糧食倉房的氣密性分析

◎陶金亞，張來林，黃浙文，渠琛玲，李建鋒，李超彬

（1.河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院，河南 鄭州 450001；2.中央儲(chǔ)備糧三亞直屬庫，海南 三亞 572000）

糧食倉房的氣密性分析

◎陶金亞1，張來林1，黃浙文2，渠琛玲1，李建鋒1，李超彬1

（1.河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院，河南 鄭州 450001；2.中央儲(chǔ)備糧三亞直屬庫，海南 三亞 572000）

倉房的氣密性是安全儲(chǔ)糧的關(guān)鍵，本文論述了倉房氣密性對(duì)儲(chǔ)糧效果的影響和國內(nèi)外糧倉的氣密性現(xiàn)狀，從選用結(jié)構(gòu)優(yōu)、氣密好的設(shè)計(jì)方案入手，通過加強(qiáng)建筑設(shè)計(jì)與倉儲(chǔ)工藝的有機(jī)結(jié)合、嚴(yán)格管理倉房建設(shè)各環(huán)節(jié)等措施，切實(shí)提高倉房的氣密性。

糧食倉房；氣密標(biāo)準(zhǔn)；糧食儲(chǔ)藏

氣密性是指糧食倉房對(duì)氣體的密封性能［1］。長期以來我國對(duì)糧倉的氣密性的重視程度不夠，既無提高倉房氣密性的措施，又無倉房氣密性檢測標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致建成的大部分倉房的氣密性極差。目前，一些儲(chǔ)糧害蟲對(duì)磷化氫的抗性達(dá)到數(shù)十倍甚至上百倍，除熏蒸操作不合理外，在很大程度上與倉房氣密性差有關(guān)。倉房氣密性不僅與倉房結(jié)構(gòu)有關(guān)，還關(guān)系到儲(chǔ)糧技術(shù)的應(yīng)用效果和儲(chǔ)糧成本。倉房具有良好的氣密性是進(jìn)行安全儲(chǔ)糧的前提條件［2］，在倉房設(shè)計(jì)與使用過程中，必須高度重視倉房的氣密性能。

1 糧倉氣密性與儲(chǔ)糧的關(guān)系

1.1 倉房氣密性差增加害蟲治理的難度

殺滅糧堆中害蟲的主要方法有氣調(diào)缺氧儲(chǔ)藏、化學(xué)熏蒸殺蟲等，其應(yīng)用前提是倉房擁有良好的氣密性。若倉房氣密性差，則需對(duì)倉房進(jìn)行氣密性改造或用薄膜對(duì)糧堆進(jìn)行密閉。倉房的氣密改造或糧堆密閉不僅加大保管員的工作量，且操作繁瑣，還大大增加了儲(chǔ)糧成本。

如2008年，三明庫因21號(hào)倉的氣密性差，對(duì)糧堆進(jìn)行氣囊單面密封，但未達(dá)到理想的充氮?dú)⑾x效果，中間補(bǔ)氣數(shù)次，同時(shí)增加了操作工作量和儲(chǔ)糧成本［3］。在熏蒸殺蟲時(shí)，倉房氣密性差會(huì)導(dǎo)致磷化氫氣體泄漏嚴(yán)重，在熏蒸期間需要反投藥，磷化鋁用量也由最初的10余kg增加到現(xiàn)在的70～80 kg，既增加了害蟲治理的難度［4］，又費(fèi)財(cái)費(fèi)力。

1.2 害蟲抗性的產(chǎn)生

磷化氫以其高效低殘留、制作容易、操作簡便、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)成為當(dāng)前倉儲(chǔ)業(yè)的王牌熏蒸殺蟲劑。然而在長期使用過程中，害蟲對(duì)磷化氫產(chǎn)生了很強(qiáng)的抗藥性，殺蟲效果也大受影響。害蟲抗性的產(chǎn)生除與害蟲品種、長期大量單一使用熏蒸劑有關(guān)外，還與倉房的氣密性有很大關(guān)系。

