Đồ án Nghiên cứu vận dụng biện pháp chữa cháy bằng phun bọt từ dưới đáy bể lên để dập tắt đám cháy trong bể chứa xăng dầu

-Hộp các mạng lưới 4- Miệng phun ly tâm với đầu nối áp lực Đặc tính kỹ thuật: Lưu lượng bọt của lăng: 400; 600; 2000 (l/s). Bội số nở của bọt : 70ữ100. áp suất trước lăng : 4á6 (at). Chiều dài tia bọt hoà không khí: 10 (m). Dung dịch tạo bọt : 6 (%). * Cách lắp đặt lăng: Hình3 : Lăng phun bọt trên bề mặt. 1-Bể chứa xăng dầu 2- Lăng phun bọt. * Đường ống dẫn dung dịch tạo bọt (thường có đường kính kích thước khoảng 159mm) kéo dài từ máy bơm đi xung quanh bể chứa tới lăng phun bọt. Các ống dẫn dung dịch được đặt cách mặt đất 0,3m (trừ đoạn đường ống ngầm đi qua đê ngăn chắn) và được sơn màu đỏ. Đường kính của các đường ống (d) xác định theo công thức: Trong đó: q-Lưu lượng chất lỏng chảy trong đoạn đường ống (m3/s) v-Vận tốc của chất lỏng có thể tiếp nhận: + v Ê 3m/s trong các đường ống hút của máy bơm khi lấy nước từ đường ống nước. + v Ê 1m/s lấy nước từ nguồn nước ao. + v Ê 9m/s trong đường ống từ bể chứa chất tạo bọt đến thiết bị định lượng. + v Ê 10m/s trong các đường ống áp lực của máy bơm. * Thiết bị trộn bọt-phương pháp định lượng bằng ezectơ. Tức là sự pha trộn trực tiếp chất tạo bọt với nước. Nhờ các dụng cụ tạo bọt dạng dòng tia. Về nguyên tắc hoạt động của chúng giống như những máy bơm dòng ezectơ hoá số lượng xác định chất tạo bọt. * Máy bơm: Để đảm bảo ngăn chặn đám cháy lan truyền và tính từ bể này sang bể khác, song song với việc chữa cháy ta phải tiến hành làm mát bể cháy và các bể xung quanh bể cháy. Vì vậy phải chọn máy bơm đảm bảo lưu lượng vào cột áp cần thiết để cho việc làm mát bể cháy và bể lân cận. Điều kiện chọn máy bơm: HB >HCT. QB > QCT. * Đê bao: Để đảm bảo ngăn chặn sự cháy lan từ bể này sang bể khác và các khu vực lân cận. Khi một bể chứa bị sự cố, xăng dầu chảy tràn ra ngoài người ta thiết kế hệ thống đê ngăn cháy bằng đất hoặc bằng gạch. Theo điều 2.2.6 TCVN5307-1991 đê phải chịu được áp lực thuỷ tĩnh của xăng, dầu tràn ra khi vỡ bể, đê phải có chiều cao ít nhất là 1m, mặt đê rộng 0,5m trở lên đối với đê đắp bằng đất và rộng 0,25m đối với đê xây bằng gạch, dung tích khoảng không giữa đê và bể phải đảm bảo chứa hết xăng dầu tràn ra khi bể bị vỡ, đê phải cao hơn mức xăng dầu ở bể lớn nhất chảy ra ít nhất là 0,2m. Đối với một nhóm bể chiều cao đê tính theo công thức: Trong đó : Hd- Chiều cao của đê ngăn cháy (m). Vmax-Thể tích của bể chứa xăng dầu lớn nhất trong nhóm bể (m3) Sdb q- Diện tích giới hạn của đê bao quanh (m2). Tổng diện tích đáy của các bể còn lại (m2). c, Bản chất biện pháp chữa cháy trên bề mặt . Khi nghiên cứu về cơ chế làm ngừng sự cháy của các dạng chất chữa cháy khác nhau, ta đi đến những nhận xét sau : Các chất khác nhau về thể loại nhưng có những cơ chế chữacháy giống nhau và ngược lại cùng một dạng chất nhữa cháy nhưng nếu cách phun vào các đám cháy khác nhau thì cơ chế chữa cháy của nó cũng khác nhau. Như vậy có thể kết luận rằng cơ chế chữa cháy của từng loại chất chữa cháy cụ thể phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Đó là dạng chất cháy, điều kiện cháy, phương pháp