Page 27 - 消防月刊10月號

壹、發酵熱自然發火機制
不同文獻資料，對於發酵熱起火機制描述 略有不同，以下就本文所參考之文獻簡述及探 討發酵熱自然發火機制。
一、火災學 2
自然發火包含發熱與熱蓄積二個過程。自 然發火物質分 依其發熱之原因，可分為分解 熱、氧化熱、吸著熱、發酵熱及聚合熱等。可 能產生發酵熱之蓄積而發火之物質有枯草、乾 草，容易因維生物之繁殖而發熱，乾草之自然 發火有二個階段，第一階段為維生物或酵素之 作用，當溫度達 80~90°C時產生分解，第二階 段為第一階段產生之分解物產生氧化反應，使 溫度繼續上升達發火點而起火。
二、火災調查 - 自然發火火災調查 3
植物與農產品如稻草、木屑、甘蔗渣、樹 葉等會發酵放熱，熱量蓄積導致溫度升高而起 火。在推垛時因為含水量較多或因為堆垛遭雨 水滲入受潮，就易產生發酵作用。堆垛大、保 溫性好，加上導熱性差，往往容易造成堆垛自 然發火。過程可分為三個階段:生物階段、物 理(吸附)階段和化學(氧化)階段。
(一)生物階段
水分是微生物生命活動的必要條 件，沒有水分，微生物就不會存在。例 如，要使乾草堆垛內部發酵生熱，其含 水量必須超過 20%。大多數微生物生 長繁殖的最適宜溫度為 20 ~ 40°C，少 數高溫性微生物生長繁殖的最高溫度為 70 ~ 80°C。
(二)物理(吸附)階段
溫度達到 70 ~ 80°C以上時，微生 物就可能死亡，但溫度卻持續上升，因
發酵放熱物質中有些不穩定的有機化合 物開始分解，生成黃色多孔炭，它的表 面積大，具有很強的吸附蒸汽和氣體的 能力，吸附過程中大量放熱，而使堆垛 內部溫度持續升高，於此階段溫度可能 達到 150 ~ 200°C。
(三)化學(氧化)階段
當發酵放熱物質內部溫度升高到 150 ~ 200°C時，其中的纖維素就開始 熱分解、碳化，並與空氣中的氧發生反 應，在氧化的過程中放出大量的熱，致 使堆垛內部的溫度以較快的速率升高。 溫度越高，氧化反應越快，放熱速率也 越高。如此下去，溫度持續上升達到自 燃點而著火。通常情況下，含水量 20% 的稻草堆垛溫度可達 200°C以上。
(四)Kirk's Fire Investigation4:
乾草及蔬菜等都會自行發熱，必須 有適合的含水量 (12%到 21% )，才可 使發酵過程得以進行。完全乾燥的草， 則不會產生破壞性地發酵。乾草發熱的 地方會接近外部但是是靠中心處，因該 處有較充足的氧氣及有蓄熱的環境。微 生物產生之發酵熱會將乾草加熱到生物 存活之臨界點，通常在 70°C左右，不論 植物材料本身是否存在隔熱或處於良好 蓄熱環境，此範圍內的溫度都遠低於乾 草之燃點(280°C或更高)，意謂微生 物僅將溫度升高到可以引發某種放熱化 學反應時(70°C以上)，就有機會讓溫 度持續上升，而這過程之轉換及溫度之 持續升高即是發酵熱自然發火的關鍵。
每年乾草的濕度和收成的天氣都在 變化，即使是最有經驗和最謹慎的農民， 都不能有把握避免稻草的發酵自燃。
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