Tìm hiểu hệ thống chữa cháy bằng bọt foam

Trong môi trường chứa nhiều nhiên liệu dễ cháy, điều quan trọng không chỉ là dập lửa mà còn phải ngăn cháy bùng phát trở lại. Hệ thống chữa cháy bằng bọt foam mang đến lớp bảo vệ kép, đảm bảo an toàn hàng hải và công nghiệp.

Bài viết này sẽ giúp bạn có cái nhìn tổng quan về nguyên lý hoạt động, ứng dụng và vai trò thiết yếu của hệ thống trong ngành hàng hải cũng như nhiều lĩnh vực công nghiệp khác.

Hệ thống chữa cháy bằng bọt foam là gì?

Định nghĩa

Hệ thống chữa cháy bằng bọt foam là một hệ cố định hoặc bán cố định dùng dung dịch tạo bọt (foam concentrate) được pha với nước và hòa khí để tạo thành bọt có đặc tính phủ, làm mát và ngăn cách bề mặt nhiên liệu với oxy.

Về bản chất, hệ thống không chỉ dập lửa theo cơ chế lạnh hóa mà còn “bao phủ” để ức chế quá trình bay hơi nhiên liệu – yếu tố quyết định để dập đám cháy do chất lỏng dễ cháy (Class B)

Ứng dụng

Hệ thống bọt foam được thiết kế và triển khai chủ yếu để đối phó với đám cháy loại B — tức các chất lỏng dễ cháy như xăng, dầu, dầu nhiên liệu, và nhiều hoá chất hữu cơ.

Trên bờ, ứng dụng phổ biến là kho chứa nhiên liệu, bồn, nhà máy lọc dầu, bến cảng bồn chứa.

Trên tàu biển, SOLAS (Chapter II-2) cùng với International Code for Fire Safety Systems (FSS Code) quy định rõ các vị trí và loại hệ thống foam bắt buộc đối với tàu mới và trong nhiều trường hợp đối với tàu đang khai thác.

Các không gian đặc thù như: khoang máy (machinery spaces), cargo pump-rooms, một số cargo spaces (tùy loại tàu), vehicle/ro-ro decks và hệ thống foam deck cho tàu chở dầu/tanker.

Những không gian này có nguy cơ cháy cao do tồn dư nhiên liệu, dầu mỡ, và không gian hạn chế làm tăng tốc độ lan truyền của ngọn lửa. (Theo Resolution MSC.327[90])

Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý cơ bản của hệ bọt foam là tạo một lớp màng bọt ổn định phủ lên bề mặt chất lỏng cháy, thực hiện ba chức năng chính: (1) cách ly oxy, (2) làm mát bề mặt và lớp nhiên liệu, (3) ngăn không cho hơi nhiên liệu bốc lên (ức chế bay hơi) – từ đó ngăn cháy lan và hạn chế tái cháy (re-ignition).

Trong thực tế, hệ thống hoạt động dựa trên 3 yếu tố chính:

Tỉ lệ pha dung dịch: Foam concentrate được pha với nước theo tỉ lệ chuẩn (1%, 3% hoặc 6%). Bộ pha phải duy trì đúng tỉ lệ này, được kiểm định và phê duyệt theo IMO MSC.1/Circ.1312.

Phân loại hệ thống:

• High-expansion dùng để “ngập” không gian kín như khoang máy, phải đạt tốc độ lấp đầy theo FSS Code.
• Low-expansion thường dùng trên boong tàu chở dầu, tạo lớp bọt phủ bề mặt tràn dầu trong thời gian ngắn.

Yêu cầu thiết kế & tính sẵn sàng: Đường ống, bồn chứa phải tương thích hóa học với foam và chống ăn mòn. Hệ thống phải có nguồn điện chính và dự phòng độc lập, có điểm xả thử để kiểm tra sẵn sàng.

