糧食倉(cāng)房的氣密性分析

◎陶金亞，張來(lái)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(kù)，海南 三亞 572000）

氣密性是指糧食倉(cāng)房對(duì)氣體的密封性能[1]。長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)對(duì)糧倉(cāng)的氣密性的重視程度不夠，既無(wú)提高倉(cāng)房氣密性的措施，又無(wú)倉(cāng)房氣密性檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致建成的大部分倉(cāng)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(cāng)房氣密性差有關(guān)。倉(cāng)房氣密性不僅與倉(cāng)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(cāng)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(cāng)房設(shè)計(jì)與使用過(guò)程中，必須高度重視倉(cāng)房的氣密性能。

1 糧倉(cāng)氣密性與儲(chǔ)糧的關(guān)系

1.1 倉(cāng)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(cāng)房擁有良好的氣密性。若倉(cāng)房氣密性差，則需對(duì)倉(cāng)房進(jìn)行氣密性改造或用薄膜對(duì)糧堆進(jìn)行密閉。倉(cāng)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(kù)因21號(hào)倉(cāng)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(cāng)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(jiǎn)便、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)成為當(dāng)前倉(cāng)儲(chǔ)業(yè)的王牌熏蒸殺蟲劑。然而在長(zhǎng)期使用過(guò)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(zhǎng)期大量單一使用熏蒸劑有關(guān)外，還與倉(cāng)房的氣密性有很大關(guān)系。

長(zhǎng)期以來(lái)，平房倉(cāng)一直是我國(guó)儲(chǔ)糧的主要倉(cāng)型，但所建倉(cāng)房的氣密性大多較差[5]，在熏蒸殺蟲時(shí)倉(cāng)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(kù)盲目加大藥劑用量，使熏蒸倉(cāng)內(nèi)的毒氣濃度在短時(shí)間內(nèi)過(guò)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(cāng)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(yáng)[9]等人都測(cè)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(cāng)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(zhǎng)熏蒸時(shí)間t比提高濃度C更重要[10]。實(shí)踐證明，倉(cāng)房的氣密性不好，即使增大熏蒸劑的劑量，倉(cāng)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(cāng)房的氣密性成正相關(guān)，所以倉(cāng)房氣密性直接影響熏蒸殺蟲效果[11]。

周長(zhǎng)金[12]等曾在安陸庫(kù)進(jìn)行了不同氣密性倉(cāng)房熏蒸殺蟲試驗(yàn)。試驗(yàn)選取半衰期為78 s的45號(hào)倉(cāng)作為試驗(yàn)倉(cāng)，半衰期為54 s的49號(hào)倉(cāng)作為對(duì)照倉(cāng)。熏蒸結(jié)束后試驗(yàn)倉(cāng)維持磷化氫濃度在100 mL/m3的天數(shù)為25 d，對(duì)照倉(cāng)為16 d；在兩倉(cāng)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(cāng)仍無(wú)活蟲，對(duì)照倉(cāng)主要害蟲密度為6頭/kg?？梢姎饷苄院玫膫}(cāng)房熏蒸殺蟲效果更好。

1.4 倉(cāng)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(cāng)房在與倉(cāng)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(guò)墻體、屋頂?shù)忍幍目p隙滲入倉(cāng)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(cāng)房氣密性差既破壞了糧堆的儲(chǔ)糧穩(wěn)定性，又會(huì)使倉(cāng)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(cāng)內(nèi)溫度升高，反復(fù)充氮、多次補(bǔ)投藥劑和延長(zhǎng)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(guó)庫(kù)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(cāng)房屋頂錫膜開裂，拱板間的縫隙較大?？梢?，較差的倉(cāng)房氣密性能嚴(yán)重影響控溫儲(chǔ)糧的效果[13]。

2 國(guó)內(nèi)外糧倉(cāng)的氣密狀況與氣密標(biāo)準(zhǔn)

2.1 國(guó)外糧倉(cāng)氣密性的狀況

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

澳大利亞筒倉(cāng)氣密標(biāo)準(zhǔn)為打壓后空倉(cāng)初始?jí)毫?.5 kPa降至1.5 kPa所需時(shí)間大于5 min的倉(cāng)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(cāng)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(cāng)房為氣密三級(jí)[14]。聯(lián)合國(guó)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(cāng)的氣密要求更為嚴(yán)格，筒倉(cāng)建成后要進(jìn)行密閉程度審查，在空倉(cāng)條件下加壓到4.9 kPa，20 min后筒倉(cāng)內(nèi)壓力仍不低于1.96 kPa則認(rèn)為該倉(cāng)房氣密性合格。

