探析糧堆環(huán)流熏蒸工藝及應(yīng)用

劉 玨，孫照宇

（武漢輕工大學(xué) 電氣與電子工程學(xué)院，湖北武漢 430048）

環(huán)流熏蒸是在相對密閉的空間中，通過內(nèi)外部連接的導(dǎo)管與風(fēng)機等設(shè)備，讓熏蒸氣體借助風(fēng)機進入倉內(nèi)，構(gòu)成閉合循環(huán)的氣體回路。熏蒸藥劑利用風(fēng)機推動，傳播到儲倉中，殺掉害蟲。

1 環(huán)流熏蒸簡介

1.1 環(huán)流熏蒸系統(tǒng)

現(xiàn)有系統(tǒng)分成固定式與移動式兩類。移動式會把風(fēng)機安設(shè)于移動車上，相應(yīng)管道則安裝于倉壁處，整體運行比較繁雜，在軟管連接后，僅可完成單向環(huán)流。若是立筒式倉，會在底部集聚諸多害蟲，而且環(huán)流期間，會出現(xiàn)氣體濃度較高的問題，并且分布不勻稱。因而需要針對環(huán)流工藝加以優(yōu)化，同時試驗分析，確定優(yōu)化點[1]。

1.2 環(huán)流運行機理

氣體具有流動性，增大了磷化氫氣體爆炸的風(fēng)險，因此，需避免糧倉內(nèi)部空間出現(xiàn)高濃度、低氣壓的情況，在熏蒸硫化氫時，應(yīng)保證所產(chǎn)生的硫化氫氣體先經(jīng)過糧堆，以此降低糧倉內(nèi)部濃度。此外，還需重視施藥技術(shù)的應(yīng)用，將磷化鋁潮解后生成的氣體釋放到糧堆表層以及糧倉內(nèi)部，對環(huán)流風(fēng)機的進出口進行科學(xué)改造后，使氣體先經(jīng)過糧堆表層。有效熏蒸時間及暴露時間直接決定了蟲害治理的效果，因此需保證磷化氫氣體濃度及熏蒸時間達到殺滅害蟲的最低標(biāo)準(zhǔn)。

2 糧堆環(huán)流熏蒸優(yōu)化分析

2.1 方案操作過程

以立筒倉環(huán)流熏蒸為例，探討環(huán)流工藝系統(tǒng)的優(yōu)化改良方向。在糧堆倉中配備一組保溫環(huán)流風(fēng)機，其主管道的材質(zhì)是不銹鋼。原本的通風(fēng)處及糧面處的風(fēng)管，各節(jié)之間運用法蘭盤處理。借助三通彎頭及主管道和風(fēng)機連接，利用蝶閥開關(guān)控制風(fēng)機，完成熏蒸殺蟲的任務(wù)。該系統(tǒng)的環(huán)流運行原理為在倉中施藥，通過氣流下行，實現(xiàn)熏蒸。實際可用任務(wù)包括糧面投藥以及補藥，濃度偏大的毒氣從倉內(nèi)糧面下行到倉底部，由通風(fēng)道進入風(fēng)機，重新來到糧面上，構(gòu)成風(fēng)循環(huán)。系統(tǒng)控制由5個蝶閥負責(zé)，針對設(shè)備的操控，需要在其他4個蝶閥關(guān)閉的條件下，僅有蝶閥3開啟。而從倉內(nèi)上行施藥時，可用在從通風(fēng)口AIP進行投藥及補藥，高濃度的氣體從通風(fēng)道進入倉內(nèi)，上行移動，達到糧面后進入風(fēng)機，由此產(chǎn)生循環(huán)格局，設(shè)備的控制開關(guān)是蝶閥4。另外，還有散氣，該道工序是在超過設(shè)定的熏蒸時間后，針對倉內(nèi)剩余的有毒氣體進行處理。設(shè)備控制蝶閥為2和4，其余蝶閥直接關(guān)閉。該環(huán)流系統(tǒng)還支持灌輸冷氣，具體運行路徑為打開蝶閥5，關(guān)上蝶閥4，冷氣來到蝶閥3后，會從糧面風(fēng)管來到倉內(nèi)[2]。

根據(jù)檢測工藝要求，在啟動風(fēng)機并滿足環(huán)流要求后，蝶閥5會直接變成長時間關(guān)閉的狀態(tài)，而后打開2和4蝶閥，關(guān)上1和3蝶閥，以支持上行環(huán)流。等待60 min左右，打開1和3蝶閥，并關(guān)上2和4蝶閥，以此將單向轉(zhuǎn)化成雙向的交替環(huán)流，以不斷調(diào)整倉內(nèi)氣體移動方向，以實現(xiàn)均勻分布，調(diào)高殺蟲的水平。

