از سیستم فوم آتشنشانی برای مقابله با آتشسوزی های شدید، به خصوص برای مقابله با حریق ناشی از مایعات قابل اشتعال/احتراق استفاده می‌شود. فوم آتشنشانی به شکل مایع غلیظ فوم یا همان كنسانتره فوم (Foam Concentrate) در مخازن نگهداری می‌شود. در زمان استفاده، كنسانتره فوم ابتدا باید با درصد مشخص شده توسط سازنده و به روش‌های مختلف، با آب ترکیب شود تا محلول فوم (Foam Solution) حاصل شود و سپس محلول فوم، به روش‌های مختلف با هوا ترکیب شده تا ماده کف مانند قابل استفاده برای کاربردهای اطفای حریق بدست آید.
انواع فوم آتشنشانی
در طول سالهای متمادی، انواع مختلف فوم آتشنشانی با قابلیت‌های متفاوت و برای کاربردهای مختلف ساخته شده است. بعضی از فوم‌ها می‌توانند روی سطح مایعات سوختنی شناور شده و به آرامی پخش شوند. بدین ترتیب لایه‌ای پیوسته بر روی سطح مایع تشکیل می‌شود و با جداسازی هوا از ماده سوختنی، و همچنین قابلیت خنک کنندگی موجب خاموش شدن آتش می‌شود. برخی دیگر از فوم‌ها پس از ترکیب شدن با هوا، با سرعت زیاد شروع به افزایش حجم (تا 1000 برابر) می‌کنند و تمام مواد سوختنی پیرامون را در بر می‌گیرند. بعضی دیگر از فوم‌ها غلیظ، خمیری شکل و چسبنده هستند و هنگامی که از طریق نازل تخلیه می‌شوند، با تشکیل لایه‌ای از فوم روی سطوح در حال سوختن سه‌بعدی و حتی عمودی می‌توانند آتش را خاموش کنند.
انواع فوم آتشنشانی که برای کاربردها و مواد سوختنی مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند عبارتند از:
- فوم پروتئینی(Protein Foam): كنسانتره فوم های پروتئینی از پروتئین‌های طبیعی هیدرولیز شده همراه با برخی تثبیت‌کننده‌ها و دیگر افزودنی‌هایی که به منظور بالابردن پایداری حرارتی، جلوگیری از شعله‌وری مجدد و بهبود دیگر ویژگی‌ها به آن اضافه می‌شود، ساخته می‌شوند. این نوع فوم قابلیت تشکیل فیلم (Film forming) روی سطح مایع در حال سوختن را ندارد و از آن حتماً باید همراه با نازل‌های مکنده هوا (Air Aspirating) استفاده شود.
- فوم فلوئوروپروتئین (Flouroprotein Foam): فوم فلوئوروپروتئین (FP) در اصل همان فوم پروتئینی است که به آن عوامل فعال کننده سطح فلوئوروکربن اضافه شده است. اگرچه ویژگی‌های فیزیکی سطح فوم فلوئوروپروتئین بهبود داده شده، ولی این نوع فوم نیز نمی‌تواند روی سطح سوخت‌های هیدروکربنی تشکیل لایه فیلم آبی دهد.
- فوم تشکیل دهنده فیلم آبی (Aqueous Film Forming Foams): فوم Aqueous Film Forming Foam یا به اختصار AFFF، از ترکیبات مصنوعی هیدروکربنی فوم ساز به همراه مواد بهبود دهنده کشش سطحی ساخته می‌شوند. فوم AFFF پس از ترکیب با آب، محلولی تشکیل می‌دهد که قابلیت تشکیل فیلم و پخش شدن روی سطح سوخت‌های هیدروکربنی را دارا است. تشکیل یک لایه آبی پایدار باعث می‌شود که به سرعت بر روی سطح سوخت هیدروکربنی پخش می‌شود، علاوه بر جداسازی هوا از ماده سوختنی باعث می‌شود انتشار بخارات از سطح مایع به شدت کاهش پیدا کند.
لازم به ذکر است قابلیت تشکیل لایه آبی تنها مختص فوم‌های AFFF نیست و به عنوان مثال، فوم‌های FFFP (film-forming Fluoroprotein) نیز این قابلیت را دارا هستند. - فوم‌های الکل پایدار (Alcohol Resistance): فوم‌های مقاوم در برابر الکل یا الکل پایدار (AR) به نحوی ساخته می‌شوند که توانایی تشکیل لایه پلیمری شناور روی سطح الکل و حلال‌های قطبی (که در آب ترکیب می‌شوند) را دارند. به عبارت دیگر در مواردی که از فوم آتشنشانی برای مقابله با آتشسوزی ناشی از حلال‌های قطبی، مثل الکل‌ها، استفاده می‌شود، باید از فوم‌های AR استفاده شود. از حلال‌های قطبی می‌توان به استون، متیل الکل و اتیل الکل اشاره کرد.