荷蘭采用壓力衰減法檢測(cè)糧食筒倉(cāng)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(cāng)才能進(jìn)行熏蒸作業(yè)[15]。

2.2 我國(guó)糧倉(cāng)氣密性的現(xiàn)狀

我國(guó)原無(wú)明確的倉(cāng)房氣密性標(biāo)準(zhǔn)，在以往倉(cāng)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(cāng)氣密性的要求。而是在新倉(cāng)投入使用后，倉(cāng)儲(chǔ)部門再對(duì)倉(cāng)房不合適的部位進(jìn)行改造。最突出的例子是1998年國(guó)家250億kg的糧倉(cāng)建設(shè)，在設(shè)計(jì)中未考慮倉(cāng)房的氣密措施，在新倉(cāng)建好后，相關(guān)部門才出臺(tái)我國(guó)新建倉(cāng)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(cāng)≥40 s，筒倉(cāng)、淺圓倉(cāng)≥60 s。對(duì)未達(dá)到氣密要求的倉(cāng)房，國(guó)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(guó)倉(cāng)房的氣密性普遍較差，在實(shí)際生產(chǎn)中糧庫(kù)只能對(duì)熏蒸倉(cāng)采取薄膜密閉門窗孔洞、氣調(diào)倉(cāng)采取大氣囊密閉糧面等臨時(shí)密閉措施，以彌補(bǔ)倉(cāng)房氣密性差的不足，達(dá)到熏蒸與氣調(diào)作業(yè)對(duì)倉(cāng)房氣密性的最低需求，但操作繁雜、作業(yè)費(fèi)用高。

2010年，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《糧食儲(chǔ)藏 平房倉(cāng)氣密性要求》（GB/T 25229-2010）頒布，表明我國(guó)開始注重倉(cāng)房的氣密性。近幾年新建倉(cāng)房的氣密性明顯好于以往所建倉(cāng)房，如余杭區(qū)糧庫(kù)平房倉(cāng)氣密性達(dá)到3～6 min，廣州南沙庫(kù)、東莞常平庫(kù)的淺圓倉(cāng)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(cāng)房的氣密等級(jí)。

2.3 現(xiàn)有糧倉(cāng)的氣密標(biāo)準(zhǔn)

1999年原國(guó)家糧食儲(chǔ)備局通知下發(fā)的《高大平房倉(cāng)儲(chǔ)糧技術(shù)規(guī)程（試行）》3.3條中規(guī)定，平房倉(cāng)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(cāng)、筒倉(cāng)應(yīng)不小于60 s。這是當(dāng)時(shí)對(duì)新建倉(cāng)房驗(yàn)收的臨時(shí)標(biāo)準(zhǔn)，不能作為糧庫(kù)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(cāng)氣密性要求》（GB/T 25229-2010）對(duì)倉(cāng)房氣密性提出了較高要求，它將倉(cāng)房分為熏蒸和氣調(diào)兩種用途、整倉(cāng)密閉和糧堆薄膜密閉兩種形式。整倉(cāng)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(cāng)整倉(cāng)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(cāng)房氣密性的途徑和措施

3.1 摒棄氣密性較差的倉(cāng)房設(shè)計(jì)與建造方案

倉(cāng)房結(jié)構(gòu)不佳是造成倉(cāng)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(cāng)房氣密性的有效途徑。

拱板倉(cāng)的拱板間伸縮縫、拱板與山墻和檐墻的結(jié)合部位都是倉(cāng)房的漏氣點(diǎn)且較難處理。但在實(shí)際使用中，糧庫(kù)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(cāng)房氣密性差的問(wèn)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(kù)和長(zhǎng)樂(lè)庫(kù)的雙層墻體平房倉(cāng)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(cāng)墻氣密性差的問(wèn)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(cāng)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(cāng)房墻體的防水性、牢固性進(jìn)一步下降。如原陽(yáng)庫(kù)采用多孔磚材質(zhì)砌墻，建好新倉(cāng)的氣密性極差，氣密測(cè)試時(shí)倉(cāng)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(wèn)題。

