AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ MÔI TRƯỜNG CÔNG NGHIỆP

AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ MÔI TRƢỜNG CÔNG NGHIỆP ThS Bùi Thành Tâm 108 CHƢƠNG 7 PHÕNG CHỐNG BỤI TRONG SẢN XUẤT Mục tiêu Sau khi học chƣơng 7, sinh viên sẽ đạt đƣợc những kiến thức sau Liệt kê đƣợc tính chất.

ThS Bùi Thành Tâm 108

CHƯƠNG 7 PHÕNG CHỐNG BỤI TRONG SẢN XUẤT

Mục tiêu

Sau khi học chương 7, sinh viên sẽ đạt được những kiến thức sau

- Liệt kê được tính chất và tác hại của bụi trong sản xuất;

- Ứng dụng những biện pháp đề phòng và xử lý bụi trong sản xuất

7.1 TỔNG QUAN VỀ BỤI

7.1.1 Khái niệm

Độ sạch trong không khí là một trong những tiêu chuẩn quan trọng trong xã hội

văn minh Bụi là những phần tử vật chất có kích thước nhỏ bé khuếch tán trong môi

trường không khí (kích thước từ 0,001m đến 10m) Bụi là một trong những chất độc hại Tác hại của bụi phụ thuộc vào yếu tố kích thước hạt bụi, mật độ bụi và nguồn gốc bụi

Hai nguyên nhân sinh ra bụi là tự nhiên (thiên tai, hiện tượng tự nhiên) và nhân tạo (do quá trình sản xuất, quá trình sinh sống của con người)

* Suất điện trở của lớp bụi

Suất điện trở của lớp bụi phụ thuộc vào tính chất từng hạt riêng biệt (vào tính dẫn điện về mặt, hình dạng, kích thước, )

* Tính mang điện

Dấu tích của hạt bụi phụ thuộc vào phương pháp tạo thành chúng, thành phần hóa học, tính chất va chạm của chúng Tính mang điện ảnh hưởng đến an toàn cháy

nổ và tính bám dính của bụi

* Tính tự bốc cháy và tạo thành hỗn hợp nổ với không khí

Bụi cháy (do bề mặt tiếp xúc với oxy trong không khí phát triển mạnh) có khả năng tự bốc cháy và tạo thành hỗn hợp nổ với không khí Cường độ nổ phụ thuộc vào tính chất hóa học, tính chất nhiệt, kích thước - hình dạng của hạt, nồng độ của bụi trong không khí; độ ẩm, thành phần của khí

7.1.3 Phân loại

* Theo nguồn gốc bụi

Bụi hữu cơ do các sản phẩm nông nghiệp và thực phẩm

Bụi vô cơ có nguồn gốc từ kim loại, khoáng chất, đá, ximăng,

- Thô là những hạt bụi có kích thước từ 10m trở lên

* Theo hình dáng của bụi

Phân thành dạng mảnh, dạng sợi và dạng khối

ThS Bùi Thành Tâm 110

7.2 TÁC HẠI CỦA BỤI

Bụi có tác hại đến da, mắt, cơ quan hô hấp, cơ quan tiêu hóa Các hạt bụi này bay lơ lửng trong không khí, khi bị hít vào phổi chúng sẽ gây thương tổn đường hô hấp

Khi chúng ta thở nhờ có lông mũi và màng niêm dịch của đường hô hấp nên những hạt bụi có kích thước lớn hơn 5μm bị giữ lại ở hốc mũi (tới 90%) Các hạt bụi kích thước 2μm - 5μm dễ dàng theo không khí vào tới phế quản, phế nang, ở đây bụi được các lớp thực bào bao vây và tiêu diệt khoảng 90% nữa, số còn lại đọng ở phổi gây nên bệnh bụi phổi và các bệnh khác (bệnh silicose, asbestose, siderose…)

Bệnh phổi nhiễm bụi thường gặp ở những công nhân khai thác, chế biến, vận chuyển quặng đá, kim loại, than,…

Bệnh silicose là bệnh phổi bị nhiễm bụi silic ở thợ đúc, thợ khoan đá, thợ mỏ, thợ làm gốm sứ và vật liệu chịu lửa… Bệnh này chiếm 40 -70% trong tổng số các bệnh về phổi Ngoài ra còn có các bệnh asbestose (nhiễm bụi amiăng), aluminose (bụi boxit, đất sét), siderose (bụi sắt)

Bệnh đường hô hấp bao gồm các bệnh như viêm mũi, viêm họng, viêm phế quản, viêm teo mũi do bụi crôm, esen…

Bệnh ngoài da: bụi có thể dính bám vào da làm viêm da, làm bịt kín các lỗ chân lông và ảnh hưởng đến bài tiết, bụi có thể bịt các lỗ của tuyến nhờn gây ra mụn, lở loét ở da, viêm mắt, giảm thị lực, mộng thịt

Bệnh đường tiêu hóa: Các loại bụi sắc cạnh nhọn vào dạ dày có thể làm tổn thương niêm mạc dạ dày, gây rối loạn tiêu hóa

Chấn thương mắt: Bụi kiềm, axit có thể gây ra bỏng giác mạc, giảm thị lực

Bảng 7.1 - Nồng độ cho phép của bụi trong không khí

- Bao kín thiết bị và dây chuyền sản xuất

- Thay đổi vật liệu sinh nhiều bụi bằng vật liệu ít sinh bụi hoặc không sinh bụi

- Sử dụng hệ thống thông gió, hút bụi trong các phân xưởng có nhiều bụi

* Trang bị phòng hộ cá nhân

- Trang bị quần áo công tác phòng bụi

- Dùng khẩu trang, mặt nạ hô hấp, bình thở, kính đe mắt

* Biện pháp y tế

- Khám và kiểm tra sức khỏe định kỳ, phát hiện sớm bệnh để chữa trị, phục hồi chức năng làm việc cho công nhân

- Xí nghiệp, công trường phải có đủ khu vực vệ sinh để công nhân vệ sinh sạch

sẽ sau khi làm việc

- Cấm ăn uống, hút thuốc lá trong khu vực sản xuất

- Không tuyển người bệnh mãn tính về đường hô hấp làm việc tại nơi nhiều bụi

- Kiểm tra định kỳ hàm lượng bụi ở môi trường sản xuất Nếu vượt quá tiêu chuẩn cho phép thì phải tìm biện pháp làm giảm hàm lượng bụi

* Biện pháp khác

- Thực hiện tốt công tác bồi dưỡng hiện vật cho công nhân

- Tổ chức ca kíp và bố trí thời gian lao động, nghỉ ngơi hợp lý

- Chú trọng phần ăn và rèn luyện thân thể công nhân

ThS Bùi Thành Tâm 112

7.3.2 Một số phương pháp xử lý bụi trong sản xuất

Ở các nhà máy sản xuất công nghiệp lượng bụi thải vào môi trường không khí rất lớn như các nhà máy xi măng, nhà máy dệt, nhà máy luyện kim v.v… Để làm sạch không khí trước khi thải ra môi trường, ta phải tiến hành lọc sạch bụi đến giới hạn cho phép và thu hồi các bụi quý Để lọc bụi chúng ta sử dụng nhiều thiết bị lọc bụi khác nhau và tùy thuộc vào bản chất các lực tác dụng bên trong thiết bị, chúng ta

Khử bụi dựa vào lực ly tâm

Khử bụi dựa vào trọng lực

- Venturi

- Lọc tĩnh điện - Thiết bị sử

dụng lực quán tính

- Thiết bị sử dụng lực ly tâm

- Buồng lắng bụi

* Kiểu buồng lắng

Nguyên lý cơ bản

Sự lắng bụi buồng lắng là tạo ra điều kiện để trọng lực tác dụng lên hạt bụi thắng lực đẩy ngang của dòng khí Trên cơ sở đó, người ta tạo ra sự giảm đột ngột lực đẩy của dòng khí bằng cách tăng đột ngột mặt cắt của dòng khí chuyển động Trong thời gian đó, các hạt bụi sẽ lắng xuống Để lắng có hiệu quả hơn, người ta còn đưa vào buồng lắng các tấm chắm lửng Các hạt bụi chuyển động theo quán tính sẽ đập vào vật chắn và rơi nhanh xuống đáy

Cấu tạo của các loại buồng lắng

Buồng lắng đơn, kép: Buồng lắng bụi là khoảng không gian hình hộp có tiết

điện ngang lớn hơn nhiều lần so với tiết diện đường ống dẫn khí vào để cho vận tốc dòng khí giảm xuống rất nhỏ, nhờ thế hạt bụi đủ thời gian để rơi xuống chạm đáy dưới tác dụng của trọng lực và các hạt bụi được giữ lại không bay theo dòng khí Buồng lắng bụi được áp dụng để lắng bụi thô có kích thước hạt từ 60m - 70m trở lên Tuy nhiên, các hạt bụi có kích thước nhỏ hơn vẫn có thể bị giữ lại trong buồng

