Heinakuhjade soojendamine ja iseeneslikud küünitulekahjud: kriitilised temperatuuriläved (65 C / 150 F) ja pallide ohutu eemaldamine¶

Piimafarmides, hobusetallides, karjafarmides ja taludes üle maailma on katastroofiliste lautade ja kariloomade tulekahjude ainus mitteelektriline põhjus niiske pallitud heina, lutserni, ristiku, kaeraheina või põhu iseeneslik süttimine. Erinevalt metsatulekahjust või masinasädemest, mis süütab virna välispinna, algab heina iseeneslik süttimine vaikselt 1-3 meetri (3-10 jala) sügavusel värskelt virnastatud heinaniitja isoleeritud südamikus 10 päeva kuni 6 nädalat pärast saagikoristust. Kui sööt pallitakse üle selle ohutu niiskusläve (> 18% to 20% niiskus väikeste ristkülikukujuliste pallide jaoks või > 14% to 16% niiskus tihedate suurte ümarate või suurte kandiliste pallide jaoks) ilma propioonhappe säilitusaineta, kinni jäänud taimerakkude hingamine ning miljardid mesofiilsed ja termofiilsed mikroorganismid hakkavad seedima taimset suhkrut ja tekitama soojust, mis ei pääse läbi ümbritseva isoleeriva heina. Kui sisetemperatuur ületab 55 C to 65 C (130 F to 150 F), soojust armastavad bakterid (Bacillus caldovelox ja termofiilsed seened) käivitavad eksotermilise keemilise Maillardi reaktsiooni ning tselluloosi ja hemitselluloosi oksüdatiivse lõhustamise, mis viib sisetemperatuuri üle 77 C to 93 C (170 F to 200 F) ja toodab pürofoorset (isesüttivat) süsiniksöet ja põlevaid pürolüüsigaase (carbon monoxide, methaneja hydrogen).

Kütte heinakuhja teeb põllumeestele ja maapiirkondade tuletõrjujatele unikaalselt surmavaks kaks vastupidist füüsilist lõksu: (1) Hapniku välklambi lõks: Kell 80 C to 100+ C (175 F to 212+ F), heinakuhja hõõguv südamik on hapnikupuuduses; kui talunik viskab kuuri uksed lahti, et "suitsu välja tuulutada" või hakkab kuumi palle traktorihaaratsiga lahti tõmbama ilma laetud tuletõrjepumba voolikuta (>= 100 psi) kõrval seistes, äkiline värske õhuhapniku tulva (21% O2) tabab ülekuumenenud pürofoorset süsinikku ja põleva gaasi tasku, käivitades hetkelise plahvatusliku sähvatuse või tagasivoolu, mis haarab sekunditega kogu aida. (2) Peidetud läbipõlenud õõnsus ("Sinkhole") lõks: Sügaval küttekorstna sees põletavad hõõguvad tuletaskud sisepallid ära, jättes samal ajal ülemise heinakihi täiesti tahkeks. Põllumees, kes kõnnib aurava heinakuhja otsa, et suruda temperatuurisond sisse ilma pikalt maha panemata pikki puitlaudu (2x10 või 2x12 lauad) ja kinniseotud turvarakmed võivad äkitselt maakoorest läbi murda ja rinnus sügavusse 300 C to 500 C (570 F to 930 F) hõõguvatest sütest ja süsinikmonooksiidist maa-alune ahi, mis saab mõne sekundi jooksul surmavaid põletusi ja lämbumist. Kui teie ait lõhnab praegu karamelliseeritud tubaka, kõrbenud leiva või kibeda suitsu järele, helistage oma kohalikku hädaabinumbrid kohe ja lugege meie õdede-vendade juhendeid teravilja silo gaasi (lämmastikdioksiid) ja sõnnikuaugu ohud, pääsenud harjahunniku põletusest ja maaelu veepaagi kaitsestja kodulindude ja kariloomade kuumastress.