長期以來，平房倉一直是我國儲(chǔ)糧的主要倉型，但所建倉房的氣密性大多較差［5］，在熏蒸殺蟲時(shí)倉內(nèi)熏蒸氣體泄漏較快。為達(dá)到熏蒸殺蟲目的，多數(shù)糧庫盲目加大藥劑用量，使熏蒸倉內(nèi)的毒氣濃度在短時(shí)間內(nèi)過高。自身保護(hù)性使害蟲在剛接觸高濃度毒氣時(shí)會(huì)出現(xiàn)短暫的保護(hù)性昏迷，待倉內(nèi)磷化氫濃度降低后害蟲蘇醒。久而久之，周期性大劑量的熏蒸篩選出了抗性極強(qiáng)的害蟲品系［6］。劉朝偉［7］、禹建輝［8］、曹陽［9］等人都測定到極高抗性品系的害蟲，如米象、谷蠹和赤擬谷盜等都屬于較強(qiáng)抗性的儲(chǔ)糧害蟲。

1.3 倉房氣密性影響熏蒸與氣調(diào)殺蟲的效果

熏蒸殺蟲效果與糧堆內(nèi)熏蒸劑的濃度和有效濃度的維持時(shí)間有關(guān)，遵循赫博爾規(guī)則（Cn×t=K，K是害蟲達(dá)到某死亡率時(shí)的常數(shù)，指數(shù)n是毒力系數(shù)）。磷化氫的指數(shù)n值小于1，故從表達(dá)式可知延長熏蒸時(shí)間t比提高濃度C更重要［10］。實(shí)踐證明，倉房的氣密性不好，即使增大熏蒸劑的劑量，倉內(nèi)或糧堆內(nèi)的高濃度熏蒸劑也維持不了幾天。熏蒸劑維持時(shí)間t與倉房的氣密性成正相關(guān)，所以倉房氣密性直接影響熏蒸殺蟲效果［11］。

周長金［12］等曾在安陸庫進(jìn)行了不同氣密性倉房熏蒸殺蟲試驗(yàn)。試驗(yàn)選取半衰期為78 s的45號(hào)倉作為試驗(yàn)倉，半衰期為54 s的49號(hào)倉作為對(duì)照倉。熏蒸結(jié)束后試驗(yàn)倉維持磷化氫濃度在100 mL/m3的天數(shù)為25 d，對(duì)照倉為16 d；在兩倉熏蒸結(jié)束30 d后檢查，均未發(fā)現(xiàn)活蟲；6個(gè)月后再次檢查，試驗(yàn)倉仍無活蟲，對(duì)照倉主要害蟲密度為6頭/kg?？梢姎饷苄院玫膫}房熏蒸殺蟲效果更好。

1.4 倉房氣密性對(duì)控溫儲(chǔ)糧穩(wěn)定性的影響

在儲(chǔ)糧期間，氣密性差的倉房在與倉外環(huán)境進(jìn)行氣體交換的同時(shí)也進(jìn)行著濕熱交換，外界環(huán)境中的濕熱會(huì)在風(fēng)壓差和熱壓差的作用下，通過墻體、屋頂?shù)忍幍目p隙滲入倉內(nèi)，從而影響到糧堆局部的溫度與水分含量，若處理不及時(shí)則會(huì)導(dǎo)致糧堆發(fā)熱霉變，造成糧食損失。倉房氣密性差既破壞了糧堆的儲(chǔ)糧穩(wěn)定性，又會(huì)使倉內(nèi)充氮?dú)庹{(diào)或熏蒸殺蟲的氣體泄漏，還會(huì)受外界高溫影響使倉內(nèi)溫度升高，反復(fù)充氮、多次補(bǔ)投藥劑和延長制冷設(shè)備開機(jī)時(shí)間等做法均會(huì)大大增加儲(chǔ)糧費(fèi)用支出。如崇仁國庫曾用谷冷機(jī)進(jìn)行糧堆冷卻降溫試驗(yàn)，三臺(tái)谷冷機(jī)共開機(jī)400 h，降溫操作后的36 d內(nèi)，各層糧溫回升明顯。后檢查發(fā)現(xiàn)倉房屋頂錫膜開裂，拱板間的縫隙較大?？梢?，較差的倉房氣密性能嚴(yán)重影響控溫儲(chǔ)糧的效果［13］。

2 國內(nèi)外糧倉的氣密狀況與氣密標(biāo)準(zhǔn)

2.1 國外糧倉氣密性的狀況

為保證氣調(diào)儲(chǔ)糧和熏蒸殺蟲的效果，國外發(fā)達(dá)國家對(duì)倉房都有各自的氣密性要求。

澳大利亞筒倉氣密標(biāo)準(zhǔn)為打壓后空倉初始?jí)毫?.5 kPa降至1.5 kPa所需時(shí)間大于5 min的倉房為氣密一級(jí)；從1.5 kPa降至0.75 kPa的時(shí)間大于5 min的倉房為氣密二級(jí)；從0.75 kPa降至0.25 kPa的時(shí)間大于5 min的倉房為氣密三級(jí)［14］。聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織FAO也推薦使用此標(biāo)準(zhǔn)。