chữa, biện pháp phun... Phân tích kỹ cơ chế chữa cháy của các chất chữa cháy khác nhau ta còn khẳng điịnh rằng : Một chất chữa cháy thể hiện một hoặc vài cơ chế chủ đạo, có ưu thế hơn so với các chất chữa cháy khác. Để dập tắt ngọn lửa cháy xăng dầu trên các bể chứa có thể sử dụng các chất chữa cháy khác nhau như nước các loại khí không cháy, bột hoặc bọt. Nhưng hiện nay các nước trên thế giới cũng như ở Việt Nam, bọt hoà không khí là phương tiện cơ bản để dập tắt có hiệu quả các đám cháy ở các bể chứa xăng dầu bằng phun bọt trên bề mặt( Hình 4 ). Hình4 : Lăng phun bọt trên bề mặt. Đã có nhiều đề tài nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm về tác dụng cũng như hiệu quả chữa cháy của bọt hoà không khí đối với các đám cháy ở các bể xăng dầu, hầu hết các kết quả nghiên cứu cho phép các chuyên gia trong lĩnh vực này nhận thức rằng : Cơ chế chữa cháy của bọt hoà không khí khi phun nó lên bề mặt xăng dầu đang cháy ở các bể được thể hiện theo hai giai đoạn chính : Làm lạnh và cách ly . Bọt hoà không khí có tỷ trọng nhỏ ( từ 0,11á0,17 ). Trong thành phần của bọt từ gốc tạo bọt PO-1 gồm 90% không khí, 94% là nước và 6% là chất tạo bọt. Do bọt nhẹ hơn xăng dầu nên nó dễ dàng nổi trên bề mặt xăng dầu, ở vùng cháy xăng dầu trong những thời gian đầu của quá trình chữa cháy, hầu hết bị tan thành dạng lỏng. Khi bọt bị phá huỷ hoàn toàn sẽ chuyển dạng thành dung dịch tạo bọt nghĩa là trong thành phần của nó nước là chủ yếu 94% còn thuốc bọt chỉ chiếm 6%. Phần lớn lượng nước có dạng giọt thoát ra từ bọt do bị phá huỷ sẽ từ từ lắng xuống đáy bể ở dưới lớp xăng dầu. Trong quá trình lắng đọng các giọt nước đi qua các lớp chất lỏng cháy và hấp thụ nhiệt của chúng. Khi chữa cháy xăng dầu cường độ phun bọt được duy trì theo tiêu chuẩn, do vậy cơ chế phá huỷ được duy trì theo quy luật như cũ và lớp xăng dầu tích nhiệt được làm lạnh dần và cứ tiếp diễn như vậy nhiệt độ bề mặt của lớp xăng dầu cháy được giảm dần. Khi bề mặt lớp xăng dầu nhiệt độ giảm đến giá trị nhất định thì mức độ phá huỷ của bọt cũng giảm dần và dần dần hình thành lớp bọt cục bộ. Tại thời điểm này đã thể hiện rõ nét giai đoạn làm lạnh zmm qbx 3 2 1 Hơi nước T0C 3 2 1 Không khí Hơi chất cháy (Hình5 ) Hình5: Sơ đồ làm ngừng sự cháy chất lỏng bằng bọt hoà không khí. 1- Phân đoạn cháy tự do 2- Phân đoạn tác động tích cực của bọt hoà không khí đến quá trình cháy. 3- Phân đoạn mà sự cháy đã được loại trừ. Khi đã hình thành lớp bọt cục bộ trên bề mặt xăng dầu nó sẽ ngăn cản một phần không cho các tia bức xạ lên bề mặt xăng dầu đã được che phủ, đồng thời cũng hạn chế khả năng thoát hơi của chất lỏng cháy. Do bề mặt xăng dầu được làm lạnh liên tục nên cường độ bay hơi của xăng dầu giảm đáng kể ở thời điểm đó, lượng hơi chất cháy trong vùng cháy bị hạn chế dẫn đến các thành phần của hỗn hợp hơi nguy hiểm cháy thay đổi làm cho cường độ cháy yếu dần và cuối cùng bọt sẽ phủ đầy kín mặt thoáng của bể cháy. Một lớp bọt khi đủ dày sẽ ngăn hoàn toàn không cho hơi xăng dầu thoát ra khỏi bề mặt của nó để đi vào vùng cháy. Kết quả sự cách ly hoàn toàn hơi cháy với vùng cháy đã làm cho ngọn lửa không còn điều kiện duy