فوم‌ آتش نشانی چیست؟

next-01
next 00

فوم‌ آتش نشانی چیست و چه کاربردی دارد؟

فوم‌ آتش نشانی مجموعه‌ای از حباب‌های ریز، فشرده و پایدار است که چگالی کمتری نسبت به ترکیبات هیدروکربنی دارند. این حباب‌ها بر روی اکثر هیدروکربن‌ها و حلال‌های غیرقطبی شناور می‌شوند و با پوشش سطح مایع مشتعل، باعث اطفاء حریق می‌شوند. حباب‌های کف در فوم‌های آتش نشانی از آب، کنسانتره کف و هوا تشکیل شده و هنگامی که این سه ماده به نسبت مناسب مخلوط می‌شوند، یک پوشش همگن از حباب‌های چسبنده و مقاوم تشکیل می‌شود.

محلول فوم یا محلول پیش مخلوط، ترکیبی مناسب از آب و کنسانتره فوم است که به نسبت ۳ درصد، به این معنی که ۳ قسمت کنسانتره فوم به ۹۷ قسمت آب اضافه می‌شود تا ۱۰۰ قسمت محلول فوم به دست آید.

در اطفاء حریق‌های ناشی از اشتعال نفت خام و مشتقات آن، فوم‌های آتش نشانی از موثرترین و کارآمدترین مواد اطفائی هستند که در کاهش خسارات حریق‌های عظیم نفتی مؤثر می‌باشند. متأسفانه، برخی ترکیبات فلوئوروکربن موجود در فوم‌های آتش نشانی، به‌ویژه در فوم‌های AFFF، آنها را به مواد شیمیایی بسیار خطرناک برای آتش نشان‌ها و آلوده‌کننده محیط زیست تبدیل کرده‌است. به همین دلیل، در بخش‌های مختلف جهان، استفاده از این مواد ممنوع یا محدود شده و تلاش برای جایگزینی آن با رده‌های دوست‌دار محیط زیست ادامه دارد.

فوم‌ آتش نشانی از سال‌هاست که به عنوان یک ماده موثر در اطفاء حریق‌های نفتی استفاده می‌شود. بر خلاف سایر عوامل خاموش‌کننده نظیر آب، پودرهای خشک شیمیایی، CO2 و غیره، یک فوم آبی پایدار می‌تواند حریق ناشی از اشتعال مواد هیدروکربنی را با مکانیزم خنک‌کنندگی و جدا کردن منبع شعله، و در نهایت خفه کردن آتش به شکلی موثر اطفاء نماید. اگر از آب به عنوان ماده اطفاء کننده بر روی هیدروکربن‌ها استفاده شود، به دلیل سنگینی آب نسبت به هیدروکربن‌ها، آب به بخش پایین هیدروکربن فرو می‌رود و تأثیر کمی بر روی خاموش‌کردن یا پوشش بخار خواهد داشت. اگر دمای ماده سوختی به بالای ۱۰۰ درجه سانتیگراد برسد و در این حالت از آب به عنوان ماده اطفائی استفاده گردد، آب در زیر سطح سوخت می‌جوشد و به اطراف پرتاب می‌گردد (پدیده Boil Over) که عملاً فرآیند اطفاء سوخت را از کنترل خارج کرده و آتش را گسترش می‌دهد. به همین دلیل، فوم همچنان به عنوان اصلی‌ترین ماده اطفاء حریق برای تمام خطرات ناشی از اشتعال هیدروکربن‌ها، که در آن‌ها حمل، پردازش، ذخیره یا به عنوان منبع انرژی استفاده می‌شود، شناخته می‌شود.

به طور کلی از فوم آتش نشانی در سیستم های اطفا حریق فوم  مانند مانیتور های آب و فوم آتش نشانی که توسط سیستم فوم دوزینگ آب و فوم ترکیب می‌شوند مورد استفاده قرار می‌گیرند.

فوم آتش نشانی

عناوین اصلی

next 00

مواد اولیه سازنده فوم‌ آتش نشانی چیست؟

فوم‌های آتش‌نشانی به طور کلی از موادی همچون آب، حلال‌های مختلف، ترکیبات کف‌زای شیمیایی، رنگدانه و مواد دیگر تولید می‌شوند. در زیر به برخی از این مواد اشاره می‌شود:

۱. رقیق‌کننده‌ها: اصلی‌ترین ماده در رقیق‌کردن فوم، آب است.