ThS Bùi Thành Tâm 113

lắng bụi Để nâng cao hiệu quả của buồng lắng bụi, người ta có thể chia buồng lắng bụi thành nhiều tầng khác nhau

Hình 7.1 - Cấu tạo buồng lắng đơn và buồng lắng kép

Buồng lắng nhiều tầng: là một dãy buồng lắng đơn lẻ nối tiếp nhau Từng tầng

đơn lẻ hoạt động giống như buồng lắng đơn Buồng lắng bụi nhiều tầng hoặc một ngăn có tấm chắn khắc phục được nhược điểm của buồng lắng bụi loại đơn nên hiệu quả cao hơn Trong các buồng lắng này, không khí chuyển động dích dắc hoặc xoáy tròn nên khi va đập vào cac tấm chắn và vách ngăn các hạt bụi sẽ mất động năng và rơi xuống Hiệu quả có thể đạt 85,9%

Buồng lắng bụi nhiều ngăn Buồng lắng bụi có tấm chắn

Hình 7.2 - Buồng lắng nhiều ngăn và buồng chắn có vách ngăn

Buồng lắng bụi dạng hộp: là buồng lắng bụi có cấu tạo dạng hộp, không khí vào

một đầu và ra đầu bên kia Nguyên tắc tách bụi của buồng lắng bụi chủ yếu dựa trên

sự giảm tốc độ hỗn hợp không khí và bụi một cách đột ngột khi vào buồng Các hạt bụi mất động năng và rơi xuống dưới tác dụng của trọng lực Sử dụng vách chắn

ThS Bùi Thành Tâm 114

(vách ngăn) đặt trên đường chuyển động của không khí, khi dòng khí va đập vào các tấm chắn đó thì các hạt bụi bị mất động năng và rơi xuống đáy buồng

Hình 7.3 - Buồng lắng dạng hộp

* Kiểu CYCLON (lực ly tâm)

Nguyên lý và cấu tạo

Khi dòng khí và bụi chuyển động theo một quỹ đạo tròn (dòng xoáy), các hạt bụi có khối lượng lớn nhiều so với các phần tử khí sẽ chịu tác dụng của lực ly tâm văng ra phía xa trục hơn, phần gần trục xoáy lượng bụi sẽ rất nhỏ Nếu ta giới hạn dòng xoáy trong một vỏ hình trụ thì bụi sẽ ra vào thành vỏ và rơi xuống đáy Khi ta đặt ở tâm dòng xoáy một ống dẫn khí ra, ta sẽ thu được khí không có bụi hoặc lượng bụi đã giảm đi khá nhiều

Hình 7.4 – Buồng lắng kiểu cyclon

ThS Bùi Thành Tâm 115

Lắng nối tiếp hai cyclon cùng loại

Khi hai cyclon cùng loại lắp nối tiếp nhau thì hiệu quả lọc của hệ thống sẽ cao hơn từng cyclon riêng lẻ

Lắng song song hai hay nhiều cyclon cùng loại

Hiệu quả của cyclon tăng khi lưu lượng tăng hoặc nếu lưu lượng không để thì hiệu quả lọc tăng khi đường kính của cyclon giảm

Khi cần xử lý bụi cho một lượng khí thải lớn thì tốt nhất nên dùng nhiều cyclon cùng loại có đường kính thích hợp lắp song song để mỗi cyclon đều làm việc với lưu lượng tối ưu

Cyclon chùm

Đây là tồ hợp của nhiều cyclon kiểu đứng (kiểu chuyển động ngược chiều) có đường kính bé lắp song song trong một thiết bị hoàn chỉnh Số lượng các cyclon con trong cyclon chùm có thể lên đến hàng trăm chiếc tùy theo năng suất của thiết bị

Hình 7.5 – Buồng lắng kiểu cyclon ghép

và khoảng cách giữa các khoang ống khoảng 5mm - 6mm Không khí có bụi được đưa qua miệng vào phễu thứ nhất, các hạt bụi có quán tính lớn đi thẳng,

ThS Bùi Thành Tâm 116

không khí một phần đi qua khe hở giữa các chóp và thoát ra ống Các hạt bụi được dồn vào cuối thiết bị

Hình 7.6 - Thiết bị thu bụi quán tính

Thiết bị lọc bụi kiểu quán tính có cấu tạo và nguyên lý hoạt động tương đối đơn giản nhưng nhược điểm là hiệu quả của lọc bụi quá thấp Để tăng hiệu quả lọc bụi, chúng ta thường được kết hợp các kiểu lọc bụi với nhau, đặc biệt với kiểu lọc bụi cyclon, hiệu quả có thể đạt 80% - 98% Phần không khí có nhiều bụi ở cuối thiết bị được đưa vào cyclon để lọc tiếp

Khi dòng chảy của khí bị thu hẹp tiết diện, bụi sẽ bị ép sát vào thành vật cản và lọt vào các khe hở và rơi vào bẫy bụi Tại đây, dòng khí sẽ bị hất ngược trở lên rồi thoát ra ngoài, còn bụi trong bẫy rơi xuống phễu chứa bụi của thiết bị

Dòng khí đi qua khe hở giữa các tấm chắn của dãy trước sẽ bị chặn bởi các tấm chắn của dãy đứng sau và nó sẽ thay đổi hướng chuyển động theo các gờ hình tròn cung của tấm chắn và đi tiếp đến các dãy tấm chắn tiếp theo

Màn chắn uốn cong

Tổn thất cột áp của dòng khí đi qua thiết bị vào khoảng 10Pa - 25Pa và các thông số kỹ thuật khác của thiết bị như

- Nồng độ bụi khi đi vào thiết bị 20g/m3 - 70g/m3

- Khối lượng bụi (10m) chiếm 38% khối lượng

ThS Bùi Thành Tâm 117

Màn chắn kiểu lá sách

Sử dụng tấm lá chắn đặt song song nhau và chéo góc với hướng chuyển động ban đầu của dòng khí Nhờ sự thay đổi hướng chuyển động của dòng khí một cách đột ngột, bụi sẽ được dồn lại ở ống thoát và được xả vào thùng chứa cùng với khoảng 10% lưu lượng khí thải

Ưu điểm là tổn thất áp suất rất nhỏ

Nguyên lý hoạt động: dựa vào lực quán tính của hạt bụi khi thay đổi chiều chuyển động đột ngột

* Kiểu túi vải

Các thiết bị lọc vải phổ biến nhất, đa số thiết bị lọc vải có vật liệu lọc dạng tay

áo hình trụ, được giữ chặt bên dưới ống và được trang bị cơ cấu giữ bụi, còn được gọi là thiết bị lọc bụi tay áo Thiết bị lọc bụi kiểu túi vải được sử dụng rất phổ biến cho các loại bụi mịn, khô, khó tách khỏi không khí Để lọc bụi, người ta đưa luồng khí có nhiễm bụi đi qua các túi vải mịn, túi vải sẽ ngăn các hạt bụi lại và đề không khí di chuyển qua Theo số liệu thực nghiệm, nồng độ bụi còn lại sau lọc vải là 10mg/m3 - 50mg/m3

Nguyên lý

Dòng khí và bụi được chặn lại bởi túi vải có khe nhỏ cho các phần tử khí đi qua

dễ dàng nhưng giữ lại các hạt bụi Khi lớp bụi đủ dày ngăn cản lớp khí di chuyển qua, chúng ta tiến hành rung hoặc thổi ngược để thu hồi bụi và làm sạch túi vải

Cấu tạo

Túi lọc bằng vải, có dạng ống, một đầu hở để khí đi vào và đầu kia khâu kín Để túi bền hơn, chúng ta thường đặt trong một khung cứng bằng lưới kim loại hoặc nhựa

Năng suất lọc bụi của thiết bị phụ thuộc vào bề mặt lọc, loại bụi, tính năng của vật liệu làm túi (màng)

ThS Bùi Thành Tâm 118

Hình 7.7 - Sơ đồ nguyên lý của thiết bị túi vải tròn làm sạch bằng rung rũ

* Bộ lọc bụi kiểu lưới

Bộ lọc bụi kiểu lưới được chế tạo từ nhiều loại vật liệu khác nhau nhằm làm cho dòng không khí đi qua chuyển động dích dắc nhằm loại bỏ các hạt bụi lẫn trong không khí Loại phổ biến nhất gồm một khung làm bằng thép, hai mặt có lưới thép và

