مزایا و چالش های بکار گیری سامانه اطفاء حریق خودکار با فن آوری گاز آیروسل ماگ (Aerosol MAG) در اطفاء حریق شناورها و کشتی ها

محمدرضا شیخ کاظم برزگری^۱

^۱ کارشناس ارشد برنامه ریزی شهری، معاونت برنامه ریزی و توسعه شهری سازمان آتش نشانی و خدمات ایمنی تهران mshkazemi@gmail.com

چکیده

مبارزه با آتش درکشتی ها بدلیل شرایط خاص فنی و عملیاتی معمولاَ آتش نشانان را با مشکلات زیادی مواجه می سازد، از طرفی افزایش استفاده از خدمات کشتیرانی و پیشرفت صنعت دریانوردی باعث گردیده تعداد حوادث دریایی افزایش چشمگیری داشته باشد. از این رو سیستم های اطفای خودکار گازی طی دهه های اخیر در بخش های مختلفی از صنایع از جمله صنعت کشتی و شناورها مورد استفاده قرار گرفته است تا ضمن کاهش حداکثری خسارات وارده به تاسیسات، امکان انجام عملیات را با دخالت حداقلی انسان مهیا سازد. Aerosol MAG به عنوان ایمن ترین و تاثیرگذارترین گاز جایگزین هالون، هالوکربن ها، پودرهای شیمیایی و گازهای خنثی مطرح شده است. در این مقاله ابتدا در بخش بیان مسئله دلایل عمده آتش سوزی درکشتی ها و شناور مورد بررسی قرار می گیرد، در ادامه ضمن معرفی کلی انواع سیستم های اطفاء حریق خودکار، سیستم های اطفاء حریق خودکارگازی در انواع فناوری های مورد استفاده در آن مورد مداقه و بررسی مقایسه ای قرار می گیرد. در ادامه ضمن بررسی مشخصات فنی و توجیه اقتصادی استفاده از سیستم اطفای خودکار گازی Aerosol MAG و مروری بر تاییدیه های و استانداردهای بین المللی اخذ شده، مکانیزم عملکردی سیستم اطفاء Aerosol MAG مرور می شود.

۱- مقدمه

آتش پدیده ای است که همواره بشر را با چالش مواجهه کرده است. مقابله و پاسخگویی با حریق چه درخشکی و چه در شرایط روی آب دریا هر کدام بسته به مقتضیات خود از پیچیدگی ها و چالش های خاصی برخوردارند. در این میان مقابله با آتش در شناورها و کشتی ها معمولاَ آتش نشانان را با مشکلات زیادی مواجه می سازد. بر این اساس در هنگام پهلوگیری در بندر آتش نشانان بایستی در خصوص فاکتورهایی همچون نوع و مشخصات فنی کشتی، مکان پهلو گیری، وضعیت کشتی، بارگیری یا تخلیه، نوع بار، میزان دسترسی و چگونگی در اختیار بودن کشتی های آتش خوار[۱] اطلاعات کافی داشته باشند. در کنار موارد ذکر شده اطفاء حریق در روی آب با چالش هایی نظیر انتقال پرسنل، ادوات و تجهیزات به کشتی را نیز در پی دارد. توسعه روز افزون صنعت کشتیرانی و پیشرفت صنعت دریانوردی در سال های اخیر، متناسب با افزایش عامل فاعلی موجب ازدیاد تعداد حوادث دریایی به نحو چشمگیری شده است. انقلابی در صنعت اطفا حریق رخ داده که برگرفته از سوخت جامد راکت های فضاپیما است آیروسول MAG اولین سیستم اطفاء حریق از این خانواده در این صنعت است.
[auth]
۲- بیان مسئله

در یک نگاه کلی دلایل عمده آتش سوزی در کشتی ها و شناور در موارد ذیل قابل طبقه بندی می باشند.

– حریق های ناشی از آشپزخانه : اشتعال پارچه، وسایل نظافت و یا سایر مواد اشتعال زا در مجاورت فرها و نظایر آن.

