高大糧食平房倉火災致災機理與預防技術探究

◎ 韓 冰，劉建嶺，楊 堃，陳 凱

（中央儲備糧開封直屬庫有限公司蘭考分公司，河南 開封 475000）

糧食的安全儲存是民生的保障，糧食的質量、數量和安全更是直接關系到社會的穩定發展。同時，糧食作為一種特殊的商品，儲存工作也關系到穩定國民經濟的發展，儲存過程中如何保證糧食的安全問題目前依舊是行業內的一項重要工作。

我國的糧食倉儲的建設總體來說起步較早，因此在糧倉的安全管理方面積累了豐富的經驗。目前，我國大部分的糧食倉儲工作均采用符合國家標準的標準糧倉，對于高大平房倉來說，一般采用的是鋼筋混凝土結構，整體的機械化和現代化程度非常高。不同種類的糧倉雖然在存儲方式、規模大小等方面都不相同，但是其發生火災的原因基本相同[1]。因此，對糧倉火災的致災機理進行探究并對火災的關鍵預防技術進行梳理，對于儲糧單位的糧食儲存工作來說至關重要。

1 高大糧食平房倉火災危險性分析

1.1 典型火災案例及其危險性分析

2013 年5 月31 日下午，中儲糧黑龍江林旬直屬庫發生嚴重火災[2]，導致78 個儲糧貨位共計4.7 萬t儲存糧食過火，這場火災的發生給儲糧單位敲響了警鐘，也引起了全國百姓對糧食安全儲存的擔憂。

在大型糧倉設計之初，防火就一直是重中之重；在倉儲管理工作之中，防火問題也一直是一項十分重要的工作。糧倉的大小、間隔、防火墻的設置、定期的防火檢查一直是安全設計規范中嚴格要求的。據此次火災數據來看，林旬直屬庫的消防設施非常有限，各種安全隱患為火災埋下了伏筆，最終是由于電器短路導致了火災的發生。

1.2 糧倉火災致災機理分析

眾所周知，燃燒的發生是可燃物、溫度、氧氣以及持續的鏈式反應共同作用的[3]。對于糧倉內所儲存的糧食，其主要化學成分為碳、氫、氧等具有可燃性的元素，因此從化學本質來說，糧食本身就是可燃物，在遇到明火時極易發生火災，倉內的氧氣對于燃燒反應也是充足的。

糧倉內微生物以及糧食在儲存的過程中會持續進行呼吸作用，而這種異化作用的同時會釋放熱量，造成糧倉內溫度升高到一定程度時，糧食發生自燃。特別是當微生物處于一個適宜的溫度與濕度之下，它的的異化作用會不斷增強，加劇糧食的異化反應，使倉內溫度持續升高。

糧食籽粒中含有大量粉塵顆粒，因此在卸糧的過程中粉塵顆粒會大量地飄浮在糧庫中，與空氣形成混合物，而粉塵濃度達到一定數值并且在受限空間時，此時若空間內氧氣充足，形成的粉塵空氣混合物一旦遇高溫或明火就會發生爆炸，而糧食的這種粉塵爆炸性也是導致糧倉火災的一個重要原因。

目前儲糧工作中無論采用哪種糧食儲存方式，都要使用覆蓋材料對糧食表層進行封存，且在糧食儲存過程中，為了保證儲糧期間糧食不變質、不遭受蟲害，通常會采用熏蒸殺蟲化學藥劑對糧食進行處理，這便導致糧倉內的易燃易爆物相對較多，一旦遭遇明火或長期處于高溫環境下，極易引發火災。

2 糧倉火災的兩種主要類型分析

2.1 糧倉內糧食自燃火災分析

糧食自燃火災按照起火原因的不同可分為糧食自燃和化學藥劑自燃兩種。多數糧倉火災的發生都是由于糧食本身的可燃性質所決定的，由于糧食的主要成分是由碳、氫、氧等化學元素組成，因此本質上講糧食就是一種可燃物[4]。

首先，當糧倉內的環境適合糧堆內的微生物進行異化作用時，微生物的呼吸強度會明顯提升，同時釋放出足以導致糧溫上升的熱量，溫度升高又會使微生物加快分解有機物，造成糧食腐敗，且生成大量低燃點的碳氫化合物。而糧倉內溫度升高之后會使霉菌代謝作用加劇，代謝作用釋放出的能量持續升高倉內溫度與濕度，當濕度達到一定值，曲霉菌的作用繼而提高倉內溫度，此時溫度的反作用會使得倉內的濕度達到90%以上，濕度的升高會加劇部分高溫菌異化作用，導致糧堆的溫度會持續升高到70 ℃。