2.2 試驗檢測

在判斷系統(tǒng)優(yōu)化效果中，可運用氣密測試方法。試驗人員需先做好連接，而后適當(dāng)往倉中打壓，全程監(jiān)測倉內(nèi)的壓力情況。在壓力值處于600 Pa后，需立即關(guān)上閥門，記錄壓力由500 Pa降到250 Pa，經(jīng)過的時長，精確到秒。1倉改造前表層的氣體濃度是每立方米757 mL，濃度保持在 200 mL/m3及其以上的時長是24日，沒有害蟲的時間為4個月；改造后，表層濃度的最大值是1 258 mL/m3，并且高濃度持續(xù)時長達到35日，無蟲時間延長至10個月。2倉改造前表層的氣體濃度是每立方米689 mL，濃度保持在 200 mL/m3及其以上的時長是20日，沒有害蟲的時間為3個月；改造后，表層濃度的最大值是976 mL/m3，并且高濃度持續(xù)時長達到33日，無蟲時間延長至8個月。由此來看，熏蒸技術(shù)的安全性有所提升，保證殺蟲可靠性，延長無蟲時間。目前，國內(nèi)的糧儲倉形式較多，除上述提到的立筒倉外，還有平房倉，但均需借助有效的環(huán)流熏蒸處理手段，及時殺掉倉內(nèi)害蟲，給糧食打造良好的存放空間，提升其可用性。

3 糧堆環(huán)流熏蒸應(yīng)用探討

3.1 環(huán)流系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

為保證環(huán)流熏蒸技術(shù)的有序開展，應(yīng)當(dāng)保證熏蒸系統(tǒng)的運行效果，具體的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)包括以下幾項。①熏蒸風(fēng)道位置及規(guī)格需合理設(shè)定，保證循環(huán)氣流可以滲透到整個儲倉，并保持均勻分布。實際生產(chǎn)期間，需基于儲倉配配備的通風(fēng)系統(tǒng)，搭配高適宜度的熏蒸系統(tǒng)，接入通風(fēng)系統(tǒng)，并把后者風(fēng)道當(dāng)成環(huán)流系統(tǒng)的擴散裝置，借此保障毒氣的均勻度，并利于控制系統(tǒng)造價。②注重系統(tǒng)運行的安全性，磷化氫具有易燃易爆的特點，為避免出現(xiàn)燃爆事故，需要控制風(fēng)機葉片的線速度，不能超過每秒40 m。該氣體燃爆的最小濃度值是每立方米26 g，應(yīng)確保氣體進入濃度在117%以下。③溴甲烷熏蒸，每噸通風(fēng)量需控制在115 m3/h，如果選擇磷化氫氣體，在大型筒倉中，每噸糧食通風(fēng)量為310 m3/h，而平房倉則對應(yīng)每噸15 m3/h。④為避免磷化氫出現(xiàn)燃爆以及空氣阻力超過館內(nèi)風(fēng)速的現(xiàn)象（風(fēng)速通常不超過每秒15 m），系統(tǒng)風(fēng)管徑長需超過0.1 m。⑤對于環(huán)流系統(tǒng)，需要求固定于倉墻的部件有較強的耐用性，如果管路長度較大，可選擇耐溫類的管材，并且各節(jié)管材接頭處采用氣密閥門。在移動式的作業(yè)中，需確保各節(jié)管材可以便于和軟管連接，同時應(yīng)保障軟管材料輕便，并能維持原有形態(tài)的性能，避免在使用作業(yè)中，出現(xiàn)吸癟的情況[3]。

3.2 風(fēng)機及風(fēng)量的控制

因為磷化氫屬于易燃易爆的氣體，并且?guī)в懈g性，為消除因此造成的安全隱患，應(yīng)當(dāng)裝設(shè)具有防爆與耐腐蝕的風(fēng)機。具體設(shè)計點在于葉輪與風(fēng)機內(nèi)側(cè)，前者需具有防爆功能，后者因為會和毒氣接觸，需進行防腐處理?？紤]到玻璃鋼材質(zhì)在抗老化及強度上表現(xiàn)不佳，因而外殼也不適合使用玻璃鋼材質(zhì)。如今可選擇的風(fēng)機規(guī)格較多，壓力普遍設(shè)定為 1 000 Pa。而為避免出現(xiàn)高濃度與低壓力的現(xiàn)象，需基于投藥位置，確定風(fēng)機作業(yè)模式，并進行靈活調(diào)整。鑒于磷化氫的危險性，在濃度及風(fēng)速超過限值后，容易引發(fā)燃爆，所以需嚴(yán)格控制風(fēng)量。磷化氫和空氣之間比重差距較小，均需向前者施加適當(dāng)動力，便能讓毒氣迅速分布在整個儲倉中，在保證通風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)，靜壓比值處于固定狀態(tài)，也就是大風(fēng)量及小風(fēng)量均處于均勻狀態(tài)。