ở giữa là lớp vật liệu ngăn bụi Lớp vật liệu này có thể là các mẩu kim loại, sứ, sợi thuỷ tính, sợi nhựa, vv

Kích thước của vật liệu đệm càng bé thì khe hở giữa chúng càng nhỏ và khả năng lọc bụi càng cao Tuy nhiên đối với các loại lọc bụi kiểu này khi hiệu quả lọc bụi tăng đều kèm theo tăng trở lực

Hình 7.8 - Cấu tạo lọc bụi kiểu lưới

ThS Bùi Thành Tâm 119

Tuỳ theo lưu lượng không khí cần lọc các tấm được ghép với nhau trên khung phẳng hoặc ghép nhiều tầng để tăng hiệu quả lọc Trong một số trường hợp vật liệu đệm được tẩm dầu để nâng cao hiệu quả lọc bụi Tuy nhiên, dầu được sử dụng phải đảm bảo không mùi, lâu khô và khó ôxi hoá Sau một thời gian làm việc hiệu quả khử bụi kém nên định kỳ vệ sinh bộ lọc

* Bộ lọc bụi kiểu thùng quay

Bộ lọc bụi thùng quay thường được sử dụng trong các nhà máy dệt để lọc bụi bông trong không khí

Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý làm việc của thiết bị như sau: không khí được đưa vào từ phía dưới

và xả lên bề mặt ngoài của trống Không khí đi vào bên trong tang trống, bụi được giữ lại trên bề mặt trống và không khí sạch đi ra hai đầu theo các khe hở 4

Để tách bụi trên bề mặt trống, người ta sử dụng cơ cấu tách bụi 5, cơ cấu có tác dụng bóc lớp bụi ra khỏi bề mặt và rơi xuống ống 6 về túi gom bụi 7 Ngoài ra người

ta có thể sử dụng hệ thống ống hút bụi có miệng hút tỳ lên bề mặt tang trống và hút sạch bụi đưa ra ngoài

Hình 7.9 - Thiết bị lọc bụi kiễu thùng quay

Cấu tạo

Hệ thống gồm một khung hình trống có quấn lưới thép quay quanh trục với tố

độ 1  2 vòng/phút Tốc độ quay của bộ lọc khá thấp nhờ hộp giảm tốc và có thể điều chỉnh tuỳ thuộc vào lượng bụi thực tế Khi quay càng chậm, lượng bụi bám trên bề mặt tang trống càng nhiều, hiệu quả lọc bụi cao nhưng trở lực của thiết bị lớn trở lực của thiết bị lớn

ThS Bùi Thành Tâm 120

* Trong trường hợp không khí đầu ra còn lẫn nhiều bụi mịn thì có thể kết hợp với bộ lọc bụi kiểu túi vải đặt phía sau để lọc tinh Không khí ra thiết bị co hàm lượng bụi thấp cỡ 0,5mg/m3, nhưng trở lực khác lớn, có thể lên đến 1000Pa, phụ tải

có thể tới 7000m3/giờ  8000m3

/giờ cho mỗi bộ lọc

* Thiết bị lọc bụi kiểu sủi bọt

Thiết bị lọc bụi kiểu sủi bọt hình phễu Thiết bị lọc bụi kiểu sủi bọt hình tháp

Hình 7.10 - Thiết bị lọc bụi kiểu sủi bọt

Đây là một trong những kiểu tách bụi ra khỏi khí thải ướt có hiệu quả cao (với bụi có đường kính lớn hơn 5m, hiệu suất làm sạch đạt tới 99%)

Thiết bị lọc bụi kiểu sủi bọt nhằm tạo màng nước, không khí co lẫn bụi đi qua, các hạt bụi bị ướt và được màng nước giữ lại và đưa ra ngoài

Nguyên lý

Khí chứa bụi đi qua màng đục lố, rồi qua lớp chất lỏng dưới dạng các bọt khí Bụi trong các bọt khí bị thẩm ướt và bị kéo vào pha nước tạo thành các huyền phù rồi được thải ra ngoài Khí sau khi được làm sạch sẽ thải ra môi trường

Thiết bị này phù hợp với nồng độ bụi 200mg/m3

- 300mg/m3, công suất có thể lên tới 50000m3/giờ

Cấu tạo và hoạt động

Khí được đi từ dưới lên thông qua một màn phân phối, lội qua nước, qua màng (lưới) rửa rồi ra ngoài Nước được cấp liên tục vào cửa nước và lấy ra ở đáy cùng với huyền phù bụi

ThS Bùi Thành Tâm 121

* Bộ lọc bụi kiểu tĩnh điện

Bộ lọc tĩnh điện được sử dụng lực hút giữa các hạt nhỏ nạp điện âm Các hạt bụi bên trong thiết bị lọc bụi hút nhau và kết lại thành khối có kích thước lớn ở các tấm thu góp Chúng rất dễ khử bỏ nhờ dòng khí

Hình 7.11 - Thiết bị lọc bụi kiểu tĩnh điện

Thiết bị được chia thành 2 vùng: Vùng ion hoá và vùng thu góp Vùng ion hoá

có căng các sợi dây mang điện tích dương với điện thế 1200V Các hạt bụi trong không khí khi đi qua vùng ion hoá sẽ mang điện tích dương Sau vùng iôn hoá là vùng thu góp, gồm các bản cực tích điện dương và âm xen kẽ nhau nối với nguồn điện 6000V Các bản tích điện âm nối đất Các hạt bụi tích điện dương khi đi qua vùng thu góp sẽ được bản cực âm hút vào Do giữa các hạt bụi có rất nhiều điểm tiếp xúc nên liên kết giữa các hạt bụi bằng lực phân tử sẽ lớn hơn lực hút giữa các tấm cực với các hạt bụi Do đó, các hạt bụi kết lại và lớn dần lên Khi kích thước các hạt đủ lớn sẽ bị dòng không khí thổi rời khỏi bề mặt tấm cực âm Các hạt bụi lớn rời khỏi các tấm cực ở vùng thu góp sẽ được thu gom nhờ bộ lọc bụi thô kiểu trục quay đặt ở cuối gom lại

Thiết bị lọc bụi kiểu tĩnh điện rất hiệu quả đối với các loại bụi kích cỡ từ 0,5μm đếm 8μm Khi các hạt bụi có kích cỡ khoảng 10μm và lớn hơn thì hiệu quả giảm

ThS Bùi Thành Tâm 122

* Bộ lọc bụi kiểu buồng phun

Hình 7.12 - Bộ lọc bụi kiểu buồng phun

Buồng phun được sử dụng để kết hợp lọc sạch bụi và hơi khí độc bằng dung dịch phun Người ta đưa dòng khí thải có lẫn bụi và hơi khí độc vào một đầu buồng phun qua một thiết bị có thể phân đều dòng khí thải theo toàn bộ tiết diện ngang của buồng Trong không gian buồng phun có bố trí 1 giàn đến 3 giàn mũi phun để phun dung dịch thành chùm các hạt nước nhỏ ngược chiều dòng khí thải Hơi khí độc bị dung dịch hấp thụ qua bề mặt các hạt dung dịch, không khí sạch qua khỏi buồng phun được dẫn vào cyclon ướt để thu lại các hạt nước phun Sau đó, khí thải có thể được thải thẳng vào khí quyển hoặc đưa qua bộ sấy nóng trước khi thải để giảm độ ẩm tương đối của dòng khí

Dung dịch nước phun được thu hồi đưa qua thiết bị lắng cặn và xử lý hóa trước khi được phun trở lại Sau một khoảng thời gian làm việc, dung dịch phun được thải vào hệ thống xử lý nước thải

* Bộ lọc bụi kiểu buồng phun

Trong tháp bọt, người ta đưa không khí đi qua một tấm phẳng đục lỗ, phía trên

có nước hoặc dung dịch hấp thụ Khí thải đi qua lớp nước dưới dạng các bọt khí và

nổ vỡ ở mặt trên của mặt nước Quá trình thu bắt hạt bụi và hấp thụ hơi khí độc xảy

ra trên bề mặt các bọt khí

ThS Bùi Thành Tâm 123

Hình 7.13 – Bộ lọc bụi kiểu buồng phun

Câu hỏi ôn tập

1 Hãy liệt kê đƣợc tính chất và tác hại của bụi trong sản xuất

2 Hãy liệt kê những biện pháp đề phòng và xử lý bụi đã ứng dụng trong sản xuất

ThS Bùi Thành Tâm 124

CHƯƠNG 8

KỸ THUẬT PHÕNG CHÁY, CHỮA CHÁY

Mục tiêu

Sau khi học chương 8, sinh viên sẽ đạt được những kiến thức sau

- Trình bày được những vấn đề cơ bản về cháy nổ;