其次，為了保證糧食儲存安全，在其儲存過程中會使用化學熏蒸藥劑來抑制糧堆內的蟲害以及微生物的正常生理活動，以此保證糧食不受侵蝕。雖然熏蒸藥劑的首要作用是防止糧食霉變，但是這些熏蒸藥劑的種類大多都是易燃易爆化學品，尤其是化學藥劑中的磷化物極易與空氣中所含的水分發生反應生成低燃點的磷化氫氣體，當這種氣體濃度在糧倉內達到一定程度時，即便處于常溫下也能夠燃燒。

糧食的整個自燃過程會出現三個階段的變化：生物階段、物理階段、化學階段。生物階段主要就是糧堆內部生物異化作用釋放大量的熱量，加之糧倉是一個散熱較慢的封閉環境，這會導致倉內溫度升高，最終高溫導致微生物逐漸死亡，生物階段告終。在物理變化階段中糧食中的部分化合物會在高溫作用下分解生成物質表面積很大、能夠吸附大量蒸汽的多孔碳，吸附過程所釋放的熱量持續升高糧堆溫度，使更多新的化合物碳化為多孔碳，從而繼續吸附過程。在化學階段中糧食籽粒中的有機物質會開始氧化并生成大量熱量，導致溫度繼續升高，高溫反作用促進氧化反應加快，放熱繼續增大，最終達到自燃點。

2.2 糧倉內粉塵爆炸致災分析

粉塵是粒徑小于75 μm 的固體懸浮小顆粒，在氣溶膠中將直徑小于100 μm 且能夠暫時懸浮于空氣中的固體細小顆粒稱為粉塵[5]。糧食粉塵顆粒的主要成分與糧食籽粒相同，主要也是由碳、氫、氧等元素構成的碳水化合物，而這些成分都能夠在空氣中發生燃燒，因此糧食是具有粉塵爆炸特性。這種特性主要是發生在糧食入庫的過程中，由于糧食入庫時裝卸過程會產生大量粉塵，當粉塵濃度在一個封閉的受限空間內達到一定數值，再者加上入庫過程也會導致整個倉內的氧氣十分充足，此時只要遇到明火或持續高溫就會發生爆炸，甚至會發生多次爆炸。

3 火災預防技術分析

3.1 防止糧倉火災的發生

對于糧食倉儲企業來說，加強員工消防培訓并完善消防安全責任制是減少火災隱患的關鍵。倉儲工作組的負責人要切實對倉庫安全負責，倉庫保管人員也應在日常工作中熟悉糧食品類、加強倉庫巡查，發現異常立即采取措施。

對于建筑設計來說，一定要在糧庫設計施工之初對庫區的防火布局進行合理的分區布置，各區域以及各倉庫之間要按照嚴格按照規范設置防火間距和防火墻。庫區內必須設置消防設施以及消防車通道。防火間距要嚴格按照《糧食防火設計規范》中的要求根據倉庫規模和類型而確定，如表1 所示。

表1 不同倉庫類型與儲糧量的防火間距表

庫區內嚴格控制火源，電力設施以及防雷裝置的布置要符合國家標準，并對此類裝置進行定期的安全質量檢測，排除隱患；糧庫防火區域內應嚴禁吸煙和動用明火；除照明線路外不允許隨意敷設電線和其他動力電氣設備；下班或結束工作時，工作人員必須切斷倉庫內電源。

3.2 防止化學藥品自燃

在使用化學試劑時，投藥點不能過于集中，滿足消滅蟲害要求的前提下要盡量分散；要嚴格按照不同類別的危險化學試劑的存放要求進行存放，盡量選擇避免陽光直射、低溫、干燥等空間；與熏蒸劑接觸的部件應耐熏蒸腐蝕；倉內可采用環流熏蒸方式。

3.3 防止糧食自燃

防止糧食發生自燃的關鍵就在于溫度的控制。

首先，在糧食進入庫區之前就要嚴格監測糧食的質量，對糧食的水分含量、糧溫以及糧食雜質含量等進行檢測，若沒有達到國家標準，不允許入倉。

其次，要設置固定間隔時間對糧堆溫度、倉內溫度以及大氣溫度進行檢測，并根據糧倉外界環境條件的變化，及時采用不同的控溫方式或通風方式對糧堆溫度進行均溫均濕的控制，只有這樣糧食的安全質量才能夠有所保障。

