徐 銳 徐 煒 岑 威 俞魯鋒 徐小明 宋福亮

(浙江中穗省級糧食儲備庫 311200)

隨著科技的進步和人們生活水平的不斷提高，世界各國越來越重視食品安全和環(huán)境保護，人們對于入口糧食的要求從吃得飽轉向吃得好，所以糧食在儲藏過程中選用何種技術手段，成為糧食儲藏企業(yè)的轉型升級方向。氣調儲糧是世界上公認的綠色環(huán)保、安全有效的儲糧害蟲防治技術。該技術通過向密閉性能良好的糧倉內充入高濃度的CO2或N2，破壞蟲霉的生存環(huán)境，達到抑制糧食呼吸，實現(xiàn)殺蟲抑菌、延緩糧食品質劣變的作用，從而實現(xiàn)綠色儲糧[1]。我國自2000年開始在國內大規(guī)模推廣應用氣調儲糧，各糧食企業(yè)采用變壓吸附制氮機組和氣囊密閉糧面的方法，在糧食害蟲防治和糧食品質保持方面取得了顯著的效果，積累了相當多的氣調操作方法和技術。

近十年以來，氣調儲糧技術越來越成熟，膜分離氣調儲糧技術逐漸在我國開展實倉試驗研究和應用。膜分離低氧充氮氣調儲糧是一項實用、綠色、環(huán)保的儲糧害蟲防治新技術，也是適用于我國南方地區(qū)經(jīng)濟有效的綠色儲糧技術，符合國家倡導的綠色儲糧理念。我?guī)焓菄鴥仁准掖笠?guī)模運用固定式膜分離制氮系統(tǒng)、橫向充環(huán)工藝進行充氮氣調的糧食企業(yè)，在操作和工藝上借鑒了國內其他糧庫的方法和經(jīng)驗，但由于制氮設備的運行是一個高耗能的過程，結合我?guī)烨捌谕顿Y建設的太陽能光伏電站，對連續(xù)氣調工藝和間歇氣調工藝進行氣調效果、能耗的對比研究，是目前我?guī)靷}儲工作的重點。

1 試驗背景及意義

2019年12月我?guī)焱瓿尚陆▊}房全部采用以橫向通風為主要內容的“四合一”升級新技術，依托“風道上墻、機械作業(yè)、全程覆膜、負壓通風、網(wǎng)絡共享、功能互補、數(shù)據(jù)共享、智能監(jiān)控”的集成系統(tǒng)[2]進行糧食儲藏管理。在2020年系統(tǒng)調試、工藝摸索的基礎上，對制氮工藝、充環(huán)方式等進行了深入分析，對充氮作業(yè)、原環(huán)流系統(tǒng)存在的缺陷提出若干修改建議，本次試驗選用的是對充氮氣調中充環(huán)工藝的進出口位置作了重大調整的倉房，可以通過改變膜下糧堆氣流的運行軌跡，達到縮短充氮氣調時間，提高氮氣均勻度的目的。我?guī)斐浞掷米陨頁碛泄夥l(fā)電站的優(yōu)勢條件，對連續(xù)性充氮與間歇性充氮方式進行比較和探究，總結出一套適用于我?guī)斓拈g歇充氮方式，為今后高大平房倉氣調儲糧工作提供指導。

2 試驗材料

2.1 供試倉房

供試倉房為我?guī)煨陆≒11號倉和P29號倉。其中P11號倉為試驗倉、P29號倉為對照倉，兩個倉房基本情況見表1。

表1 供試倉房基本情況

2.2 儲糧基本情況

試驗倉房儲糧指標見表2。

表2 供試倉房儲糧基本情況

2.3 主要儀器和設備

2.3.1氣調裝置 我?guī)觳捎肅HMG-180智能充環(huán)氣調膜分離制氮裝置，氮氣產(chǎn)量為180Nm3/h～350Nm3/h，氮氣純度≥99%(氧氣純度≤1%)，氮氣出口壓力：≥1.0MPa。

2.3.2環(huán)流風機 RT-H814BS-Z型風機，額定功率4kW，最大風量530m3/h。

2.3.3其他設備 多參數(shù)糧情檢測系統(tǒng)、AIPUINS便攜式數(shù)字測氧儀1套、ALTAIR POR氧氣報警儀、SCBA105M的空氣呼吸器3套等。

2.3.4光伏電站1個，項目面積6723m2，裝機規(guī)模1.038MW，日發(fā)電量在4000kW·h～5000kW·h。

2.4 倉內環(huán)流形式

試驗倉和對照倉均采用橫向通風風網(wǎng)(見圖1)，通風途徑比1.05∶1，風網(wǎng)安裝于南北檐墻，共2條1/4圓主風道和43條半圓支風道。橫向通風系統(tǒng)主風道為半徑0.6m的半“∩”形風道，高0.85m；支風道為直徑0.5m的“∩”形風道，高0.36m，長3.84m，均固定于檐墻，支風道間距為1.5m～2m。

