趙 磊 潘柏西 李松偉 侯俊華 姚 撥 雷騰飛

(廣東省儲(chǔ)備糧管理總公司東莞直屬庫(kù) 523145)

氣調(diào)儲(chǔ)糧是指人為地改變正常大氣的氣體成分或調(diào)節(jié)原有氣體的配比，將氣體濃度控制在一定范圍內(nèi)，并維持一定時(shí)間，從而達(dá)到殺蟲(chóng)抑霉延緩糧食品質(zhì)變化的糧食儲(chǔ)藏技術(shù)[1]。作為一項(xiàng)新的綠色儲(chǔ)糧技術(shù)，氮?dú)鈿庹{(diào)儲(chǔ)糧正在大規(guī)模的推廣使用。氮?dú)鈿庹{(diào)可用于對(duì)磷化氫抗性蟲(chóng)種的防治[2]，同時(shí)具有抑制微生物、減緩糧食品質(zhì)劣變、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)[3]。在氣調(diào)儲(chǔ)糧應(yīng)用過(guò)程中，倉(cāng)房的氣密性是影響氣調(diào)儲(chǔ)糧效果的重要因素[4]。但是在倉(cāng)房氣密性提高到一定程度后，如何通過(guò)降低倉(cāng)內(nèi)外壓差來(lái)進(jìn)一步減緩氣體濃度下降值得探索。

倉(cāng)溫由于受氣溫影響而不斷變化，在倉(cāng)房體積不變的情況下，倉(cāng)內(nèi)壓強(qiáng)隨之變化，因此氣調(diào)過(guò)程中淺圓倉(cāng)倉(cāng)內(nèi)外始終存在壓差，氣體交換頻繁，倉(cāng)內(nèi)氮?dú)鉂舛忍貏e是倉(cāng)門、倉(cāng)下通風(fēng)管道等部位濃度下降速度較快，導(dǎo)致氣調(diào)補(bǔ)氣次數(shù)增多，能耗升高，成效不明顯。針對(duì)這一問(wèn)題，我?guī)爝M(jìn)行了大直徑淺圓倉(cāng)倉(cāng)頂通風(fēng)口加裝調(diào)節(jié)氣囊試驗(yàn)，探究充氮?dú)庹{(diào)過(guò)程中普通倉(cāng)和試驗(yàn)倉(cāng)改造前后在壓差變化與濃度保持上的差異情況。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)倉(cāng)房

選取我?guī)霶25、Q30淺圓倉(cāng)作為普通充氮?dú)庹{(diào)倉(cāng)，Q22淺圓倉(cāng)安裝有通風(fēng)口調(diào)節(jié)氣囊作為試驗(yàn)倉(cāng)。3個(gè)大直徑淺圓倉(cāng)單倉(cāng)直徑25 m，設(shè)計(jì)裝糧高度27.2 m，倉(cāng)容10000 t，風(fēng)道采用內(nèi)、中、外3圈的環(huán)形地槽風(fēng)道，倉(cāng)內(nèi)配有中心減壓管，配有28根測(cè)溫電纜，分3根、9根、16根的內(nèi)、中、外三圈布置，每?jī)蓚€(gè)測(cè)溫點(diǎn)垂直間距為2 m，倉(cāng)底采取平底架空多出口工藝，倉(cāng)頂設(shè)有4個(gè)自然通風(fēng)口和4個(gè)機(jī)械通風(fēng)口。

