倉(cāng)房氣密性改造與氮?dú)鈿庹{(diào)儲(chǔ)糧應(yīng)用技術(shù)*

盧 波 王 飛 李孟澤 王小林 閔炎芳 陳 炎 尹航標(biāo)、

(1 中國(guó)儲(chǔ)備糧管理集團(tuán)有限公司浙江分公司 310000) (2 中央儲(chǔ)備糧湖州直屬庫(kù)有限公司 313001)

氣調(diào)儲(chǔ)糧是國(guó)際上公認(rèn)的綠色儲(chǔ)糧技術(shù)[1]，它通過改變密閉性能良好的糧倉(cāng)內(nèi)糧堆氣體成分的組成，破壞害蟲及霉菌生態(tài)環(huán)境，抑制糧食呼吸，實(shí)現(xiàn)防蟲、殺蟲、抑菌的目的，有利于保持稻谷、玉米等糧食的品質(zhì)，目前已經(jīng)得到較為廣泛的應(yīng)用[2]。中儲(chǔ)糧湖州直屬庫(kù)有限公司(以下簡(jiǎn)稱“湖州公司”)從2008年開始推廣應(yīng)用充氮?dú)庹{(diào)儲(chǔ)糧技術(shù)，積累了一些工作經(jīng)驗(yàn)，但是隨著倉(cāng)房使用年限增加，氣密性逐年下降，導(dǎo)致氣調(diào)儲(chǔ)糧效果不佳。為此，我們對(duì)倉(cāng)房進(jìn)行修補(bǔ)改造、糧面薄膜密閉等工作，使儲(chǔ)糧倉(cāng)房氣密性達(dá)到集團(tuán)公司平房倉(cāng)膜下氣調(diào)儲(chǔ)糧半衰期(-300 Pa)不少于300 s的要求[3]。本文通過對(duì)部分倉(cāng)房氣密性改造工作和充氮?dú)庹{(diào)儲(chǔ)糧試驗(yàn)，探索總結(jié)倉(cāng)房氣密性改造與氮?dú)鈿庹{(diào)防治儲(chǔ)糧害蟲技術(shù)，為進(jìn)一步在轄區(qū)內(nèi)推廣應(yīng)用氮?dú)鈿庹{(diào)技術(shù)積累經(jīng)驗(yàn)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)倉(cāng)房基本情況

選取湖州公司28號(hào)倉(cāng)、32號(hào)倉(cāng)兩個(gè)倉(cāng)作為試驗(yàn)倉(cāng)，56號(hào)倉(cāng)作為對(duì)照倉(cāng)。試驗(yàn)倉(cāng)房均為高大平房倉(cāng)，單倉(cāng)長(zhǎng)30 m、寬21 m、裝糧線高6 m；倉(cāng)房墻體為磚混結(jié)構(gòu)，倉(cāng)墻厚度75 cm，倉(cāng)頂為拱頂結(jié)構(gòu)；三個(gè)倉(cāng)房均為兩組一機(jī)三道單側(cè)地上籠通風(fēng)網(wǎng)；試驗(yàn)倉(cāng)均配有固定式環(huán)流熏蒸系統(tǒng)、糧情測(cè)控系統(tǒng)、固定氮?dú)廨斔凸艿馈?/p>

1.1.1 儲(chǔ)糧及倉(cāng)房氣密性改造基本情況 利用糧食輪換間歇期對(duì)試驗(yàn)倉(cāng)房28號(hào)倉(cāng)及32號(hào)倉(cāng)實(shí)施了一系列氣密性改造措施，如地坪四周“L”角氣密處理、地坪伸縮縫修補(bǔ)及氣密性處理、倉(cāng)房堆糧線以下墻體氣密高分子涂料處理、倉(cāng)房墻體PEF保溫板粘貼等，并對(duì)所有的工藝孔洞進(jìn)行了密封處理，糧面采用薄膜單面密閉，對(duì)薄膜和槽管之間可能漏氣的地方用密封膠和膠帶加以處理，倉(cāng)房大門處也采用薄膜和管槽做密封處理。對(duì)照倉(cāng)房56號(hào)倉(cāng)未進(jìn)行氣密性處理，對(duì)氣密性改造后的試驗(yàn)倉(cāng)房采用壓力半衰期法(-300 Pa)檢測(cè)倉(cāng)房氣密性。試驗(yàn)倉(cāng)房?jī)?chǔ)糧基本情況及倉(cāng)房半衰期(-300 Pa)檢測(cè)結(jié)果見表1。

表1 試驗(yàn)倉(cāng)儲(chǔ)糧基本情況

1.1.2 主要試驗(yàn)設(shè)備及儀器 變壓吸附制氮機(jī)系統(tǒng)：制氮機(jī)組產(chǎn)氣量150 m3/h，氮?dú)饧兌?9.5%。機(jī)組設(shè)備主要由空壓機(jī)、冷干機(jī)、儲(chǔ)氣罐及供氣管網(wǎng)等部件組成。

