5.2. Các chất chữa cháy thường được sử dụng 

5.2.1. Nước chữa cháy

 - Nước là một hợp chất hóa học: H2O (H - O - H). 

- Trong chữa cháy, nước được sử dụng rất sớm và đóng vai trò rất quan trọng. Là một chất chữa cháy cơ bản và được sử dụng rộng rãi và phổ biến nhất. 

- Nước chữa cháy được lấy từ hệ thống nước của các đô thị, bể nước dự trữ của cơ sở. Trong trường hợp thiếu nước có thể lấy từ các hồ, ao, sông ngòi...

 a. Tác dụng làm lạnh của nước

 - Tác dụng làm lạnh là tác dụng chữa cháy chủ yếu của nước:

 Hấp thụ nhiệt của vùng cháy và chất cháy, làm giảm nhiệt độ của chúng. 

- Bản chất của cơ chế: Lượng nước phun vào đám cháy đã hấp thụ lượng nhiệt sinh ra từ đám cháy, 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, tiếp tục đưa nước vào, nước tiếp tục làm lạnh chất cháy và các chất khí cháy thoát ra không đủ để tạo thành hỗn hợp nguy hiểm cháy. Lúc này sự cháy không được duy trì và đám cháy được dập tắt. 

b. Tác dụng làm loãng chất cháy của hơi nước 

- Khi dập tắt đám cháy bằng nước, hơi nước hòa trộn với hỗn hợp (hơi) khí cháy và không khí, do đó nó sẽ làm giảm nồng độ nguy hiểm cháy nổ của hỗn hợp chất cháyvà giảm xuống dưới giới hạn nồng độ bắt cháy dưới, thì lúc này sự cháy không được duy trì và đám cháy sẽ được dập tắt. 

- Đồng thời hơi nước ở vùng cháy (ở thể tích kín) chiếm chỗ và đẩy 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 làm loãng của nước: tác dụng chữa cháy còn dựa trên việc làm loãng chất cháy hòa tan được vào nước. 

Đối với một số chất cháy hòa tan được, khi phun nước vào sẽ làm cho nồng độ chất cháy đó giảm xuống dưới nồng độ bắt cháy dưới, chất cháy sẽ không cháy được nữa và đám cháy được dập tắt. 

c. Tác dụng cách ly 

- Bản chất tác dụng cách ly: dưới tác dụng cơ học của tia nước lạnh làm tách chất cháy khỏi nguồn bắt cháy, nó bao phủ bề mặt và ngấm vào trong chất cháy, cách ly sự xâm nhập của oxy không khí. 

- Đối với những đám cháy mà chất cháy là chất rắn, trong nhiều trường hợp ngọn lửa cháy khuếch tán đã được dập tắt, nhưng chưa hẳn là đám cháy đã được dập tắt hoàn toàn. Do còn quá trình cháy dị thể (cháy âm ỉ) vẫn tiếp diễn trên bề mặt chất cháy. Phải tiếp tục phun nước để hạ nhiệt độ của chất cháy xuống thấp hơn giá trị nhiệt độ bắt đầu quá trình nhiệt phân chất rắn. 

5.2.2. Bọt chữa cháy 

- Bọt là một hệ thống phân tán hai pha khí và lỏng. Nó bao gồm bong bóng, bên trong chứa đầy khí hoặc hơi và được phân cách bằng màng mỏng chất lỏng. 30 Khí hay hơi trong các bong bóng gọi là pha phân tán. Còn chất lỏng được gọi là môi trường phân tán. 

- Theo phương pháp tạo ra bọt, bọt được phân thành hai loại: bọt hóa học và bọt hòa không khí. Khi phun bọt lên bề mặt chất lỏng cháy sẽ xảy ra hai hiện tượng trái ngược nhau. Một mặt bọt được phun liên tục lên bề mặt chất lỏng cháy, mặt khác một lượng bọt khá lớn bị phá hủy ngay lập tức do tác động của các yếu tố khí động học và các yếu tố nhiệt động học. 

Nhưng nếu kiên trì liên tục phun thì lớp bọt cục bộ sẽ dần dần được hình thành. Nếu cường độ phun bọt lên bề mặt chất cháy lớn hơn cường độ phá hủy của bọt thì sự hình thành lớp bọt cục bộ sẽ được hình thành trên bề mặt chất cháy. Nếu ngược lại thì lớp bọt cục bộ sẽ không được hình thành ngay mà phải sau một thời gian, do sự tác động của bọt nhiệt độ của lớp chất lỏng trên cùng giảm dần và tốc độ phá hủy bọt cũng giảm dần. Cho đến khi cường độ phá hủy nhỏ hơn cường độ phun bọt lên bề mặt chất lỏng thì lớp bọt cục bộ bắt đầu được hình thành. Tác dụng chữa cháy của bọt nói chung có hai tác dụng: Tác dụng cách ly và tác dụng làm lạnh. 

