谷物粉尘爆炸和储存谷物火灾仍然是设施结构、设备和库存严重受损和损失的重要原因。甚至，面临员工经常受伤或死亡。

普渡大学对美国每年因谷物粉尘爆炸造成的人员死亡和受伤进行统计。在2020年，发生了8起事件（9人受伤，无人死亡）。10年爆炸的平均数为8.1起（8.1人受伤，1.7人死亡）。在过去的十年中，粉尘爆炸最常发生在谷物升降机（81个中的46起），玉米是最常处理的谷物类型（81起中的39起）。爱荷华州是过去10年（9起）和1958年以来（98起）发生谷物粉尘爆炸最多的州，其次是伊利诺伊州（86起）和内布拉斯加州（82起），都是主要的玉米生产、处理、储存、加工和使用中。

谷物自热过程与木炭化过程相似。炭化是一个所谓的慢速热解过程，在没有氧气的情况下，在长时间内加热木材或有机材料（含有纤维素、半纤维素和木质素成分，是玉米和其他谷物的主要成分）。这个过程用于将木材转化为木炭已经有几千年的历史。它通常分三个阶段进行：

（1）脱水：超过100°C，生物质孔隙中的水分通过水蒸气被蒸发。在谷物存储中，13-17%的含水量被降低到接近零。

（2）热分解：热分解在260°C至300°C（500°F至572°F）之间开始。干燥的生物质中的纤维素、半纤维素和木质素成分会分解并碳化。挥发性成分被释放出来。如果在这个阶段受到干扰，空气进入，可能会发生燃烧。

（3）冷却：热分解后，炭化的生物质需要冷却。冷却阶段比热分解（即碳化）阶段需要更长的时间。

储存的谷物是一种多孔材料，空气空隙（孔隙率）从大米的45%到大麦的50%，到玉米和小麦的40%到45%，到圆仁谷物如大豆、高粱和油菜的35%到40%。缺氧的结果是霉菌孢子包住谷粒，填充谷粒之间的空隙，把不断增长的谷粒结成一团。

谷物团的中心是自热的 "热点"，由于霉菌孢子以淀粉和油为食，谷物颗粒开始变褐，然后变黑。氧气被耗尽，同时谷物温度上升。由于霉菌孢子的呼吸作用将淀粉和油转化为热量、水和二氧化碳。除非，温度传感器在 "热点 "附近，否则温度电缆需要比二氧化碳传感更多的时间来采集谷物的自热，而二氧化碳传感对于检测储存谷物群中的早期变质情况是非常好的。

储存产品中昆虫也会造成 "热点"（尤其夏季作物，如小麦）。以霉菌孢子为食的昆虫（即毛霉甲虫）将有助于产生霉菌引起的"热点"。昆虫和霉菌物种都有最佳的繁殖条件，在45-50℃的温度下开始死亡。由于霉菌孢子产生的菌丝体填充了受感染的果核周围的空隙，并封住了热量，一旦氧气耗尽，水分蒸发，生化自热过程就会停止，热化学热解过程就会开始进行。

据文献描述，"木材在220°C时变成棕色，在280°C时变成深棕黑色，在310°C时变成容易粉化的一团。在300°C时制成的木炭是棕色的，柔软易碎，在380°C时容易燃烧；在更高的温度下制成的木炭是硬而脆的，在加热到约700°C时才会燃烧。"

成功完成炭化的关键是保持密闭，直到缓慢的热解过程将木质生物质转化，然后再让产生的木炭冷却。如果在炭化过程之前受到干扰（即气密性密封破开，氧气进入），木炭就会着火。因此，只要进入缓慢热解过程的自热谷物团不被干扰，就不会引起火灾。

此外，正在进行缓慢热解的谷物可能被周围的谷物充分隔离，以至于该过程可以一直进行，而不会对储存谷物块造成进一步的损害。这一点在筒仓中得到了证明，由于霉菌菌丝体可能是密闭的，谷物周围的绝缘性能，以及缺乏通气导致的强制空气流动，发黑的谷物柱从未被点燃。

电缆传感器将缓慢地显示高温点，有可能误导储粮管理者。在开始卸下谷物块的那一刻，炭化的谷物体积受到干扰，使其暴露在周围空气空隙中的氧气中，火焰被点燃并开始起火，如果打开通气风扇，火势会进一步加剧。

除了监测和维护存储谷物的做法外，防止存储谷物自热、缓慢热解和火灾的三个关键做法是：

（1）将谷物保持在安全含水量中。安全的含水量是由温度决定的，无论通气扇是否开启，都要使储存的谷物保持空气相对湿度低于70%，能使霉菌不产生孢子导致谷物变质。

（2）谷物的低温储存。如果粮食无法冷却或保持在15-17℃的昆虫繁殖和发展的最低阈值温度以下，则应在观察到自热之前利用粮食，在自热发生时立即转移（或翻转），或进行熏蒸，最好能杀死昆虫。

（3）使用CO₂传感器监测储存的谷物，永久安装在储存结构的顶部，或者是手持式定期检查气流。浓度低于600ppm，表明霉菌没有产生孢子并导致谷物变质的发生。浓度为600-1500ppm时，表明霉菌开始生长，昆虫出现，或湿气渗入。浓度为1,500-4,000 ppm或更高，明确表明有严重的霉菌感染和/或昆虫侵扰。

一旦确定火灾即将发生或已经发生，就必须立即采取措施，防止火灾发生或控制火势蔓延。一旦起火，储存的粮食燃烧缓慢但温度极高。以下步骤是业内最推荐的步骤。粮库工作人员在通知应急部门后，可以也应该立即完成这些措施。

（1）切断结构的电源。

（2）尝试覆盖所有通气风扇或管道，以切断对火的空气供应。

（3）不要封住储存结构顶部的屋顶通风口，因为这将导致压力的增加。

（4）避免向粮食储存结构的火堆放水。

（5）在向加热、燃烧的谷物喷水时，要注意持续的粉尘爆炸以及蒸汽爆炸问题。

（6）注意安全，并打电话报警--如果没有其他原因，只是为了提供额外的情况分析和建议，以支持当地的应急服务，因为他们往往没有接受过应对储存谷物火灾的培训。

保存储存谷物质量的关键是了解霉菌（或真菌）孢子更多的是被谷物粒周围空气的相对湿度激活，而不是温度。相对湿度高于65%至70%是一般的激活阈值。

这意味着在任何温度下，与65-70%的相对湿度保持平衡的含水量决定了真菌是否会生长或谷物是否会继续安全储存。

用传感技术和监测系统监测储存的谷物，可以跟踪温度、水分含量和二氧化碳，对早期检测和减轻变质和自热的发生至关重要。大多数储存问题是由湿气渗入和昆虫渗入储存结构造成的，这导致病菌、真菌和昆虫的生物呼吸作用增加。

最终，生化呼吸过程让位于热化学热解过程，当受到干扰和/或充气时，氧气会点燃并使炭化的谷物团发热。不要低估与控制储存谷物火灾有关的挑战和危险。