氧氣濃度檢測(cè)儀：YT-1100H氧氣分析儀。

其他：氣密性檢測(cè)裝置，U形壓力計(jì)，秒表，空氣呼吸器，YT-1200H-O2氧氣報(bào)警儀，深層扦樣器，谷物害蟲選篩等。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 充氮工藝及方法 充氮工藝為上充下強(qiáng)排法同自然排氣法相結(jié)合。具體步驟如下：

(1)打開倉(cāng)房上部充氣口，向倉(cāng)內(nèi)充入高濃度氮?dú)?，打開倉(cāng)房下方出氣口，使糧堆內(nèi)空氣自然排出；

(2)待倉(cāng)內(nèi)薄膜鼓起形成較大氣囊，通過離心風(fēng)機(jī)強(qiáng)制由下方排氣口抽氣，至薄膜貼平糧面，停止排氣；

(3)重復(fù)上一步，待倉(cāng)內(nèi)薄膜形成氣囊，繼續(xù)開啟離心風(fēng)機(jī)排氣，如此循環(huán)多次，逐步置換出倉(cāng)內(nèi)空氣，提高倉(cāng)內(nèi)氮?dú)鉂舛?，待排氣口氧氣濃度達(dá)到5%以下，停止排氣；

(4)繼續(xù)充氣，直至倉(cāng)內(nèi)薄膜形成較大氣囊時(shí)，停止充氣；

(5)密閉期間監(jiān)測(cè)氧氣濃度變化情況，并根據(jù)倉(cāng)內(nèi)氣體濃度變化及倉(cāng)內(nèi)氣囊情況，擇機(jī)及時(shí)補(bǔ)氣。

一是盲目的自主性。青年期是青年個(gè)體心理和生理逐漸成熟，逐步成為獨(dú)立的社會(huì)成員的過渡時(shí)期。青年渴望自立并獲得與父輩平等的權(quán)利，能夠獨(dú)立地處理自己的社會(huì)關(guān)系，決定自己的發(fā)展方向。這使得青年價(jià)值觀具有自主性的特點(diǎn)，但是值得注意的是青年生理、心理的不成熟，往往使得自主性充滿盲目的傾向。

1.2.2 濃度檢測(cè) 糧堆密閉前布置好氣體取樣管(4 mm的耐壓軟管)和氧氣濃度檢測(cè)點(diǎn)。倉(cāng)內(nèi)共設(shè)置固定氧氣濃度檢測(cè)點(diǎn)5個(gè),位于上層糧面(糧面下30 cm處)：倉(cāng)房中心、西南角、西北角、東南角、東北角各1個(gè)；倉(cāng)房下部排氣口1個(gè)氧氣濃度檢測(cè)點(diǎn)。每倉(cāng)共6個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，用氧氣分析儀檢測(cè)氧氣濃度。

充氮期間定時(shí)檢測(cè)氧氣氣體濃度，前期每天檢測(cè)兩次，距離目標(biāo)濃度較近時(shí)，適當(dāng)增加檢測(cè)次數(shù)，在氣調(diào)儲(chǔ)藏期間每2 d～3 d檢測(cè)1次。根據(jù)檢測(cè)濃度的變化情況，分析氧氣濃度變化規(guī)律，掌握補(bǔ)氣時(shí)機(jī)。

1.2.3 害蟲監(jiān)測(cè) 采用實(shí)倉(cāng)觀察方法觀察倉(cāng)內(nèi)害蟲，采用篩檢法檢測(cè)糧堆內(nèi)害蟲。每周由兩名保管員佩戴空氣呼吸器進(jìn)倉(cāng)查看蟲情，一名保管員佩戴正壓式空氣呼吸器倉(cāng)外監(jiān)護(hù)，觀察害蟲死亡情況，做好相關(guān)記錄。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮?dú)鉂舛茸兓闆r

2.1.1 試驗(yàn)倉(cāng)充氣時(shí)間 試驗(yàn)期間，28號(hào)倉(cāng)2020年4月23日開始充氣，25日進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)；56號(hào)倉(cāng)4月26日開始充氣作業(yè)，4月27日達(dá)到計(jì)劃濃度；32號(hào)倉(cāng)由于入倉(cāng)時(shí)間較晚，于9月9日開始充氣，11日進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。其中，28號(hào)倉(cāng)氣調(diào)作業(yè)期間補(bǔ)氣2次；32號(hào)倉(cāng)氣調(diào)作業(yè)期間補(bǔ)氣1次；56號(hào)倉(cāng)由于氣密性較差，無法在倉(cāng)內(nèi)維持有效氣囊，于4月30日停止氣調(diào)作業(yè)。

