Tìm hiểu về sự cháy - P2 : Chống cháy-nổ

Trong bài viết trước, chúng ta đã đề cập về các thành phần cần có để tạo ra một vụ cháy/nổ. Cần có 3 thành phần bao gồm nhiên liệu, Oxy, nguồn đánh lửa (3 cạnh của “Tam giác cháy”) để duy trì quá trình đốt cháy. Ngoài ra thì tỉ lệ nồng độ của nhiên liệu trong không khí phải nằm trong giới hạn cháy/nổ và nguồn đánh lửa phải đủ năng lượng để đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu – Oxy. Loại bỏ bất kỳ yếu tố nào trong 3 yếu tố trên sẽ giúp loại bỏ nguy cơ cháy nổ.

Cách thông dụng và quen thuộc nhất để loại bỏ nguồn đánh lửa khỏi khi vực nguy hiểm là sử dụng các vỏ hộp chống cháy nổ. Một vỏ hộp được đánh giá là chống cháy nổ (tiêu chuẩn NEMA 7,8,9 hoặc 10) cho một nhóm sự cố nguy hiểm cụ thể nếu khi tình huống xấu nhất xảy ra, vỏ hộp đó đủ sức chịu đựng áp lực của một vụ nổ bên trong nó. Ngoài ra, hộp chống cháy còn được thiết kế để có khả thông hơi và làm mát khí nóng xuống dưới nhiệt độ gây cháy để tránh gây ra một vụ cháy/nổ bên ngoài hộp.

Để chịu được áp lực của một vụ nổ, các vỏ hộp chống cháy được đúc từ thép công nghiệp hoặc nhôm.  Để làm mát khí thoát ra, các mặt tiếp xúc của vỏ hộp chống cháy được thiết kế rộng và mài nhẵn để ép chặt vào nhau tạo ra đường thoát khí hẹp và dài, ngoài ra các vỏ hộp có nắp đậy có ren hoặc kết nối với các thiết bị khác bằng các kết nối có ren cũng tạo ra hệu ứng làm mát tương tự nhờ đường dẫn dài và hẹp xuyên qua các đường ren (hình dưới).

Khi khí nóng từ vụ nổ bên trong hộp thoát ra ngoài qua các đường thoát khí dài và hẹp này, nhiệt độ của chúng truyền cho phần vỏ kim loại và áp suất cũng bị giảm xuống.  Hai yếu tố này giúp hạ nhiệt độ của khí nóng xuống mức an toàn trước khi chúng tiếp xúc với môi trường bên ngoài hộp.

Các bulong ở các mặt tiếp xúc của vỏ hộp phải được siết đồng đều với lực theo khuyến cáo của nhà sản xuất, mặt tiếp xúc cũng không được có các vết xước, vết nứt. Việc siết ốc không đều hoặc các hư hại trên bề mặt tiếp xúc sẽ khiến cho khí nóng thoát ra và gây ra một vụ nổ khác bên ngoài hộp.

Ngoài ra, ta còn cần phải kiếm soát sự lan truyền của khí nóng thông qua các ống dẫn. Các ổng nối với vỏ hộp phải được seal kín để ngăn chặn sự gia tăng áp suất trong đường ống hoặc rò rỉ khí nóng ra môi trường xung quanh.

Có một câu hỏi được đặt ra là loại vỏ hộp chống cháy nào phù hợp với nhu cầu của chúng ta?

Đây là một câu hỏi khó. Tùy vào chất liệu và thiết kế mà mỗi loại vỏ hộp chống cháy sẽ được dán nhãn hoặc đánh dấu để sử dụng trong một môi trường cụ thể (được định nghĩa trong các tiêu chuẩn NEC & IEC). Ngược lại khu vực nguy hiểm cũng được phân loại theo cùng tiêu chuẩn. Vỏ hộp phải được đánh dấu đáp ứng đủ hoặc cao hơn yêu cầu của loại khu vực mà nó sẽ được sử dụng. Đối với tiêu chuẩn NEC, các tiêu chí được chia thành các CLASS / DIVISION /GROUP như bảng bên dưới (Tiêu chuẩn IEC sử dụng các ký tự khác nhưng vẫn theo cùng một logic):

Trong môi trường có các loại khí gas, vỏ hộp chống cháy nổ phải đáp ứng được yêu cầu của CLASS I, DIVISION 1, GROUP C & D. Các loại vỏ hộp được xếp hạng cho nhóm B (hydro) cũng được phân phối trên thị trường nhưng chủ yếu có kích thước nhỏ vì nhóm nhiên liệu này rất dễ bắt lửa và rất dễ gây ra vụ nổ với năng lượng lớn.  Hầu như không có vỏ hộp đáp ứng được yêu cầu của nhóm A vì các hợp chất này cực kỳ nguy hiểm do dễ bắt lửa và năng lượng nổ cực kỳ lớn.

Sử dụng vỏ hộp chống cháy nổ sẽ loại bỏ được cạnh Ignition (nguồn gây cháy) trong “Tam giác lửa” ở khu vực nguy hiểm. Mặc dù khá tốn kém và yêu cầu kiểm tra bảo trì thường xuyên nhưng đây là một phương pháp hiệu quả để làm việc an toàn với hệ thống điện tại những khu vực nguy hiểm. Trong bài tiếp theo, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về các hệ thống an toàn (Intrinsically Safe System – IS system), một phương án khác để loại bỏ các nguồn gây cháy tiền ẩn ở các khu vực nguy hiểm.

…Còn tiếp