۲. حلال‌ها: انواع مختلفی از حلال‌ها در ساخت فوم‌های آتش‌نشانی مورد استفاده قرار می‌گیرند. بیشترین میزان از حلال‌ها معمولاً در تولید فوم‌های شیمیایی، به خصوص فوم آتش‌نشانی AFFF، استفاده می‌شود. در کف‌های AFFF معمولاً از درصد بالایی از ترکیبات گلایکول اتر که حلال‌های مخرب محیط زیست هستند، استفاده می‌شود. این حلال‌های شیمیایی ممکن است به سلامتی آتش‌نشان‌ها آسیب برسانند و باید از تماس با بدن پرهیز شود.

۳. مواد فعال سطحی: سورفکتانت‌ها یا مواد فعال سطحی از دیگر مواد شیمیایی هستند که در فوم‌های آتش‌نشانی به طور گسترده استفاده می‌شوند. این ترکیبات پایه و ماده اصلی ایجاد حباب در فوم‌های شیمیایی، به ویژه فوم AFFF، هستند. کف آتش‌نشانی AFFF معمولاً حاوی مقادیر زیادی از سورفکتانت‌های شیمیایی است.

۴. پروتین‌های هیدرولیز شده: ترکیبات پروتینی از موادی با اهمیت بسیار زیاد در فوم‌های آتش‌نشانی هستند. این ترکیبات، که از هیدرولیز دانه‌های گیاهی یا ترکیبات حیوانی به دست می‌آیند، به عنوان نخستین مواد طبیعی کف‌زا در فوم‌های آتش‌نشانی استفاده می‌شوند. هیدرولیز دانه‌های گیاهی و مواد حیوانی، موجب ایجاد ماده کف‌زا با حباب‌های ریز و مقاوم در برابر حرارت می‌شود که عملاً نقش سورفکتانت‌های شیمیایی در فوم‌های AFFF را در برابر حریق ایفا می‌کند. این مواد تحت نام پروتینی، از نظر زیست محیطی کاملاً سازگار هستند و هیچ گونه سمیت یا ضرری برای آتش‌نشان‌ها ایجاد نمی‌کنند. همچنین، این مواد دارای پایداری و مقاومت بهتری نسبت به سورفکتانت‌های شیمیایی موجود در فوم‌های AFFF هستند. بر این اساس، طبق استانداردهای بین‌المللی، فوم‌های پروتینی FP و FFFP باید دارای حداقل مقاومتی به حرارت و بازگشت حریق حداقل ۱۵ دقیقه باشند، در حالی‌که برای فوم‌های AFFF این زمان ۱۰ دقیقه است. همچنین، وجود ماده جامد بالا در فوم‌های پروتینی (حدود ۴۵٪) نسبت به فوم‌های AFFF (حدود ۵٪)، سنگینی فوم‌های پروتینی را افزایش داده و امکان پرتاب بهتر توسط مانیتورهای کف‌پاش را برای اطفاء مخازن فراهم می‌کند.

next 00

انواع فوم آتش نشانی کدام است؟

کف‌های آتش‌نشانی بر اساس عوامل مختلفی مانند ساختار شیمیایی، روش ساخت، درجه انبساط، غلظت، کلاس حریقی که می‌توانند اطفا کنند و سایر عوامل، تقسیم‌بندی می‌شوند. اما به منظور سادگی، این کف‌ها را به دو دسته کلی پروتینی و شیمیایی تقسیم می‌کنند. اما امروزه، با توجه به اثرات مخرب ترکیبات شیمیایی موجود در فوم‌ آتش نشانی، به خصوص حلال‌های اتری و فلوئوروکربن‌ها، تولید فوم‌های شیمیایی، به خصوص فوم AFFF، با محدودیت‌های زیادی مواجه شده‌اند.

next 00

فوم‌های آتش نشانی شیمیایی:

فوم‌های شیمیایی شامل سه نوع مختلف هستند:

1. فوم‌ آتش نشانی پرتوسعه شیمیایی (High Expansion Foam):
2. فوم تولید کننده فیلم آبی (Aqueous Film Forming Foam – AFFF):
3. فوم مقاوم الکلی تولید کننده فیلم آبی (Alcohol Resistant Film Forming Foam – AR-AFFF):

کف‌های آتش‌نشانی شیمیایی عموماً حباب‌های درشت و با پایداری کم تولید می‌کنند. بنابراین، این نوع از فوم‌ها برای اطفاء حریق‌های نفتی با عمق کم و وسعت زیاد، مانند حریق‌های سطحی در فرودگاه‌ها، تاسیسات انتقال نفت خام و مشتقات آن و آتش‌نشانی‌های شهری استفاده می‌شوند. این فوم‌ها سرعت اولیه اطفاء حریق را بالا می‌برند، اما در مقایسه با فوم‌های طبیعی، در بازگشت شعله و شعله‌وری مجدد، کارآیی کمتری دارند.

next 00

فوم‌های آتش نشانی طبیعی:

در این رده از فوم‌ آتش نشانی، چهار نوع متمایز وجود دارد:

1. فوم پروتئینی ساده (Standard Protein Foam)
2. فوم فلوئوروپروتئین (FluoroProtein Foam)
3. فوم پروتئینی تولید کننده فیلم آبی (Film Forming FluoroProtein Foam – FFFP)
4. فوم پروتئینی مقاوم الکلی تولید کننده فیلم آبی (Alcohol Resistant Film Forming FluoroProtein Foam – AR-FFFP)

ا طفای حریق آبی-فوم
next 00

فوم های آتش نشانی پروتئینی منظم (PF):

فوم‌ آتش نشانی پروتئینی منظم به عنوان یکی از اولین فوم‌های مکانیکی شناخته می‌شوند که از دوران جنگ جهانی اول تولید و استفاده می‌شوند. این فوم‌ها، به طور قابل توجهی از آن زمان تاکنون در دسترس بوده‌اند. اغلب فوم‌هایی که از پایه پروتئینی برخوردارند، از سرعت انتشار کمتری نسبت به فوم‌های سنتزی برخوردارند، اما مقاومت حرارتی بیشتری و پوشش محکم‌تری ارائه می‌دهند و از خواص زیست محیطی متوسطی بهره می‌برند یا به عبارت دیگر، در طبیعت قابل تجزیه بیشتری دارند.

منشاء فوم‌های پروتئینی معمولاً از منابع طبیعی گرفته می‌شود، که اغلب از نظر پروتئین و اسید آمینه‌هایی همچون کراتین غنی شده‌اند. این منابع می‌توانند شامل سموم، شاخ حیوانات، پر پرندگان و گیاهان باشند که به عنوان منابع اصلی این نوع از اسید آمینه‌ها شناخته می‌شوند. فوم‌های تغلیظ شده با درصدهای 3 و 6 درصد نیز در دسترس قرار دارند. این نوع از فوم‌ها می‌توانند برای مایعات قابل اشتعال و احتراقی که در مخازن نگهداری می‌شوند یا در واحدهای فرآیندی مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرند یا تحت فرآیند حمل و نقل قرار می‌گیرند، استفاده شوند.

رت عدم استفاده صحیح و رعایت مسائل ایمنی مرتبط با آن‌ها و همچنین عدم خاموش کردن تجهیزات، ممکن است با ریسک بروز حادثه‌ی آتش‌سوزی همراه باشد. البته خطرات مرتبط با چنین مکان‌هایی در هر محیط کاری وجود دارد، اما مسئولان کارخانه‌ها حتما باید این مکان‌ها و خطرات احتمالی موجود در آن‌ها را به دقت مورد بررسی قرار دهند و توجه لازم را به آن‌ها اختصاص دهند.

next 00

فوم های آتش نشانی فلوروپروتئین (FPF):

فوم‌ آتش نشانی فلوروپروتئین به عنوان مشتقاتی از فوم‌های تغلیظ شده پروتئینی شناخته می‌شوند که به آن مقادیر کمی از مواد فعال کننده سطحی فلوئوردار اضافه می‌شود. این مواد فعال سطحی، شیمیایی با کاربرد مشابه با آنچه که در فوم‌های AFFF با غلظت کمتر استفاده می‌شود، می‌باشد. اما حتی با این مقدار کم، فوم‌های فلوروپروتئین از آسانی حرکت نسبت به فوم‌های پروتئینی منظم برخوردارند. این به دلیل کاهش کشش سطحی است که مواد فعال سطحی فلوئوردار باعث افزایش قدرت سیالیت فوم‌ها می‌شود.