圖1 大直徑淺圓倉(cāng)倉(cāng)房示意圖

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

1.2.1 氮?dú)鉂舛葯z測(cè)儀 成都生產(chǎn)CGSR-GICS氮?dú)鈾z測(cè)系統(tǒng)，量程79.00%～99.99%。

1.2.2 氧氣濃度檢測(cè)儀(Drager X-am 5600)。

1.2.3 抽氣泵(Drager Pump X-am 1/2/5000)。

1.2.4 智能數(shù)字微壓計(jì)(OP1000-IIIB)。

1.3 調(diào)節(jié)氣囊

試驗(yàn)倉(cāng)空間體積V約為3000 m3，倉(cāng)溫日最高變化幅度約為8℃。根據(jù)公式計(jì)算出試驗(yàn)倉(cāng)變化體積為±88 m3，即制作氣囊體積至少為176 m3。調(diào)節(jié)氣囊采用茂金絲薄膜制作，氣囊長(zhǎng)10 m、寬8 m，呈袋狀，并通過(guò)一個(gè)長(zhǎng)4 m、直徑65 cm的圓筒薄膜連接至倉(cāng)頂通風(fēng)口，氣囊完全鼓起時(shí)體積約190 m3(按理想柱體計(jì)算)。在倉(cāng)頂通風(fēng)口管內(nèi)安裝密封槽，通過(guò)壓緊膠條使調(diào)節(jié)氣囊固定。

圖2 調(diào)節(jié)氣囊達(dá)最大吸收量時(shí)理想狀態(tài)示意圖

圖3 調(diào)節(jié)氣囊靜態(tài)平鋪示意圖

1.4 供試糧食及倉(cāng)房氣密性

采用壓力衰減法(500 Pa→250 Pa)測(cè)試倉(cāng)房氣密性[5]。各倉(cāng)儲(chǔ)糧信息及氣密性檢測(cè)如表1所示。

表1 供試倉(cāng)房狀態(tài)及氣密性

1.5 試驗(yàn)方法

1.5.1 氮?dú)鉂舛葯z測(cè)點(diǎn)與壓力檢測(cè)點(diǎn)布置與檢測(cè)方法 全倉(cāng)共設(shè)置10個(gè)系統(tǒng)測(cè)氣點(diǎn)，1個(gè)手動(dòng)測(cè)氣點(diǎn)，1個(gè)手動(dòng)測(cè)壓點(diǎn)。其中系統(tǒng)測(cè)氣點(diǎn)分布為空間1個(gè)，糧堆內(nèi)部7個(gè)，倉(cāng)下通風(fēng)管道2個(gè)，并與氮?dú)庵悄芸刂葡到y(tǒng)檢測(cè)裝置相連，具有自動(dòng)檢測(cè)功能。手動(dòng)測(cè)氣點(diǎn)為倉(cāng)門測(cè)氣點(diǎn)，同時(shí)也是壓力檢測(cè)點(diǎn)，需要使用手持氮?dú)鉂舛葯z測(cè)儀與數(shù)字壓力計(jì)進(jìn)行手動(dòng)檢測(cè)。

注:1號(hào)、3號(hào)點(diǎn)距離墻壁2 m，2號(hào)、4號(hào)、5號(hào)、7號(hào)點(diǎn)位于半徑中間點(diǎn)，8號(hào)、9號(hào)點(diǎn)位于兩個(gè)通風(fēng)口內(nèi)，10號(hào)點(diǎn)位于糧面上2 m。

1.5.2 充氮試驗(yàn)方案 以下充上排的充氮?dú)庹{(diào)方式對(duì)試驗(yàn)倉(cāng)房進(jìn)行氣調(diào)，待各檢測(cè)點(diǎn)平均濃度達(dá)到98.5%時(shí)停機(jī)，跟蹤檢測(cè)各點(diǎn)氮?dú)鉂舛龋?dāng)濃度檢測(cè)點(diǎn)平均濃度衰減至98.0%時(shí)，開(kāi)始補(bǔ)氣。以此類推，保持倉(cāng)內(nèi)濃度維持設(shè)定區(qū)間滿28 d以上。每日通過(guò)氮?dú)鈾z測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)一次系統(tǒng)測(cè)氣點(diǎn)，并選取9：00與16：00兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)手動(dòng)檢測(cè)試驗(yàn)倉(cāng)及對(duì)照倉(cāng)的倉(cāng)內(nèi)壓力與倉(cāng)門濃度，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，分析通風(fēng)口調(diào)節(jié)氣囊在大直徑淺圓倉(cāng)中的應(yīng)用效果。