Tùy thuộc vào từng loại bọt có độ nở khác nhau, mà một trong hai tác dụng chữa cháy nói trên được coi là tác dụng chữa cháy chủ yếu. Ví dụ bọt chữa cháy có độ nở cao (độ nở từ 20 lần trở lên) thì tác dụng chữa cháy cách ly là cơ bản; còn đối với bọt chữa cháy có độ nở thấp thì tác dụng chữa cháy làm lạnh là chủ yếu. Ta sẽ làm rõ bản chất của hai tác dụng này ở phần tiếp theo. 

a. Tác dụng cách ly 

- Khi bọt được phun vào đám cháy, lớp bọt tạo thành trên bề mặt chất cháy đạt đến độ dày nhất định sẽ có tác dụng cách ly chất cháy với chất oxy hóa và ngăn cản sự thoát ra từ bề mặt chất cháy các hơi, khí cháy. Ngược lại, các chất oxy hóa (oxy không khí) cần thiết cho sự cháy từ môi trường không thể xâm nhập được vào vùng cháy. Do vậy hỗn hợp nguy hiểm cháy nổ sẽ không được hình thành và sự cháy sẽ không được duy trì, đám cháy sẽ được dập tắt. 

- Mặt khác, sự tạo thành lớp bọt có tác dụng ngăn cản nhiệt bức xạ từ ngọn lửa tới bề mặt chất cháy. Khi tạo thành lớp bọt cục bộ, nó có tác dụng che chắn một phần chất cháy khỏi tác động nhiệt bức xạ từ ngọn lửa. Bề mặt chất cháy không tiếp tục bị đốt nóng sẽ không có sự thoát ra của hơi khí cháy. Như vậy, hỗn hợp nguy hiểm cháy nổ sẽ không được hình thành và sự cháy sẽ được dập tắt. 

b. Tác dụng làm lạnh Bản chất của tác dụng làm lạnh: Do bản thân bọt được tạo thành có nước và nước được tách ra từ các bong bóng bọt. Nước có tác dụng làm lạnh vùng cháy và chất cháy, dẫn đến đám cháy được dập tắt (đã trình bày trong phần 1.3). Ngoài các tác dụng chính nói trên, bọt chữa cháy còn có một số tác dụng phụ trợ khác trong cơ chế dập cháy của nó như: 

- Làm giảm nồng độ các thành phần tham gia phản ứng cháy do hơi nước.  Khi phun bọt vào bề mặt chất cháy, dưới tác dụng của nhiệt độ cao bọt bị phá hủy. Nước sẽ hóa hơi và trộn lẫn cùng với hơi, khí cháy đi vào vùng cháy. Như vậy, trong vùng cháy không chỉ có hơi, khí cháy và chất oxy hóa mà còn có thêm hơi nước. Do đó, nồng độ thành phần tham gia phản ứng cháy giảm, cường độ cháy giảm, cường độ sinh nhiệt và nhiệt độ ở vùng phản ứng cháy giảm, sự cháy sẽ không được duy trì nữa. 

- Làm lạnh vùng phản ứng cháy bằng hơi nước. Khi hơi nước vào vùng cháy không những làm giảm nồng độ các thành phần tham gia phản ứng cháy mà còn làm giảm nhiệt độ của vùng cháy. Như vậy, hơi nước có tác dụng làm tăng cường độ thoát nhiệt từ vùng cháy, tức là giảm nhiệt độ vùng phản ứng cháy. 

Chú ý: Khi phun bọt không nên phun bọt thẳng vào gốc lửa mà phải phun vào một chỗ để bọt tràn ra phủ đều một lớp trên bề mặt chất lỏng cháy. 5.2.3. Bột chữa cháy Bột chữa cháy là loại bột nhỏ mịn của các chất rắn không cháy. Thành phần chủ yếu là các muối và các oxit, ví dụ: Natricacbonat (Na2CO3) 

- xô đa, phèn, kalicacbonat (K2CO3), silic oxit (SiO2). Kích thước hạt bột khoảng 15 - 20 m. Đường kính trung bình của các phân tử bột càng nhỏ thì hiệu suất dập cháy của chúng càng cao. 

- Hiện nay, theo tiêu chuẩn quốc tế cũng như của Việt Nam, loại bột thông thường có thể sử dụng để dập tắt các đám cháy thuộc nhóm cháy A, B, C, E. Trong đó:

 A - Nhóm đám cháy các loại chất rắn (gỗ, vải, cao su...). 

B - Nhóm đám cháy chất lỏng (xăng, dầu...). 

C - Nhóm đám cháy chất khí (metan, axetilen...). 