با توجه به مزایای متعددی که فوم‌های فلوروپروتئین نسبت به فوم‌های پروتئینی دارند، این نوع فوم‌ها در عملیات اطفا یا پیشگیری از حریق در مخازن بزرگ نفتی، پالایشگاه‌ها، پتروشیمی‌ها، صنایع شیمیایی، و همچنین برای تزریق فوم در زیر سطح مایعات نفتی، کاربردهای گسترده‌ای دارند. اما در عملیات فرودگاهی کمتر به کار می‌روند.

دو ویژگی بسیار مهمی که فوم‌های فلوروپروتئین را نسبت به فوم‌های پروتئینی متمایز می‌کنند، اولین ویژگی آنها مقاومت در برابر ترکیب با هیدروکربن‌ها است و دومین ویژگی آنها میزان سازگاری فوم با مواد شیمیایی خشک اطفا کننده در حد بالاتری است.

next 00

فوم آتش نشانی فلوروپروتئین تشکیل دهنده لایه ی نازک (FFFP):

 پایه‌ی اصلی فوم آتش‌نشانی FFF، فوم‌های پروتئین به اضافهٔ مقدار مشخصی از مواد فعال سطحی فلوئوردار شیمیایی است. این نوع فوم در مقایسه با فوم‌های FPF و AFFF از فرمولاسیون پیچیده‌تر و پیشرفته‌تری برخوردار است، و به همین دلیل از آن به عنوان عاملی موثرتر برای اطفاء حریق‌های مایعات قابل اشتعال و احتراق شناخته شده است. فوم تغلیظ شده FFFP در غلظت‌های 3 و 6 درصد در دسترس است.

فوم های آتش نشانی
next 00

فوم آتش نشانی فلوروپروتئین با تشکیل لایه ی نازک مقاوم الکلی (AR- FFFP):

فوم‌ آتش نشانیAR- FFFP، از ترکیب فوم پروتئین و مواد فعال در سطح فلوئوردار شیمیایی به همراه نوعی از پلیمرهای پلی‌ساکارید ویژه تولید می‌شود. زمانی که این نوع فوم برای حلال‌های قطبی، الکل‌ها و یا هیدروکربن‌هایی که قابل حل در آب هستند مورد استفاده قرار می‌گیرد، پلیمر پلی‌ساکاریدی موجود در آن با تشکیل غشاء محکمی سبب می‌شود که فوم از سوخت جدا شود و با این روش تا حد ممکن از تخریب پوشش‌های تولید شده خود جلوگیری به عمل می‌آورد. فوم‌های AR-FFFP در غلظت‌های 3 و 6 درصد در دسترس هستند که غلظت 3 درصد آن برای سوخت‌های هیدروکربنی غیرقابل حل در آب و غلظت 6 درصد آن برای حلال‌های فوم‌ها همانند 3% AR-AFFF است به صورتی که می‌توان آن را برای هر دو نوع سوخت (الکلی و غیر الکلی) مورد استفاده قرار داد.

next 00

انواع فوم های آتش نشانی ساختنی

 فوم‌ آتش نشانی کلاس A: فرمولاسیون فوم کلاس A شامل ترکیباتی از جمله مواد فعال سطحی هیدروکربنی (سورفکتنت‌ها)، پایدارکننده‌ها، بازدارنده‌ها و حلال‌ها است تا آنکه کشش سطحی آب را کاهش دهد و خواص نفوذپذیری و مرطوب کنندگی آن را نیز بهبود بخشد و از این طریق پوشش فوم چسبنده‌ای را ایجاد کند تا علاوه بر فرونشاندن بخارات قابل احتراق مواد، شرایط را برای عملیات خنک کنندگی آن‌ها فراهم کند.