trì được tiếp tục và như vậy quá trình chữa cháy có thể coi như là kết thúc. 2. các thông số cơ bản của hệ thống. a, Chất chữa cháy Chất dùng để chữa cháy chất lỏng có thể bọt hoá học, bọt hoà không khí, bột hoá học. Hiện nay trên thế giới có xu hướng dùng bọt hoà không khí thuận tiện hơn. Bên cạnh đó bụi nước có hạt nhỏ dưới 100mcr cũng có thể dùng chữa cháy xăng dầu được. Tác dụng chủ yếu của bọt chữa cháy là hạn chế sự bốc hơi của chất lỏng và cách ly hỗn hợp cháy với vùng cháy. Bọt hoà không khí là loại bọt được tạo thành bằng cách khuấy trộn không khí với dung dịch tạo bọt. Loại bọt này có bội số trung bình 8á10 lần, nhưng nhờ có những thiết bị đặc biệt có thể tạo bọt có bội số nở cao trên 1000 lần. Tỷ trọng của bọt hoà không khí là 0,2á0,005 g/cm3. Độ bền của bọt là 20 phút và bọt hoà không khí dùng để chữa cháy xăng dầu, những chất lỏng dễ cháy khác trừ cồn, ête. Cường độ phun bọt hoà không khí dùng để chữa cháy xăng dầu từ 0,1á1,5 l/m2s. Hiệu quả chữa cháy của bọt phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau trong đó có độ nở của bọt là một trong số các yếu tố có ý nghĩa quan trọng. Chữa cháy các đám cháy khác nhau bằng bọt hòa không khí chỉ được hiệu quả chữa cháy với giá trị độ nở xác định đó là độ nở tối ưu. Độ nở của bọt phụ thuộc bởi: -Dạng, chất lượng và nồng độ chất tạo bọt trong nước. - Kết cấu của thiết bị tạo bọt. - Cột áp trước miệng phun. Theo cấu trúc độ nở của bọt được chia làm 3 loại: - Bọt có độ nở thấp KB Ê 20 -Bọt có độ nở trung bình 20<KBÊ200 - Bọt có độ nở cao KB>200 Qua nghiên cứu thực nghiệm, nhiều chuyên gia chữa cháy đã thống nhất kết luận rằng: Hiệu quả chữa cháy các bể chứa xăng dầu phụ thuộc vào nhiều yếu tố và các điều kiện khác nhau, trong đó độ nở của bọt là một trong các yếu tố ảnh hưởng đáng kể. Độ nở tối ưu của bọt để chữa cháy các bể xăng dầu là 100. Một vấn đề lưu ý khi chữa cháy xăng dầu cần phải nắm vững loại gì, số lượng, mức độ của nó, đặc tính, cấu trúc và khả năng biến dạng của bể chứa chất lỏng. Trong xăng dầu có lẫn nước hay không, địa hình ở khu vực để chất lỏng, khả năng rút bớt chất lỏng ra nơi an toàn, nguồn nước và bọt chữa cháy. Trên cơ sở đó để tính toán phương án chữa cháy bố trí người, thiết bị và bọt chữa cháy một cách hợp lý. Để dập tắt đám cháy ở bể xăng dầu ta phải sử dụng một lượng bọt hoà không khí nhất định cùng với các phương tiện, lực lượng để phun vào đám cháy. Muốn xác định các yếu tố trên trước hết ta phải xác định: Diện tích đám cháy: Trong đó: FC- Diện tích đám cháy (m2) D- Đường kính bể cháy (m) p=3,14-hằng số. Xác định lăng phun bọt cần thiết để dập tắt đám cháy: Trong đó: - Số lượng lăng phun bọt cần thiết để dập tắt đám cháy(chiếc) FC- Diện tích đám cháy (m2) Idd-Cường độ phun dung dịch chất tạo bọt (l/m2s) Đối với chất cháy là xăng thì Idd=0,08 l/m2s. ql-Lưu lượng phun dung dịch tạo bọt của lăng(l/s) Đối với lăng phun bọt GBP-600 thì ql=6 l/s. * Số lượng dung dịch chất tạo bọt cần thiết để dập tắt đám cháy cho một bể: Wdd=n.ql.t (l) Trong đó: n-Số lăng tạo bọt của một bể (chiếc). ql-Lưu lượng dung dịch phun của một lăng (l/s). t- Thời gian cần thiết để dập tắt đám