– حریق در اثر انداختن شی مشتعل : انداختن ته سیگار و یا کبریت روشن در محل های غیر مناسب و یا در محل هایی که احتمال بخار و گازهای احتراق زا وجود دارد و نظایر آن.

– حریق ناشی از وسایل الکتریکی : خرابی دستگاه ها و وجود سیم کشی های صدمه دیده ، تغییر فیوز دستگاه ها از حالت استاندارد، اضافه بار[۲]مدارات برقی، خشک نمودن لباس ها توسط هیترها، استفاده از المنت های گرم کن[۳]  در مجاورت سطوح قابل اشتعال و نظایر آن.

– حریق ناشی از موتور خانه : ناشی از نشت اتصالات و فلنجها و فیلترها و مجاورت اجسام قابل اشتعال (مانند کهنه و تنظیف) و موتورهای داغ، استفاده از بنزین در موتورخانه جهت تمیز نمودن قطعات، تخریب و آسیب دیدگی کابل ها و سیم کشی های موتور خانه، انسداد فن های تهویه موتورخانه، عایق بندی ناقص یا ناصحیح کلیه قطعات داغ موتورها، آب شیرین کن ها، بویلرها و سایر دستگاههائی که داغ کار میکنند بایستی از عایق بندی مناسب برخوردار باشند[۴]، انجام کار های گرم در موتور خانه ( جوشکاری، برشکاری و سنگ زدن) و عدم اخذ مجور لازم[۵] و رعایت شرایط مناسب پاکسازی محیط و پوشش مناسب تمام نقاطی که احتمال رسیدن جرقه های حاصل از جوشکاری، برشکاری و سنگ زنی به آنها میرود، تجمع موادی مانند جعبه های چوب، کاغذ، پلاستیک و… بدلیل خاصیت اشتعال زایی سریع در موتورخانه و نظایر آن.

– حریق های خود بخودی : کیسه های روغنی، خاک اره آلوده به روغن که روی هم انباشته شده باشند ظرفیت ایجاد آوردن حریق را دارد و بایستی در محلی مناسب جمع آوری و نگهداری نمود تا در مواقع مناسب به خشکی منتقل شوند. همچنین کهنه و تنظیف آلوده به مواد سوختنی می توانند حریق خودبخود بوجود آورند .وسایل داخل انبارهای کشتی شامل پتو، ملحفه و نظایر آنها در صورتیکه نمناک بوده .و یا آغشته به روغن باشند می توانند تولید حرارت نموده و ایجاد حریق نمایند عدم رعایت شرایط مناسب و ایمن نگهداری آنها (بایستی خشک شوند و یا دور از لوله های آب گرم و بخار قرار گیرد و یا از قرار دادن آنها در مجاورت رنگ و مایعات سوختنی پرهیز گردد) و نظایر آن.

با توجه به این که کشتی ها در اکثر اوقات در حال سفر و ماموریت به دور از آبهای سرزمینی هستند، در نتیجه امکانات نگهداری، تعمیر و شارژ تجهیزات اطفاء حریق به راحتی در دسترس نیست و در صورت نیاز می بایست در کشورهای دیگر و شهرهای بزرگ در صورت وجود خدمات مورد نیاز با صرف زمان و هزینه های بیشتر سیستم های اطفاء تعمیر و نگهداری شوند که در واقعیت عملاٌ این کار با توجه به برنامه های زمانی کشتی ها غیرممکن می نماید. از سوی دیگر مفقودی کپسول ها و مواردی از این دست در جریان فرآیند شارژ از جمله مشکلات دیگری پیش روی خدمه کشتی برای نگهداری سیستم های اطفاء خودکار می باشد. مورد اخیر به ویژه در مورد شارژ کپسول های Co_۲ بسیار رایج و چالش برانگیز است.