- فوم‌های انبساط بالا (High Expansion Foam): فوم‌های High Expansion می‌توانند ۲۰۰ تا ۱۰00 برابر منبسط شوند و حجم مواد سوختنی را در بر می‌گیرد. این نوع فوم بیشتر در مناطق محصور مثل آشیانه هواپیما، معدن‌ها و محفظه های کشتی استفاده می‌شود که در آنجا نیاز به کنترل حجمی آتش وجود دارد.
- فوم کلاس A (Class A Foam Concentrates): به طور معمول از فوم آتشنشانی برای مقابله با حریق کلاس B استفاده می‌شود. برای استفاده از فوم برای حفاظت از حریق کلاس A باید از فوم مناسب این کلاس حریق استفاده شود. این نوع فوم به طور خاص برای مهار آتشسوزی کلاس A (ناشی از سوختن جامدات معمولی مثل چوب، کاغذ، ذغال، پلاستیک، لاستیک و غیره) استفاده می‌شود.
طراحی و نصب سیستم‌های فوم بر اساس استاندارد مرجع NFPA 11 انجام می‌شود.
روش‌های ترکیب کنسانتره فوم با آب
Bladder Tank
بلدر تانک (Bladder Tank) معمولاً از یک مخزن تحت فشار فلزی ساخته می‌شود که داخل آن یک غشاء یا پوسته الاستومری (نوعی لاستیک) قرار دارد. در این مخزن، داخل غشاء لاستیکی با فوم غلیط (کنسانتره فوم) پر می‌شود و جداره خارجی این پوسته با جریان عبوری آب در ارتباط است. این ساختار باعث می‌شود که در داخل مخزن، فوم و آب از هم جدا نگه داشته شوند. با فعال شدن سیستم اطفای حریق، فشار آب باعث فشرده شدن پوسته لاستیکی و خروج فوم از مسیر مشخص می‌شود. فوم خارج شده سپس از طریق یک اوریفیس تناسبی کالیبره شده (Proportioner) با آب ترکیب شده و محلول فوم ساخته می‌شود. محلول فوم در نهایت از طریق شبکه لوله‌کشی به سمت خروجی‌های مورد نظر هدایت می‌شود.
سیستم بلدر تانک به هیچ نوع پمپ خارجی یا موتور محرک برقی یا مکانیکی دیگر برای ترکیب فوم با آب نیاز ندارد و انرژی لازم برای این کار تنها از طریق فشار جریان آب آتشنشانی تأمین می‌شود. همچنین این سیستم نیاز به مخزن جداگانه نگهداری فوم ندارد.
به طور معمول، سیستم بلدر تانک معمولاً از اجزاء و تجهیزات زیر تشکیل می‌شود:
- مخزن بلدر تانک به همراه Proportioner
- خروجی‌های تخلیه فوم (مثل نازل فوم، Foam Chamber، Pourer و …)
- شبکه لوله‌کشی بین مخزن ذخیره آب و نازل های تخلیه
- دیگر تجهیزات مربوط به شناسایی آتشسوزی و فعال شدن سیستم اطفای حریق
سیستم فوم دوزینگ (Foam Dosing System):
سیستم ترکیب تناسبی فوم و آب توسط پمپ جریان آبی (Water Driven Pump Proportioner)، که در ایران بیشتر با نام فوم دوزینگ شناخته می‌شود، از یک پمپ جابجایی مثبت (Positive displacement pump) تشکیل شده است که توان خود را به صورت مکانیکی از انرژی جریان آب آتشنشانی می‌گیرد. در واقع، در این سیستم جریان آب باعث به حرکت درآمدن توربین و پمپ مربوطه می‌شود که وظیفه تزریق فوم به آب با غلظت مشخص شده را بر عهده دارد. در این سیستم کنستانتره فوم باید در مخازن اتمسفریک جداگانه نگهداری شود.
این سیستم به هیچ نوع موتور محرک خارجی نیاز ندارد و تنها با استفاده از انرژی جریان آب عمل ترکیب فوم و آب را انجام می‌دهد.