E - Nhóm đám cháy thiết bị điện có điện áp đến 100KV. Ngoài ra còn có một số loại bột chuyên dụng dùng để dập tắt các đám cháy thuộc nhóm 

D (đám cháy kim loại nhẹ - Al, Mg..., kim loại kiềm và hợp chất của chúng). Tác dụng của bột chữa cháy như sau: 

a. Giảm nồng độ các thành phần tham gia phản ứng cháy Khi đưa bột vào vùng cháy, các phần tử bột sẽ chiếm thể tích trong vùng phản ứng cháy. Nó làm giảm nồng độ oxy có trong một đơn vị thể tích hỗn hợp xuống thấp hơn giá trị duy trì sự cháy. Do vậy, sự cháy không được duy trì. 

b. Hấp thụ nhiệt của vùng phản ứng cháy Tuy khối lượng bột phun vào vùng cháy không lớn, nhưng do kích thước của hạt bột rất nhỏ nên số lượng hạt là rất lớn. Như vậy, tổng diện tích bề mặt hấp thụ nhiệt của tất cả các hạt bột sẽ rất lớn. Khi phun vào vùng cháy các phần tử bột sẽ được nung nóng, nghĩa là chúng hấp thụ một lượng nhiệt khá lớn của vùng cháy. 

c. Kìm hãm phản ứng cháy theo cơ chế "tường lạnh" Khi vào vùng phản ứng cháy, bột không những hấp thụ nhiệt của ngọn lửa mà còn có tác động kìm hãm phản ứng cháy theo cơ chế "tường lạnh". Khi chữa cháy theo thể tích, các loại bột có độ phân tán cao, khoảng cách giữa các phần tử bột trong vùng cháy rất nhỏ và chúng hình thành các khe hở với kích thước nhỏ hơn kích thước đường kính tới hạn. Chính vì vậy, khi phun bột vào vùng cháy chúng sẽ có tác dụng như bức tường ngăn cản sự tiếp xúc giữa chất cháy và chất oxy hóa. 

d. Kìm hãm hóa học phản ứng cháy Nếu đưa bột vào ngọn lửa nghĩa là đã dựng lên một tường chắn bằng bột nhân tạo. Như vậy các gốc tự do, các nguyên tử và phân tử hoạt động sẽ truyền năng lượng vào tường đó. Năng lượng của các phần tử này sẽ giảm đi đến mức không đủ để tiếp tục xảy ra phản ứng dây chuyền. 

Do đó phản ứng cháy dây chuyền sẽ bị bẻ gãy. Ngọn lửa được dập tắt. Nếu khả năng nhường điện tử của các phần tử bột cho các gốc hoạt tính càng lớn thì hiệu suất kìm hãm hóa học càng cao. Đây chính là sự khử hoạt tính của các tâm hoạt tính phản ứng cháy dây chuyền. Đối với các loại bột dạng silicagen được tẩm các loại frêon (C2F4Br2) thì tác dụng kìm hãm hóa học phản ứng cháy càng cao. Vì khi vào vùng cháy frêon nhanh chóng bay hơi và tác dụng với các sản phẩm nhiệt phân của chất cháy. 

- Khi bột vào vùng cháy, dưới tác động nhiệt của đám cháy chúng sẽ phân hủy và thăng hoa tạo thành các phần tử khí, đó là quá trình thu nhiệt nên nó có tác dụng làm lạnh vùng cháy. Các thành phần hơi và khí có tác dụng làm giảm nồng độ các thành phần tham gia phản ứng. 

- Nếu bột không bị phân hủy hoàn toàn, một phần bột rơi xuống phía dưới và phủ lên bề mặt chất cháy một lớp. Lớp bột này có tác dụng ngăn cách tác động của các dòng nhiệt bức xạ từ ngọn lửa tới bề mặt chất cháy, đồng thời cách ly không khí với sản phẩm nhiệt phân trong vùng cháy. 

5.2.4. Khí chữa cháy 

- Khí chữa cháy có thể là khí N2, CO2….. 

- Tác dụng chữa cháy cơ bản của khí chữa cháy là tác dụng làm loãng. Khi đưa khí chữa cháy vào vùng cháy, do đặc tính của khí chữa cháy là khí trơ với hầu hết các chất vì vậy không làm tăng cường quá trình cháy, nó không chỉ làm loãng nồng độ chất cháy mà còn làm giảm nồng độ oxy có trong một đơn vị thể tích hỗn hợp xuống thấp hơn giá trị duy trì sự cháy. Do vậy, sự cháy không được duy trì. Khí chữa cháy N2 có ưu điểm lớn hơn khí CO2, với khí chữa cháy CO2 khi phun vào đám cháy sẽ gây ngạt cho cán bộ chiến sỹ khi nồng độ CO2 đạt tới nồng độ cao. Nhưng đối với khí N2 không hề gây ngạt khi nồng độ Oxy ở dưới mức duy trì sự cháy. 

- Ngoài khí chữa cháy có tác dụng làm giảm nhiệt độ của vùng cháy. Khi phun khí chữa cháy vào đám cháy, các phân tử khí sẽ khuếch tán làm lạnh chất cháy, để làm giảm nhiệt độ chất cháy xuống dưới nhiệt độ bắt cháy dưới (như tác dụng làm lạnh của nước) là rất tốn kém và hầu như không được sử dụng. Khi vào vùng cháy, khí chữa cháy có nhiệt độ bằng nhiệt độ môi trường (20  30ºC) sẽ bị đốt nóng lên gần 1000ºC. Như vậy, chúng đã hấp thụ một phần nhiệt lượng của vùng cháy.