cháy (s). * Số lượng chất tạo bọt cần thiết để sử dụng dập tắt đám cháy: Cb-Nồng độ chất tạo bọt có trong dung dịch %. Trong thực tế chữa cháy bọt còn bị phá huỷ bởi nhiều nguyên nhân khác nhau. Phân tích tính phụ thuộc của cường độ phá huỷ bọt có độ nở trung bình và các nguyên nhân chính cho thấy 50% bọt bị phá huỷ do các dòng nhiệt gây nên, 30% bọt phá huỷ khi tiếp xúc với lớp nung nóng của bề mặt chất lỏng và gần 20% bọt bị bức xạ nhiệt của ngọn lửa phá huỷ. Do đó, khi chữa cháy các bể xăng dầu ta phải tính đến lượng bọt dự trữ để dập tắt hoàn toàn đám cháy, với hệ số dự trữ Kd=3 theo như quy định tại điều 2-10.7 TCVN 5307-1991. Như vậy, lượng chất tạo bọt kể cả dự trữ cần cho chữa cháy là: * Số lượng nước cần thiết để pha trộn dung dịch chất tạo bọt: Cn-Nồng độ nước có trong dung dịch %. * Số lượng nước có trong dung dịch là: W2=K.W1 (l) b, Cường độ phun. Để cứu chữa bể chứa xăng dầu đang cháy và bảo vệ bể bên cạnh, cần thiết phải phun nước vào làm mát với lưu lượng như sau: + Đối với bể đặt nổi (trừ bể mái nổi). Bể bị cháy : qn1=0,5 l/m2s (cho một mét chu vi bể) Bể đứng cạnh bể bị cháy người ta chỉ làm mát cho 1/2 bể (các bể nằm trong phạm vi khoảng cách nhỏ hơn hoặc bằng 2D): qn2=0,2 l/m2s (chỉ tưới 1/2 chu vi ở phía trên bể cháy) + Đối với bể nửa ngầm nửa nổi được giảm 50% so với bể nổi. + Đối với bể ngầm (kể cả bể bị cháy và bể đứng cạnh). Người ta căn cứ vào dung tích bể: qn=10 l/s đối với bể có v=100á1000m3. qn=20 l/s đối với bể có v=1001á5000m3. qn=30 l/s đối với bể có v=5001á30000m3. qn=50 l/s đối với bể có v=30001á50000m3. Cường độ phun bọt Ib (tính theo dung dịch chất tạo bọt) +Đối với xăng dầu có T0BCÊ280C thì Ib=0,08 l/m2s. + Đối với xăng dầu có T0BC>280C thì Ib=0,05 l/m2s. c, áp suất trước lăng Với cách phun truyền thống chữa cháy theo bề mặt từ trên xuống thì qua nghiên cứu, thực nghiệm tính toán áp suất tại miệng lăng phun bọt GBP-600, khi phun bọt PO-1 vào bề mặt xăng dầu đang cháy thì áp suất trước lăng thường là từ 4á6 at. Tương đương với lưu lượng phun 6 l/s, trong đó có 5,4 l/s là nước và 0,36 l/s là chất tạo bọt. Hiệu suất của bọt 36m3/phút. d, Thời gian chữa cháy Khi chuẩn bị đầy đủ lực lượng phương tiện, người và bọt chữa cháy bảo đảm cung cấp lưu lượng bọt cần thiết cho đám cháy mới chữa, trong khi chờ đợi sự chuẩn bị đó cần thiết phải làm mát. Thời gian cần thiết để dập tắt đám cháy bằng bọt có bội số nở cao là: t=10phút (600s) kể từ khi bắt đầu phun bọt cho tới khi kết thúc. 3. Nguyên lý làm việc cơ bản của hệ thống chữa cháy cố định Hệ thống chữa cháy cố định bằng bọt hoà không khí được lắp cho các bể chứa xăng dầu như đã mô tả ở phần trên gồm có đường ống dung dịch tạo bọt kéo dài từ nhà bơm vòng quanh khu bể chứa đến nóc các bể thép hình trụ đứng và trên mỗi bể đều được lắp cố định các lăng phun bọt hoà không khí GBP-600 theo kết quả tính toán (thường mỗi bể 2 lăng GBP-600). Các ống dẫn dung dịch thường được đặt nổi trên các bệ đỡ cách mặt đất khoảng 0,2á0,3m và được sơn màu đỏ. Khi có cháy xảy ra ta khởi động máy bơm lấy nước từ nguồn vào thiết bị định lượng, ở đó xảy ra quá trình định lượng chất tạo bọt thường 4á6% lấy từ bể chứa chất tạo bọt, dung dịch tạo bọt nhận được trong thiết bị định lượng chảy đến đường ống dung dịch chính, sau đó vào đường ống dung dịch vòng và các thiết bị tạo bọt. Bọt hoà không khí tạo thành trong các thiết bị đó được phun vào bề mặt chất lỏng cháy ở bể chứa. Trong đó phải có sự tham gia của các lực lượng PCCC chuyên nghiệp. 