăn mòn trên, có thể phủ bên trong bình hoặc các thiết bị chứa một lớp vật liệu bảo vệ (như nhựa hóa học) hay bằng cách cho thêm vào nước các chất chống ăn mòn.

Tác dụng chữa cháy của nước

Dập tắt đám cháy là kết quả của nhiều tác dụng đồng thời như tác dụng làm lạnh, tác dụng làm loãng hồn hợp cháy của hơi nước, tác dụng cách ly…Song tác dụng chữa cháy chủ yếu của nước là tác dụng làm lạnh.

Tác dụng làm lạnh

Tác dụng làm lạnh là tác dụng chữa cháy chủ yếu của nước. Khi phun vào đảm cháy, nó hấp thụ nhiệt của vùng cháy và chất cháy, làm giảm nhiệt độ của chúng. Khi nhiệt độ giảm xuống thấp hơn giá trị duy trì sự cháy thì quá trình cháy sẽ ngừng và đám cháy sẽ được dập tắt.

Lượng nước phun vào đám cháy đã hấp thụ lượng nhiệt sinh ra từ đám cháy, do đó nhiệt lượng cháy giảm, dẫn đến nhiệt độ đám cháy giảm dần. Khi nhiệt độ đám cháy giảm, cường độ bức xạ nhiệt của ngọn lửa trên bề mặt chất cháy giảm, các khí cháy thoát ra từ bề mặt chất cháy giảm dần. Khi các chất khí cháy thoát ra không đủ đề tạo thành hỗn hợp nguy hiểm cháy thì sự cháy không được duy trì và đám cháy được dập tắt.

Tác dụng làm loãng của hơi nước

• Hơi nước được tạo thành do tác dụng nhiệt của đám cháy có tác dụng làm loãng hơi, khí cháy. Khi hóa hơi, cứ 1 lít nước tạo thành 1700 lít hơi nước. Hơi nước hòa trộn với hỗn hợp hơi, khí cháy và không khí làm giảm nồng độ nguy hiểm cháy nổ của hỗn hợp hơi chất cháy. Khi nồng độ nguy hiểm cháy nổ của hổn hợp chất cháy giảm xuống dưới giới hạn nồng độ bắt cháy thấp, thì lúc này sự cháy không được duy trì và đám cháy sẽ được dập tắt.
• Khi chữa cháy ở thể tích kín hơi nước ở vùng cháy sẽ chiếm chỗ và đầy không khí (oxy) ra bên ngoài. Khi nồng độ oxy giảm xuống dưới 14% thể tích thì không duy trì sự cháy, đám cháy được dập tắt.
• Nồng độ dập cháy của hơi nước chiếm khoảng 30 – 35% theo thể tích.

Tác dụng cách ly

Dưới tác dụng cơ học của tia nước làm tách chất cháy khỏi nguồn nhiệt. Mặt khác khi phun nước vào đám cháy, nước đã bao phủ bề mặt và ngấm vào trong chất cháy, nó vừa có tác dụng làm lạnh vừa có tác dụng cách ly sự xâm nhập của oxy trong không khí đến chất cháy, ngăn cản sự bay hơi của các chất khí cháy để tạo thành hỗn hợp nguy hiểm cháy, nổ.

Ứng dụng chữa cháy của nước

Trong chữa cháy, nước được sử dụng trong các trường hợp sau:

• Đối với các đám cháy vật liệu như gỗ, tre, rơm rạ . cốt ép, vải sợi… nước được phun dưới dạng tia nước, tia nước phân tán.
• Đối với các đám cháy dầu mỏ và các sản phẩm của dầu mỏ có nhiệt độ sôi cao hơn 80°c, nước được phun dưới dạng sương mù.
• Đối với đám cháy các thiết bị điện đã được cắt điện và khử điện lưu (nếu có), nước được phun dạng tia nước phân tán hoặc sương mù.
• Đối với các đám cháy giếng phun dầu khí, nước được phun dưới dạng tia nước.
• Nước được sử dụng để làm mát cán bộ chiến sĩ, cấu kiện xây dựng; để pha chất tạo bọt.

Ưu điểm của nước khi sử dụng để chữa cháy:

• Nước có khả năng hấp thụ nhiệt lớn, dẫn đến làm ga nhiệt độ của đám cháy nhanh.
• Về phương diện hóa học, nước là một chất tương đối trơ đối với các điều kiện của phần lớn các đám cháy thông thường (không bị phân tích, không tham gia phản ứng với chất cháy hoặc chất oxy hóa).
• Nước có môi trường trung tính, không độc.
• Có thể sử dụng nước để kết hợp với các chất chữa cháy khác.
• Có thể phun vào đám cháy ở khoảng cách xa mà cán bộ chiến sỹ không thể tiếp cận gần được.
• Nước có ở hầu hết mọi nơi, giá thành thấp.

Tuy nhiên, trong quá trình chữa cháy, nước có một số hạn chế sau:

• Nước có thể gây hư hỏng cho một số đồ đạc, tài sản, máy móc trong khi chữa cháy.
• Đối với nhiều chất có khả năng hút nước mạnh, khi phun nước vào trọng lượng của chúng có sẽ tăng lên, có nguy cơ làm sập sàn nhà.
• Sử dụng nước để chữa cháy các sản phẩm cao su, than nâu, bông vải sợi hiệu quả thấp vì nước không thấm hoặc khó thấm vào chất cháy do sức căng bề mặt lớn.
• Khi chữa cháy chất cháy lỏng trong bể chứa, sử dụng tia nước mạnh có thể gây trào và bắn tung chất lỏng cháy ra ngoài, gây cháy lan.
• Đối với đám cháy các chất cháy dạng bụi, khi chữa cháy không nên phun nước dưới dạng tia nước. Dưới tác động của tia nước đặc, bụi đang cháy bị sới túng lên, tạo điều kiện cho đám cháy phát triển lớn hơn. Do vậy, khi chữa các đám cháy dạng này nên điều chỉnh các lăng phun nước dưới dạng phun mưa hoặc phun sương .
• Khi chữa cháy các vật nóng đỏ trong phòng kín, việc phun nước vào có thể gây bỏng cho chiến sỹ chữa cháy do tạo thành hơi nước nóng mạnh đột ngột.
• Khi chữa cháy các chất kim loại kiềm, kiềm thổ, axit sunphuaric, có thể gây nổ do nước tác dụng với các hóa chất là kim loại kiềm dẫn đến giải phóng khí H₂ có thể gây nổ.
• Khí chữa cháy các đám cháy có Ti, TiO₂ xúc tác cho phản ứng phân hủy giải phóng H₂ có thể gây nổ.

2H₂O → 2H₂↑ + O₂↑

• Đối với các đám cháy thiết bị điện, nếu điện chưa được cắt, khi phun có thể dẫn đến điện giật gây nguy hiểm cho người trực tiếp cầm lăng chữa cháy.