عموماً فوم کلاس A با غلظت خیلی کمی مورد استفاده قرار می‌گیرد. درصد حجمی فومی که نسبت به آب بکار گرفته می‌شود ممکن است از دامنه‌ی 0.1 تا 1 درصد متغیر باشد. فوم‌های کلاس A را می‌توان علاوه بر اطفا حریق برای کنترل و محصور کردن حریق نیز مورد استقاده قرار داد زیرا همانند عوامل مرطوب کننده کشش سطحی آب را کاهش می‌دهند. این فوم را می‌توان برای انبارهای کاغذ، زغال سنگ، ساختمان‌های چوبی و … که نشیمنگاه حریق عمیقی دارند، مورد استفاده قرار داد.

فوم‌ آتش نشانی پرتوسعه: فوم‌های تغلیظ شده پرتوسعه از دیگر فوم‌های کلاس A محسوب می‌شوند که از ترکیبات دقیق دترجنت‌ها یا عوامل فعال کننده سطح (مخلوطی از مواد فعال سطحی مختلف با کیفیت عالی را دترجنت‌ها گویند) ساخته شده‌اند. فوم تغلیظ شده پرتوسعه با نسبت 1/5 تا 2/5 درصد با آب ترکیب می‌شود و سپس محلول ساخته شده با هوا مخلوط می‌شود تا به شکل فوم پرتوسعه درآید.

مایعات آتش‌زایی همچون حلال‌های قطبی، الکل‌ها و دیگر هیدروکربن‌هایی که از قابلیت انحلال پذیری مناسبی با آب برخوردارند، به دلیل خواص آب‌دوستی که دارند، قادر هستند که هرگونه پوشش فوم تولید شده از فوم‌های تغلیظ شده‌ای همچون AFFF و یا فلوئورپروتئین را که به منظور اطفا حریق یا فرونشاندن بخارات ساطع شده از آن‌ها بکار گرفته می‌شود، تخریب کنند زیرا آب موجود در پوشش نهایی این گونه فوم‌ها تمایل کشیده شدن و جذب به سمت قسمت آب‌دوست آن‌ها (مانندOH) دارند.

بنابراین، در صورت تماس یا ترکیب با یکدیگر، سبب تخریب، فروکش کردن و سپس ناپدید شدن حباب‌های فوم می‌شود که در این صورت کل سطح ماده سوختنی از پوشش فوم بی‌نصیب می‌شود و مجدداً کلیه شرایط ایجاد عوامل اشتعال‌زا در آن محل احیا می‌شود. برای مقابله با مشکل فوق، فوم‌های تغلیظ شده مقاوم در برابر الکل طراحی و تولید شده‌اند که مبنای ساخت و تولید آن‌ها همان اصول به کار گرفته شده در فوم AFFF است، به علاوه تغییراتی که در نسبت و درصد مواد شیمیایی مصنوعی و مواد فلوئوردار موجود در آن داده می‌شود؛ اما یکی از مهم‌ترین تغییرات و ترکیباتی که به آن اضافه شده تا خاصیت مقاوم بودنش در برابر الکل را تقویت کند، وجود ترکیبی به صورت پلیمر است که جرم‌مولکولی نسبتاً بالایی دارد و بنا به دلایل متعددی اغلب از پلیمرهای پلی‌ساکار بدی انتخاب می‌شود.

فوم‌های AR-AFFF طوری طراحی می‌شوند که وضعیت 3 درصد آن‌ها برای سوخت‌های هیدروکربنی و وضعیت 6 درصد آن‌ها برای حلال‌های قطبی و الکلی مورد استفاده قرار می‌گیرد و به همین علت به صورت 6 درصد / 3 درصد نمایش داده می‌شوند.

در فرمولاسیون‌های جدید امروزی، این گونه فوم‌ها طوری طراحی می‌شوند که غلظت

3 درصد آن را بتوان برای هر دو نوع سوخت‌های هیدروکربنی و حلال‌های قطبی و الکلی مورد استفاده قرار داد. این نوع از فوم را به صورت 3 به 3 نشان می‌دهند.

next 00

ویژگی های فوم آتش نشانی

امروزه، هیچ کدام از فوم‌ آتش نشانی تولید شده به تنهایی توانایی تامین عملکرد یکسانی برای کلیه رده‌های حریق را در پی نخواهد داشت. برای اینکه فومی از اثربخشی مناسبی برای نوع حریقی که برای آن طراحی و تولید شده است، برخوردار باشد، باید برای آمیزه‌ای از ویژگی‌های مهم فیزیکی را پشتیبانی کند تا با ایجاد تعادلی مناسب در این خصیصه‌ها، حداکثر رضایتمندی را برای کاربران جهت دستیابی به هدف مورد نظر به ارمغان آورد. حال بدین منظور به شرح ویژگی‌های مهمی از فوم می‌پردازیم تا بر اساس این خواص مقایسه نسبی بین آن‌ها امکان پذیر باشد.