تمامی کشتی ها و شناورها  مجهز سیستم های اطفاء حریق اتوماتیک هستند، سیستم های نسل قدیم مجهز به فناوری اطفاء حریق اتوماتیک گاز Co_۲ بوده اند ولی به دلیل کشنده بودن گاز Co_۲ و سوابق ثبت شده در زمینه تخلیه های بی مورد کپسول ها که موجب مرگ نیروهای متخصص بسیاری شده است، به طور مرسوم سیستم را از حالت اتوماتیک به تنظیمات دستی تغییر میداده اند. به این ترتیب با به صدا در آمدن هشدارهای حریق، پس از کسب اطمینان از عدم حضور افراد در محیط حادثه نیست تخلیه ی گاز Co_۲انجام میشده است. عملاً خطرناک بودن کاربرد گاز Co_۲ ماهیت اصلی سیستم های اطفاء اتوماتیک که هوشمندی و عدم وابستگی به عامل انسانی می باشد را از دور از دسترس قرار می دهد. همین امر و تاخیر در کشف آتش موجب بروز خسارات فراوانی به تجهیزات و دستگاه های حساس نصب شده در کشتی ها شده است. وجود سوابق تخلیه بی دلیل گاز Co_۲ و موارد فوتی گزارش شده ناشی از آن باعث شده است که در بسیاری از موارد نصب این سیستم محدود به در موتورخانه ها و قسمت مهمات گردد و کابین های کنترل و بخش فرماندهی با وجود اهمیت استراتژیک و نصب تجهیزات حساس و گرانقیمت به دلیل ترس از بروز خطرات منجر به مرگ با گاز Co_۲ رغبتی به نصب و یا استفاده از این سیستم در حالت خودکار نداشته باشند.

برخورد کشتی ها با یک دیگر یا موانع ناشناخته، حوادث مربوط به مواد خطرناک حمل شده در کشتی ها از  جمله عمده دلایل حوادث دریا و کشتی می باشند. همانگونه که اشاره شد به طور معمول در طی دهه های اخیر اطفاء حریق در شناورها و کشتی ها از طریق روش مقابله با گاز Co_۲ و گاز ۲۰۰ FM صورت گرفته است که هر یک بنا به شرایط محیطی، مقتضیات فنی، سطح فناوری و رواج استفاده از مزایا و معایبی برخوردار بوده اند.

در سال های اخیر انقلابی در صنعت اطفا حریق در شناور ها رخ داده است. کاربرد فناوری جدید در اطفاء حریق که برگرفته از سوخت جامد راکتهای فضاپیما است. این فناوری که آیروسول MAG نام دارد، اولین سیستم اطفاء حریق از این خانواده در این صنعت است. این تکنولوژی در ابتدا برای ادوات نظامی و هوا فضا، زیر دریایی ها، کشتی ها، تانک ها و هلیکوپترها مورد استفاده قرار میگرفته ولی به تدریج با مقرون به صرفه شدن آن به استفاده عموم رسیده است. این سیستم به عنوان ایمن ترین و تاثیرگذارترین گاز جایگزین هالون، هالوکربنها، پودرهای شیمیایی و گازهای خنثی بوده که در اندازه های مختلف موجود میباشد. آیروسول MAG گازی است غیر سمی و خنثی که تا زمانی که به وسیله گرما یا فرمان الکتریکی فعال نگردد، به صورت جامد باقی می ماند و در زمان وارد شدن شوک الکتریکی یا گرما تخلیه گاز انجام می گیرد. گاز تولید شده بر روی آتش به صورت شیمیایی و فیزیکی اثر میگذارد. آیروسول با اثرگذاری فوری و کارآمد جهت خاموش کردن آتش و جلوگیری از جرقه زدن و یا آتش گرفتن مجدد و حتی در موارد خاص پیشگیری از انفجارنقش به سزایی داشته و در بسیاری از موارد آیروسول بهترین خاموش کننده حریق و تنها جایگزین گاز هالون است. در بسیاری از مواقع این گاز تنها گزینه قابل استفاده میباشد.