3.3 儲倉氣密程度標(biāo)準(zhǔn)

為確保環(huán)流殺蟲處理效果，應(yīng)當(dāng)把握儲倉空間的氣密度。但國內(nèi)在此方面的建筑規(guī)劃發(fā)展并不完善，能在建設(shè)中更不斷探索。根據(jù)個人的理解分析，提出幾點建議：①在儲倉門窗結(jié)構(gòu)上，可選擇倉用的密封塑鋼材質(zhì)，以及設(shè)置壓緊構(gòu)件的門窗；②在儲倉無形縫隙上，應(yīng)當(dāng)采取氣密涂料，如拐角位置，假設(shè)縫隙偏大，應(yīng)當(dāng)設(shè)置無紡布，提升密封效果；③在槽管處布置塑料薄膜，雖然屬于較為傳統(tǒng)的處理方式，但實際密封效果較好，操作簡單；④在進出梁的儲倉中，進出口可選擇配備氣密閘門；⑤開關(guān)頻率偏高的空洞，應(yīng)設(shè)置厚度致至少達到5 mm的軟橡膠墊，也可在接口位置打膠。

基于國內(nèi)儲倉情況來看，在壓力處于半衰階段，即壓力從500 Pa向250 Pa變化中，平房倉在40 s及其以上，淺圓倉需達到60 s。此外，由于熏蒸效果、運行成本均和氣密度有關(guān)，因而建議盡量增強儲倉氣密性[4]。

3.4 緊急停電事故應(yīng)對

在熏蒸期間，尤其在投藥操作環(huán)節(jié)中，形成磷化氫氣體后，一旦遭遇停電及風(fēng)機工作異常，需立即采取以下舉措，避免發(fā)生危險。①立即啟動備用電源、不間斷電源，支持風(fēng)機連續(xù)工作。②在實施旋熏蒸操作中，提前備好二氧化碳鋼瓶，緊急出現(xiàn)停電后，可憑借二氧化碳的氣體壓力，使環(huán)流系統(tǒng)中有氣體補充，把磷化氫氣體推進儲倉中。③開啟系統(tǒng)全部閥門，使磷化氫氣體能借助輕微的氣體流動，逐漸在儲倉中散開。

3.5 熏蒸管理注意事項

①氣密度。全部需要進行熏蒸處理的儲倉，均需達到較高的氣密度，特備在門窗與通道管道等，通過控制毒氣外泄的比例，優(yōu)化殺蟲的效果。倘若氣密度不佳，會提高熏蒸處理的準(zhǔn)備環(huán)節(jié)工作量，得不償失。②用藥量。此項工藝參數(shù)是基于糧食品種、存放形式、害蟲品種、儲倉氣密度等決定。③安全及造價。糧庫可基于產(chǎn)品性能，挑選適宜的環(huán)流機組供應(yīng)商合作。此外，為控制造價，需考慮到毒氣的腐蝕性，選擇性價比更高的管材，并做好防腐處理。④避免管中結(jié)露。在熏蒸系統(tǒng)閑置中，需堵上預(yù)留孔洞，并關(guān)上閘閥，以免氣體出現(xiàn)對流或結(jié)露。反之，自然氣溫出現(xiàn)明顯起伏，會導(dǎo)致管道內(nèi)部出現(xiàn)結(jié)露的情況，形成水珠，直接進入風(fēng)道中，不利于倉中糧食保存[5]。

4 結(jié)語

在糧食儲存高度持續(xù)上升中，糧食的管理難度隨之提高。通過上文分析，可總結(jié)出，在運用環(huán)流工藝中，需要控制好倉內(nèi)的毒氣濃度以及氣體流速，做好儲倉的密封處理。同時，為保障環(huán)流系統(tǒng)的可用性，盡量選擇帶有防爆性能的葉輪，并落實必要的防腐處理。此外，注重環(huán)流熏蒸處理中，對于各項技術(shù)參數(shù)的控制，如用藥量，同時強調(diào)日常管理，以保證環(huán)流熏蒸的處理效果。