سیستم اطفا حریق فوم

سیستم اطفا حریق فوم (کف) سالها برای اطفای حریق های حاصل از مایعات و گازهای اشتعالزا استفاده شده است. برخلاف آب و بسیاری از اطفا کننده های مرسوم، ترکیب مناسب فوم می­تواند مایعات شعله ور و قابل احتراق را با ترکیبی از مکانیزم ها همچون خنک کردن، جدا کردن شعله یا جرقه از سطح مواد قابل اشتعال و خفه کردن بخارات آتش اطفا کرده و برای مدتی از دوباره شعله ور شدن آتش جلوگیری کند.

آب به دلیل سنگینتر بودن از سوخت های هیدروکربنی در مایع مشتعل غرق شده و توان اطفای ناچیز و یا بسیار کمی در این نوع حریق ها دارد. اگر دمای حریق از درجه جوش آب فراتر رود، آب به جوش آمده و سوخت را به اطراف پرتاب می کند و باعث گسترده تر شدن آتش می ­شود. به همین خاطر فوم اولویت نخست برای اطفا در حریق های احتمالی حاصل از مایعات شعله ور و بهترین گزینه برای مکان هایی‌ست که این مواد در آن فرآوری، ذخیره و یا حمل می شوند.

فوم ترکیب پایداری از حباب های هوا می باشد که چگالی کمتری از آب، روغن و گازوییل دارد. سه ماده اصلی فوم، آب، هوا و کنستانتره فوم هستند که وقتی به نسبت درستی مخلوط شوند ترکیب همگنی را شکل می دهند که به صورت پتوی فومی استفاده می شود.

تشکیل حریق به گرما، سوخت، اکسیژن و واکنش های زنجیره ای وابسته است. در شرایط عادی اگر هر کدام از عوامل حذف شود حریق اطفا می شود. فوم مداخله ای در واکنش های زنجیره ای  نداشته اما می تواند به طرق زیر با آتش مواجهه کند:

• به صورت پتویی روی سطح آتش را می پوشاند و آن را خفه می کند.
• پتوی فوم منبع شعله یا جرقه را از سطح سوخت جدا می کند.
• فوم سوخت و سطوح فلزات مجاور را خنک می کند.
• پوشش فوم از اختلاط بخارات حاصل از حریق با هوا جلوگیری می کند.

انواع سوخت های قابل احتراق:

• سوخت های هیدروکربنی استاندارد مثل گازوئیل، نفت سفید، سوخت جت و … این فرآورده ها قابل اختلاط با آب نبوده و روی سطح آب شناور می مانند.
• حلالهای قطبی و سوخت های الکلی سوخت هایی هستند که با آّب به سرعت مخلوط می شوند.

برای مقابله با حریق های احتمالی باید نوع مایع قابل احتراق را بشناسیم. چرا که برخی کنستانتره های فوم برای حلال های قطبی یا الکل ها مناسب نیستند.

لیست کنستانتره های فوم مکانیکی معمول:

• فوم شکل دهنده غشا آبی (Aqueous Film Forming Foam) (AFFF)
• مقاوم در برابر الکل(AR-AFFF)
• فوم مصنوعی(Synthetic) با توسعه متوسط یا زیاد (detergent)
• کنستانتره فوم کلاس A
• عامل مرطوب کننده (Wetting Agent)
• فلوئوروپروتئینی
• پروتئینی

فلوئوروپروتئین های شکل دهنده غشا (FFFP)

در اینجا به برخی خواص دو نمونه از پرکاربردترین فوم AFFF  و AR-AFFF می پردازیم:

AQUEOUS FILM FORMING FOAM CONCENTRATE (AFFF):

در انواع ترکیبات 1، 3 و 6 درصد در دسترسند. این کنستانتره ها از مواد مصنوعی نظیر عامل فوم مصنوعی (هیدروکربن های سورفکتانت) ، حلال ها (مانند تنظیم کننده ویسکوزیته، کاهش دهنده نقطه انجماد و تقویت کننده فوم) ، سورفکتانتهای فلوئورو شیمیایی، مقدار کمی نمک، تثبیت کننده فوم ( که باعث پخش شوندگی آرام پتوی فومی و افزایش مقاومت در برابر آتش می شود) تولید می شوند.

فوم های   AFFFمایعات شعله ور را به شیوه یکسان با کف های فلوئوروپروتئین ها و پروتئین ها  اطفا می کنند. اگرچه یک مشخصه اضافی دارند. غشای آبی روی سطح مایع قابل اشتعال در حین تشکیل پتوی فوم شکل می گیرد.

این غشا حالت مایع دارد و روی سطح بسیاری از هیدروکربن ها شناور می مانند. این ویژگی سرعت بیشتری برای مقابله با آتش می دهد. در برخی شرایط می توان متوجه شد که آتش توسط غشای نامرئی حتی پیش از پهن شدن کامل فوم روی سطح، کنترل شده است.