در ادامه مقاله به مقایسه ویژگی ها، کاربردها و نقاط قوت و ضعف سیستم های اطفاء حریق در سه نسل فناوری شامل گاز Co_۲، گاز ۲۰۰FM و گاز Aerosol MAG پرداخته می شود.

 

۳- روش تحقیق

روش تحقیق مورد استفاده در این جستار علمی- مقایسه ای از طریق شیوه همتاسازی متغیرها و مشخصات سه نسل فناوری اطفاء حریق خودکار گازی شامل گاز Co_۲، گاز ۲۰۰FM و گاز Aerosol MAG و توصیف و مقایسه ویژگی های کلیدی هریک از این فنآوری ها می باشد.

۳- انواع سیستم های اطفاء حریق خودکار

بطور کلی سیستم ها ی اطفاء حریق خودکار را می توان به پنج دسته زیر تقسیم کرد:

– سیستم اطفاء حریق خودکار آبی

– سیستم اطفاء حریق خودکار گازی

– سیستم اطفاء حریق خودکار پودری

– سیستم اطفاء حریق خودکار فوم

– سیستم اطفاء حریق خودکار مه یا پودر آب (Water Mist)

– سیستم اطفاء حریق خودکار Vortex

با توجه به موضوع این جستار در ادامه سیستم های اطفاء حریق خودکار گازی مورد تدقیق قرار می گیرد.

۳-۱- سیستم های اطفاء حریق خودکار گازی

سیستم هاى اطفاء گازى نقش مهمى در مفهوم اطفاء حریق دارند؛ به ویژه در مواردى که به دلیل نوع کلاس حریق، سایر سیستم های اطفاء کننده قابل به کارگیری نمی باشد. در سالهاى اخیر و پس از ممنوعیت به کارگیری هالون از سال [۶]۱۹۹۴، تلاش هاى بسیارى جهت معرفى و به کارگیرى گازهاى دیگر صورت گرفته است. سازمان بین المللی استانداردها[۷] سیزده نوع گاز از انواع ساکن چون _۲CO، آرگون و نیتروژن و مخلوط آنها و همچنین هیدروکربن های هالوژنه چون ۱۲۳۰ NOVEC و یا ۲۰۰ FM را معرفی نموده است. درصد غلظت گاز مورد نیاز جهت اطفای حریق یا از طریق آزمایش های عملی و یا در شرایط آزمایشگاهی (به عنوان مثال آزمون کاپ برنر) به دست می آید. پیشرفت های صورت گرفته در سیستم های اطفاء گازی منجر به معرفی فن آوری معرفی سیستم اطفاء حریقAerosol MAG با ویژگی ها و مزایای برتر شده است که در ادامه به تفصیل به آن اشاره می گردد.

بسیارى از هیدروکربن های هالوژنه بکار رفته چون ۲۰۰ FM و یا ۱۲۳۰ NOVEC در شرایط جوى در حالت گاز هستند و وقتى که تحت فشار در سیلندرهاى گاز نگهدارى شوند رفتارى شبیه دى اکسیدکربن نشان مى دهند (دو فازی)؛ هر چند در فشار پایین تر به مایعى تبدیل مى شوند که در آن فشار قادر به تخلیه از نازل ها نیستند و به این دلیل است که از گازى چون نیتروژن جهت بالا بردن فشار و تخلیه آنها استفاده مى شود. لذا فضاى کمترى براى نگهدارى گاز مورد نیاز خواهد بود.