4. Hạn chế của hệ thống. Hiện nay chúng ta đang dùng bọt hoà không khí để phun vào bề mặt xăng dầu cháy. Đây là phương pháp rất cơ bản có ưu điểm vì khi phủ lên chất lỏng cháy lớp bọt sẽ làm cách ly chất cháy với ôxy của môi trường xung quanh, đồng thời bọt làm lạnh bề mặt chất lỏng cháy và hạ nhiệt độ vùng cháy tới giá trị làm ngưng sự cháy. Qua thực tế, một số kho xăng dầu ở Việt Nam đã được lắp đặt hệ thống chữa cháy cố định bằng bọt theo kiểu đường ống dẫn bọt đi ngoài bể và lăng phun bọt được đặt phía trên thành bể, bên cạnh những ưu điểm nêu trên khi có cháy bọt sẽ được phun qua vùng cháy và rơi xuống bề mặt xăng dầu đang cháy. Theo phương pháp này thì độ tin cậy không cao, vì nồng độ hơi xăng dầu trong khoảng không bể chứa bị cháy nổ có thể làm hư hỏng hệ thống lăng phun gắn trên thành bể. Có thể nói chữa cháy cho các bể chứa sản phẩm dầu mỡ là vấn đề hết sức khó khăn và phức tạp của lực lượng cảnh sát PCCC. Theo nguyên lý làm việc của hệ thống chữa cháy cố định nêu trên, khi bể xảy ra sự cố dẫn đến cháy thì bọt được phun vào bể từ trên xuống rõ ràng cường độ trao đổi nhiệt không cao như khi phun bọt bằng cách từ dưới lên. Vấn đề này được khẳng định thông qua các giá trị khác nhau về thời gian tồn tại của bọt. Hơn nữa sự tác động của dòng nhiệt tại bề mặt chất lỏng cháy đến thiết bị tạo bọt lớn, thời gian chữa cháy của hệ thống cố định phun trên bề mặt cao. Mặt khác, do yêu cầu thiết kế, công tác bảo quản không được làm thường xuyên nên tại lăng phun chim, chuột hay làm tổ dẫn đến màng lưới dễ bị han gỉ, khi có cháy bọt phun vào làm cho màng lưới bục vỡ và hệ thống mất tác dụng. Trong 25 năm gần đây trên lãnh thổ Liên Xô (cũ)và Nga đã xảy ra 280 vụ cháy các kho chứa xăng dầu, trung bình mỗi năm xảy ra 12 vụ. Tất cả các đám cháy được dập tắt bởi hệ thống chữa cháy di động và trong đó có nhiều bể được dập tắt bởi hệ thống chữa cháy cố định. Trong đa số các trường hợp cháy đã không kịp thời chữa cháy ngay từ giai đoạn ban đầu, nên đã chấp nhận diễn biến cháy phức tạp và nguy hiểm, mà điểm dập tắt cháy đòi hỏi có sự chuẩn bị và tập trung lực lượng phương tiện chữa cháy lớn của nhiều đơn vị chữa cháy chuyên nghiệp. Đánh giá về các nguyên nhân chậm trễ trên được nêu ra như sau: Hệ thống chữa cháy cố định không hoạt động là 65% và hoạt động không có hiệu quả là 35% ; chất tạo bọt chữa cháy dự trữ cần thiết trong các cơ sở thiếu về số lượng và kém về chất lượng; phương tiện chữa cháy chuyên dùng thiếu và diễn biến đám cháy không diễn ra như phương án đã đặt ra; sự huấn luyện chữa cháy cho lực lượng tại chỗ và lực lượng chữa cháy chuyên nghiệp không đáp ứng yêu cầu khi dập tắt đám cháy tại các kho bể chứa xăng dầu. Những tồn tại thiếu sót trên đã thể hiện khi chữa cháy đám cháy bể chứa Diezen tại nhà máy lọc dầu ở ngoại ô Moxcơva