Încălzirea coșurilor de fân și a incendiilor spontane de hambar: praguri critice de temperatură (65 C / 150 F) și îndepărtare sigură a balotului¶

În fermele de lapte, grajdurile de cai, fermele de vite și gospodăriile din întreaga lume, singura cauză non-electrică principală a incendiilor catastrofale în hambar și animale este combustia spontană a fânului umed, lucernă, trifoi, fân de ovăz sau paie. Spre deosebire de un incendiu sau de o scânteie de mașină care aprinde exteriorul unei stive, arderea spontană a fânului începe în tăcere la 1 până la 3 metri (3 până la 10 picioare) adâncime în interiorul miezului izolat al unei cositoare de fân proaspăt stivuite 10 zile până la 6 săptămâni după recoltare. Când furajul este balotat peste pragul de umiditate sigur (> 18% to 20% umiditate pentru baloturi dreptunghiulare mici sau > 14% to 16% umiditatea pentru baloti rotunzi mari sau pătrați mari) fără un conservant de acid propionic, respirația celulelor vegetale prinse și miliarde de microorganisme mezofile și termofile încep să digere zaharurile din plante și să genereze căldură care nu poate scăpa prin fânul izolator din jur. Odată ce temperatura centrală trece 55 C to 65 C (130 F to 150 F), bacteriile iubitoare de căldură (Bacillus caldovelox și ciuperci termofile) declanșează o reacție chimică exotermă Maillard și scindarea oxidativă a celulozei și hemicelulozei, conducând temperaturile interne peste 77 C to 93 C (170 F to 200 F) și producând carbon de carbon piroforic (auto-aprindere) și gaze combustibile de piroliză (carbon monoxide, methane, și hydrogen).

Ceea ce face ca un car de fân încălzit să fie unic mortal pentru fermieri și pompierii din mediul rural este două capcane fizice contraintuitive: (1) Capcana cu fulger de oxigen: La 80 C to 100+ C (175 F to 212+ F), miezul mocnit al carului de fan este lipsit de oxigen; dacă un fermier deschide ușile hambarului pentru a „aerisi fumul” sau începe să despartă balotii fierbinți cu un graple de tractor fără un furtun de pompieri încărcat (>= 100 psi) în așteptare, avântul brusc de oxigen proaspăt din atmosferă (21% O2) lovește carbonul piroforic supraîncălzit și buzunarul de gaz combustibil, declanșând un fulger exploziv instantaneu sau curenți de aer care înghiți întregul hambar în câteva secunde. (2) Capcana ascunsă din cavitatea arsă ("Sinkhole"): Adânc în interiorul unei stive de încălzire, buzunarele de foc mocnit ard baloții interioare în timp ce lasă stratul superior de fân să arate complet solid. Un fermier care iese în vârful unui car de fân aburind pentru a împinge o sondă de temperatură fără să așeze scânduri lungi de lemn (2x10 sau 2x12 scânduri) și purtarea unui ham de siguranță legat poate sparge brusc crusta și se poate arunca până la piept într-un 300 C to 500 C (570 F to 930 F) cuptor subteran de jar aprins și monoxid de carbon, suferind arsuri fatale și asfixiere în câteva secunde. Dacă hambarul tău miroase a tutun caramelizat, pâine arsă sau fum acre chiar acum, sunați la localul dvs. numere de urgență imediat și consultați ghidurile noastre de frați gaze siloz de cereale (dioxid de azot) și pericole gropi de gunoi de grajd, a scăpat de arderea grămadă de perii și apărarea rezervorului de apă din mediul rural, și Stresul termic pentru păsări de curte și vite.