پیشرفت های فن آورى از یک سو و امکان نگهدارى گازها در فشارهاى بالاتر (از ۱۵۰/۱۶۰ اتمسفر تا ۲۰۰/۳۰۰ اتمسفر) کمک بسیارى در کاهش فضاى مورد نیاز به منظور ذخیره و نگهدارى این نوع گازها نموده است. از آنجا که شبکه لوله کشى سیستم هاى اطفاء حریق با گازهاى ساکن براى فشار ۶۰ اتمسفر طراحی مى گردند، مى بایست فشار گاز را توسط دیافراگم هاى مخصوص کاهش داد. همچنین به جهت حفظ محدودیت فشار و ثابت نگه داشتن فشار کارى، شیرهاى مخصوص براى سیلندرها طراحى و ساخته شد ه اند و بسیارى از آنها داراى تاییدیه هاى بین المللى نیز هستند. این شیرها فشار گاز را کنترل نموده و آنرا در طول زمان تخلیه ثابت نگه مى دارند.

هنگام محاسبه و طراحى سیستم هاى با گازهاى هیدروکربنی (مانند ۲۰۰ FM یا NOVEC) مى بایست نکات مهمى مورد توجه قرار گرید.  یکی از مهمترین نکات قابل توجه در طراحی این سیستم ها توجه به این نکته است که برخلاف گازهاى ساکن زمان تخلیه نباید از ۱۰ ثانیه بیشتر شود تا از تولید رادیکال ها جلوگیرى شود. در صورت واکنش، هیدروژن فلوراید (HF) به عنوان محصول تجزیه، تولید شده که به نوبه خود در مجاورت آب و یا رطوبت محیط، ماده بسیار خطرناک و خورنده اسید هیدروفلوریک را که باعث تخریب محیط خواهد شد، تولید مى کند.

از مزایاى دیگر هیدروکربن هاى هالوژنه در مقایسه با گازهای ساکن، باقی ماندن غلظت مناسب از اکسیژن در هوا و در نتیجه کاهش خطرات کمبود اکسیژن و در نتیجه کاهش خطرات جانى است. موضوع مهم دیگر، کاهش اندازه دریچه های اطمینان در مقایسه با سیستم های با گاز ساکن است. زیرا میزان گاز تخلیه شده در مقایسه با سیستم های اطفاء حریق با گاز ساکن بسیار کمتر است.

بطور کلی هر سیستم اطفاء حریق گازی از قسمتهای زیر تشکیل شده است:

– سیلندرهای نگهداری گاز همراه با شیر های محرک

– سیلندرهای پایلوت

– Manifold ، شلنگ های تخلیه گاز، شلنگ های محرک سیلندرها

– شیرهای برقی و Pressure Switch

– نازل های تخلیه گاز

[۱] Fireboat

[۲] Over load

[۳] Hot plate

[۴] برابر آمار غیر رسمی منتشره بیش از ۶۰ درصد آتش سوزیهای موتورخانه کشتی ها بعلت پاشیدن روغن و سوخت روی قطعات داغ بروز می نماید.

[۵] Hot work permit

[۶] بعد از تأیید سوراخ لایه ازن در سر تا سر قطب جنوب ( در سال ۱۹۸۵ ) بسیاری از کشورها به توافق رسیدند که اقداماتی در این مورد انجام دهند. به همین منظور ،‌ در سال ۱۹۸۷ پروتکل مونترال به تصویب بیش از ۷۰ کشور جهان رسید که هدف آن کاهش ۵۰ درصد تولید فرئون تا سال ۱۹۹۹ بود. برخی از کشورها بر قطع کامل تولید فرئون مصمم شدند. سه التزام مهم این قطعنامه به تصویب رسید که الزام سوم مقرر می دارد تا سال ۱۹۹۴ باید مصرف هالون ها ، در سطح مصرف سال ۱۹۸۶ ثابت شود .