Tehke seda kohe¶

1. ÄRA MITTE KUNAGI kõndige otse aurava, karamellilõhnalise või suitseva heinakuhja otsas. Hõõguvad sisemised tuletaskud põletavad pinnapallide all õõnsaid koopaid; lao alati pikki laiu puitlaudu (3.6-meter / 12-foot 2x10 või 2x12 lauad) või lehed 19 mm (3/4-inch) vineer üle virna ülaosa, et jaotada oma kaalu, töötage paaris ja kandke turvarakmeid, mis on pingul oleva päästerõngaga seotud kuuri ülaosaga, mida jälgib õues viibiv jälgija.
2. Kui sisemise heinasondi temperatuur jõuab või ületab 77 C (170 F) - VÕI kui näete nähtavat suitsu, hõõguvaid sädemeid või haistate tugevat kibedat/söestunud piibutubaka auru - PEATAGE, ÄRGE liigutage ühtki palli, SULETAGE aidauksed hapniku piiramiseks, evakueerige kõik hobused/veised ja helistage viivitamatult numbril 911 / 112 / 999, et saada tuletõrje. A lahti tõmbamine. >= 77 C (170 F) virnas ilma laetud tuletõrje voolikumeeskonnata sündmuskohal paljastab ülekuumenenud pürofoorse süsiniku värske õhu kätte ja käivitab kohese süütepaisu.
3. ÄRA KUNAGI pritsige pimesi vett sooja heinakuhja välispinnale (< 77 C / 170 F) aiavoolikuga. Sooja heinakuhja niisutamine ilma täieliku üleujutuseta ja selle lahti võtmine lisab lihtsalt ümbritsevatele kuivadele pallidele niiskust, luues uhiuue bakteriaalse kuumutustsükli ja moodustades õhukindla märja kooriku, mis hoiab soojuse südamiku sees veelgi kiiremini kinni.
4. Uurige virna süstemaatiliselt, kasutades 2-3-meetrist (6-10 jalga) komposti/heina termomeetri sondi või omatehtud sondi 13 mm (1/2-inch) teravaotsalisest terasest elektritoru. Kui teil pole kaubanduslikku sonditermomeetrit, lükake terava otsaga terastoru virna kõige kuumematesse auravatesse süvenditesse, jätke see 15-20 minutiks ja laske klaas-/digitaaltermomeeter toru siseküljel nöörile alla (või kasutage avarii-paljakäsi-tõmbetoru testimist, kui hoiate käest väljapoole terastoru rohkem: 1 kuni 2 sekundit, südamik ületab 71 C / 160 F ja asub punases ohutsoonis).
5. Kui teie heina sondid vahel 65 C and 74 C (150 F and 165 F) ("Merevaigukollane sisenemine ohutsooni"), helistage kohalikule vabatahtlikule/omavalitsuse tuletõrjeosakonnale nende mitte-hädaabi- või dispetšerliinil ENNE aida lahtipakkimist. Paluge tuletõrjeteenistusel käivitada laetud pump-/paakauto (1.5-inch / 38 mm ründejoon) aidas, kui eemaldate pallid ettevaatlikult ükshaaval avatud karjamaale vähemalt 30-50 meetrit (100-165 jalga) allatuult kõigist ehitistest.
6. Sisestage kuiva jääd (tahke süsinikdioksiid, CO2) või vedela lämmastikuga perforeeritud terastorud > 77 C (170 F) levialad, kui ootate rasket tehnikat ja tuletõrjemeeskondi. Purustatud kuivjää pakkimine presendiga virna peale või selle kukutamine läbi veetud torude alla ujutab heina vaheruumid raske, jäätuvagaCO2 gaas (-78.5 C / -109.3 F), jahutades samaaegselt südamikku ja tõrjudes hapniku allapoole 12% O2 põlemislävi, et pallid saaks eemaldada ilma leeki puhkemata.

Otsuste puu: heinakuhja põhitemperatuuri triaaž ja hädaolukorra tegevusprotokoll¶

Kasutage seda ametlikku põllumajanduse laienduse ja tuletõrjeotsuste puud (USDA, NFPA, Cornell / Penn State / University of Minnesota Extension) iga kord, kui uurite kahtlast heinakuhja.

