منظومات الحماية من الحريق باستخدام الفوم

[شيرين الأسمر]

منظومات الحماية من الحريق باستخدام الفوم
الثابتة والنصفثابتة في الخزانات
Fixed or semi-fixed foam fire protection systems for storage tanks


1" - مقدمة :
في السنوات المبكرة لصناعة النفط كانتحرائق الخزانات شائعة الحدوث وكانت هذه الحرائق تحدث بعد عاصفة برقية بشكل خاص . أدى هذا إلى زيادة البحث والتدقيق وإجراء التحسينات على الأكواد والمراجع الموجودةو التي تناقش حرائق الخزانات . وبسبب إنشاء خزانات ذات حجم كبير (إذ أصبحنا نشاهدوجود خزانات بقطر يصل حتى 100 متر) فإن الحرائق أصبحت ذات أحجام أكبر .
إنالطريقة العملية الوحيدة لحماية الخزانات التي تخزن سوائل قابلة للالتهاب من الحريقهو استخدام منظومة الفوم الثابتة أو النصف ثابتة. وعندما تصمم هذه المنظومات بشكلهندسي وتركب وتصان بالشكل الصحيح فإنها تبقى بالخدمة لسنوات طويلة . يمكن استخداممنظومة الفوم لمنع الحريق أو السيطرة على الحريق أو إخماد حريق حاصل في سائل قابلللاحتراق أو الالتهاب والمخزن في خزان بشكل مباشر . ولاختيار منظومة الفوم الصحيحةلا بد من فهم المنظومات التالية :
أ- المنظومة الثابتة : A fixed - system
وتتألف من محطة مركزية لضخ الفوم مزودة بدارة أنابيب تصل إلى أعلى الخزانات حيثيتم تصريف الفوم من خلال أجهزة تصريف ثابتة على منطقة الحريق ومعدات تناسب الفوممركبة بشكل دائم .
ب- المنظومة النصف ثابتة : A semi-fixed system
وهيمنظومة تكون فيها منطقة الخطر مزودة بأدوات ثابتة لتصريف الفوم وموصولة مع أنابيبذات نهايات على مسافة آمنة من منطقة الخطر (عادة تكون نهايات خارج حرم الخزان ). يضخ الفوم إلى مكان الحريق بالطرق المناسبة بعد حدوث الحريق عبر أنابيب التصريف إلىالخزان .
2" – تعاريف Definitions
هناك ثلاثة نماذج رئيسية للخزاناتالمستخدمة عادة في تخزين السوائل القابلة للاحتراق أو الالتهاب وهي :
أ*- خزانذو سطح مخروطي
ب*- خزان ذو سطح عائم مفتوح من الأعلى
ج- خزان ذو سطح عائمداخلي مغطى بسطح مخروطي .
أ – الخزان ذو السطح المخروطي A cone - roof storage tank
هو خزان ذو جدار عمودي دائري مغطى بسطح ثابت على شكل مخروط ملحوم على جدارالخزان . إن الخزانات المصممة حسب ستاندرات API تكون فيها درزة لحام السطح مع جدارضعيفة . وذلك حتى ينفصل السطح عن الجدار ويقذف بعيدا" في حال حدوث انفجار داخلي . هذا النوع من التصميم يساعد في أن تبقى محتويات الخزان بداخله وأي حريق سيبقى محصورعلى سطح السائل الموجود ضمن الخزان .

ب- الخزان ذو السطح العائم المفتوحالقمة : An open top floating roof storage tank
هو خزان مشابه للخزان ذو السطحالمخروطي في الإنشاء لكن سطحه غير ثابت حيث أن السطح المصنوع على شكل طوف يعوم علىسطح السائل القابل للالتهاب مباشرة ويركب ما بين السطح العائم وجدار الخزان مانعةعلى شكل إطار ميكانيكية أو أنبوبية تغطي هذه المانعة الفراغ ما بين السطح العائموجدار الخزان .
ج- خزان ذو سطح عائم داخلي مغطى بسطح ثابت :
An internal floating roof/covered floating roof storage tank
هو خزان ذو سطح مخروطي ثابتوسطح داخلي عائم على سطح السائل المخزن ، يمكن معرفة هذا النوع من الخزانات عن طريقالنفاثات المركبة تحت نقطة اتصال السطح مع الجدار مباشرة " . إذا كان السطح العائمالداخلي على شكل حوض مزدوج من الفولاذ أو على شكل طوف فإن منظومة الحماية من الحريقيجب أن تصمم بحيث تقوم بإخماد حريق السطح بشكل كامل ( بشكل مشابه للخزانات ذاتالسطح المخروطي ) .
- تعريف السائل القابل للالتهاب : Identify the flammable liquid
هناك تصنيفين رئيسيين للسوائل القابلة للالتهاب أو الاحتراق :
أ*- سوائل هيدروكربونية ( لا تنحل بالماء ) .
ب*- محاليل قطبية ( قابلة للانحلالبالماء) .
تتألف السوائل الهيدروكربونية أساسا" من المشتقات النفطية كالبنزينوالكيروسين والمازوت والفيول والهبتان والنفط الخام ... هذه المواد لا تنحل بالماءأما المحاليل القطبية فتتألف من : الإيثانول – الميثانول – الكيتون – الأسيتون ..... هذه المواد تنحل بالماء .
ملاحظة : MTBE هو الوحيد الذي ينحل بالماء ببطء .
السوائل القابلة للاحتراق والالتهاب حسب NFPA-11 : السوائل القابلة للالتهابهي أي سائل ذو درجة وميض أقل من 37.8 مئوية وضغط بخاري مطلق لا يزيد عن 40 Psi ( 276 كيلو باسكال ) عند درجة حرارة مقدارها 37.8 مئوية .
يمكن تقسيم السوائلالقابلة للالتهاب إلى الفئات التالية :
الصنف / I : ويشمل السوائل ذات درجاتالوميض الأقل من 37.8ْ م ويقسم هذا إلى : 1- الصنف / IA : ويمثل السوائل ذات درجاتالوميض الأقل من 22.8ْ م ودرجات الغليان الأقل من 37.8ْ م
2- الصنف / IB : ويمثل السوائل ذات درجات الوميض الأقل من 22.8 ْم ودرجات الغليان الأعلىمن37.8م
3- الصنف / IC : ويمثل السوائل ذات درجات الوميض المساوية أو الأعلى من 22.8 ْ م والأقل من 37.8 ْ م
أما السوائل القابلة للاحتراق فهي تعني أي سائل ذودرجة وميض مساوية أو أعلى من 37.8 ْ م ويمكن تقسيم هذه السوائل إلى الأصناف التالية :
1- الصنف / II : ويمثل السوائل ذات درجات الوميض المساوية أو الأعلى من 37.8ْ م والأقل من 60 ْ م .
2- الصنف / IIA : ويمثل السوائل ذات درجات الوميضالمساوية أو الأعلى من 60 ْ م وأقل من 93.3 ْ م .
3-الصنف / IIB : ويمثل السوائلذات درجات الوميض المساوية أو الأعلى من 93.3 ْ م .