- Nhận biết được những nguy nhân gây ra cháy;

- Lựa chọn được biện pháp chữa cháy phù hợp

8.1 NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ CHÁY NỔ

Cháy nổ là một trong những tai nạn khủng khiếp nhất nếu xảy ra Chỉ trong thời gian ngắn, đám cháy sẽ thiêu trụi tính mạng con người và thành quả lao động

Cháy là một phản ứng hóa học xảy ra nhanh chóng, tỏa nhiệt và phát sáng Các

chất dễ cháy ở thể rắn (gỗ, tre, lá, ), các chất chế biến từ tài nguyên thiên nhiên (vải vóc, quần áo, cao su, nhựa polime, ), chất lỏng dễ cháy (xăng, dầu, cồn, ), các loại khí dễ cháy (ôxy, khí ga, ),

Nổ là hiện tượng vật chất gây ra tiếng nổ

- Nổ vật lý là hiện tượng do sự thay đổi áp suất đột ngột mà phát ra tiếng nổ Nổ

thường xuất hiện tại trạng thái bị bao, bịt kín (như nồi hơi, thùng kín, chứa nhiên liệu, chất lỏng hoặc hóa chất) Quá trình cháy làm cho áp suất trong các trang thiết bị tăng cao, phá vỡ các lớp bao kín và bắn ra ngoài, có khả năng phá hỏng các trang thiết bị khác, gây ra nguy hiểm đến tính mạng con người

- Nổ hóa học là sự biến đổi về mặt hóa học của các chất diễn ra trong một thời

gian ngắn, với tốc độ rất nhanh, tạo ra sản phẩm cháy rất lớn, nhiệt độ rất cao và áp lực lớn và làm hủy hoại các vật cản, gây tai nạn cho con người trong phạm vi nổ Các chất có thể gây nổ hóa chất bao gồm các khí cháy và bụi khi chúng hỗn hợp với không khí đạt đến một tỷ lệ nhất định, nếu có mồi lửa thì sẽ gây nổ Khoảng giới hạn

nổ của khí cháy với không khí càng rộng thì sự nguy hiểm với giới hạn nổ hóa học càng tăng

Trong điều kiện bình thường, sự cháy bắt đầu và tiếp diễn trong tổ hợp gồm có chất cháy, không khí và nguồn gây lửa Chất cháy và không khí kết hợp với nhau tạo thành hệ thống cháy, nguồn gây lửa là xung lượng gây ra trong phản ứng cháy Hệ thống chỉ có thể cháy được với tỷ lệ nhất định giữa chất cháy và không khí Quá trình hóa học của sự cháy kèm theo quá trình biến đổi lý học (như chất rắn thành chất lỏng, chất lỏng cháy bị bay hơi, )

ThS Bùi Thành Tâm 125

8.1.1 Diễn biến quá trình cháy

Tùy theo mức độ tích lũy trong quá trình ôxy hóa, tốc độ phản ứng tăng lên và chuyển sang giai đoạn tự bốc cháy và xuất hiện ngọn lửa

Phản ứng hóa học và hiện tượng vật lý trong quá trình cháy còn gây ra quá trình

nổ Quá trình nổ là quá trình biến đổi về mặt hóa học của các chất Sự biến đổi này xảy ra trong thời gian rất ngắn 10-3giây đến 10-5giây với tốc độ mạnh và tỏa ra nhiều chất ở thể khí đã bị đốt nóng đến nhiệt độ cao, sinh ra áp lực rất lớn đối với môi trường xung quanh, dẫn dến hiện tượng nổ

Hình 8.1 - Quá trình cháy của vật rắn, chất lỏng và khí

Sự thay đổi nhiệt độ của vật chất cháy trong quá trình cháy diễn ra theo đồ thị

Hình 8.2 - Sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình cháy

8.1.2 Quá trình phát sinh ra sự cháy

Nhiệt độ tự bốc cháy của các chất cháy khác nhau

Theo nhiệt độ tự bốc cháy, chất cháy được chia thành 2 nhóm

- Các chất có nhiệt độ tự bốc cháy cao hơn nhiệt độ môi trường xung quanh: các chất này có thể tự bốc cháy do kết quả đốt nóng từ bên ngoài

- Các chất có thể tự bốc cháy không cần đốt nóng vì môi trường xung quanh đã

đốt nóng chúng đến nhiệt độ tự bốc cháy Những chất này được gọi là chất tự cháy

Sự khác nhau giữa sự tự bốc cháy và sự tự cháy

- Sự tự bốc cháy có liên hệ với quá trình phát sinh cháy của các chất có nhiệt độ

tự bốc cháy và có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ môi trường xung quanh

- Sự tự cháy có liên hệ với quá trình phát sinh cháy của các chất có nhiệt độ tự bốc cháy và có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ môi trường xung quanh

Quá trình phát sinh ra cháy do kết quả đốt nóng một phần nhỏ chất cháy bởi

nguồn lửa được gọi là sự bốc cháy Thực chất lý học của quá trình bốc cháy không

khác gì quá trình tự bốc cháy vì sự tăng nhanh phản ứng ôxy hóa của chúng như nhau Sự khác nhau cơ bản giữa chúng là

- Quá trình bốc cháy bị hạn chế bởi một phần thể tích chất cháy

- Còn quá trình tự bốc cháy xảy ra trên toàn thể tích của nó

ThS Bùi Thành Tâm 127

Hình 8.3 - Quá trình phát sinh ra cháy

Ta thấy sự phụ thuộc vào nhiệt độ của các chất cháy t0 đối với nhiệt độ tự bốc cháy của chúng tt Trong quá trình phát sinh cháy của các hiện tượng đều có quá trình chung là sự tự đốt nóng, bắt đầu từ nhiệt độ tự bốc cháy tt và kết thúc bằng nhiệt độ cháy tc

Do đó, các quá trình nhiệt của sự phát sinh cháy trong tự nhiên như nhau và

được gọi là sự tự bốc cháy Sự tự cháy và bốc cháy là những trường hợp riêng của

quá trình tự bốc cháy

8.1.2 Giải thích quá trình cháy

* Lý thuyết tự bốc cháy nhiệt

Điều kiện xuất hiện quá trình cháy là tốc độ phát nhiệt của phản ứng ôxy hóa

phải vượt qua hoặc bằng tốc độ truyền nhiệt từ vùng phản ứng ra ngoài

Quá trình cháy có thể bắt đầu từ một tia lửa hoặc bằng cách gia nhiệt toàn bộ hỗn hợp đến một nhiệt độ nhất định Phản ứng cháy bắt đầu với tốc độ chậm và tỏa nhiệt Do nhiệt lượng này mà hỗn hợp được gia nhiệt thêm, tốc độ phản ứng ngày càng tăng

Nhận xét

- Nhờ lý thuyết tự bốc cháy nhiệt, chúng ta đưa ra những biện pháp phòng cháy

và chữa cháy có hiệu quả

- Tuy nhiên, lý thuyết này không giải thích được một số trường hợp như tác dụng của các chất xúc tác và ức chế quá trình cháy, ảnh hưởng của áp suất đến giới hạn bắt cháy,

ThS Bùi Thành Tâm 128

* Lý thuyết tự bốc cháy chuỗi

Sự cháy bắt đầu từ các phân tử hoạt động nào đó Chúng chuyển động và va chạm vào các phần tử khác trong hệ thống cháy và tạo ra những tâm hoạt động mới Những tâm hoạt động này lại chuyển động và va chạm vào các phần tử khác tạo thành một hệ thống chuỗi liên tục Ngoài ra, lý thuyết còn cho rằng khi đốt nóng, hệ thống cháy sẽ tạo ra n tâm hoạt động, một trong số này sẽ bị mất đi, số còn lại sẽ bị tái phản ứng lại

Nếu mỗi tâm hoạt động chỉ tạo ra một phần tử hoạt động mới thì tốc độ cháy không tăng Trái lại, nếu tái tạo hoặc nhiều tâm hoạt động mới thì một tâm hoạt động được xem là sự kết tục của chuỗi, còn tâm hoạt động khác là sự phân nhánh Lúc này, tốc độ sẽ phát triển mạnh

Nhận xét: Nhờ lý thuyết tự bốc cháy, có thể giải thích được hiện tượng nhiều

đám cháy lúc ban đầu còn rất nhỏ nhưng khi phát triển thì tốc độ lan truyền rất nhanh

Đó là vì nhiệt độ tăng càng cao thì mạch phản ứng sinh ra càng nhiều và số lượng tâm hoạt động tăng lên gấp bội

* Sự khác nhau giữa hai lý thuyết

Sự khác nhau cơ bản giữa hai lý thuyết tự bốc cháy nhiệt và lý thuyết tự bốc cháy chuỗi