制氮機(jī)運(yùn)行時(shí)間及倉(cāng)內(nèi)補(bǔ)氣情況見表2。

表2 試驗(yàn)倉(cāng)充氣時(shí)間

2.1.2 28號(hào)倉(cāng)氧氣濃度變化情況 28號(hào)倉(cāng)達(dá)到目標(biāo)濃度后，每周倉(cāng)內(nèi)氧氣濃度檢測(cè)結(jié)果見表3。

表3 28號(hào)倉(cāng)氣調(diào)期間倉(cāng)內(nèi)每周氧氣濃度檢測(cè)情況 (單位：%)

從上表3數(shù)據(jù)可知：28號(hào)倉(cāng)在充氮密閉期間糧堆內(nèi)氧氣最高濃度為4.6%、最低0.3%，整體平均濃度為2.5%。第一次充氣結(jié)束后，倉(cāng)內(nèi)氣囊維持58 d，氧氣濃度平均增速為0.03%/d；7月10日進(jìn)行補(bǔ)氣操作，補(bǔ)氣后倉(cāng)內(nèi)氧氣平均濃度下降至1.24%，之后開始以0.02%/d的平均速率緩慢上升；8月18日進(jìn)行第二次補(bǔ)氣,之后又開始以0.02%/d的平均速率緩慢上升。

28號(hào)倉(cāng)分別于7月10日與8月18日對(duì)氣調(diào)倉(cāng)進(jìn)行補(bǔ)氣作業(yè)，其中7月10日補(bǔ)氣作業(yè)效果最為明顯，使倉(cāng)內(nèi)氧氣平均濃度從4.3%降至1.2%，8月18日補(bǔ)氣作業(yè)效果不明顯，使倉(cāng)內(nèi)氧氣平均濃度從1.8%降至1.1%。在整體密閉期間，氧氣平均濃度始終保持在4.3%以下。

2.1.3 32號(hào)倉(cāng)氧氣濃度變化情況 32號(hào)倉(cāng)達(dá)到目標(biāo)濃度后，每周倉(cāng)內(nèi)氧氣濃度檢測(cè)結(jié)果見表4。

表4 32號(hào)倉(cāng)氣調(diào)期間倉(cāng)內(nèi)每周氧氣濃度檢測(cè)情況 (單位:%)

從上表4數(shù)據(jù)可知：32號(hào)倉(cāng)在9月10日后出氣孔濃度達(dá)到5%以下，糧堆內(nèi)部氧氣濃度均達(dá)到目標(biāo)濃度，充氮密閉期間糧堆內(nèi)氧氣最低濃度為1.2%、最高4.6%，整體平均濃度為3.39%。第一次充氣結(jié)束后，倉(cāng)內(nèi)氣囊維持32 d，氧氣濃度平均增速為0.03%/d；10月12日進(jìn)行補(bǔ)氣操作，補(bǔ)氣后倉(cāng)內(nèi)氧氣平均濃度下降至1.52%，至10月20日開倉(cāng)降溫作業(yè)，倉(cāng)內(nèi)氧氣濃度平均值幾乎無變化。

32號(hào)倉(cāng)于10月12日對(duì)氣調(diào)倉(cāng)進(jìn)行補(bǔ)氣作業(yè)，使倉(cāng)內(nèi)氧氣平均濃度從4.2%降至1.5%。在整體密閉期間，氧氣平均濃度始終保持在4.2%以下。

2.1.4 56號(hào)倉(cāng)氧氣濃度變化情況 56號(hào)倉(cāng)氣調(diào)密閉期間倉(cāng)內(nèi)氧氣濃度檢測(cè)結(jié)果見表5。

表5 56號(hào)倉(cāng)氣調(diào)期間倉(cāng)內(nèi)氧氣濃度檢測(cè)情況 (單位:%)

從表5數(shù)據(jù)可知：56號(hào)倉(cāng)在充氮密閉期間糧堆內(nèi)氧氣最低濃度為2.5%、最高6.5%，整體平均濃度為4.1%。第一次充氣結(jié)束后，倉(cāng)內(nèi)氣囊維持僅3 d，氧氣濃度平均增速為0.3%/d，且氣囊消失較快，無法維持有效糧堆內(nèi)部正壓，氣調(diào)作業(yè)失敗。

2.2 儲(chǔ)糧害蟲死亡情況

倉(cāng)內(nèi)蟲害發(fā)生情況見表6。

表6 試驗(yàn)期間倉(cāng)內(nèi)蟲害情況

散氣結(jié)束后進(jìn)行扦樣，未發(fā)現(xiàn)活蟲，將樣品放置在適宜環(huán)境1個(gè)月，未發(fā)現(xiàn)活蟲，后續(xù)的糧情檢查至2020年12月20日未發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)糧害蟲活動(dòng)。