Nghị định 136/2020/NĐ-CP về quản lý, sử dụng phương tiện phòng cháy và chữa cháy yêu cầu hệ thống chữa cháy cố định (trong đó có foam) phải được kiểm tra, bảo dưỡng định kỳ, đảm bảo khả năng sẵn sàng hoạt động.

Đồng thời, đối với tàu biển, theo SOLAS Chương II-2 và FSS Code, mọi hệ thống cứu hỏa bằng bọt foam trên tàu phải được kiểm tra, bảo dưỡng định kỳ theo MSC.1/Circ.1432. Việc duy trì chứng chỉ hiệu lực không chỉ là tuân thủ pháp lý mà còn đảm bảo hệ thống luôn trong tình trạng “kích hoạt ngay khi cần”, tránh rủi ro bị lưu giữ tàu khi kiểm tra Port State Control.

Phân loại hệ thống chữa cháy bằng bọt foam trên tàu

Hệ thống chữa cháy bằng bọt foam có độ nở thấp

Hệ thống chữa cháy bằng bọt có độ nở thấp có thể được trang bị cho buồng máy để bổ sung cho hệ thống chữa cháy cố định khác.

Theo yêu cầu của công ước SOLAS, hệ thống này phải được thiết kế sao cho có khả năng cung cấp, qua các đầu phun cố định trong vòng không quá 5 phút, một lượng bọt đủ để phủ một lớp bọt dày 150 mm lên diện tích lớn nhất mà dầu có thể tràn ra. Tỷ số giãn nở của bọt không được lớn hơn 12/1.

Đối với một số tàu cũ, người ta thường sử dụng bọt hóa học, được tạo ra từ két chứa một lượng lớn dung dịch tương tự như trong bình cứu hỏa xách tay.

Khi cho hệ thống hoạt động, nhờ phản ứng hóa học, CO2 được tạo ra và nhờ có chất tạo bọt trong dung dịch, bọt CO2 (bọt hóa học) được tạo thành. Cũng chính nhờ áp suất của CO2, bọt được phun qua các đầu phun tới đám cháy. Hệ thống này ngày nay không còn được trang bị cho các tàu mới.

Hiện nay người ta thường trang bị hệ thống bọt cơ cho các tàu mới. Ở hệ thống này, bọt được tạo ra nhờ chất tạo bọt được hòa trong với nước theo tỷ lệ 3 – 5% và cho không khí vào để tạo thành các bong bóng khí với lớp màng bao bọc vững chắc. Chất tạo bọt thường có nguồn gốc từ protein. Tỷ số giãn nở của bọt cơ khoảng từ 6/1 đến 8/1.

Hệ thống chữa cháy bằng bọt cơ kiểu tự điều áp

Các hệ thống bọt phải bố trí sao cho bọt có thể xả tới các thiết bị phía trên sàn la canh buồng máy có nguy cơ cháy cao và độ đậm đặc của bọt phải đủ để chúng có thể bám vào được các bề mặt thẳng đứng.

Đồng thời, các đầu phun bọt phía dưới la canh buồng máy phải không bị cản trở để có thể tạo thành dòng bọt chảy tự do trên đáy đôi buồng máy.

Hệ thống bọt rất nhạy cảm với áp suất của nước. Nếu áp suất của nước dưới 2 bar thì có rất ít bọt được tạo ra tại đầu phun. áp suất nước phù hợp để tạo bọt là 5 bar, tuy nhiên áp suất này thường không có sẵn trên hệ thống đường ống nước cứu hoả của tàu.

Nhược điểm của hệ thống chữa cháy bằng bọt có độ nở thấp để cứu hoả trong buồng máy là chúng chỉ có khả năng làm việc hiệu quả trên các bề mặt nằm ngang. Rất khó có thể thực hiện việc thử hoạt động thực tế của hệ thống này, vì sẽ mất rất nhiều công để làm sạch bọt phun ra trong buồng máy, cũng như việc rửa sạch hệ thống bọt bằng nước ngọt.