flowchart TD
    A["Kahtlane äsja laotud heinaniit või ümar-/ruutpallivirn (10 päeva kuni 6 nädalat pärast pallimist): aurutamine, kondensatsioon katusel, magus karamell või kirbe kopituse lõhn"] --> B["OHUTUS ESIMESE: ÄRGE kõndige virna peal ilma 12-jalaseid puitlaudu + turvarakmeid ja turvavööd laotamata."]
    B --> C["Sisestage 2- kuni 3-meetrine (6-10 jalga) heinasondi termomeeter (või 15-20 minutiks käitatav terastoru) auravatesse süvenditesse ja virna keskele"]
    C --> D{"Mis on maksimaalse sisetemperatuuri näit?"}
    D -->|"< 52 C (< 125 F): tavaline higistamisravi"| E["ROHELINE TSOON (ohutu): tavaline taimehingamine ja mesofiilne kõvenemine. Jälgida iganädalaselt; hoidke ait ventileerituna."]
    D -->|"52 C kuni 65 C (125 F kuni 150 F): termofiilsete bakterite eskalatsioon"| F["KOLLANE VAATLUSTSOON: sond IGA 12-24 TUNDI. Suurendage õhuvoolu virna ümber; eraldi pallid, kui neid on lihtne juurde pääseda."]
    D -->|"65 C kuni 77 C (150 F kuni 170 F): algab eksotermiline keemiline oksüdatsioon"| G["MEREKOGUNE OHUTSOON: sondeerige IGA 2-4 TUNDI. Temperatuur EI lange iseenesest. Helistage tuletõrjeosakonda, et laotud voolikuauto lavastada, seejärel demonteerida virn lahtisele põllule, mis asub hoonetest > 50 m (165 jala) kaugusel."]
    D -->|"77 C kuni 93 C (170 F kuni 200 F): hõõguvad tuletaskud ja pürofoorne süsinik"| H["PUNANE KRIITILINE HÄDAABI: helistage viivitamatult numbril 911 / 112 / 999. PEATA pallide liigutamine seni, kuni tuletõrjeosakond on 1,5-tollised virnasse suunatud voolikud laadinud. Hapniku piiramiseks sulgege uksed; evakueerida kariloomad."]
    D -->|">= 93 C (>= 200 F) VÕI nähtav suits / hõõguvad kivid"| I["MUST VÄLJALÜLGITUSALA: Leek süttib õhuga kokkupuutel koheselt. Süstige kuiva jääd / CO2 või suure koguse vett / A-klassi vahtu ENNE pallide väljatõmbamist pika ulatusega ekskavaatori/haaratsiga."]

1. osa: heina spontaanse põlemise 4 biokeemilist ja keemilist etappi¶

Miks võib jahedas laudas istuv niiske lutserni- või rohuheinapall end soojendada 25 C (77 F) kuni 500 C (932 F) null välise sädemega? Spontaanne kuumutamine kulgeb läbi nelja erineva bioloogilise ja keemilise etapi, millest igaüks annab teatepulga edasi järgmisele:

1. etapp: taimerakkude hingamine ja mesofiilsete mikroobide kasv (20 C to 45 C / 68 F to 113 F)¶

• Esimesed 24 kuni 72 tundi pärast lõikamist ja pressimist elavad taimerakud niiskete varte sees (moisture > 20%) jätkake hingamist, tarbides süsivesikuid (\(C_6H_{12}O_6 + 6O_2 \rightarrow 6CO_2 + 6H_2O + \text{Heat}\)) ja vabastades veeauru ("heina higi").
• Kui palli niiskus on alla 15% (suured pallid) või 18% (väikesed pallid), siis see õrn soojus (35 C to 45 C / 95 F to 113 F) aurustab niiskuse ja jahtub ohutult tagasi 2 nädala jooksul.
• Kui aga niiskus ületab 20% to 35%, soe ja niiske sisemus vallandab mesofiilsete seente (Aspergillus, Fusarium) ja bakterite plahvatuse, mis seedivad mittestruktuurseid taimesuhkruid ja lükkavad palli sisetemperatuuri üle 45 C (113 F) liimides samal ajal heinakiud kokku tihedaks soojust püüdvaks matiks.