Fă asta acum¶

1. NU mergeți NICIODATĂ direct deasupra unui car de fân aburind, cu miros de caramel sau fumegând. Buzunarele interne de foc mocnit ard cavernele goale de sub balotii de suprafață; așezați întotdeauna scânduri de lemn lungi și late (3.6-meter / 12-foot 2x10 sau 2x12 scânduri) sau foi de 19 mm (3/4-inch) placaj în partea superioară a stivei pentru a vă distribui greutatea, lucrați în perechi și purtați un ham de siguranță legat cu o linie de salvare întinsă de un căpriori de deasupra capului hambarului supravegheat de un observator afară.
2. Dacă temperatura internă a sondei de fân atinge sau depășește 77 C (170 F) - SAU dacă vedeți fum vizibil, scântei strălucitoare sau miros puternic acre/carbonizat de fum de tutun de pipă - OPRIȚI, NU MUȚI un singur balot, ÎNCHIDEți ușile hambarului pentru a restricționa oxigenul, evacuați toți caii/bovinele și sunați la 911 / 112 / 999 pentru pompieri. Desfaceți imediat. >= 77 C (170 F) stiva fără o echipă de furtunuri de pompieri încărcată la fața locului expune carbonul piroforic supraîncălzit la aer proaspăt și declanșează instantaneu aprindere flashover.
3. NU pulverizați niciodată apă orbește pe exteriorul unui car de fân cald (< 77 C / 170 F) cu un furtun de grădină. Udarea unui car de fân cald fără inundarea completă și demontarea acestuia adaugă pur și simplu umiditate baloților uscati din jur, creând un ciclu de încălzire bacterian nou-nouț și formând o crustă umedă etanșă care captează căldura în interiorul miezului și mai repede.
4. Sondați stiva în mod sistematic folosind o sondă de termometru pentru compost/fân de 2 până la 3 metri (6 până la 10 picioare) sau o sondă de casă. 13 mm (1/2-inch) țeavă electrică ascuțită din oțel. Dacă nu aveți un termometru cu sondă comercial, introduceți o țeavă de oțel ascuțită în cele mai fierbinți depresiuni de abur de pe stiva, lăsați-o timp de 15 până la 20 de minute și coborâți un termometru de sticlă/digital pe o sfoară în interiorul țevii (sau utilizați Testul țevii cu mâna goală de urgență: 2 secunde**, nucleul depășește 71 C / 160 F și se află în Zona roșie de pericol).
5. Dacă fânul tău sonde între 65 C and 74 C (150 F and 165 F) („Amber Entering Danger Zone”), sunați la voluntarul local/departamentul de pompieri municipal pe linia lor de non-urgență sau de expediere ÎNAINTE de a demonta hambarul. Solicitați serviciului de pompieri să organizeze un pompa/cisternă încărcată (1.5-inch / 38 mm linia de atac) în curtea hambarului în timp ce îndepărtați cu atenție balotii unul câte unul pe o pășune deschisă la cel puțin 30 până la 50 de metri (100 până la 165 picioare) în aval de vânt de toate structurile.
6. Injectați gheață carbonică (dioxid de carbon solid, CO2) sau azot lichid în jos țevi de oțel perforate în > 77 C (170 F) puncte fierbinți dacă se așteaptă echipamente grele și echipaje de pompieri. Ambalarea gheții carbonizate zdrobite deasupra unui stivă prelata sau aruncarea acesteia în țevile antrenate inundă spațiile interstițiale ale fânului cu gheață grea CO2 gaz (-78.5 C / -109.3 F), răcind simultan miezul și deplasând oxigenul sub 12% O2 pragul de ardere, astfel încât balotii să poată fi îndepărtați fără să se incendieze.

Arborele decizional: Triajul temperaturii centrale de la Haystack și Protocolul de acțiune de urgență¶

Utilizați această extensie agricolă oficială și arbore de decizie pentru serviciul de pompieri (USDA, NFPA, Cornell / Penn State / University of Minnesota Extension) de fiecare dată când cercetați un car de fân suspect.

flowchart TD
    A["Suspectați tunsul de fân nou stivuit sau stiva de baloturi rotunde/pătrate (10 zile până la 6 săptămâni după balotare): aburire, condens pe acoperiș, caramel dulce sau miros acru de mucegai"] --> B["SIGURANȚA ÎNTÂI: NU mergeți pe stiva fără a așeza scânduri de lemn de 12 ft + ham de siguranță și spotter în exterior"]
    B --> C["Introduceți un termometru cu sondă de fân de 2 până la 3 metri (sau țeavă de oțel antrenată timp de 15-20 de minute) în depresiunile de aburire și centrul stivei"]
    C --> D{"Care este citirea temperaturii maxime de bază?"}
    D -->|"< 52 C (< 125 F): Cură normală „Transpirație”."| E["ZONA VERDE (Sigură): Respirație normală a plantelor și vindecare mezofilă. Monitorizați săptămânal; păstrați hambarul ventilat."]
    D -->|"52 C la 65 C (125 F la 150 F): escalada bacteriană termofilă"| F["ZONA GALBENĂ DE CEAS: Sondați la fiecare 12 până la 24 de ore. Creșteți fluxul de aer în jurul stivei; baloți separati dacă sunt ușor de accesat."]
    D -->|"65 C până la 77 C (150 F până la 170 F): Începe oxidarea chimică exotermă"| G["ZONA DE PERICOL CHIHUNIB: Sonda LA FIECARE 2 până la 4 ORE. Temperatura NU va scădea de la sine. Apelați Departamentul de Pompieri pentru a monta un camion cu furtun încărcat, apoi demontați stiva în câmp deschis > 50 m (165 ft) de clădiri."]
    D -->|"77 C la 93 C (170 F la 200 F): Pungi de foc mocnit și carbon piroforic"| H["URGENȚĂ CRITICĂ ROȘU: Sunați imediat la 911 / 112 / 999. OPRIȚI mișcarea balotilor până când Fire Dept a încărcat furtunurile de 1,5 inci care vizează stiva. Închideți ușile pentru a limita oxigenul; evacuarea animalelor."]
    D -->|">= 93 C (>= 200 F) SAU Fum vizibil / Jăratic strălucitor"| I["ZONA DE FLASHOVER IMINENTĂ NEGĂ: Aprinderea flăcării are loc instantaneu la expunerea la aer. Injectați gheață carbonică/CO2 sau apă cu volum mare/spumă de clasă A ÎNAINTE de a scoate balotii cu un excavator cu rază lungă de acțiune."]

