Tìm hiểu về sự cháy - P1

Hình ảnh trên thường được biết đến với tên gọi “Tam Giác Cháy” (Fire Triangle) là sự giải thích đơn giản nhất cho các thành phần cần để tạo nên một đám cháy.

Air: Không khí hay nguồn Ôxy

Ignition: Nguồn gây cháy (do nhiệt, đánh lửa…)

Fuel: Nhiên liệu để cháy

Tất cả các phương pháp chữa cháy hiện tại của nhân loại đều dựa trên quy tắc loại bỏ một trong ba cạnh của “Tam giác cháy”.

Tuy nhiên có một khía cạnh hết sức quan trọng để tạo nên một đám cháy mà “Tam giác cháy” chưa đề cập tới đó chính là tỷ lệ hòa trộn giữa Oxy và nhiên liệu gây cháy. Lấy ví dụ thực tế khi nhiên liệu là khí Mê-tan (CH4, thành phần chính trong khí gas tự nhiên), nồng độ khí Mê-tan trong không khí phải nằm trong khoảng từ 5% - 15% nếu thấp hơn, hoặc nhiều hơn giới hạn này, sự cháy sẽ không được hình thành. Các kỹ sư cơ khí có kinh nghiệm là việc với bộ chế hòa khí trên động cơ xăng chắc hẳn sẽ rất quen thuộc với nguyên tắc này, nếu hòa trộn quá loãng (quá ít nhiên liệu) hoặc quá đậm đặc (quá nhiều nhiên liệu) thì động cơ sẽ không thể khởi động. Quy tắc trên cũng áp dụng cho bất kỳ loại khí gây cháy nào trong không khí.

Nồng độ thấp nhất của khí gây cháy trong không khí có thể tạo nên sự cháy được gọi là “Giới hạn nổ dưới” (Lower explosive limit – LEL), và nồng độ cao nhất có thể gây cháy được gọi là “Gới hạn nổ trên” (Upper explosive limit – UEL).  Thỉnh thoảng các giới hạn này cũng được gọi là Giới hạn cháy trên và Giới hạn cháy dưới (LFL & UFL).  Giới hạn của một số khí gây cháy phổ biến được trình bày trong bảng bên dưới. Nếu hệ thống chữa cháy được thiết kế để giữ nồng độ chất gây cháy dưới mức LEL có nghĩa là cạnh Fuel (Nhiên liệu gây cháy) đã bị loại bỏ khỏi Tam giác cháy. Ở một vài điều kiện nhất định (ví dụ ở mỏ dầu), sẽ dễ dàng hơn nếu duy trì nồng độ của khí gây cháy ở trên giới hạn trên UEL, trong trường hợp này thì cạnh Air (Oxy) đã bị loại bỏ.

Hầu hết các cảm biến khí gas trên thị trường hiện nay thường theo dõi nồng độ khí gây cháy trong không khí, và báo động bằng âm thanh hoặc gửi tín hiệu cảnh báo về bộ điều khiển khi nồng độ khí gây cháy gần đạt tới giới hạn gây cháy. Buildingspepart.com cung cấp đa dạng các loại cảm biến phục vụ cho mục đích giám sát trên. Một số loại cảm biến phát ra tín hiệu 4-20 mA trong phạm vi từ 0 -> 100% của LEL, với một relay cảnh báo được thiết lập ở mức 25% của giới hạn LEL (điểm cảnh báo tiêu chuẩn công nghiệp). Ví dụ: Khí gây cháy là khí Mê-tan (LEL 5%), cảm biến sẽ xuất ra tín hiệu 4 miliampe khi nồng độ khí Mê-tan ở mức 0% và 20 miliampe khi nồng độ đạt 5%. Relay cảnh báo sẽ hoạt động khi nồng độ khí Mê-tan trong không khí đạt 1.25%. Nhờ vào các cảm biến khí gas, hệ thống BMS sẽ gửi tín hiệu để ngắt điện (nguồn tạo lửa) trong khu vực khi phát hiện nồng độ khí gas trong không khí đang tiến gần về mức giới hạn dưới gây nổ. Bản thân các cảm biến nếu cần được cấp nguồn để duy trì hoạt động cũng phải được trang bị vỏ chống cháy nổ để tránh trở thành nguồn gây cháy.

Hệ thống được mô tả ở trên hoạt động dựa trên quy tắc theo dõi /cách ly nhiên liệu gây cháy trước – Khí Mê-tan (cạnh Fuel trong Tam giác cháy), sau đó tự động cách ly nguồn gây cháy - điện (cạnh Ignition) nếu nồng độ chất khí gây cháy không giảm. Đây là phương án đầu tiên trong những phương pháp mà chúng tôi sẽ phân tích trong loạt bài viết về cách thức làm việc an toàn với hệ thống điện ở những khu vực nguy hiểm.

…còn nữa