2. etapp: termofiilsete bakterite ja seente domineerimine (45 C to 70 C / 113 F to 158 F)¶

• Eespool 45 C (113 F), mesofiilsed bakterid surevad ja asenduvad termofiilsete (soojust armastavate) aktinomütsaatidega (Saccharopolyspora rectivirgula ja Thermoactinomyces vulgaris, organismid, mis põhjustavad ka "Farmer's Lung" ülitundlikkuse pnumoniiti) ja termofiilseteakteritega (Bacillusphilusa, Bacillus phiste caldovelox)**.
• Need termofiilid arenevad intensiivselt vahemikus 50 C and 65 C (122 F and 149 F), mis lagundab kiiresti keerulisi tärklisi ja valke mitteensümaatiliste Maillardi pruunistamisreaktsioonide kaudu (mis annab kuumutatavale heinaküünile selle eksimatu magusa, karamelliseeritud värskelt küpsetatud leiva või piibutubaka lõhna).
• Autor: 68 C to 74 C (155 F to 165 F), kuumus muutub nii intensiivseks, et isegi termofiilsed bakterid pastöriseeritakse ja tapetakse. Paljud põllumehed eeldavad ekslikult, et kui bakterid surevad kell 70 C (158 F), hein lõpetab kuumutamise. Tegelikkuses on kõige ohtlikum etapp just alanud.

3. etapp: abiootiline eksotermiline keemiline oksüdatsioon (70 C to 150 C / 158 F to 302 F)¶

• Kui termofiilsed bakterid lükkavad heina 70 C (158 F) niiskuse juuresolekul võtab võimust puhtkeemiline isekiirenev eksotermiline oksüdatsioon:
  • Taimsed lipiidid (küllastumata rasvhapped lehtede küünenahas) ja hüdrolüüsitud hemitselluloos lagunevad väga reaktiivseteks vabadeks radikaalideks ja peroksiidideks.
  • Kuna kuiv-niiske hein on äärmiselt madala soojusjuhtivusega (toimib nagu klaaskiust isolatsioon), tekib heina keskel soojus. 100-ton heinaniitmist või tihedat virna 700 kg (1,500 lb) ümarpallid ei pääse välja.
  • iga 10 C (18 F) temperatuuri tõus kahekordistab keemilise reaktsiooni kiirust (Arrhenius equation), mis põhjustab sisetemperatuuri kiirenemist alates 77 C (170 F) juurde 120 C (248 F) mõne tunniga.

4. etapp: pürolüüs, pürofoorse süsiniku moodustumine ja isesüttimine (150 C to 280+ C / 302 F to 536+ F)¶

• Üle 150 C (302 F) sügaval virna hapnikuvaeses südamikus läbib tselluloos termilist pürolüüsi (söestumine), mis muudab sisemuse heina mustaks ja tekitab peeneks jaotatud poorse "pürofoorse süsiniku".
• Mis on pürofoorne süsinik? Pürofoorne süsinik on keemiliselt ebastabiilne aktiivsüsi, millel on tohutu mikroskoopiline pindala. Hetkel, mil 175 C to 250 C (350 F to 480 F) pürofoorse süsiniku kontaktid värsked 21% õhuhapnik (kas põletades korstna auku kuni korstna pinnani või kui pahaaimamatu talunik tõmbab palli hunnikust maha), hapnik adsorbeerub süsiniku pinnale nii ägedalt, et see lahvatab. 600 C (1,100 F) süttib koheselt (auto-ignition).

2. osa: täielik heinasondi temperatuuri toimingute tabel ja improviseeritud terastoru meetod¶

Iga laud, kus hoitakse rohkem kui 20 tonni heina, peaks säilitama 1.8-to-3.0-meter (6-to-10-foot) kaubanduslik T-käepidemega heina temperatuuriandur, mis ripub sissepääsuukse sees, ja proovige uut heina kaks korda nädalas esimese 6 nädala jooksul pärast virnastamist.

1. Ametlikud temperatuuriläved ja kohustuslikud meetmed¶

2. Kuidas ehitada hädaabisond 15 minutiga (ilma kaubandusliku sondita)¶

1. Võta 2.4-to-3.0-meter (8-to-10-foot) pikkus 13 mm to 19 mm (1/2-inch to 3/4-inch) jäik terasest elektritoru või tsingitud toru.
2. Vasara üks ots tasaseks teravasse peitli otsa ja puuri kuus 5 mm (3/16-inch) augud otse otsa kohal, nii et sisemine soojus siseneb kiiresti põhja.
3. Asetage puidust plangud heinakuhja ülaosale (kandes kinniseotud rakmeid) ja lükake terastoru 1.5 to 2.5 meters (5 to 8 feet) alla auravatesse lohkudesse.
4. Langetage nööril olev termomeeter toru põhja 15-20 minutiks (ühendage ülaosa lapiga), tõmmake nöör üles ja lugege kohe temperatuuri.