به طور کلی از فوم آتش نشانی در سیستم های اطفا حریق فوم  مانند مانیتور های آب و فوم آتش نشانی که توسط سیستم فوم دوزینگ آب و فوم ترکیب می‌شوند مورد استفاده قرار می‌گیرند.

next 00

قطعه قطعه شدن فوم آتش نشانی:

توانایی پوشش فوم‌ آتش نشانی برای گسترش و انتشار روی سطوح سوختنی که ممکن است در حین عبور از اطراف آن با موانعی که بر سر راهش قرار گیرد همراه شود، به عمل قطعه‌بندی فوم معروف است. در این فرآیند، پوشش فوم باید به قطعات کوچکتری تقسیم شود هنگامی که با موانع سر راه برخورد می‌کند، اما باید این قطعه‌بندی به گونه‌ای صورت گیرد که ساختار یکپارچه آن تضرر نپذیرد. فوم باید دارای خواص هم چسبی مناسبی باشد تا بتواند تاثیرات پوششی موثری را ایجاد کند، اما برعکس، نباید ویسکوزیته آن بسیار بالا باشد زیرا این امر می‌تواند منجر به کاهش توانایی فوم در عبور از روی سطح مواد شود.

next 00

مقاومت گرمایی فوم آتش نشانی:

توانایی حباب‌های فوم‌ آتش نشانی برای ارتقاء استحکام و مقاومت لازم در برابر شعله‌های مستقیم و تماس با سطوحی که دمای آن‌ها افزایش یافته است، به گونه‌ای است که حداقل تخریب در حباب‌ها به وجود نیاید، این ویژگی را می‌توان به عنوان مقاومت گرمایی فوم تعبیر کرد.

next 00

مقاومت یا قدرت تحمل فوم آتش نشانی در برابر مواد سوختنی:

توانایی فوم برای مقاومت در برابر نفوذ مواد سوختنی به داخل ترکیباتش و یا قابلیت ترمیم سطحی آن جهت کاهش ورود مواد سوختنی به ساختار حباب‌ها، قدرت تحمل یا مقاومت فوم در برابر مواد سوختنی را نشان می‌دهد.

next 00

فرونشاندن بخارات:

قابلیت پوشش فوم در فرونشاندن بخارات قابل اشتعال و مانع شدن از آزاد شدن آن‌ها از سطح مایعات، به عنوان توانایی فرونشاندن بخارات شناخته می‌شود. این توانایی برای اطفا حریق مایعات قابل اشتعال، به عنوان یک پارامتر بسیار ضروری و حیاتی محسوب می‌شود. همچنین این ویژگی فوم باعث می‌شود که احتراق بخارات مایعاتی که هنوز به شدت آتش نگرفته‌اند، به شدت مهار شود.

next 00

کاهش تداخلات در فرآیندهای تجاری

گاهی اوقات، سیستم‌های اعلام حریقی که انتخاب می‌شوند ممکن است دچار نقص‌ها و مشکلاتی باشند. به عنوان مثال، این سیستم‌ها ممکن است با هشدارهای کاذب همراه باشند؛ به این معنی که حادثه‌ی آتش‌سوزی در کارخانه واقع نشده باشد اما به اشتباه آلارم صداداری کند. در صورت وقوع این مسئله، ممکن است فرآیند تجاری که در کارخانه انجام می‌شود به طور کامل متوقف شود تا مسئولین آتش‌نشانی به محل مراجعه کنند و تا زمانی که امنیت ساختمان اعلام نشود، این فرآیند تجاری متوقف بماند. سیستم‌های اعلام حریق با کیفیت و باکیفیت در فرآیند اعلام حریق با دقت عمل می‌کنند و احتمال وقوع چنین مشکلاتی در آن‌ها بسیار کم است.