Hệ thống chữa cháy bằng bọt foam trên boong tàu dầu

Các tàu chở dầu yêu cầu phải có hệ thống bọt cố định trên boong tại khu vực các két hàng. Hệ thống này có tác dụng dập tắt đám cháy do tràn dầu hàng trên boong, nhưng không có tác dụng ngăn ngừa cháy và nổ trong các két dầu hàng. Hệ thống bọt trên boong tàu dầu sử dụng bọt có độ nở thấp, chất tạo bọt có nguồn gốc protein phù hợp với đám cháy dầu có lẫn nước.

Hỗn hợp nước/bọt được dẫn theo đường ống dọc theo boong và được phun tới đám cháy trên boong bằng các súng phun bọt (monitor). Thay thế cho việc dẫn hỗn hợp nước/bọt trong đường ống trên boong, bọt có thể được tạo ra nhờ súng phun bọt đặc biệt, tức là nước và hỗn hợp tạo bọt được dẫn trong hai đường ống riêng; mỗi súng phun bọt đều được nối với cả hai đường ống này.

Các súng phun bọt thường được bố trí ở mặt phẳng dọc tâm của tàu. Khoảng cách giữa các súng phun sao cho súng phun này nằm trong tầm phun của súng khác. Điều này đảm bảo cho tất cả các vị trí trên boong đều có thể được bọt từ súng phun phun tới.

Ngoài ra, trên tàu còn có thể có một số đầu phun bọt cầm tay (đầu này được liên kết với đường ống bọt bằng vòi rồng); các đầu phun cầm tay này giúp cho việc chữa cháy trên boong thuận lợi hơn ở giai đoạn chữa cháy cuối cùng và để phun bọt vào két hàng, nếu có yêu cầu.

Súng phun bọt phải được bố trí sao cho có thể quay được 360° trong mặt phẳng ngang và có thể quay được góc từ 60° – 70° so với phương nằm ngang. Súng cũng phải có thể được khoá cố định khi ở góc bất kỳ.

Hệ thống chữa cháy bằng bọt foam trên boong tàu dầu

Hệ thống chữa cháy bằng bọt foam độ nở cao

Hệ thống bọt có độ nở cao (tức là bọt có độ giãn nở không dưới 1000/1) có thể được sử dụng làm hệ thống cứu hoả cố định trong các buồng máy. Cách tạo thành bọt và phương pháp xả bọt hoàn toàn khác với hệ thống bọt có độ nở thấp.

Bọt có độ nở cao được tạo thành nhờ một thiết bị tạo bọt đặc biệt (special foam generator). Thiết bị này bao gồm một quạt được dẫn động bằng cơ giới, một lưới, hỗn hợp tạo bọt có độ nở cao và thiết bị dùng để phun dung dịch nước/bọt đều đặn lên bề mặt lưới.

Nguyên tắc hoạt động của thiết bị tạo bọt như sau: dung dịch bọt được phun đồng đều khắp bề mặt lưới và không khí được quạt qua lưới. Khi mở cửa bên ngoài, bọt có kích thước đồng đều được tạo ra và được xả tới khu vực được bảo vệ.

Bọt tạo ra rất bền vững, có khả năng cách nhiệt và hấp thụ nhiệt rất cao. Khi bọt được phun đến đám cháy, một đơn vị thể tích của nước trong bọt được chuyển thành khoảng 1700 đơn vị thể tích hơi nước. Điều này làm cho không khí chỉ còn khoảng 7,5% thể tích ô xy, thấp hơn nhiều so với lượng ô xy yêu cầu để duy trì sự cháy. Lớp bọt bao trùm đám cháy ngăn cản không cho ô xy cung cấp thêm.