Lý thuyết tự bốc cháy nhiệt

- Nguyên nhân tăng phản ứng ôxy hóa là do tốc độ phát nhiệt tăng nhanh hơn so với tốc độ truyền nhiệt

- Dựa vào sự tích lũy nhiệt của phản ứng để giải thích quá trình cháy

Lý thuyết tự bốc cháy chuỗi

- Nguyên nhân tăng phản ứng ôxy hóa là do tốc độ phân nhánh chuỗi tăng nhanh hơn so với tốc độ chuỗi đứt

- Dựa vào sự tích lũy tâm hoạt động để giài thích quá trình cháy

8.1.3 Điều kiện để cháy và nguồn gây lửa

* Điều kiện để cháy

Trong điều kiện thông thường, sự cháy là quá trình giữa ôxy của không khí và chất cháy Nhưng sự cháy có thể xảy ra khi không có ôxy trong không khí như C2H2 nén, clorua, N2, cháy trong nguồn nhiệt hoặc H2; nhiều kim loại có thể cháy trong Cl2; Cu cháy trong hơi S; Mg cháy trong khí than, Tất cả các trường hợp trên đều thuộc phản ứng ôxy hóa

ThS Bùi Thành Tâm 129

Sự cháy của chất cháy và không khí chỉ có thể bắt đầu khi chúng đạt được một nhiệt độ tối thiểu nào đó Trong điều kiện áp suất khí quyển, tốc độ cháy của ngọn lửa càng cao thì ôxy càng nguyên chất, tốc độ cháy càng giảm thì lượng ôxy trong không khí càng giảm Khi lượng ôxy trong không khí giảm đến 14% thì sự cháy ngừng lại

Điều kiện để cháy là có chất cháy, ôxy và nhiệt độ cần thiết

* Cháy hoàn toàn và cháy không hoàn toàn

Tùy theo lượng ôxy đưa vào để đốt cháy vật chất mà chia ra cháy hoàn toàn và cháy không hoàn toàn

- Cháy không hoàn toàn: Khi không đủ không khí thì quá trình cháy sẽ xảy ra

không hoàn toàn Trong sản phẩm cháy không hoàn toàn thường chứa nhiều hơi/khí cháy, nổ và độc (như CO, mồ hóng, anđehit, acid, ) Các sản phẩm này còn khả năng cháy nữa

- Cháy hoàn toàn: Khi có thừa ôxy thì quá trình cháy phải xảy ra hoàn toàn Sản

phẩm của quá trình cháy hoàn toàn là CO2, hơi nước, N2, Khi cháy hoàn toàn ở trong khói cũng có các chất như sản phẩm cháy không hoàn toàn nhưng với số lượng

ít hơn Chúng thường được tạo ra ở phía trước tuyến truyền lan của sự cháy Tại đó,

sẽ xảy ra sự phân tích vật chất bị đốt nóng nhưng nhiệt độ không đủ để phát sinh các sản phẩm bị phân tích tạo ra

* Nguồn bắt lửa (mồi bắt lửa)

Nguồn bắt lửa là bất kỳ vật nào có nhiệt độ và nhiệt lượng dự trữ đủ để đốt nóng

một thể tích nào đó của hệ thống cháy cho đến khi xuất hiện sự cháy trong hệ thống

Nguồn gây lửa là các nguồn nhiệt hoặc xuất hiện dưới hình thức năng lượng nào

đó như hóa năng (phản ứng tỏa nhiêt), cơ năng (va đập, nén, ma sát), điện năng (sự phóng điện)

- Khi mồi bắt lửa là ngọn lửa trần, tia lửa điện, hồ quang điện, tia lửa sinh ra do

ma sát, va đập, than đang cháy, thì được gọi là những mồi lửa phát quang

- Những loại mồi lửa không phát quang được gọi là mồi lửa ẩn Chúng là những

nhiệt lượng sinh ra khi nén đoạn nhiệt, khi ma sát, khi tiến hành các phản ứng hòa học,

8.1.4 Sự lan truyền của đám cháy

* Truyền lan tuyến tính

Truyền lan tuyến tính của đám cháy là truyền lan của ngọn lửa theo bề mặt của chất cháy về hướng nào đó và mặt phẳng nào đó có liên quan tới sự thay đổi diện tích

bề mặt cháy, được gọi là diện tích đám cháy

ThS Bùi Thành Tâm 130

Giải thích sự lan truyền của ngọn lửa theo bề mặt vật chất cháy: sự cháy sinh ra

ở một nơi sẽ toả nhiệt Nhiệt lượng này sẽ lan truyền lên bề mặt của chất cháy trực tiếp xúc với đốm cháy hoặc cách đốm cháy một khoảng cách nào đó Khi bị đốt nóng đến nhiệt độ tự bốc cháy, những bề mặt đó sẽ cháy và đốm cháy xuất hiện, lan truyền

ra nơi khác

Tốc độ tuyến tính trung bình V1 của ngọn lửa truyền lan

( ) trong đó l2 (m) là khoảng cách từ đốm cháy trong thời điểm 2

l1 (m) là khoảng cách từ đốm cháy trong thời điểm 1

Tốc độ trung bình của diện tích đám cháy

( ) trong đó F2 và F1 (m2) là diện tích bề mặt cháy tương ứng với thời điểm 2 và 1

* Truyền lan thể tích

Truyền lan thể tích của đám cháy là sự phát sinh ra những đốm cháy mới cách

đốm cháy đầu tiên một khoảng cách nhất định và trong các mặt phẳng khác Khi truyền lan thể tích thì tốc độ rất nhanh

Nguyên nhân chính của sự lan truyền thể tích là sự truyền nhiệt bằng bức xạ, đối

lưu và tính dẫn nhiệt Theo mức tăng của đốm cháy đến giá trị số nhất định, trong xưởng sẽ chứa đầy các sản phẩm cháy nóng, chúng có thể tự tỏa nhiệt và truyền cho các kết cấu, vật liệu và thiết bị xung quanh Tốc độ truyền lan của các sản phẩm cháy trong đám cháy theo phương đứng cũng như phương ngang có thể đạt tới 30m/phút

và nhanh hơn Tốc độ lan của ngọn lửa thao các vật đã được nung nóng vượt rất nhiều tốc độ tuyến tính

Sự cháy lan không gian của đám cháy là hiện tượng rất phức tạp Muốn hạn chế cháy lan giữa các xưởng phải thiết kế và xây dựng các chướng ngại vật chống cháy, quy định khoảng cách chống cháy, có biện pháp quy hoạch thiết kế kết cấu nhà xưởng đúng đắn, huy động kịp thời các lưu lượng và các thiết bị chữa cháy

8.2 NGUYÊN NHÂN GÂY RA CHÁY VÀ CÁC BIỆN PHÁP PHÕNG NGỪA 8.2.1 Nguyên nhân gây ra sự cháy

Các điều kiện loại trừ khả năng phát sinh cháy

- Thiếu một trong những thành phần cần thiết cho sự phát sinh ra cháy

- Tỷ lệ của chất cháy và ôxy để tạo ra hệ thống cháy không đủ

ThS Bùi Thành Tâm 131

- Nguồn nhiệt không đủ để bốc cháy môi trường

Nguyên nhân gây ra cháy có rất nhiều và khác nhau Những nguyên nhân thay đổi liên quan đến sự thay đổi các quá trình kỹ thuật sản xuất và việc sử dụng các thiết

bị, nguyên vật liệu, hệ thống chiếu sáng đốt nóng,

- Lắp ráp không đúng, hư hỏng, sử dụng quá tải các thiết bị điện gây ra sự cố trong mạng điện, thiết bị điện,

- Sự hư hỏng các thiết bị có tính chất cơ khí và sự vi phạm quá trình kỹ thuật, vi phạm điều lệ phòng hỏa trong quá trình sản xuất

- Không thận trọng và xem thường khi dùng lửa, không thận trọng khi hàn,

- Bốc cháy và tự bốc cháy của vật liệu khi dự trữ, bảo quản không đúng (do kết quả của tác dụng hóa học, )

- Do bị sét đánh khi không có cột thu lôi hoặc thu lôi bị hỏng

- Các nguyên nhân khác: theo dõi kỹ thuật trong quá trình sản xuất không đầy đủ; không theo dõi các trạm máy phát điện, máy kéo, các động cơ chạy xăng và các máy móc khác; bảo quản nhiện liệu không đúng