2.3 能耗效益評(píng)價(jià)

28號(hào)倉(cāng)、32號(hào)倉(cāng)及56號(hào)倉(cāng)制氮機(jī)運(yùn)行時(shí)間及費(fèi)用情況見表7。

表7 試驗(yàn)倉(cāng)充氮?dú)庹{(diào)儲(chǔ)糧能耗費(fèi)用情況

從表7可知：本次試驗(yàn)高大平房倉(cāng)氮?dú)鈨?chǔ)糧運(yùn)行費(fèi)用噸糧能耗在1.04元/t～1.3元/t，略高于常規(guī)熏蒸殺蟲費(fèi)用(0.90元/t)0.1元/t～0.4元/t，但考慮到倉(cāng)房氣密性改造成本較高，倉(cāng)內(nèi)糧食儲(chǔ)存一個(gè)周期后出入倉(cāng)對(duì)氣密條件的影響仍然未知，氣調(diào)成本可能會(huì)進(jìn)一步升高。

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

實(shí)現(xiàn)充氮?dú)庹{(diào)儲(chǔ)糧的前提和關(guān)鍵仍然是倉(cāng)房氣密性，28號(hào)倉(cāng)和32號(hào)倉(cāng)經(jīng)過氣密性改造，其氣密性達(dá)到氣調(diào)儲(chǔ)糧需求，56號(hào)倉(cāng)未進(jìn)行整倉(cāng)氣密性改造，未達(dá)到充氮?dú)庹{(diào)儲(chǔ)糧氣密性要求。其中32號(hào)倉(cāng)由于氣調(diào)時(shí)間較短，補(bǔ)氣次數(shù)不及28號(hào)倉(cāng)，使得氣調(diào)儲(chǔ)糧成本遠(yuǎn)低于28號(hào)倉(cāng)，且試驗(yàn)前32號(hào)倉(cāng)經(jīng)過短暫熏蒸殺蟲處理，使倉(cāng)內(nèi)蟲口密度降低，這是否是氣調(diào)成本較低及氣調(diào)效果較好的原因之一有待下一步探索。

從本次試驗(yàn)結(jié)果來看，28號(hào)倉(cāng)、32號(hào)倉(cāng)氣密性改造方式適合湖州公司軟土地基氣調(diào)儲(chǔ)糧倉(cāng)房，倉(cāng)房氣密性提高近300%，達(dá)到氣調(diào)儲(chǔ)糧標(biāo)準(zhǔn)，且通過上充下強(qiáng)排的充排氣工藝能夠使糧堆內(nèi)各點(diǎn)層氮?dú)鉂舛冗_(dá)到95%～98%，并使低于4.5%的氧氣濃度維持30 d以上，能夠有效抑制糧堆內(nèi)部的儲(chǔ)糧害蟲活動(dòng)，從而避免使用化學(xué)藥劑熏蒸，確保糧食安全儲(chǔ)藏，實(shí)現(xiàn)綠色儲(chǔ)糧。

3.2 討論

糧食出入倉(cāng)過程中的機(jī)械振動(dòng)及重新入倉(cāng)后糧堆對(duì)倉(cāng)房側(cè)壓力的改變對(duì)倉(cāng)房?jī)?nèi)墻及地坪的影響在本試驗(yàn)中未涉及，有待今后繼續(xù)探索研究。我公司建倉(cāng)初期未考慮氣調(diào)儲(chǔ)糧需求，導(dǎo)致后期改造施工量較大，新建倉(cāng)房應(yīng)在設(shè)計(jì)初期統(tǒng)籌考慮今后氣調(diào)儲(chǔ)糧需求，氣調(diào)工程適合在新倉(cāng)建設(shè)階段規(guī)劃，在建倉(cāng)過程中同步施工，做好管線預(yù)埋，避免舊倉(cāng)后期改造開槽破路、布線穿管造成氣密性二次破壞，為氣調(diào)儲(chǔ)糧技術(shù)及其它新儲(chǔ)糧技術(shù)的應(yīng)用打下基礎(chǔ)；關(guān)于軟地基倉(cāng)房的氣密性改造技術(shù)及修補(bǔ)方案，還需要進(jìn)一步地探索解決方案。

我公司制氮設(shè)備為2008年生產(chǎn)并投入使用，功率為56 kW，而制氮量?jī)H為150 m3/h，同最新的制氮設(shè)備相比，充氮效率低下，運(yùn)行成本較高[4]。氣調(diào)儲(chǔ)糧的殺蟲成本雖高于磷化氫熏蒸成本，但是作為無公害儲(chǔ)糧技術(shù)，氣調(diào)儲(chǔ)糧方便、安全、有效，有著更好的社會(huì)效益[5]。而在降低氣調(diào)儲(chǔ)糧成本方面還有改善和提高的空間，需要進(jìn)一步研究探索。