الحماية من الحريق فيالخزانات Fire protection of storage tanks
هناك نوعين مختلفين لفتحات صب الفوممثبتة من قبل مخابر UL وهي :
1- فتحات لصب الفوم من النموذج II : وهي عبارة عنأداة ثابتة تصب الفوم على السائل المحترق وهي تغطس جزيئيا" بالفوم وتسبب حركةاضطرابية محدودة على السطح المحترق والأمثلة على هذا النموذج ( حجر الفوم وصانعاتالفوم ) .
2- فتحات صب الفوم من النموذج III : وهي عبارة عن أدوات ثابتة أومتنقلة تصب الفوم على شكل بحيث أنه يسقط مباشرة على سطح سائل المحترق بحيث يسببحركة اضطرابية عامة على السطح . والأمثلة على هذا النوع من المخارج قواذف الفومالمركبة على الخراطيم ومدافع الفوم .
هناك طريقتين أساسيتين لمنظومات الحمايةضد الحريق تستخدم في الخزانات :
1- طريقة الحقن القاعدي تحت سطح السائل .(حقنالأساس )
2- طريقة الصب من الأعلى باستخدام
- حجر الفوم أو
- صانعاتالفوم أو
- مدافع الفوم المتنقلة أو
- أبراج الفوم .
وفيما يلي شرح لكلاالطريقتين :
1- طريقة الحقن القاعدي تحت سطح السائل : Sub-surface base injection
يستخدم صانع الفوم ذو ضغط راجع عالي (high back pressure foam maker ) لتشكيل محلول الفوم المطلوب للحقن القاعدي إذ يوضع صانع الفوم هذا خارج الخزان . يتم تصريف كتلة الفوم الممدد من خلال هذه المنظومة عبر أنابيب إلى أسفل الخزان . يمكن استخدام خط تغذية الخزان لصب الفوم أو قد يكون هناك خط خاص بحقن الفوم . يحقنالفوم من خلال فتحة تصريف إلى داخل السائل القابل للالتهاب هذه الفتحة يجب أن تكونعلى ارتفاع فوق مستوى سطح الماء الموجود في أسفل الخزان بـقدم واحد على الأقل وذلكلأنه لو تم حقن الفوم في الطبقة المائية فإنه سوف يفقد فاعليته . لكن عندما يحقنالفوم في طبقة الوقود فإنه سوف يرتفع نحو الأعلى من خلال الوقود وبشكل غطاء كتيمللبخار على سطح السائل .
1-1: فوائد هذه الطريقة
- يسبب الفوم الصاعد عبرالوقود الموجود في الخزان بتدوير هذا الوقود مما يساعد في تبريد الوقود الموجود عندالسطح .
- إذا حدث انفجار وحريق وأدى ذلك إلى تضرر سطح الخزان فليس هناكاحتمالية لحدوث ضرر في المنظومة هذه.
- الفوم المحقون يتوجه نحو سطح الوقودبفعالية كبيرة دون أن تؤثر عليه الأمواج الحرارية الناتجة عن الحريق .


1-2 : مساوئ هذه الطريقة
- لا يمكن استخدام هذه الطريقة في الخزاناتالحاوية على وقود من نوع محاليل قطبية /لأن المحاليل القطبية تنحل بالماء /. ولاعلى المشتقات التي تتطلب استخدام فوم من نوع AR-AFFF لإخماد الحريق فيها .
- غير موصى باستخدام هذه الطريقة في الخزانات ذات السطح العائم أو الخزانات ذات السطحالداخلي .
- يجب الانتباه لعدم تجاوز سرعة دخول الفوم الأعظمية .
- لا يمكناستخدامها للحماية في السوائلالهيدروكربونية من الصنف 1A .