Trên các công trường, trong sinh hoạt, trong sản xuất, nguyên nhân gây ra cháy đều có thể xảy ra Phòng ngừa cháy liêu quan nhiều tới việc tuân theo các điều kiện

an toàn khi thiết kế, xây dựng và sử dụng các công trình và sản xuất

8.2.2 Tính chịu cháy và bốc cháy của cấu kiện xây dựng

* Các kết cấu xây dựng và sự bảo vệ phòng chống cháy

Thiết kế đúng đắn các kết cấu xây dựng có ý nghĩa quan trọng hàng đầu để đảm bảo an toàn phòng chống cháy và làm giảm thiệt hại do cháy gây ra

- Các kết cấu xây dựng làm từ vật liệu hữu cơ là nguyên nhân phát sinh cháy và cháy lan

- Các kết cấu làm từ vật liệu vô cơ không cháy nhưng lại tích lũy phần lớn nhiệt lượng tỏa ra khi cháy; lượng nhiệt do các kết cấu tích lũy sẽ tăng lên Khi nhiệt lượng tích lũy đến mức nhất định thì độ bền kết cấu dẽ giảm dẫn đến gây ra sụp đổ hoặc bị đốt nóng đến nhiệt độ có thể gây ra cháy ở các xưởng bên cạnh

Kết cấu xây dựng được tính toán theo các định luật cơ học, kết cấu đứng vững được trong nhiều năm nhưng bị sụp đổ trong vòng vài chục phút khi cháy xảy ra Bất

kỳ kết cấu bao che nào cũng hạn chế được sự cháy lan Như vậy, thiết kế và xây dựng các kết cấu đều phải quan tâm đến công việc phòng cháy và hạn chế cháy lan

ThS Bùi Thành Tâm 132

* Tính bốc cháy của vật liệu xây dựng

- Nhóm vật liệu không cháy: là vật liệu không bắt lửa, không cháy âm ỉ (không

bốc khói) và bề mặt không bị than hóa dưới tác dụng của ngọn lửa hoặc nhiệt độ cao,

Đó là tất cả chất vô cơ thiên nhiên hoặc nhân tạo và kim loại dùng trong xây dựng

- Nhóm vật liệu khó cháy: là vật liệu khó bắt lửa, khó cháy âm ỉ (cháy rất yếu)

và bề mặt khói bị than hóa, chỉ cháy tiếp tục cháy khi có tác dụng thường xuyên của nguồn lửa Sau khi bỏ ngọn lửa thì hiện tượng cháy sẽ tắt Đó là vật liệu hỗn hợp vô

cơ và hữu cơ, kết cấu từ những vật liệu dễ cháy nhưng được bảo quản tráp (ốp ngoài bằng vật liệu không cháy)

- Nhóm vật liệu dễ cháy: là nhóm vật liệu cháy thành ngọn lửa, cháy âm ỉ dưới

tác dụng của ngọn lửa hoặc nhiệt độ cao, sau khi lấy nguồn nhiệt đi rồi vẫn tiếp tục cháy hoặc cháy yếu Đó là tất cả các chất hữu cơ

* Tính chịu cháy của các kết cấu xây dựng

- Là khả năng giữ được độ chịu lực và khả năng che chở của chúng trong các điều kiện cháy

- Mất khả năng chịu lực khi cháy khi kết cấu xây dựng bị sụp đổ Trong những trường hợp đặc biệt mất khả năng chịu lực được xác định chính xác và phụ thuộc vào đại lượng biến dạng của kết cấu Khi vượt qua đại lượng đó thì kết cấu mất khả năng

* Tính chịu cháy của xưởng

Xưởng được cấu tạo từ các bộ phận kết cấu khác nhau, chúng có tính chịu cháy

và thuộc nhóm vật liệu bốc cháy khác nhau Khả năng của toàn bộ xưởng chống lại

ThS Bùi Thành Tâm 133

sự phá hủy trong các điều kiện cháy đặc trưng bởi giới hạn chịu cháy và nhóm vật

liệu bốc cháy của các bộ phận kết cấu được gọi là mức độ chịu cháy

Phân loại mức độ chịu cháy thực tế và mức độ chịu cháy yêu cầu của xưởng

- Mức độ chịu cháy thực tế của xưởng được xác định theo giới hạn chịu cháy thực tế nhỏ nhất và nhóm vật liệu bốc cháy của một trong những bộ phận kết cấu Mức độ chịu cháy thực tế của xưởng được quy định phụ thuộc vào chức năng và tính cháy nguy hiểm của các quá trình sản xuất được bố trí phía bên trong Theo mức độ chịu cháy, xưởng được chia thành 5 cấp là I, II, III, IV và V

- Mức độ chịu cháy yêu cầu của xưởng là mức độ chịu cháy tối thiểu mà xưởng cần phải đạt được quy định phụ thuộc vào tính cháy nguy hiểm của các quá trình sản xuất bố trí bên trong, chức năng của xưởng, diện tích, số tầng và các thiết bị chữa cháy tự động

Với mức độ chịu cháy thực tế của ngôi nhà Ott và mức độ chịu cháy yêu cầu Oyc thì điều kiện an toàn sẽ được thỏa mãn nếu tuân theo điều kiện

Ott > Oyc

8.2.3 Các biện pháp phòng ngừa

Phòng ngừa hỏa hoạn trên công trường

- Phòng sự phát sinh cháy

- Tạo điều kiện ngăn cản sự phát triển ngọn lửa

- Nghiên cứu các giải pháp thoát người và đồ đạc quý trong thời gian cháy

- Tạo điều kiện cho đội cứu hỏa chữa cháy kịp thời

Chọn biện pháp phòng cháy phụ thuộc vào các yếu tố

- Tính chất và mức độ chống cháy (chịu cháy) của xưởng và công trình

- Tính nguy hiểm khi bị cháy của các xí nghiệp sản xuất (quy trình sản xuất)

- Sự bố trí quy hoạch nhà xưởng và công trình

- Điều kiện địa hình

* Ngăn chặn nguyên nhân gây cháy

Biện pháp kỹ thuật và biện pháp kết cấu

Khi thiết kế quá trình thao tác kỹ thuật phải thấy hết khả năng gây ra cháy như phản ứng hóa học, sức nóng tia mặt trời, ma sát, va chạm, sét, để có biện pháp an toàn thích đáng, đặt dây điện đúng theo quy tắc an toàn

ThS Bùi Thành Tâm 134

Biện pháp tốc chức

Phổ biến cho người lao động điều lệ phòng hỏa, tổ chức trao đổi, cemina về an toàn phòng hỏa

Treo khẩu hiệu, tranh vẽ và dấu hiệu để phòng tai nạn do hỏa hoạn gây ra

Nghiên cứu sơ đồ thoát người và đồ đạc khi có cháy

Tổ chức đội cứu hỏa

Quy hoạch phân vùng xây dựng

Bố trí và phân nhóm nhà xưởng trong khu công nghiệp, công trường tuân theo cách chống cháy Khoảng cách chống cháy trong các nhà, công trình trong phạm vi phòng cháy Đó là nhưng khoảng cách tối thiểu để đảm bảo cho công trình bên cạnh không bị cháy lan do cường độ bức xạ nhiệt khí cháy trong thời gian nhất định đủ để đưa lực lượng và công cụ chữa cháy

Đối với nhà xưởng, kho tàng nguy hiểm dễ sinh ra cháy (như kho nhiên liệu, thước nổ, ) phải bố trí cuối hướng gió

Dùng vật liệu không cháy hoặc khó cháy

Khi bố trí thiết bị phải căn cứ vào địa điểm của quá trình thao tác và sự nguy hiểm do hỏa hoạn gây ra để chọn vật liệu có độ chịu đựng cháy và hình thức kết cấu thích hợp

Bố trí chướng ngai vật phòng cháy

Bố trí tường phòng cháy, đường phòng cháy, bể chứa nước, trồng cây xanh,

Các biện pháp chuẩn bị cho đội cứu hỏa

Tạo cơ hội cho cứu hỏa chữa cháy được nhanh chóng và kịp thời, cần chuẩn bị một số công việc sau

- Làm đường đặc biệt có đủ độ rộng, thuận tiện cho xe cứu hỏa di chuyển dễ dàng

ThS Bùi Thành Tâm 135

- Làm đường tới những nơi khó đến, đường tới nguồn nước,

- Đảm bảo tín hiệu báo tin cháy và hệ thống liên lạc Hệ thống liên lạc có thể sử dụng máy thông tin liên lạc điện thoại, tín hiệu báo tin cháy

8.3 CÁC BIỆN PHÁP CHỮA CHÁY

8.3.1 Chất chữa cháy

Chất chữa cháy là các chất khi đưa vào nơi cháy sẽ làm đình chỉ sự cháy do làm

mất các điều kiện cần cho sự cháy

Yêu cầu các chất chữa cháy phải có tỷ nhiệt cao, không có hại cho sức khỏe và các vật cần chữa cháy, rẻ tiền, dễ kiếm và dễ sử dụng