[۷] ISO – International Organization for Standardization

– نازل های تخلیه گاز

معمولاً سیستم اطفاء حریق خودکار گازی جهت اطفاء حریق کلاس های A، B و [۱]E استفاده می شود. برخی از کاربردهای آن عبارتند از : تابلو های برق، تابلو های کنترل، تابلو های مخابراتی، سرورهای کامپیوتری، موتورهای برق، اتاق های UPS، اتاق های کنترل، اتاق های Marshaling و…

۴- معرفی اجمالی سیستم اطفاء خودکار حریق با فنآوری گاز CO2

سیستم اطفاء حریق _۲[۲] CO بویژه برای محیط های خطری که برق، متوسط غیر هدایت الکتریکی ضروری و یا مطلوب باشد، مفید است. دی اکسید کربن ترکیبی است که در طبیعت به فراوانی یافت می شود، همچنین گازی غیر خورنده بوده، از حریق پشتیبانی نکرده و مخالف حریق است و با اکثر مواد واکنش نشان نمی دهد. سیستم اطفاء خودکار حریق با فنآوری گاز CO_۲، طوری طراحی می شود که پس از تخلیه، غلظت دی اکسید کربن در محیط خطر را بالا ببرد. این سیستم اکسیژن آزاد موجود در محل که از حریق پشتیبانی می کند را حذف کرده و بدین ترتیب حریق را خاموش می کند.

برخلاف سیستم اطفای حریق گازی که تنها گاز بیرون می‌دهد و نیز عوامل خاموش‌کننده‌ی شیمیایی خشک که ذرات پودر مانندی با ابعاد بزرگ (۲۵ تا ۱۵۰ میکرومتر) هستند، سیستم اطفای حریق آئروسل متراکم توسط انجمن حفاظت از حریق آمریکا (NFPA)، به ‌عنوان منتشرکننده‌ی ذرات بسیار کوچک با ابعاد کمتر از ۱۰ میکرومتر معرفی می‌شوند. ذرات جامد آیروسل دارای ابعاد جرمی بسیار کوچک‌تری نسبت به عوامل خاموش‌کننده‌ی شیمیایی هستند، مدت بیشتری در هوا معلق می‌مانند و در منطقه‌ی تحت محافظت، پسماند کمتری از خود به‌جای می‌گذارند. درحالی‌که سیستم اطفای حریق شیمیایی خشک باید مستقیماً به سمت شعله هدف‌گیری شوند، آئروسل‌های متراکم، عوامل اطفای حریق احاطه‌کننده‌ای هستند و ازاین‌رو صرف‌نظر از محل و ارتفاع آتش می‌توانند مؤثر باشند. سیستم اطفای حریق شیماییِ تر، مانند مواد داخل خاموش‌کننده‌های کف، باید مانند سیستم اطفای حریق شیمیایی خشک مستقیماً به سمت آتش پاشیده شوند. عامل آئروسل می‌تواند به‌وسیله‌ی عمل مکانیکی، الکتریکی یا ترکیبی از عمل الکترومکانیکی به سمت هدف پرتاب شود.

سیستم اطفای حریق آئروسل متراکم مانند سیستم اطفای حریق گازی از چهار روش برای خاموش کردن آتش استفاده می‌کنند. آن‌ها روی چهار مؤلفه‌ی چهارضلعی آتش کار می‌کنند، مؤلفه‌های مختلفی که باهم جمع می‌شوند تا واکنش شیمیایی متضمن هر آتشی را ایجاد کنند. این چهار توانایی خاموش‌کننده آتش عبارت‌اند از:

۱٫کاهش یا جداسازی سوخت

۲٫کاهش گرما

۳٫کاهش یا جداسازی اکسیژن

۴٫جلوگیری از زنجیره‌ی واکنش مؤلفه‌های فوق

[۱] حریق ها از نظر روش اطفاء و با توجه به نوع ماده سوختنی گروه های آتش مطابق استاندارد BS.4S4 انگلستان در ۶ گروه یا کلاس طبقه بندی میشوند : کلاس A (جامدات و مواد خشک )، کلاس B ( مایعات قابل اشتعال )، کلاس C (گازهای قابل اشتعال)، کلاس D ( فلزات قابل اشتعال) ، کلاس E ( برق و الکتریسیته)، کلاس F (مواد منفجره ) .

[۲] دی اکسید کربن

شکل شماره ۲ – چهار ضلعی آتش ( گرما – سوخت – اکسیژن و واکنش های زنجیره ای )

 
[/auth]