در حالت معمول، یک سیستم فوم دوزینگ از اجزاء و تجهیزات زیر تشکیل شده است:
- مخزن ذخیره اتمسفریک برای نگهداری كنستانتره فوم
- سیستم دوزینگ
- خروجی‌های تخلیه فوم (مثل نازل فوم، Foam Chamber، Pourer و …)
- شبکه لوله‌کشی بین مخزن ذخیره آب و نازل های تخلیه
- دیگر تجهیزات مربوط به شناسایی آتشسوزی و فعال شدن سیستم اطفای حریق
کاربردهای سیستم فوم
از سیستم اطفای حریق فوم به روش‌های مختلف دستی یا خودکار می‌توان برای خاموش کردن آتش استفاده کرد. برخی از متداولترین این کاربردها عبارتند از:
- مانیتور فوم (Foam Monitors)
- شلنگ و نازل دستی فوم (Foam Handline)
- سیستم‌های ثابت روی سطحی (مخازن سقف ثابت و شناور)
- سیستم تزریق زیر سطحی (Subsurface application)
مانیتورهای فوم (Foam Monitor):
برای محافظت از نواحی فرآیندی مرتبط با صنایع نفت، گاز و پتروشیمی، مخازن سوخت و یا هر مکان مشابه که احتمال نشت یا آتشسوزی حجم بالای سوخت‌های مایع وجود دارد، می‌توان از مانیتور فوم آتشنشانی به صورت دستی استفاده کرد. مانیتورهای آب / فوم در انواع ثابت یا قابل جابجایی وجود دارند و به کمک آنها می‌توان حجم زیادی از فوم را بر روی حریق تخلیه کرد.
لازم به ذکر است که مطابق استاندارد NPFA 11، از مانیتور آب/ فوم آتشنشانی نباید به عنوان وسیله اصلی برای حفاظت از مخازن سقف ثابت با قطر بیشتر از 18 متر (60 فوت) استفاده شود. به عبارت دیگر در این شرایط باید از یک سیستم فوم خودکار استفاده شود و در کنار آن می‌توان از مانیتور استفاده شود.
شلنگ و نازل دستی (Foam Handline):
سیستم‌های فوم ثابت روی سطحی (مخازن سقف ثابت و شناور)
یکی از روش‌های برای حفاظت از مخازن سوخت، استفاده از سیستم های ثابت پخش فوم روی سطح مایع داخل مخزن است. برای این کار دو نوع وسیله خروجی تعریف شده است که عبارتند از:
خروجی نوع I (Type I Outlet): نوعی از وسایل تخلیه فوم روی سطح است که فوم را به آرامی روی سطح مایع پخش می‌کند به طوری که فوم داخل مایع نفوذ نکند یا با آن مخلوط نشود. : امروزه این مدل خروجی از رده خارج شده است و در سیستم‌های جدید کاربرد ندارد.
خروجی نوع II (Type II Outlet): این نوع خروجی الزاماً فوم را به آهستگی روی سطح مایع پخش ولی به شکلی طراحی شده است که نفوذ فوم داخل مایع یا مخلوط شدن فوم و مایع سوختنی را محدود کند. Foam Chamber نمونه ای از این وسیله است که در بالای مخازن و بالاتر از سطح مایع نصب می‌شود.
حداقل تعداد و دبی مورد نیاز برای خروجی ها بر اساس نوع سوخت، قطر مخزن و از طریق استاندارد NFPA 11 تعیین می‌شود.
سیستم تزریق زیر سطحی (Subsurface application)
روش دیگری که برای محافظت از مخازن سقف ثابت مورد استفاده قرار می‌گیرد، تزریق فوم از زیر سطح مخزن است.در این حالت نازل تخلیه معمولاً نزدیک کف مخزن، ولی بالاتر از سطح انباشت احتمالی آب، نصب می‌شود. یادآور می‌شود که بسیاری از سوخت‌های هیدروکربنی در آب حل نمی‌شوند و از آن سبک‌تر هستند.
در این حالت فوم منبسط شده با سرعت معین از زیر مخزن تزریق می‌شود و نیروی شناوری فوم باعث می‌شود فوم به آرامی بالا رفته و به سطح مایع برسد و در آنجا پخش شود.
این روش در سه جا قابل استفاده نیست:
- برای محافظت در برابر مایعات هیدروکربنی کلاس IA
- برای محافظت در برابر حلال‌های قطبی
- این روش برای محافظت از مخازن سقف باز (Open top) یا مخازن سقف متحرک با پوشش (Covered floating roof tank) پیشنهاد نمی‌شود.
در این سیستم:
- محلول فوم خارج از Dike area توسط فوم ساز High back pressure با هوا ترکیب می‌شود و به شکل فوم در می‌آید. در این حالت نسبت افزایش حجم معمولاً 4:1 است.
- فوم منبسط شده از طریق لوله‌کشی که سایز آن به دقت محاسبه شده است، از فوم ساز تا دهانه مخزن که بالاتر از سطح آب مخزن قرار دارد وارد می‌شود. مطابق با استاندارد NFPA 11 سرعت حرکت فوم در نقطه تخلیه به مخزن برای مایعات کلاس IB نباید از 3 m/s (10 ft/s) و برای دیگر مایعات نباید از 6 m/s (20 ft/s) بیشتر شود. سرعت بیشتر از این مقدار ممکن است باعث ایجاد آشفتگی در جریان فوم و ترکیب آن با ماده سوختنی شود.
- فوم به واسطه نیروی شناوری (buoyancy) به طرف سطح مخزن حرکت می‌کند.