Partea 1: Cele 4 etape biochimice și chimice ale arderii spontane a fânului¶

De ce se poate încălzi un balot de lucernă umedă sau fân de iarbă într-un hambar răcoros de la 25 C (77 F) tot drumul spre 500 C (932 F) cu zero scânteie exterioară? Încălzirea spontană progresează prin patru etape biologice și chimice distincte, fiecare trecând ștafeta următoarei:

Etapa 1: Respirația celulelor vegetale și creșterea microbiană mezofilă (20 C to 45 C / 68 F to 113 F)¶

• În primele 24 până la 72 de ore după tăiere și balotare, celulele plantelor vii în interiorul tulpinilor umede (moisture > 20%) continuă să respiri, consumând carbohidrați (\(C_6H_{12}O_6 + 6O_2 \rightarrow 6CO_2 + 6H_2O + \text{Heat}\)) și eliberând vapori de apă ("sudoarea fânului").
• Dacă umiditatea balotului este sub 15% (baloți mari) sau 18% (baloți mici), această căldură blândă (35 C to 45 C / 95 F to 113 F) evaporă umezeala și se răcește înapoi în siguranță în decurs de 2 săptămâni.
• Cu toate acestea, dacă umiditatea depășește 20% to 35%, interiorul cald și umed declanșează o explozie de ciuperci mezofile (Aspergillus, Fusarium) și bacterii, care digeră zaharurile nestructurale din plante și împing temperatura din miezul balotului peste 45 C (113 F) în timp ce lipiți fibrele de fân împreună într-un covor dens, care captează căldura.

Etapa 2: Dominanța bacteriană și fungică termofilă (45 C to 70 C / 113 F to 158 F)¶

• Mai sus 45 C (113 F), bacteriile mezofile mor și sunt înlocuite cu actinomicete *termofile (iubitoare de căldură) (Saccharopolyspora rectivirgula și Thermoactinomyces vulgaris, organisme care provoacă și pneumonită de hipersensibilitate „Plămânul fermierului”) și bacterii termofile (Bacillus, caldthermophillus)
• Acești termofili se dezvoltă intens între 50 C and 65 C (122 F and 149 F), descompunând rapid amidonul și proteinele complexe prin reacții de rumenire Maillard neenzimatice (care conferă unui hambar de fân încălzit mirosul inconfundabil de pâine dulce, caramelizată, proaspăt coaptă sau de tutun de pipă).
• de 68 C to 74 C (155 F to 165 F), căldura devine atât de intensă încât chiar și bacteriile termofile sunt pasteurizate și ucise. Mulți fermieri presupun în mod eronat că odată ce bacteriile mor la 70 C (158 F), fânul se va opri din încălzire. În realitate, cea mai periculoasă etapă tocmai a început.