2 結(jié)果與分析

2.1 倉(cāng)內(nèi)壓力變化

由表2可知，Q22、Q25、Q30倉(cāng)倉(cāng)內(nèi)早晚壓力差受氣溫影響變化顯著，最大早晚壓力差值均出現(xiàn)在10月15日，分別為135 Pa、153 Pa和229 Pa。三個(gè)倉(cāng)房壓力變化趨勢(shì)一致，其中Q22小麥倉(cāng)、Q25玉米倉(cāng)壓力變化曲線重合度高，變化幅度相近，Q30小麥倉(cāng)變化幅度一直大于Q22小麥倉(cāng)。由此可見(jiàn)，倉(cāng)內(nèi)壓力變化與儲(chǔ)糧品種的相關(guān)性不大。

由表3可知，Q22倉(cāng)安裝氣囊后，在10月26日冷空氣來(lái)臨時(shí)，Q30倉(cāng)內(nèi)壓力變化范圍為150 Pa至-98 Pa，日壓差高達(dá)248 Pa，Q25倉(cāng)日壓差為137 Pa，兩者與表1早晚最大壓差數(shù)值相近，無(wú)明顯變化。而Q22倉(cāng)日壓差下降顯著，為47 Pa，接近Q25倉(cāng)日壓差數(shù)值137 Pa的1/3，也是Q22倉(cāng)安裝氣囊前最大壓差數(shù)值的1/3。Q22倉(cāng)安裝氣囊后，內(nèi)壓力變化幅度大大降低，特別是在10月29日9：00至11月11日9：00期間，壓力曲線接近平直，變化微小。而Q22倉(cāng)與Q25倉(cāng)壓力變化趨勢(shì)仍保持一致，幅度較大。由此可知，安裝調(diào)節(jié)氣囊能顯著降低淺圓倉(cāng)倉(cāng)內(nèi)壓力變化幅度，有效調(diào)節(jié)壓差。

表2 Q22倉(cāng)氣囊安裝前各淺圓倉(cāng)倉(cāng)內(nèi)壓力

表3 Q22倉(cāng)氣囊安裝后各淺圓倉(cāng)倉(cāng)內(nèi)壓力

2.2 倉(cāng)門濃度變化

表4 Q22倉(cāng)氣囊安裝前各淺圓倉(cāng)倉(cāng)門氮?dú)鉂舛茸兓?/p>

表5 Q22倉(cāng)氣囊安裝后各淺圓倉(cāng)倉(cāng)門氮?dú)鉂舛茸兓?/p>

由表4可知，Q22、Q25、Q30倉(cāng)倉(cāng)門氮?dú)鉂舛仁軞鉁?壓強(qiáng))影響變化顯著，最大倉(cāng)門氮?dú)鉂舛戎党霈F(xiàn)在10月16日，分別為97.1%、98.5%和92.5%。三個(gè)倉(cāng)倉(cāng)門氮?dú)鉂舛戎底兓厔?shì)一致，呈早晚周期性波動(dòng)下降，其中Q25倉(cāng)濃度波動(dòng)幅度最大，極差為17.6%，Q22與Q30倉(cāng)倉(cāng)門濃度極差為分別為13.9%、10.5%。

由表5可知，Q22倉(cāng)安裝氣囊后，Q22、Q25、Q30倉(cāng)倉(cāng)門氮?dú)鉂舛确逯稻霈F(xiàn)在10月26日，分別為91.2%、95.5%、93.5%。其中Q25、Q30倉(cāng)倉(cāng)門濃度極差分別為15.4%、12.8%，與之前相比變化很小，在±2.3%以內(nèi)。而Q22倉(cāng)倉(cāng)門濃度極差為5.3%，接近安裝氣囊前倉(cāng)門濃度極差數(shù)值的1/3，變化幅度顯著下降。尤其是在10月29日9:00至11月11日9:00期間，Q22倉(cāng)倉(cāng)門氮?dú)鉂舛仍?5.9%～87.3%，變化微小。由此可知，安裝調(diào)節(jié)氣囊能顯著降低淺圓倉(cāng)倉(cāng)門氮?dú)鉂舛茸兓?，提升倉(cāng)門濃度穩(wěn)定性，減緩氣體交換。