3. osa: Samm-sammult kapitaalremondi protokoll: kuidas eemaldada küttehein ilma lauta maha põletamata¶

Kui heinakuhjas ületab 68 C to 77 C (155 F to 170 F) järgige seda ranget 6-astmelist põllumajandustootja ja tuletõrjeosakonna kapitaalremondi protokolli:

+-------------------------------------------------------------------------+
|       6-STEP SAFE HAY OVERHAUL & BALE REMOVAL PROTOCOL (> 68 C)         |
+-------------------------------------------------------------------------+
|  STEP 1: EVACUATE LIVESTOCK & STAGE CHARGED FIRE APPARATUS FIRST        |
|  - Lead all horses and cattle to a distant pasture BEFORE moving bales. |
|  - Stage a Fire Dept pumper with at least TWO charged 38 mm (1.5-inch)  |
|    hoselines (with Class A surfactant foam) and shut off barn power.    |
|  STEP 2: COOL OR INERT THE CORE BEFORE UNCOVERING (If Temp >= 85 C)     |
|  - Drive piercing nozzles into hotspots with Class A foam/water, OR     |
|    pack 50-100 kg of crushed Dry Ice (CO2) under a tarp over hotspots.  |
|  STEP 3: REMOVE BALES FROM TOP TO BOTTOM USING MECHANICAL REACH         |
|  - Use a telehandler, excavator, or tractor grapple from OUTSIDE if     |
|    possible; any crew on the stack must wear SCBA on wooden planks      |
|    with a charged nozzle aimed directly at the bale being lifted.       |
|  STEP 4: EXPECT BALES TO BURST INTO FLAME THE SECOND THEY ARE LIFTED    |
|  - Knock down surface flames with a burst of Class A foam/water as      |
|    the loader carries the charred bale out of the barn immediately.     |
|  STEP 5: SEPARATE GOOD, WARM, AND CHARRED BALES > 50-100 METERS AWAY    |
|  - Pile 1 (Cool < 50 C): Stack loosely on pallets with air gaps.        |
|  - Pile 2 (Warm 50-70 C): Spread in a SINGLE layer, 1 meter apart.      |
|  - Pile 3 (Charred > 70 C): Break open completely and soak with water.  |
|  STEP 6: 48-HOUR FIRE WATCH ON REMOVED BALES                            |
|  - Monitor removed bales with a probe or thermal camera for 48 hours.   |
+-------------------------------------------------------------------------+

4. osa: pallimise ja virnastamise ennetamine: niiskuse piirid, varre niiskuse testid ja säilitusained¶

Miks jäävad kogenud põllumehed küttega heinaküüni ootamatult vahele isegi siis, kui tuulepuu välimised lehed tundusid pärastlõunapäikese käes krõbedaks kuivanud?

1. "Varre niiskus" vs. "kaste niiskus" ja palli tiheduse piirangud¶

• Varre sisemine niiskus (jämedate lutserni võravarte, ristikuvarte või ebaküpsete kaera sõlmede sisse kinni jäänud vesi) on palju ohtlikum kui kerge õhtune kaste lehtedel. Kui suure tihedusega suur ruudupress (3x4 või 4x4 pallid kokku surutud juures > 200 kg/m3) purustab jämedad varred, varjatud varremahl imbub välja anaeroobseks üliisoleeritud plokiks.
• Maksimaalsed ohutu pressimise niiskuse protsendid (ilma säilitusaineta):