日本對(duì)糧倉的氣密要求更為嚴(yán)格，筒倉建成后要進(jìn)行密閉程度審查，在空倉條件下加壓到4.9 kPa，20 min后筒倉內(nèi)壓力仍不低于1.96 kPa則認(rèn)為該倉房氣密性合格。

荷蘭采用壓力衰減法檢測糧食筒倉的氣密性。筒內(nèi)壓力從2 5 kPa降至1.5 kPa、從1.5 kPa降至0.75 kPa、從0.75 kPa降至0.25 kPa分為3個(gè)氣密性等級(jí)，半衰期均不低于5 min、符合標(biāo)準(zhǔn)的筒倉才能進(jìn)行熏蒸作業(yè)［15］。

2.2 我國糧倉氣密性的現(xiàn)狀

我國原無明確的倉房氣密性標(biāo)準(zhǔn)，在以往倉房建設(shè)中，由于認(rèn)識(shí)和經(jīng)濟(jì)上的原因忽視了對(duì)糧倉氣密性的要求。而是在新倉投入使用后，倉儲(chǔ)部門再對(duì)倉房不合適的部位進(jìn)行改造。最突出的例子是1998年國家250億kg的糧倉建設(shè)，在設(shè)計(jì)中未考慮倉房的氣密措施，在新倉建好后，相關(guān)部門才出臺(tái)我國新建倉驗(yàn)收的最低氣密性標(biāo)準(zhǔn)，即500Pa→250Pa的壓力半衰期為平房倉≥40 s，筒倉、淺圓倉≥60 s。對(duì)未達(dá)到氣密要求的倉房，國家增撥費(fèi)用進(jìn)行氣密性改造，既花錢、又費(fèi)工、效果還差。我國倉房的氣密性普遍較差，在實(shí)際生產(chǎn)中糧庫只能對(duì)熏蒸倉采取薄膜密閉門窗孔洞、氣調(diào)倉采取大氣囊密閉糧面等臨時(shí)密閉措施，以彌補(bǔ)倉房氣密性差的不足，達(dá)到熏蒸與氣調(diào)作業(yè)對(duì)倉房氣密性的最低需求，但操作繁雜、作業(yè)費(fèi)用高。

2010年，國家標(biāo)準(zhǔn)《糧食儲(chǔ)藏 平房倉氣密性要求》（GB/T 25229-2010）頒布，表明我國開始注重倉房的氣密性。近幾年新建倉房的氣密性明顯好于以往所建倉房，如余杭區(qū)糧庫平房倉氣密性達(dá)到3～6 min，廣州南沙庫、東莞常平庫的淺圓倉氣密性達(dá)到7～15 min。因此，為提高儲(chǔ)糧技術(shù)應(yīng)用效果和降低保管費(fèi)用，必須提高倉房的氣密等級(jí)。

2.3 現(xiàn)有糧倉的氣密標(biāo)準(zhǔn)

1999 年原國家糧食儲(chǔ)備局通知下發(fā)的《高大平房倉儲(chǔ)糧技術(shù)規(guī)程（試行）》3.3條中規(guī)定，平房倉在密閉狀態(tài)下0.5 kPa初始?jí)毫ο碌陌胨テ趹?yīng)不小于40 s，淺圓倉、筒倉應(yīng)不小于60 s。這是當(dāng)時(shí)對(duì)新建倉房驗(yàn)收的臨時(shí)標(biāo)準(zhǔn)，不能作為糧庫日常管理中的氣密標(biāo)準(zhǔn)。2010年頒布的《糧食儲(chǔ)藏 平房倉氣密性要求》（GB/T 25229-2010）對(duì)倉房氣密性提出了較高要求，它將倉房分為熏蒸和氣調(diào)兩種用途、整倉密閉和糧堆薄膜密閉兩種形式。整倉密閉的氣密要求見表1，薄膜密閉糧堆的氣密要求見表2。