ngày 21/08/98. Bể cháy có dung tích 2000m3 và phải mất hơn 7 giờ và phương tiện mới tắt được đám cháy. Phân tích các số liệu thống kê thực tế, các vụ cháy và chữa cháy các bể chứa xăng dầu đã chỉ rằng: Một trong những nhiệm vụ quan trọng nhất trong chữa cháy các đám cháy ở các bể chứa xăng dầu là sự đảm bảo đầy đủ các phương tiện chữa cháy có mặt kịp thời tại khu vực cháy trong đó xe phun bọt chuyên dụng (xe thang, xe cần cẩu có gắn lăng phun bọt) là phương tiện chủ yếu nhất để phun bọt có độ nở trung bình vào đám cháy. Kết quả thống kê cho thấy 65% số vụ cháy bể chứa xăng dầu phải dùng đến xe phun bọt chuyên dùng mới dập tắt được đám cháy ở bể chứa và 24% số vụ vừa phun bọt dập tắt đám cháy trong bể chứa và đám cháy nằm trong vùng đê bảo vệ cùng với bể cháy. Còn không phun bọt chữa cháy được là do các nguyên nhân sau: Các phương tiện chữa cháy không vào khu vực được vì vướng đường ống công nghệ; không có các phương tiện chữa cháy chuyên dùng để phun bọt vào bể cháy; việc huấn luyện, thực tập phương án chữa cháy của các đơn vị chữa cháy tại chỗ và chuyên nghiệp kém. Trên thực tế, kể từ khi đất nước ta được thống nhất cho đến nay. Hầu hết các hệ thống chữa cháy cố định được lắp đặt chưa sử dụng nên qua nghiên cứu khi xảy ra cháy ở bể chứa xăng dầu không loại trừ khả năng hỏng hóc các bộ phận thiết bị của hệ thống. Bên cạnh đó, hiện nay các bể chứa xăng dầu không có họng chờ lăng phun. Những vấn đề tồn tại lớn nhất hiện nay khi dùng hệ thống chữa cháy cố định bằng bọt cho các bể chứa xăng dầu là đưa bọt vào bể mặt cháy trong bể bằng phương pháp nào để đám cháy sẽ nhanh chóng được dập tắt nhanh nhất và hiệu quả nhất. Như vậy, để khắc phục nhược điểm trên, nhiều nước như Nga, Mỹ, Anh, Canada, Nhật. . . đã nghiên cứu và áp dụng phương pháp phun bọt từ dưới lên qua chất lỏng cháy để dập tắt các bể chứa các sản phẩm dầu mỡ. Phần III:hệ thống chữa cháy cố định phun bọt từ dưới đáy bể lên. 1. sơ đồ nguyên tắc của hệ thống. Hệ thống chữa cháy cố định phun bọt từ dưới đáy bể lên về nguyên tắc tương tự như hệ thống chữa cháy cố định phun bọt trên bề mặt nêu ở phần trên. Chỉ khác về mặt lắp đặt thiết bị phun bọt là lắp ở dưới đáy bể. Sơ đồ nguyên tắc của hệ thống chữa cháy cố định phun bọt từ dưới đáy bể lên như sau: Hình 6 : Sơ đồ nguyên tắc của hệ thống độc lập phun bọt từ phía dưới. 1- Bể chứa xăng dầu 6- Đê bao 2- Phiễu 7- Máy bơm 3- Van chặn 8- Nguồn nước 4- Van ngược chiều 9- Bể chứa chất tạo bọt 5- Lăng phun bọt Hình 7 : Sơ đồ nguyên tắc hệ thống phun bọt từ dưới qua đường ống công nghệ. 1- Bể chứa xăng dầu 5- Lăng phun bọt 2- Van chặn 6- ống công nghệ 3- ống dẫn bọt 7- Máy bơm 4- Van ngược chiều 8- Nguồn nước 9- Bể chứa chất tạo bọt * Lăng phun bọt là loại lăng đặc biệt có công suất phun lớn lưu lượng từ 20 l/s đến 150 l/s dùng để phun chất tạo bọt hoà không khí có độ nở thấp từ dưới đáy bể qua lớp chất lỏng cháy lên bề mặt chất cháy. 2. Bản chất biện pháp chữa cháy phun bọt từ dưới lên. Năm 1964, các chuyên gia chữa cháy của Liên Xô đã nghiên cứu ra biện pháp chữa cháy đối với các bể chất lỏng cháy bằng cách phun bọt từ dưới đáy bể lên. Công nghệ chữa cháy