2. Puhverdatud propioonhappe kasutamine ja "2-nädalase välistingimustes higistamise reegli" rakendamine¶

1. Puhverdatud propioonhappega heinakonservandid: kui saabuv vihm sunnib teid heina pallima 20% to 26% niiskust, kandke pressi kogujale kaubanduslikku puhverdatud propioon-/äädikhapet sisaldavat vedelat säilitusainet (2 to 5 kg per metric ton / 4 to 10 lbs per ton, kaalutud niiskusele). Propioonhape pärsib hallitust ja termofiilseid baktereid. (Hoiatus: tavaline kivisool [NaCl] heinapallidele visatud EI takista iseeneslikku süttimist, välja arvatud juhul, kui seda kasutatakse suurtes, ebameeldivates kogustes. > 2% kaalu järgi ja võib õhuniiskust palli sisse tõmmata).
2. Ärge kunagi asetage kahtlusaluseid palle kohe lauta ("2- kuni 3-nädalane välistingimustes higistamise reegel"):
   • Kui pallikoormus ületab teie sihtniiskust (> 16% suurte pallide jaoks või > 20% väikeste pallide jaoks) - või isegi kui vagunis on ainult 3 või 4 märga palli madalast kraavist või varjulisest puujoonest - ÄRGE pange neid palle oma peamisse heinaküüni.
   • Kogu lauda süüdava bakteriahju käivitamiseks kulub vaid üks märg palli, mis on maetud 500 luukuiva palli keskele.
   • Hoiustage kahtlasi palle õues kaubaalustel või kruusal üksikute ridadena (koos 30 cm / 1 foot õhuvahed ridade vahel) hingava presendi all 14 kuni 21 päeva, kuni nad lõpetavad oma bioloogilise "higistamise" ja jahtuvad allapoole 38 C (100 F) enne nende siseruumidesse viimist.

(Seotud põllumajanduse ja maapiirkondade tuleohutusega seotud hädaolukordade kohta vt Teravilja silogaas (lämmastikdioksiidi punased aurud) ja sõnnikuaugu vesiniksulfiid, Põlenud pintslihunniku põletus, muru süttimine ja maapiirkondade veepaagi kaitseja Traktori ümberminek ja tagasipööramine. Kaaluge maapiirkonna tuletõrje- ja põllumajanduse esmaabikursuse läbimist oma maakonna laiendusbüroo, Punase Risti või St Johni kiirabi kaudu.)

Piirkondlikud hädaabinumbrid ja agentuuride protokollid¶

Korduma kippuvad küsimused¶

Seotud juhendid¶

• Teravilja silo gaas (lämmastikdioksiidi punased aurud), silotäitetõbi ja sõnnikuaugu vesiniksulfiid
• Põlenud pintslihunniku põletus, muru süttimine ja maapiirkondade veepaagi kaitse
• Traktori ümberminek ja tahapoole pööramine: miks veotiisli kohal haakimine lükkab traktori ümber 1,5 sekundiga
• Kodulindude lindude gripp, röövloomade kooseisu rikkumine ja kariloomade kuumastress
• Hädaabinumbrid

Allikad ja ametlikud juhised¶

• Ameerika Ühendriikide Põllumajandusministeerium (USDA) ja riiklik põllumajandusohutuse andmebaas (NASD): Isesüttimise vältimine ja ohjamine heina- ja silohoidlates: sondi kriitilised temperatuuriläved (150 F to 200 F) ja kapitaalremondi ohutus.
• Cornelli ülikooli ühistu laiendus, Penn State'i laiendus ja Minnesota ülikooli laiendus: Heinaküüni tulekahjude ennetamine: mikrobioloogilised vs. eksotermilised keemilised kuumutamisfaasid, niiskuse piirid palli tiheduse järgi ja ajamiga terastoru termomeetri protokoll.
• Riiklik tulekaitseliit (NFPA, Ameerika Ühendriigid) ja Rahvusvaheline Tuletõrjejuhtide Assotsiatsioon (IAFC): Põllumajanduses aitade ja silode tuletõrjeoperatsioonid: piiratud hapnikusisaldusega pürolüüs, ülevoolu vältimine, termiline pildistamine ja A-klassi vahu kasutamine heinapõlengute korral.
• Riigi tuletõrjeamet (CFA, Victoria, Austraalia) ja Austraalia söödatööstuse assotsiatsioon (AFIA): Heinakuhja isesüttimise juhised põllumeestele ja maapiirkondade tuletõrjujatele.
• Euroopa Tulekaitseühingute Konföderatsioon (CFPA Europe) ja Saksamaa põllumajanduse sotsiaalkindlustus (SVLFG): Juhised heinakuhja temperatuuri mõõtmiseks (Heumesssonde) ja isesoojeneva sööda ohutu eemaldamiseks.