Etapa 3: Oxidare chimică exotermă abiotică (70 C to 150 C / 158 F to 302 F)¶

• Odată ce bacteriile termofile împing fânul la 70 C (158 F) în prezența umidității, oxidarea exotermă pur chimică, auto-accelerată preia:
  • Lipidele vegetale (acizii grași nesaturați din cuticulele frunzelor) și hemiceluloza hidrolizată se descompun în radicali liberi și peroxizi foarte reactivi.
  • Deoarece fânul uscat până la umed are o conductivitate termică extrem de scăzută (acționând ca izolația din fibră de sticlă), căldura generată în centrul unui 100-ton cositoare de fân sau un teanc strâns de 700 kg (1,500 lb) baloti rotunzi nu pot scăpa.
  • Fiecare 10 C (18 F) creșterea temperaturii dublează viteza reacției chimice (Arrhenius equation), determinând accelerarea temperaturii centrale de la 77 C (170 F) la 120 C (248 F) în câteva ore.

Etapa 4: piroliza, formarea piroforică a carbonului și autoaprindere (150 C to 280+ C / 302 F to 536+ F)¶

• Deasupra 150 C (302 F) adânc în interiorul miezului sărăcit de oxigen al stivei, celuloza suferă piroliză termică (carbonizare), transformând fânul interior în negru și creând „carbon piroforic” fin divizat, poros.
• Ce este carbonul piroforic? Carbonul piroforic este cărbune activ, instabil din punct de vedere chimic, cu o suprafață microscopică enormă. În clipa în care 175 C to 250 C (350 F to 480 F) carbon pirofor contacte proaspete 21% oxigenul atmosferic (fie prin arderea unui coș de fum până la suprafața stivei, fie atunci când un fermier nebănuitor trage un balot de pe grămadă), oxigenul se absoarbe pe suprafața de carbon atât de violent încât se deschide. 600 C (1,100 F) flacără instantaneu (auto-ignition).

Partea 2: Tabel complet de acțiuni pentru temperatura sondei de fân și metoda țevii de oțel improvizate¶

Fiecare hambar care depozitează mai mult de 20 de tone de fân ar trebui să păstreze un 1.8-to-3.0-meter (6-to-10-foot) Sondă comercială de temperatură a fânului cu mâner în T atârnată în interiorul ușii de intrare și sondă fân nou de două ori pe săptămână în primele 6 săptămâni după stivuire.

1. Praguri oficiale de temperatură și acțiuni obligatorii¶

2. Cum să construiți o sondă de fân de urgență în 15 minute (fără o sondă comercială)¶

1. Ia un 2.4-to-3.0-meter (8-to-10-foot) lungime de 13 mm to 19 mm (1/2-inch to 3/4-inch) conductă electrică rigidă din oțel sau conductă galvanizată.
2. Bateți un capăt într-un punct de daltă ascuțit și găuriți șase 5 mm (3/16-inch) găuri chiar deasupra vârfului, astfel încât căldura internă să intre rapid în partea inferioară.
3. Așezați scânduri de lemn în partea de sus a carului de fân (purtați un ham prins) și împingeți țeava de oțel 1.5 to 2.5 meters (5 to 8 feet) jos în depresiuni aburinde.
4. Coborâți un termometru pe o sfoară în partea de jos a țevii timp de 15 până la 20 de minute (astupând partea superioară cu o cârpă), trageți sfoara și citiți imediat temperatura.

Partea 3: Protocol de revizie pas cu pas: Cum să îndepărtați fânul de încălzire fără a arde hambarul¶

Odată ce un car de fân depășește 68 C to 77 C (155 F to 170 F), urmați acest protocol de revizuire comun fermier + pompieri în 6 pași:

+-------------------------------------------------------------------------+
|       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.   |
+-------------------------------------------------------------------------+

Partea 4: Prevenirea la balotare și stivuire: limite de umiditate, teste de umiditate tulpină și conservanți¶

De ce fermierii cu experiență sunt prinși cu nerăbdare de un hambar de fân încălzit, chiar și atunci când frunzele exterioare ale șirului se simțeau uscate crocante în soarele după-amiezii?

1. „Umiditatea tulpinii” vs. „Umiditatea de rouă” și limitele densității balotului¶

• Umiditatea internă a tulpinii (apa prinsă în tulpini groase de coroană de lucernă, tulpini de trifoi sau noduri de ovăz imaturi) este mult mai periculoasă decât roua ușoară de seară pe frunze. Când o presa de balotat pătrată mare de înaltă densitate (3x4 sau 4x4 baloti comprimati la > 200 kg/m3) zdrobește tulpinile groase, seva tulpinii ascunse se scurge într-un bloc anaerob, super-izolat.
• Procentaje maxime de umiditate pentru balotare sigură (fără conservant):