表1 平房倉整倉密閉的氣密等級(jí)表

表2 薄膜密閉糧堆的氣密等級(jí)表

3 提高倉房氣密性的途徑和措施

3.1 摒棄氣密性較差的倉房設(shè)計(jì)與建造方案

倉房結(jié)構(gòu)不佳是造成倉房氣密性差的主要原因，在建筑設(shè)計(jì)時(shí)摒棄一些結(jié)構(gòu)不合理、氣密性差的方案是提高倉房氣密性的有效途徑。

拱板倉的拱板間伸縮縫、拱板與山墻和檐墻的結(jié)合部位都是倉房的漏氣點(diǎn)且較難處理。但在實(shí)際使用中，糧庫只能采用糧面薄膜“一面封”或“大氣囊密封”的措施解決熏蒸殺蟲或氣調(diào)儲(chǔ)糧時(shí)倉房氣密性差的問題。雙層墻體結(jié)構(gòu)在施工時(shí)只能粉刷內(nèi)外墻的外側(cè)，若施工質(zhì)量不佳，如勾莊庫和長樂庫的雙層墻體平房倉的氣密性極差且找不到漏氣點(diǎn)，在生產(chǎn)中不得不采用墻面掛膜的方式解決倉墻氣密性差的問題。新型多孔墻磚雖有諸多優(yōu)點(diǎn)，但材質(zhì)疏松、強(qiáng)度差、透氣和透水性好，建成糧倉的氣密、隔熱和防潮性能都受影響，尤其是在墻體上打孔，導(dǎo)致倉房墻體的防水性、牢固性進(jìn)一步下降。如原陽庫采用多孔磚材質(zhì)砌墻，建好新倉的氣密性極差，氣密測試時(shí)倉內(nèi)最大壓力不足0.3 kPa且找不到漏氣部位，使用時(shí)只能采用掛膜方式解決熏蒸的氣密問題。

因此，在未較好地解決拱板倉的氣密性前，建議糧庫不要選用拱板倉；雙層墻體結(jié)構(gòu)、多孔磚和粉煤磚等建材無法滿足糧倉對(duì)儲(chǔ)糧性能的要求，建倉時(shí)不要選用雙層墻體和多孔磚。

3.2 著力建造氣密性好的筒式倉

隨著人民生活質(zhì)量的提高，城市發(fā)展呈現(xiàn)出土地資源越來越緊張、土地價(jià)格與人工成本越來越高、物流需求速度越來越快的趨勢(shì)。筒式倉具有占地面積小、機(jī)械化程度高、大糧堆穩(wěn)定性好、倉房孔洞少且氣密性好等特點(diǎn)，正好能滿足這些要求，成為當(dāng)前新倉建設(shè)的主流倉型；而平房倉存在占地面積大、機(jī)械化程度低、門窗孔洞多且氣密性差等不足，屬于逐步減少和淘汰的倉型。縱觀發(fā)達(dá)國家倉型的變化規(guī)律和我國20世紀(jì)90年代以來倉型變化和不同倉型所占比例的變化規(guī)律，可看出淺圓倉已成倉房建設(shè)的主流倉型。因此，糧庫建倉應(yīng)選用機(jī)械化程度高、氣密性好、糧情穩(wěn)定的筒式倉。

3.3 加強(qiáng)建筑設(shè)計(jì)與倉儲(chǔ)工藝的有機(jī)結(jié)合

采用薄膜密封倉房的門窗孔洞、進(jìn)行糧面覆蓋的方法使老舊倉房滿足熏蒸殺蟲或充氮?dú)庹{(diào)的要求，符合當(dāng)時(shí)的國情，不失為一種經(jīng)濟(jì)、有效提高倉房氣密性的實(shí)用做法，在倉儲(chǔ)工作中發(fā)揮過重要作用。然而在科技飛速發(fā)展、國家強(qiáng)大富裕的今天，糧庫仍靠薄膜密閉解決倉房的氣密性問題說明我國倉房密閉技術(shù)尚未提高、與先進(jìn)倉儲(chǔ)工藝相脫節(jié)，且人工薄膜密閉還存在著用人多、操作麻煩、勞動(dòng)強(qiáng)度大、成本高等諸多弊端。另外，凡倉房漏氣部位都是由設(shè)計(jì)不到位、門窗器具選用不合適或施工質(zhì)量差等原因造成的。因此，建筑設(shè)計(jì)必須與倉儲(chǔ)工藝相結(jié)合，設(shè)計(jì)者要考慮倉儲(chǔ)管理的使用，使用者要配合設(shè)計(jì)者優(yōu)化倉房的結(jié)構(gòu)，同時(shí)還要加大建倉資金的投入、提高倉房設(shè)計(jì)級(jí)別，從倉房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、器具選用上入手，徹底解決倉房氣密性差的問題。