最后，要注意倉內糧堆高度，若糧堆過高會嚴重影響機械通風的效果，不利于糧溫的控制，適當的糧堆高度可降低糧倉內糧食發生自燃火災的可能性。

3.4 防止糧倉內粉塵爆炸

通過粉塵爆炸發生的機理可以知道，對于該類爆炸火災的預防中，最重要且最關鍵的就是控制密閉環境中的粉塵濃度，因此降低粉塵濃度使其達不到爆炸的極限濃度是最重要的。防止糧食發生粉塵爆炸的措施有：時刻注意糧倉內的衛生環境，對粉塵要進行及時的清除處理；在糧食向庫房的輸送過程中加強通風，及時通過通風系統將糧食粉塵排出倉房，控制粉塵濃度；糧食儲存過程中也要適時通風，不但可以防止粉塵濃度過高，也可以有效控制倉內溫度；另外，粉塵爆炸的一個原因即為密閉空間，所以機械通風可以促進倉內空氣與外界環境及時進行交換；増加設備的密閉性并且定期檢測糧倉內的糧塵量。

4 機械通風預防火災技術

4.1 機械通風理論基礎與安全儲糧標準

目前，在糧食儲存工作中，機械通風儲糧技術的應用十分廣泛，對糧食的安全儲藏起到巨大作用。

對糧倉內進行機械通風的目的就是達到倉內外空氣的交換。其作用原理為利用倉房內的風機所產生的壓力差把糧倉外部的空氣與糧堆內部空氣進行交換，從而使糧堆內的溫度降低，進而改變糧堆內部的溫度環境，達到均溫儲糧的目的。

文獻[6]中記載，經過長期的實驗表明，15 ℃以下一般是糧食儲藏的最合適溫度。該溫度可以有效限制倉內生物的異化作用，避免因異化作用而產生大量的熱量，從而防止糧倉內溫度上升而發生火災。

4.2 糧倉通風設計

4.2.1 風道布置

通風道的形式可以采用地槽或地上籠，布設主風道和支風道要盡量對稱，各支風道之間的距離要相等并與主風道緊密連接，通風口與墻壁接觸處、通風管道與地面接觸處應嚴緊無縫，必要時可用麻袋片或毛氈鋪墊，滿足氣密性要求。風道鋪設完成后，應接上離心風機進行試運轉，通過調節支風道與主風道連接處的閥片，保證每條支風道的風量均勻[7]。

總通風量按照式4-1 計算。

式中：Qs——總通風量（m2/h）

q——單位通風量（m2/h·kg）

A——每組風網對應的堆糧面積（m2）

ρ——糧食質量密度（kg/m2）

h——糧食平堆高度（m）

4.2.2 通風原則

機械通風按通風目的分類主要包括常規通風、應急通風、出倉通風。

常規通風主要是為了糧食儲藏安全穩定性進行的通風，通風時要注意外界大氣條件是否能夠滿足通風目的的需要，既要保證高效率，又要保證有足夠的機會與時間進行通風。應急通風則不受外界溫度與濕度的限制，最主要的目的是減低與控制糧倉內糧食的溫度，對糧食的安全性進行應急處理。出倉通風工作進行時，一定要保證每6～12 小時進行一次糧食質量檢驗，確保在出倉時糧食質量達標。在任何情況下進行通風工作，都要保證儲糧安全，防止糧食發生結露、濕熱聚集、分層等影響糧食質量的情況。

糧食機械通風工作涉及大氣環境中的的溫度、濕度、露點等參數及其之間的關系組合，因此要確保通風的質量和較小的能耗時，就要注意每種類型通風的原則和技術規程，在糧倉內與大氣環境中找出最佳的參數平衡點，同時根據通風目的、通風時機、通風情況準確選用最合適的風機類型以及采取連續通風或間歇通風等通風方式，力爭達到均勻的通風效果，盡量減少通風死角[8]。

5 結語

從糧食發生火災的原因以及火災機理分析，得出糧倉所發生的火災一般分為兩種類型，分別是糧食自燃火災和粉塵爆炸火災，其中糧食自燃火災是最易發生的。

通過對糧食自燃火災發生類型進行探究，研究防止糧食自燃的關鍵因素在于倉內溫度的控制，即控制糧倉內環境的溫濕度是防止糧食自燃的關鍵；通過對糧食發生粉塵爆炸火災的原因進行探究，得出對糧食粉塵爆炸影響最大的兩個因素即為粉塵的濃度和一個密閉空間，因此有效控制粉塵濃度是防止糧食粉塵爆炸的關鍵。

最后通過對糧食儲藏工作中常用的機械通風方法的作用原理進行探究，得出機械通風不但有利于糧食儲藏時間，也是糧食火災預防中的一項關鍵技術。