AFFF نسبتا به انرژی کمی برای انبساط فوم احتیاج دارد و می تواند به روش مکش و یا بدون مکش استفاده شود. تفاوت در این است که دستگاه مکنده هوا را می مکد و با فوم مخلوط می کند. فوم تشکیل شده از روش بدون مکش هوا توسعه کمتری دارد و روانتر است. به همین خاطر روی سطح سوخت سریعتر حرکت می کند، در واقع کشش سطحی کمتری دارد و به راحتی پخش می شود. در نتیجه با نرخ جریان و فشار مشابه دستگاه های بدون مکش هوا فوم را تا فاصله دورتری از دستگاه های مکنده هوا پرتاب می کنند.

با توجه به اینکه فوم AFFF به اندازه فوم های پروتئینی و فلوئوروپروتئینی حساس نمی باشد، می توان از روش زیر سطحی (پاشش به صورت مستقیم زیر سطح مایعات مشتعل) نیز جهت پاشش البته در مخازن هیدروکربنی، و نه برای حلالهای قطبی استفاده کرد.

نرخ جریان پیشنهادی برای AFFF 3 تا 6 درصدی برای حریق های سوخت های هیدروکربنی که توانایی انحلال آب کمی دارند 10 گالن بر فوت مربع است در صورتی که برای فوم های پروتئینی و فلوئوروپروتئینی به 16 گالن بر فوت مربع احتیاج است.

AFFF در حالت قبل از مخلوط شدن هم قابل استفاده است و همچنین مناسب استفاده با اطفا کننده های خشک شیمیایی هم می باشد.

AR_AFFF:

فوم AFFF مقاوم در برابر الکل در دو نوع 3 تا 6 درصد و 3 درصد به صورت کنستانتره موجود می باشد. مهار حریق سوخت های مایع که توانایی اختلاط با آب را دارند بسیار سخت تر از سوخت های هیدروکربنی است. الکل و حلال های قطبی پوشش سطحی تولید شده به وسیله AFFF های استاندارد و فوم های فلوئوروپروتئینی را تخریب می کنند. آب موجود در فوم تولیده شده، با الکل مخلوط شده و باعث تخریب پوشش سطحی فوم می شود تا زمانی که کل فوم از بین رفته و سوخت دوباره در معرض هوا قرار می گیرد.

برای غلبه به این مشکل فوم AR-AFFF ارائه گردید که با استفاده از کنستانتره AFFF ساده به عنوان ماده پایه و اضافه کردن مولکول های درشت پلیمری در حین فرآیند تولید، ساخته می شود. وقتی که AFFF مقاوم در برابر الکل در حریق حلال های قطبی استفاده می شود، حلال قطبی سعی در جذب آب از سطح پوشش فوم را دارد. در این حالت ذرات پلیمری به صورت مانع فیزیکی بین سوخت و پوشش فوم عمل می کنند. این مانع از تخریب پوشش فوم توسط حلال قطبی جلوگیری می کند.

کنستانتره های AR-AFFF بسیار چگالند. در برخورد امکان دارد این تصور پیش بیاید که کنستانتره ها ژله ای شده و خرابند. اگرچه ظاهر ژل مانند و غلیظ این نوع کنستانتره ها طبیعیست. این ظاهر به دلیل وجود پلیمرهاست که ترکیب اصلی برای کارکرد روی حلالهای قطبی اند. کنستانتره های مدرن AR-AFFF بنحوی طراحی شدند که با تجهیزات مخلوط سازی نظیر نازل های در خط، بلدر تانک ها و سیستم های پمپ با فشار متعادل شده کار کنند.

تجهیزات مورد نیاز برای استفاده از فوم برای اطفا حریق انواع مختلفی دارد، که می توان به بلندرتانک ها، سیستم استفاده از پمپ فوم و سیستم های فوم دوزینگ برای تولید فوم و فوم چمبر، فوم پورر، اسپرینکلرها ونازلهای فوم، فوم مانیتورها، هیدرانت های فوم، ژنراتورهای فوم و تناسب سازها برای توزیع فوم اشاره کرد که با توجه به کاربری و نوع و محل حریق و با در نظر گرفتن استانداردها باید طراحی و اجرا شوند.

با توجه به فرآیند تولید فوم که به منزله اختلاط کنستانتره فوم با مقادیر زیادی آب و در نهایت تخلیه و بازگشت به محیط زیست است خطرات زیست محیطی این محصولات باید مد نظر قرار گیرد. لذا تولیدکننده های مختلف همواره در تلاش برای بهبود محصولات خود می باشند. در حال حاضر خطر فوم برای انسان به طور مستقیم بسیار ناچیز است اما خطر بازگشت به طبیعت با وجود سمی بودن برای ماهی ها وجود دارد.