2. Utilizarea acidului propionic tamponat și aplicarea „Regula transpirației în aer liber de 2 săptămâni”¶

1. Conservanți de fân cu acid propionic tamponați: Dacă ploaia care vine vă obligă să balotați fân la 20% to 26% umiditate, aplicați un conservant lichid cu acid propionic/acetic tamponat din comerț la preluarea presei (2 to 5 kg per metric ton / 4 to 10 lbs per ton, scalat la umiditate). Acidul propionic inhibă mucegaiul și bacteriile termofile. (Avertisment: sare gemă simplă [NaCl] aruncat pe balotii de fân NU previne arderea spontană decât dacă este aplicat la rate masive, neplacute de > 2% în greutate și poate atrage umiditatea ambientală în balot).
2. Nu stivuiți niciodată baloturi suspecte într-un hambar imediat („Regula transpirației în aer liber de 2 până la 3 săptămâni”):
   • Dacă o încărcătură de baloți testează peste umiditatea țintă (> 16% pentru baloturi mari sau > 20% pentru baloți mici) - sau chiar dacă doar 3 sau 4 baloți umezi dintr-un șanț scăzut sau dintr-o linie de copac umbrită sunt în vagon - NU puneți acei baloți în hambarul principal de fân.
   • Este nevoie doar de un singur balot umed îngropat în mijlocul a 500 de baloturi uscate cu os pentru a porni un cuptor bacterian care aprinde întregul hambar.
   • Depozitați balotii suspecti ** în aer liber pe paleți sau pietriș pe rânduri individuale (cu 30 cm / 1 foot goluri de aer între rânduri) sub o prelată respirabilă timp de 14 până la 21 de zile** până când își termină „transpirația” biologică și se răcesc mai jos 38 C (100 F) înainte de a le muta în interior.

(Pentru situații de urgență legate de securitatea la incendiu în agricultură și rurală, a se vedea Gaz de siloz de cereale (dioxid de azot fum roșu) și hidrogen sulfurat de gunoi de grajd, Arsuri de perii scăpate, aprinderea focului de iarbă și apărare a rezervorului de apă din mediul rural, și Rasturnare a tractorului și întoarcere înapoi. Luați în considerare să urmați un curs de prim ajutor agricol și de stingere a incendiilor în mediul rural prin intermediul biroului de extensie al județului, al Crucii Roșii sau al Ambulanței St John.)

Numerele regionale de urgență și protocoalele agenției¶

Întrebări frecvente¶

Ghiduri aferente¶

• Gaz de siloz de cereale (dioxid de azot fum roșu), boala de umplere a silozului și hidrogen sulfurat de gunoi de grajd
• Arsuri de perii scăpate, aprinderea focului de iarbă și apărare a rezervorului de apă din mediul rural
• Rasturnare a tractorului și întoarcere înapoi: de ce cuplarea deasupra barei de remorcare întoarce un tractor în 1,5 secunde
• Gripa aviară a păsărilor din curte, încălcarea prădătorilor și stresul termic pentru animale
• Numere de urgență

Surse și îndrumări oficiale¶

• ** Departamentul pentru Agricultură al Statelor Unite (USDA) și baza națională de date privind siguranța agricolă (NASD):** Prevenirea și gestionarea arderii spontane în depozitele de fân și siloz: praguri critice de temperatură a sondei (150 F to 200 F) și Siguranța reviziilor.
• Cornell University Cooperative Extension, Penn State Extension și University of Minnesota Extension: Prevenirea incendiilor din Hay Barn: faze de încălzire chimică microbiologică vs. exotermică, limite de umiditate în funcție de densitatea balotului și protocolul cu termometrul pentru conducte de oțel condus.
• Asociația Națională de Protecție împotriva Incendiilor (NFPA, Statele Unite) și Asociația Internațională a șefilor de pompieri (IAFC): Operațiuni de incendiu în hambare agricole și silozuri: piroliză cu oxigen limitat, prevenirea erupțiilor, imagistică termică și aplicarea spumei de clasa A în incendiile de fân.
• Autoritatea de incendiu din țară (CFA, Victoria, Australia) și Asociația Australiană a Industriei Furajere (AFIA): Linii directoare privind arderea spontană a carului de fân pentru fermieri și pompieri rurali.
• Confederația Europeană a Asociațiilor de Protecție împotriva Incendiilor (CFPA Europe) și asigurările sociale agricole germane (SVLFG): Orientări pentru măsurarea temperaturilor din carul de fân (Heumesssonde) și îndepărtarea în siguranță a furajelor cu autoîncălzire.