này đưa ra nhưng không được áp dụng vì độ tin cậy không cao do thiết bị phun bọt và dẫn bọt từ dưới lên trên không được các nhà khoa học chấp nhận. Bản chất của công nghệ chữa cháy này là thông qua một thiết bị tao bọt đặc biệt, bọt được dẫn từ dưới đáy bể lên bằng đường ống Pôlime, khi đường ống nổi lên bề mặt thì ngọn lửa sẽ đốt cháy đầu đường ống Pôlime và bọt được phun ra (hình8 ). Chất tạo bọt có độ nở thấp là PO-6 với thời gian phun là 10 phút, với cường độ phun từ 0,06á0,15 l/m2s. ống pôlime Hình 8 : Lăng phun bọt từ dưới lên. Đầu những năm 80, các nước phương tây mà chủ yếu là Anh, Mỹ, Canada đã nghiên cứu công nghệ chữa cháy này và áp dụng vào thực tế. Họ đã cải tiến lăng phun, nghiên cứu chất tạo bọt mới và các thông số cần thiết để phun bọt trực tiếp vào chất lỏng cháy mà không cần phải ống dẫn Pôlime như của Liên Xô. Hiện nay 100% bể chứa của các nhà máy lọc dầu của Mỹ đều sử dụng công nghệ chữa cháy này. Phần lớn kho bể chứa xăng dầu ở Anh, Canada, Thụy Điển cũng sử dụng công nghệ chữa cháy phun bọt từ dưới lên. Tại cộng hoà Liên bang Nga từ năm 1993 đến năm 1997 đã tiến hành nghiên cứu thử nghiệm công nghệ chữa cháy từ dưới lên theo kiểu Anh, Mỹ và đã đạt được kết quả, đưa ra được các thông số cần thiết cho hệ thống chữa cháy này. các thông số này đã được quy định trong tiêu chuẩn ( CHUII) 2.11.03-93 Năm 1993 và năm 1999, tổng cục PCCC Bộ Nội Vụ Nga đã ban hành chỉ dẫn chữa cháy các bể chứa xăng dầu bằng cách phun bọt từ dưới đáy bể lên. Vậy bản chất của biện pháp chữa cháy này là gì? Bọt với độ nở thấp được tạo ra bởi thiết bị tạo bọt có công suất lớn được đẩy trực tiếp vào lớp chất lỏng cháy thông qua đường ống dẫn từ lăng vào bể. Bọt tạo thành nhẹ hơn chất lỏng cháy và được trợ giúp áp lực đẩy từ miệng lăng nên bọt theo dòng nổi dần lên trên bề mặt chất lỏng cháy và ra xung quanh, khi lan kín bề mặt thì đám cháy cũng được dập tắt. Cơ chế dập tắt cháy được thông qua hai đặc trưng. * Bọt nổi phủ kín bề mặt chất lỏng cháy sẽ ngăn chặn sự bốc hơi của chất lỏng cháy không cho chúng tiếp xúc với không khí và tiếp xúc với nguồn nhiệt (phương pháp cách ly). (Hình 9) Hình 9 : Lăng phun bọt từ dưới lên. Bọt từ dưới nổi lên sẽ làm xáo trộn lớp chất lỏng cháy từ dưới lên trên kết hợp với sự phân huỷ của bọt thành nước sẽ làm giảm nhiệt độ bề mặt chât lỏng cháy dẫn đến giảm nhiệt độ của đám cháy, giảm khả năng bay hơi của chất lỏng dẫn đến đám cháy bị dập tắt (phương pháp chữa cháy) Hinh 10 : Sự xáo trộn của chất lỏng cháy dưới tác dụng của bọt. 1- Bể chứa xăng dầu 5- Lăng phun bọt 2- Họng phun 6- Máy bơm 3- Van chặn 7- Nguồn nước 4- Đường ống dung dịch 8- Bể chứa chất tạo bọt 3. Các thông số cơ bản của hệ thống. a, Chất chữa cháy Về cơ bản công nghệ chữa cháy của Nga và công nghệ chữa cháy của Anh, Mỹ đều sử dụng chất tạo bọt có độ nở thấp. Theo phân loại của Nga và của Anh, Mỹ thì bọt có 3 cấp độ nở: - Bọt độ nở thấp: KÊ20. - Bọt độ nở trung bình: 20<KÊ200. - Bọt độ nở cao: 200<KÊ1000. Tỷ lệ chất tạo bọt với nước sử dụng cho chữa cháy là 3á6%. + Của Nga thường dùng bọt PO-6 và gần đây người ta sử dụng chất tạo bọt màng mỏng bằng Flo tổng hợp với tên gọi “nước nhẹ” do hãng 3M chế tạo. + Còn Anh, Mỹ mang nhiều chất tạo bọt Protein. Sau đây là một số chất tạo bọt hoá chất khác nhau: Bảng 1: Một số chất tạo bọt hoá chất khác nhau. STT Chất tạo bọt Tính năng tác dụng 1 Protein Là dung dịch nước bao gồm Protein thủy phân. Phần lớn dạng sử dụng 3% và 6%. 