Hệ thống đường ống dẫn bọt đến buồng máy yêu cầu phải có tiết diện ngang có kích thước lớn. Điều này làm cho hệ thống bọt có độ nở cao ít được sử dụng trên các tàu mới, do không gian buồng máy rất chật hẹp. Một nhược điểm khác là bọt có độ nở cao thường bị phân huỷ nếu bị dẫn trong đường ống dài.

Hệ thống chữa cháy bằng bọt foam có độ nở cao dùng cho buồng máy

Chất tạo bọt chữa cháy sử dụng trên tàu

Chất tạo bọt chữa cháy (Foam Concentrate) là thành phần quan trọng tạo nên dung dịch bọt, hoạt động bằng cách tạo lớp màng phủ lên bề mặt chất lỏng cháy, ngăn tiếp xúc với oxy và làm mát, từ đó dập lửa hiệu quả.

Về phân loại, chất tạo bọt thường được chia thành:

• AFFF (Aqueous Film Forming Foam): tạo màng nước, dập cháy nhanh xăng dầu.
• Protein Foam & Fluoroprotein Foam: độ bền cao, thích hợp cho cháy chất lỏng hydrocacbon.
• Alcohol-Resistant Foam (AR-AFFF): chuyên dùng cho dung môi phân cực (rượu, cồn).
• Synthetic Foam: tạo bọt nhanh, ứng dụng linh hoạt trong nhiều hệ thống.

Khi lựa chọn, người dùng cần lưu ý các thông số chính:

• Tỷ lệ pha loãng: thông dụng là 1%, 3% hoặc 6% (tùy loại hệ thống).
• Độ nhớt và khả năng tương thích: ảnh hưởng trực tiếp đến bơm định lượng và thiết bị tạo bọt.
• Chứng nhận và tiêu chuẩn: như IMO, UL, hoặc EN để đảm bảo đáp ứng quy định an toàn.

Trên tàu biển, chất tạo bọt chữa cháy thường được sử dụng trong hệ thống chữa cháy buồng máy, boong chứa hàng dầu hoặc khu vực có nguy cơ cháy chất lỏng dễ cháy. Đây là yêu cầu bắt buộc nhằm bảo đảm an toàn tính mạng và tuân thủ luật hàng hải quốc tế.

Đặc biệt, theo SOLAS amendment mới (có hiệu lực từ 01/2026), các chất tạo bọt có chứa PFOS/PFOA – những hợp chất gây hại cho môi trường và sức khỏe – sẽ bị cấm sử dụng trên tàu biển. Thông tin chi tiết có thể tham khảo tại IMO: MSC.532(107)

Việc lựa chọn đúng loại chất tạo bọt, tuân thủ tỷ lệ pha, cũng như thực hiện kiểm tra và bảo dưỡng định kỳ không chỉ giúp hệ thống vận hành ổn định mà còn đáp ứng đầy đủ các quy định của SOLAS, FSS Code cũng như TCVN.

Tại GOTCO, chúng tôi cung cấp dịch vụ bảo dưỡng hệ thống chữa cháy bằng bọt foam trên phạm vi toàn quốc. Với đội ngũ kỹ thuật viên được đào tạo chuyên sâu và quy trình thực hiện theo đúng chuẩn quốc tế, GOTCO cam kết giúp khách hàng duy trì hệ thống luôn trong tình trạng sẵn sàng hoạt động, giảm thiểu rủi ro và đảm bảo an toàn tối đa cho con người và tài sản.

Liên hệ với GOTCO ngay hôm nay để được tư vấn giải pháp phù hợp và dịch vụ bảo dưỡng đáng tin cậy cho hệ thống chữa cháy bằng bọt foam của bạn.

Nguồn: 

RESOLUTION MSC.327(90) – adopted on 25 May 2012 – AMENDMENTS TO THE INTERNATIONAL CODE FOR FIRE SAFETY SYSTEMS (FSS CODE)

Hướng dẫn giám sát kỹ thuật tàu biển – Phần B-14: Hướng dẫn kiểm tra trang thiết bị an toàn