Khi lựa chọn các chất chữa cháy phải căn cứ vào hiệu quả dập tắt của chúng, sự hợp lý về mặt kinh tế và phương pháp chữa cháy

* Chữa cháy bằng nước

Nước có tỷ lệ rất cao, khi bốc hơi có thể tích gấp 1700 lần thể tích ban đầu Nước rất dễ lấy, dễ điểu khiển và có nhiều nguồn nước

Đặc điểm chữa cháy bằng nước

Dùng nước để chữa cháy phần lớn các chất cháy (chất rắn hoặc chất lỏng có tỷ trọng lớn hơn 1 hoặc chất lỏng dễ tan trong nước)

Khi tưới nước vào nơi cháy, nước sẽ bao phủ bề mặt cháy hấp thụ nhiệt, hạ thấp nhiệt độ chất cháy đến mức không cháy được nữa Nước bị nóng sẽ bốc hơi làm giảm lượng khí và hơi cháy trong vùng cháy, làm loãng ôxy trong không khí, làm cách ly không khí với chất cháy, hạn chế quá trình ôxy hóa Do đó, làm đình chỉ sự cháy

Chú ý

- Khi nhiệt độ đám cháy cao hơn 1700oC thì không được dùng nước để dập tắt

- Không dùng nước chữa cháy chất lỏng dễ cháy và không hòa tan trong nước (như xăng, dầu, )

Nhược điểm chữa cháy bằng nước

Đám cháy do điện gây ra, chữa cháy bằng nước (là chất dẫn điện) rất nguy hiểm, nên không sử dụng nước chữa cháy các thiết bị điện bằng nước

Nước tác dụng với K, Na, CaO, CaC2 sẽ tạo ra sức nóng lớn và phân hóa khi cháy, có thể làm đám cháy lan rộng

Nước tác dụng với acid H2SO4 đậm đặc sinh ra nổ

Khi chữa cháy bằng nước sẽ gây hư hỏng vật cần chữa cháy như thư viện, bảo tàng, văn phòng,

ThS Bùi Thành Tâm 136

* Chữa cháy bằng hơi

Bọt chữa cháy là các loại bọt hóa học hoặc bọt không khí, có tỷ trọng 0,1  0,26,

chịu được sức nóng Tác dụng chủ yếu của bọt chữa cháy là cách ly hỗn hợp cháy với cùng cháy, làm lạnh

Bọt là hỗn hợp gồm khí và chất lỏng Bọt khí tạo ra tại chất lỏng do kết quả của

các quá trình hóa học hoặc hỗn hợp cơ học của không khí với chất lỏng Bọt rất bền với nhiệt nên chỉ cần lớp mỏng từ 7cm  10cm để dập tắt đám cháy

Bọt hóa học

Thường được tạo thành từ chất bọt gồm các loại muối khô [Al2(SO4)3,

Na2CO3, ], các chất chiết suất gốc từ thực vật hoặc chất tạo bọt khác và nước

Bọt hóa học dùng để chữa cháy dầu mỏ và các sản phẩm dầu, các hóa chất

Không được dùng bọt hóa học chữa cháy

- Những nơi có điện (vì bọt dẫn điện có thể bị điện giật)

- Kim loại K và Na (vì nước trong bọt tác dụng K, Na làm thoát khí H2)

* Chữa cháy bằng các khí trơ

Các khí trơ dùng để chữa cháy là N2, CO2 và hơi nước Các chất chữa cháy này dùng để chữa cháy dung tích vì khi hòa vào các hơi khí cháy chúng sẽ làm giảm nồng

độ ôxy trong không khí, lấy đi lượng nhiệt lớn và dập tắt phần lớn các chất cháy rắn

và lỏng (tác dụng pha loãng nồng độ và giảm nhiệt)

Được dùng để chữa cháy các kho, hầm ngầm, nhà kín, chữa cháy điện Ngoài ra, dùng để chữa các đốm cháy nhỏ ngoài trời (như dùng khí CO2 chữa cháy các động cơ đốt trong, các cuộn động cơ điện, đám cháy dầu loang nhỏ)

Ưu điểm: không làm hư hỏng các vật dẫn chữa cháy Tuy nhiên, không được

dùng trong trường hợp kết hợp với các chất cháy để tạo thành hỗn hợp nổ, không chữa cháy do Na, K, Mg gây ra

ThS Bùi Thành Tâm 137

* Ngoài các chất trên, có thể cùng các, đất, bao tải, cói, để dập tắt những đám cháy nhỏ Đối với đám cháy lớn thì dùng những chất này không hiệu quả

8.3.2 Biện pháp dùng nước chữa cháy

* Nguồn cấp nước chữa cháy

Theo quy định phòng cháy, hiện trường xây dựng phải có mạng lưới cấp nước phòng cháy cho các công tác thi công chính Mạng lưới cấp nước chữa cháy được xây dựng phù hợp theo thiết kế sao cho có thể nối liền với đường ống dẫn nước và được giữ lại để cấp nước sau này khi sử dụng khai thác công trình

Nếu hiện trường thi công cách nguồn nước tự nhiên (sông, ao,hồ, ) từ 200m trở lên thì việc cấp nước cứu hỏa có thể tổ chức lấy nước từ các nguồn nước này Cần phải thiết lập bến bãi lấy nước hoặc những giếng lấy nước để tạo thành hệ thống cấp nước phòng chữa cháy cho công trình

Ở ngoài hiện trường xây dựng mà vị trí cách xa thì phải thiết lập đường ống dẫn nước có vòi chữa cháy hoặc van chữa cháy Những vòi cữa cháy được bố trí trên mạng dẫn nước dưới 2m từ đường đi lại và đảm bảo đường nhánh có bề rộng không nhỏ hơn 2,5m

Nguồn cấp nước cho việc bố trí mạng đường ống dẫn nước hoặc bến bãi lấy nước cần phải đảm bảo lưu lượng nước theo mục đích dập tắt đám cháy cho các công tác thi công trên hiện trường

* Định mức nước và thời gian kéo dài để dập tắt đám cháy

Định mức lượng nước dập tắt đám cháy khi xây dựng nhà xưởng phụ thuộc

ThS Bùi Thành Tâm 138

Bảng 8.1 - Lưu lượng nước để dập tắc dám cháy theo khối

Số lượng tính toán các đám cháy đồng thời trong khu vực xây dựng công nghiệp

- Một đám cháy khi diện tích khu vực xí nghiệp nhỏ hơn 150ha

- Hai đám cháy khi diện tích 150ha và lớn hơn

Thời gian kéo dài tính toán để dập tắt đám cháy (thời gian chữa cháy tiêu chuẩn) trong khu vực dân cư hoặc trên hiện trường xây dựng là 3 tiếng

* Lượng nước dự trữ để chữa cháy

Lượng nước dự trữ tuyệt đối để chữa cháy được xác định phụ thuộc vào trị số tính toán các đám cháy đồng thời, lưu lượng nước để dập tắt đám cháy và thời gian chữa cháy tiêu chuẩn

Q = q.

trong đó Q là lượng nước dự trữ để chữa cháy theo thời gian chữa cháy tiêu chuẩn

q là định mức lưu lượng dập tắt đám cháy

 là thời gian kéo dài chữa cháy yêu cầu

- Đối với xí nghiệp thuộc hạng sản xuất A, B, C và các khu dân cư thì thời hạn lớn nhất để loại trừ đám cháy không được lớn hơn 24giờ

- Đối với các xí nghiệp công nghiệp thuộc hạng sản xuất D và E thì thời hạn này không được lớn hơn 36 giờ

Nếu lưu lượng nguồn cấp nước không đủ đảm bảo lượng nước dự trữ chữa cháy trong thời hạn yêu cầu trên thì thời hạn thực hiện chữa cháy cho phép tăng theo tỷ lệ

bổ sung lượng nước dự trữ chữa cháy tuyệt đối

ThS Bùi Thành Tâm 139

Trị số thể thích tăng bổ sung của lượng nước dự trữ

trong đó Q là thể tích tăng bổ sung của lượng nước dự trữ chữa cháy

Q là thể tích cần thiết của lượng nước dự trữ phòng cháy chữa cháy theo thời gian kéo dài chữa cháy yêu cầu

k là tỷ số giữa thời gian chữa cháy theo tỷ lệ giữa lượng nước dự trữ phòng chữa cháy và thời hạn chữa cháy giới hạn quy định

* Phương pháp tưới nước vào đám cháy

Tưới nước vào đám cháy có thể thực hiện bằng các vòi phụt mạnh hoặc phun với tia nhỏ dưới hình thức mưa