2 Floprotein Thực chất đây chính là loại chất tạo bọt Protein được bổ sung thêm chất hoạt động bề mặt Flo. Chất tạo bọt này ở dạng lỏng hơn Protein, cho phép kiểm soát nhanh hơn, bản thân nó có khả năng hàn gắn nhanh bề mặt chất tạo bọt phủ trên trong trường hợp bề mặt này bị xáo trộn. Phần lớn sử dụng ở dạng 3% và 6%. 3 Tạo màng Floprotein Chất tạo bọt này được bổ sung thêm lớp màng Flo. Chúng ở thể lỏng hơn cả hai loại chất tạo bọt tiêu chuẩn Protein và Floprotein. Chất tạo bọt này chịu được các chất lỏng có chứa HyđroCacbon. Chất lỏng có màng mỏng sử dụng trên bề mặt dầu HyđroCacbon, phần lớn được sử dụng loại 3% và 6%. 4 Tổng hợp Đây là chất lỏng có bề mặt Hyđrocacbon. Loại này thường được sử dụng ở dạng 1% đến 6%. Loại chất tạo bọt này không nên sử dụng trong hệ thống chất tạo bọt có bội số nở thấp. 5 Tạo màng dạng nước(AFFF) Loại chất tạo bọt này thường được sản xuất dựa trên cơ sở pha trộn giữa Hyđrocacbon với Flohyđrocacbon. Dung dịch này được làm từ hoá chất Flo đậm đặc và màng mỏng trên bề mặt dầu Hyđrocacbon. Thường hay sử dụng loại 1%, 3% và 6%. 6 Chịu cồn Sử dụng cho các loại chất lỏng có tính chất không chịu sự tạo bọt (huỷ diệt chất tạo bọt). Loại chất tạo bọt này có tính chất chịu đựng hơn những loại chất tạo bọt thông thường vì các loại chất tạo bọt thường hay bị phá huỷ bởi các chất long. Chúng có thể bị chuyển hoá bởi bất kỳ loại dung dịch nào được nêu trên đây. Chúng thường được sử dụng chữa cháy cho các chất lỏng có chứa Hyđrocacbon. Thường thì loại tạo màng mỏng không thể tự tạo được màng mỏng trên bề mặt các chất lỏng có hoà tan với nước. Chất tạo bọt chịu cồn này thường được sử dụng ở dạng 6% cho các nhiên liệu có thể trộn lẫn với nước và 3% hoặc 6% cho các nhiên liệu chứa Hyđrocacbon. Có một số loại chất tạo bọt mới chịu cồn ở dạng 3% có thể sử dụng cho cả 2 loại là Hyđrocacbon và chất chứa dung dịch phân cực. b, Cường độ phun Để dập tắt đám cháy của sản phẩm dầu mỏ trong bể chứa bị cháy ta có thể sử dụng nhiều loại bọt khác nhau và bằng nhiều phương pháp phun bọt vào chất cháy. Nhưng đối với mỗi loại chất tạo bọt, loại chất lỏng có cường độ phun khác nhau. Bảng 2, Bảng 3 sẽ đưa ra các giá trị của cường độ phun bọt từ dưới đáy bể lên để dập tắt đám cháy trong bể chứa chất lỏng cháy có thể áp dụng trong chiến thuật chữa cháy. - Theo tiêu chuẩn của Nga, chất chữa cháy là bọt PO-6. Bảng 2: Cường độ phun bọt PO-6 qua lớp chất lỏng cháy. Nhiệt độ bốc cháy củachất lỏng cháy(0C) Nhỏ hơn 280C Từ 280Cá450C Lớn hơn 450C Thời gian bảo quản 3á5 năm Cường độ phun I (l/m2s) 0,15 0,1 0,06 - Theo tiêu chuẩn Anh, Mỹ chất chữa cháy là một số chất tạo bọt hoá chất khác nhau được nêu ở phần trên. Bảng 3: Cường độ áp dụng cho phun bọt ngầm. Loại Hyđrocacbon Cường độ phun I (l/m2s) Tối thiểu Tối đa Nhiệt độ bắt cháy giữa 37,80C và 600C 0,068 0,135 Nhiệt độ