2.3 通風(fēng)口管道濃度變化

圖5 通風(fēng)口管道點(diǎn)濃度變化

從圖5可知，Q22倉(cāng)10月21日安裝氣囊開(kāi)啟補(bǔ)氣，10月22日完成補(bǔ)氣，其中管道8、9號(hào)點(diǎn)濃度均上升至99%以上，但是隨后兩天管道8、9號(hào)點(diǎn)濃度快速下降，10月25日管道8號(hào)點(diǎn)濃度降至96.4%，管道9號(hào)點(diǎn)濃度降至94.1%。在10月25日打開(kāi)通風(fēng)口氣囊蓋板后，管道點(diǎn)濃度快速回升。10月26日管道8、9號(hào)點(diǎn)濃度分別為98.1%和98.4%，并在98%以上維持4 d，較使用氣囊前有顯著改善。

2.4 空間點(diǎn)濃度與糧堆平均氮?dú)鉂舛茸兓?/h3>

圖6 空間點(diǎn)濃度與糧堆平均濃度變化

由圖6可知，安裝氣囊前，Q22倉(cāng)空間點(diǎn)濃度從10月6日補(bǔ)氣停機(jī)時(shí)的98.5% 3 d內(nèi)降至98.1%，平均每天下降0.14個(gè)百分點(diǎn)；安裝氣囊后，空間點(diǎn)濃度由10月22日補(bǔ)氣停機(jī)后的98.5%，經(jīng)過(guò)20 d后仍保持在98.0%，平均每天下降0.03個(gè)百分點(diǎn)。由此可見(jiàn)，安裝調(diào)節(jié)氣囊可以顯著降低空間氮?dú)鉂舛鹊南陆邓俣取?/p>

安裝氣囊前，Q22倉(cāng)糧堆平均濃度從10月9日補(bǔ)氣停機(jī)時(shí)的98.6% 13 d內(nèi)降至97.8%，平均每天下降0.06個(gè)百分點(diǎn)；安裝氣囊后，糧堆平均濃度由10月22日補(bǔ)氣停機(jī)后的99.1%，經(jīng)歷21 d后保持在98.1%，平均每天下降0.05個(gè)百分點(diǎn)，低于原來(lái)的下降速度。由此可見(jiàn)，安裝調(diào)節(jié)氣囊對(duì)糧堆平均濃度的下降也有一定的減緩作用。

3 總結(jié)

試驗(yàn)結(jié)果表明，通風(fēng)口調(diào)節(jié)氣囊能有效調(diào)節(jié)倉(cāng)內(nèi)外壓差，對(duì)試驗(yàn)倉(cāng)倉(cāng)門、通風(fēng)管道、空間與糧堆平均氮?dú)鉂舛认陆邓俣染胁煌潭鹊臏p緩。以下降速度減緩最低的平均濃度為補(bǔ)氣標(biāo)準(zhǔn)，未安裝通風(fēng)口調(diào)節(jié)氣囊時(shí)，平均濃度日降幅為0.06個(gè)百分點(diǎn)，糧堆平均濃度由98.5%降至98.0%需要8 d 時(shí)間，維持30 d以上需要補(bǔ)氣3次；安裝通風(fēng)口調(diào)節(jié)氣囊后，平均濃度日降幅為0.05個(gè)百分點(diǎn)，糧堆平均濃度由98.5%降至98.0%需要10 d時(shí)間，維持30 d以上只需補(bǔ)氣2次即可。我?guī)熘频獧C(jī)組總功率為90 kW，平均補(bǔ)氣時(shí)長(zhǎng)為22 h，單次補(bǔ)氣費(fèi)用達(dá)1980元。而通風(fēng)口調(diào)節(jié)氣囊改造費(fèi)用極低，只需材料費(fèi)用約100元，極大地降低了氣調(diào)儲(chǔ)糧成本，且通風(fēng)口調(diào)節(jié)氣囊改造過(guò)程簡(jiǎn)單、安裝方便，有較大的推廣價(jià)值。