3.4 加強(qiáng)倉房建設(shè)各環(huán)節(jié)的管理

建倉是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，任何一個(gè)環(huán)節(jié)不到位都會(huì)影響到倉房的氣密性。第一，要選擇專業(yè)設(shè)計(jì)院，糧倉屬于特種建筑物，民用設(shè)計(jì)院不了解儲(chǔ)糧特性，無法設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)合理的倉房。第二，選用技術(shù)過硬的施工隊(duì)，建造出高質(zhì)量的倉房，同時(shí)招標(biāo)時(shí)要給企業(yè)留出贏利空間，避免最低價(jià)中標(biāo)，否則偷工減料、施工質(zhì)量下降，最終受損失的還是糧庫。第三，加大資金投入，選用優(yōu)質(zhì)的門窗與器具，切實(shí)起到對(duì)倉房工藝孔洞的密閉作用。第四，要有一支作風(fēng)過硬的管理、監(jiān)理團(tuán)隊(duì)，對(duì)倉房設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量的把關(guān)最終落在糧庫建倉管理人員與監(jiān)理的肩上，作風(fēng)要過硬，嚴(yán)格把控建倉的每一環(huán)節(jié)。

雙層墻體漏氣，杭州余杭區(qū)庫將雙層墻體合二為一改成單墻體，不僅提高了墻體的氣密性，還加強(qiáng)了墻體的隔熱性能；同時(shí)在建倉過程中充分發(fā)揮監(jiān)理對(duì)工程質(zhì)量的監(jiān)督作用，對(duì)沙漿不飽滿的墻體連續(xù)推倒重建兩次，使施工質(zhì)量一直保持較優(yōu)狀態(tài)，最后建成倉房的壓力半衰期達(dá)到3～6 min。

山東肥城庫［16］的建倉人員精心施工、嚴(yán)格管理，把提高倉房氣密性的重點(diǎn)放在倉房施工質(zhì)量、門窗器具的選購、工藝孔洞的密封處理等方面，所建新倉在0.5 kPa壓力下，用薄膜密封門窗的倉廒壓力半衰期達(dá)到120 s，尤其是未用薄膜密封門窗的倉房，僅靠關(guān)閉門窗孔洞，其氣密性達(dá)到了55 s。由此可見，嚴(yán)格把控施工質(zhì)量是提高倉房氣密性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

4 結(jié)語

倉房氣密性與儲(chǔ)糧效果、儲(chǔ)糧成本密切相關(guān)，要提高倉房的氣密性，必須從加大倉房建設(shè)的資金投入、提高設(shè)計(jì)級(jí)別、選用質(zhì)量優(yōu)的門窗與器具等方面入手，通過建筑設(shè)計(jì)與倉儲(chǔ)工藝的有機(jī)結(jié)合，精心組織、嚴(yán)格監(jiān)管，加強(qiáng)建倉各環(huán)節(jié)的管理，切實(shí)提高倉房的氣密性。

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Analysis of the Air Tightness of Grain Warehouse

Tao Jinya1， Zhang Lailin1， Huang Zhewen2， Qu Chenling1， Li Jianfeng1， Li Chaobin1
（1. Henan University of Technology， School of Food Science and Technology， Zhengzhou 450001， China；2.State Grain Reserves Sanya Depot， Sanya 572000， China）

The good air tightness of grain warehouse is the key to the safety of grain storage. This paper discusses the infuence of air tightness on stored grain and the present situation of the air tightness of the barn. To improve the air tightness of the barn from the measures of structure selection， the good air tightness design program， the combination of architectural design and storage technology and the strict managements of warehouse construction.

Grain warehouse； Air tightness standard； Grain storage

S379.3

10.16736/j.cnki.cn41-1434/ts.2016.16.013

十三五國家科技項(xiàng)目，《現(xiàn)代糧倉綠色儲(chǔ)糧科技示范工程》子項(xiàng)目一“糧倉氣密及隔熱性能提升材料、新工藝開發(fā)與示范”（編號(hào)：2016YFD0401601）。

陶金亞（1990-），男，河南商丘人，碩士研究生；主要研究方向?yàn)榧Z油儲(chǔ)藏技術(shù)與倉儲(chǔ)管理。

張來林。