- Để tạo ra các vòi phụt mạnh có thể dùng các ống phụt (vòi rồng) cầm tay và ống phụt có giá Các vòi nước phụt mạnh có đặc điểm là diện tích tác dụng nhỏ, tốc

độ lớn, sức phụt xa - tập trung khối lượng nước lớn lên một diện tích nhỏ Ngoài tác dụng làm mạnh, vòi nước phụt mạnh còn có tác dụng phân tích vật cháy ra những phần nhỏ, tách ngọn lửa khỏi vật cháy Vòi nước phụt mạnh nên áp dụng để chữa cháy các vật rắn có thể tích lớn, chữa các đám cháy trên cao và xa (không đến gần được), những nơi hiểm hóc, để làm nguội các kết cấu và thiết bị

Để tạo ra các tia nước phun mưa có thể dùng ống phun mưa cầm tay, ống phụt

để tạo ra các tia nhỏ dưới áp suất lớn ở các đầu vòi phun, miệng phun hình cầu xoắn, các loại vòi này thường sử dụng ở trong hệ thống chữa cháy tự động Tưới nước dưới hình thức phun mưa có ưu điểm là làm tăng bề mặt tưới và giảm lượng nước tiêu thụ Thường áp dụng chữa cháy các chất như than, vải, giấy, photpho, các chất rời rạc, chất có sợi, chất cháy lỏng và dễ làm nguội bề mặt kim loại bị nung nóng

8.3.3 Các dụng cụ chữa cháy

Các đội chữa cháy chuyên nghiệp được trang bị những phương tiện chữa cháy hiện đại như xe chữa cháy, xe thông tin, xe thang, và các hệ thống báo cháy tự động Trong xưởng sản xuất, đội chữa cháy được trang bị các dụng cụ chữa cháy như gàu vẩy, vòi rồng, bơm, thang, xô xách nước, bình chữa cháy, bao tải,

* Bình chữa cháy bọt hóa học O3

Vỏ bình bằng thép hàn, chịu được áp suất 20kg/cm2, dung tích 10lít, chứa dung dịch Na2CO3 với chất tạo bọt chiết từ gốc cây

Trong thân bình có 2 bình thủy tinh: 1 bình chứa đực acid sulfuaric 65,5độ, 1 bình chứa sulfua nhôm 35độ Mỗi bình có dung tích khoảng 0,45  1,0lít Trên thân bình có vòi phun để bọt phun ra ngoài Khi chữa cháy, đem bình đến gần đám cháy

9 Dung dịch kiềm Na2CO3

Hình 8.4 - Bình chữa cháy bằng bọt hóa học O3

* Bình chữa cháy tetaccloruacacbon CCl4

Bình chữa cháy loại này có thể tích nhỏ, chủ yếu dùng để chữa cháy trên ôtô, động cơ đốt trong và thiết bị điện

Cấu tạo có nhiều kiểu, thường sử dụng bình thép, chứa 2,5lit CCl4, bên trong có bình nhỏ chứa CO2

Khi sử dụng, đập tay vào chốt đập, mũi nhọn của chốt đập chọc thủng tấm đệm

và khí CO2 trong bình nhỏ bay ra ngoài Dưới áp lực của khí CO2, dung dịch CCl4phun ra ngoài theo vòi phun thành tia Bình được trang bị màng bảo hiểm để phòng

nổ Một số kiểu bình sử dụng không khí nén để thay thế CO2

* Bình chứa cháy bằng khí CO2 (loại OY-2)

Vỏ làm bằng thép dày, chịu lực áp suất thử là 250kg/cm2, áp suất làm việc tối đa

là 180kg/cm2 Nếu quá áp suất này, van an toàn sẽ tự động mở ra để xả khí CO2 ra ngoài

Bình chữa cháy loại này có loa phun thường làm bằng chất cách điện để đề phòng khi chữa cháy chạm loa vào thiết bị điện

Khi đem bình chữa cháy bằng khí CO2 không dùng để chữa cháy các thiết bị điện, những thiết bị quý, không được dùng bình chứa cháy loại này để chữa cháy kim loại như nitơrat, hợp chất técmít,

* Vòi rồng chữa cháy

Hệ thống vòi rồng cứu hỏa có tác đụng tự động dập tắt ngay đám cháy bằng nước khi cháy mới xuất hiện

- Đối với phòng có nhiệt độ dưới 40O là 72O

- Đối với phòng có nhiệt độ từ 40O  60O

Không có nắp đậy, có thể mở nước bằng tay hoặc tự động Hệ thống vòi rồng hở

để tạo màng nước bảo vệ các nơi sinh ra cháy

Câu hỏi ôn tập

1 Hãy trình bày diễn biến quá trình cháy, giải thích quá trình cháy

2 Hãy trình bày điều kiện để cháy và nguồn gây cháy

3 Hãy trình bày quá trình lan truyền của đám cháy

ThS Bùi Thành Tâm 143

4 Hãy nhận biết được những nguy nhân gây ra cháy trong thực tế

5 Hãy đưa ra những biện pháp chữa cháy trong những trường hợp cụ thể

ThS Bùi Thành Tâm 144

CHƯƠNG 9 CHIẾU SÁNG TRONG SẢN XUẤT - THÔNG GIÓ CÔNG NGHIỆP

Mục tiêu

Sau khi học chương 9, sinh viên sẽ đạt được những kiến thức sau

- Trình bày được những thông số và kỹ thuật chiếu sáng trong sản xuất;

- Vận dụng những biện pháp thông gió công nghiệp

- Chiếu sáng hợp lý trong các phòng sản xuất và nơi làm việc trên các công trường và trong xí nghiệp công nghiệp xây dựng là vấn đề quan trọng để cải thiện điều kiện vệ sinh, đảm bảo an toàn lao động, nâng cao được hiệu suất làm việc, tăng chất lượng sản phẩm và giảm bớt mệt mỏi về mắt của công nhân

ThS Bùi Thành Tâm 145

- Thị lực mắt của người lao động phụ thuộc vào độ chiếu sáng Độ chiếu sáng đạt được mức của mắt phát huy được năng lực làm việc cao nhất và độ ổn định thị lực mắt càng lâu bền

- Thành phần quang phổ của nguồn sáng cũng có tác dụng đối với mắt, ánh sáng màu vàng, da cam giúp mắt làm việc tốt hơn

Trong thực tế sản xuất, nếu ánh sáng được bố trí đầy đủ, màu sắc ánh sáng thích hợp thì năng suất lao động tăng 20% - 30% Nếu không đảm bảo làm cho mắt chóng mỏi mệt, dẫn tới cận thị, khả năng làm việc giảm và có thể gây tai nạn lao động

Việc tổ chức chiếu sáng hợp lý để phục vụ sản xuất trên công trường, trong xí nghiệp, kho, xưởng phải thỏa mãn các tiêu chuẩn sau

- Đảm bảo độ sáng đầy đủ cho thi công tại từng môi trường sản xuất, không quá chói, không quá tối so với tiêu chuẩn

- Không có bóng đen và sự tương phản lớn

- Ánh sáng được phân bố đều trong phạm vi làm việc cũng như trong toàn bộ trường nhìn Ánh sáng chiếu phải chiếu đúng xuống công cụ hoặc vật phẩm đang sản xuất bằng các loại chao đèn khác nhau

- Hệ thống chiếu sáng phải tối ưu về mặt kinh tế

9.1.2 Quang thông 

Quang thông  là đại lượng đánh giá khả năng sáng của vật Quang thông là

phần công suất phát xạ có khả năng gây ra cảm giác sáng cho thị giác Đơn vị đo quang thông là Lumen (lm)

Quang thông nguồn đơn sắc

  trong đó F là công suất bức xạ của chùm sáng 

V là độ sáng tỏ tương đối của nguồn sáng đơn sắc 

C là hằng số phụ thuộc đơn vị đo (nếu  đo bằng lumen, F đo bằng W thì C=638)

Quang thông chùm tia đa sắc không liên tục



ThS Bùi Thành Tâm 147

9.1.4 Độ rọi E

Độ rọi E (đơn vị đo là lux - lx) là đại lượng để đánh giá độ sáng của bề mặt

được chiếu sáng Độ rọi tại một điểm M trên bề mặt được chiếu sáng là độ quang thông sáng tại điểm đó Độ roi EM tại điểm M là tỷ số giữa lượng quang thông chiếu đến d trên vi phân diện tích ds được chiếu sáng tại một điểm đó



Hình 9.2 – Độ rọi E

Một số độ rọi thường gặp

 Nắng giữa trưa  100000lux

 Trời nhiều mây  1000lux