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

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(lái)越緊張、土地價(jià)格與人工成本越來(lái)越高、物流需求速度越來(lái)越快的趨勢(shì)。筒式倉(cāng)具有占地面積小、機(jī)械化程度高、大糧堆穩(wěn)定性好、倉(cāng)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(cāng)建設(shè)的主流倉(cāng)型；而平房倉(cāng)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(cāng)型?？v觀發(fā)達(dá)國(guó)家倉(cāng)型的變化規(guī)律和我國(guó)20世紀(jì)90年代以來(lái)倉(cāng)型變化和不同倉(cāng)型所占比例的變化規(guī)律，可看出淺圓倉(cāng)已成倉(cāng)房建設(shè)的主流倉(cāng)型。因此，糧庫(kù)建倉(cāng)應(yīng)選用機(jī)械化程度高、氣密性好、糧情穩(wěn)定的筒式倉(cāng)。

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

采用薄膜密封倉(cāng)房的門窗孔洞、進(jìn)行糧面覆蓋的方法使老舊倉(cāng)房滿足熏蒸殺蟲或充氮?dú)庹{(diào)的要求，符合當(dāng)時(shí)的國(guó)情，不失為一種經(jīng)濟(jì)、有效提高倉(cāng)房氣密性的實(shí)用做法，在倉(cāng)儲(chǔ)工作中發(fā)揮過(guò)重要作用。然而在科技飛速發(fā)展、國(guó)家強(qiáng)大富裕的今天，糧庫(kù)仍靠薄膜密閉解決倉(cāng)房的氣密性問(wèn)題說(shuō)明我國(guó)倉(cāng)房密閉技術(shù)尚未提高、與先進(jìn)倉(cāng)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(cāng)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(cāng)儲(chǔ)工藝相結(jié)合，設(shè)計(jì)者要考慮倉(cāng)儲(chǔ)管理的使用，使用者要配合設(shè)計(jì)者優(yōu)化倉(cāng)房的結(jié)構(gòu)，同時(shí)還要加大建倉(cāng)資金的投入、提高倉(cāng)房設(shè)計(jì)級(jí)別，從倉(cāng)房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、器具選用上入手，徹底解決倉(cāng)房氣密性差的問(wèn)題。

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

建倉(cāng)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(cāng)房的氣密性。第一，要選擇專業(yè)設(shè)計(jì)院，糧倉(cāng)屬于特種建筑物，民用設(shè)計(jì)院不了解儲(chǔ)糧特性，無(wú)法設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)合理的倉(cāng)房。第二，選用技術(shù)過(guò)硬的施工隊(duì)，建造出高質(zhì)量的倉(cāng)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(kù)。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(cāng)房工藝孔洞的密閉作用。第四，要有一支作風(fēng)過(guò)硬的管理、監(jiān)理團(tuán)隊(duì)，對(duì)倉(cāng)房設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量的把關(guān)最終落在糧庫(kù)建倉(cāng)管理人員與監(jiān)理的肩上，作風(fēng)要過(guò)硬，嚴(yán)格把控建倉(cāng)的每一環(huán)節(jié)。

雙層墻體漏氣，杭州余杭區(qū)庫(kù)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(cāng)過(guò)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(cāng)房的壓力半衰期達(dá)到3～6 min。

山東肥城庫(kù)[16]的建倉(cāng)人員精心施工、嚴(yán)格管理，把提高倉(cāng)房氣密性的重點(diǎn)放在倉(cāng)房施工質(zhì)量、門窗器具的選購(gòu)、工藝孔洞的密封處理等方面，所建新倉(cāng)在0.5 kPa壓力下，用薄膜密封門窗的倉(cāng)廒壓力半衰期達(dá)到120 s，尤其是未用薄膜密封門窗的倉(cāng)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(cāng)房氣密性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

4 結(jié)語(yǔ)

倉(cāng)房氣密性與儲(chǔ)糧效果、儲(chǔ)糧成本密切相關(guān)，要提高倉(cāng)房的氣密性，必須從加大倉(cāng)房建設(shè)的資金投入、提高設(shè)計(jì)級(jí)別、選用質(zhì)量?jī)?yōu)的門窗與器具等方面入手，通過(guò)建筑設(shè)計(jì)與倉(cāng)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(cāng)各環(huán)節(jié)的管理，切實(shí)提高倉(cāng)房的氣密性。

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