圖1 橫向通風風網(wǎng)示意圖

試驗倉與對照倉均從北側大門兩支風道頂端進氣，回流口設置在南側主風道。

2.5 氣體濃度檢測點布置

倉內共布置25個測氣點。在倉房四角及中心各設上中下3個點，共計15個；在糧堆南側和北側的上層各設3個點，共計6個；在糧堆中心點的東西兩側上、中層各設1點，共計4個點，其中25號點處在糧面以上薄膜以下，用以檢測膜下濃度,如圖2。

圖2 氣體濃度檢測點示意圖

2.6 糧堆密閉及氣密性檢測

糧堆表面、入糧門及通風口均采用塑料雙槽管、五層共擠茂金絲氣調專用膜進行密閉。按照《糧油儲藏平房倉氣密性要求》(GB/T25229-2010)進行測定，要求倉內實倉氣密性須達到氣調倉一級標準(-300Pa→150Pa的半衰期300s以上)，經(jīng)測定，P11號倉氣密性為367s，P29號倉氣密性為301s。

2.7 試蟲籠布設及殺蟲效果檢測

在氣調倉的糧堆內放置試蟲籠，在糧堆表面以梅花布點的形式布設試蟲籠5只；在氮氣回流側的糧堆中下層(橫向通風系統(tǒng)的主風道)布設試蟲籠6只，整個糧堆共布設試蟲籠11只。在充氮氣調結束及揭膜散氣后檢查試蟲籠內的害蟲存活情況，根據(jù)試蟲籠中害蟲的死亡情況評價氣調殺蟲的效果。

3 試驗方法

3.1 充氮方法

分別采用間歇或連續(xù)的充氮方式，每2h記錄倉房氮氣濃度。其中，P11號倉采用間歇式充氮，充氮時間:8:30～16:30，每天充氮8h。P29號倉采用連續(xù)式充氮，充氮時間為當天下午13:00開始，直至達到目標濃度。兩倉均以氮氣濃度達到98%為結束標準。

3.2 檢測方法及監(jiān)測點

檢測方法選用多參數(shù)糧情檢測系統(tǒng)，檢測周期為2h。

3.3 試驗數(shù)據(jù)與處理

3.3.1P11號倉氮氣濃度變化情況

由表3可知，P11號倉在經(jīng)過3個工作日，每天8h的充氮氣調，共計充氮24h后，倉內氮氣濃度基本達到98%。

表3 P11號倉氮氣濃度(單位：%)

3.3.2P29號倉氮氣濃度變化情況

由表4可知，P29號倉在經(jīng)過連續(xù)充氮27h后，倉內氮氣濃度基本達到98%，連續(xù)性充氮是我?guī)鞛槟M緊急情況下指定的充氮方案，通過連續(xù)不間斷的充氮，使倉房能夠以最快的速度具備殺蟲的條件，減少安全儲糧隱患，降低糧食損失。

表4 P29號倉氮氣濃度(單位：%)

3.3.3兩倉充氮數(shù)據(jù)對比

由圖3可以看出，連續(xù)性充氮的氮氣濃度逐漸上升，但是隨著時間的推進，上升速率有所下降，間歇式充氮方式在停機后，糧堆內氮氣的平均濃度有所下降，但最終充氮效果好于連續(xù)性充氮，這可能是由于間斷式充氮在間歇期間倉庫內的氮氣能夠更均勻地分散在糧堆里，而連續(xù)性充氮由于持續(xù)向倉庫內注入氮氣，使高濃度氣體在不斷地進出氣過程中不能充分均勻分散在糧堆內的各個部位。

圖3 兩倉氮氣濃度變化對比曲線圖

3.3.4兩倉充氮氣調能耗對比

倉號充氮時間(h)總耗電量(kW·h)保管數(shù)量(t)噸糧耗電量(kW·h/t)P11(98%)2424572805.140.876P29(98%)2725322798.900.905

在兩倉氮氣濃度均達到98%時，P11號倉的耗電量明顯低于P29號倉，充氮時間以及噸糧耗電量均低于P29號倉。由此可以看出，間歇充氮相比于連續(xù)充氮，具備時間短，能耗低的優(yōu)勢。兩倉在高濃度氮氣維持期間，均經(jīng)過一次鼓膜作業(yè)階段，期間糧堆氮氣濃度維持較好，在充氮氣調結束后檢查試蟲籠內的蟲害存活情況，蟲籠內的害蟲全部死亡，氣調殺蟲的效果較好。

由于連續(xù)性充氮需要進行夜間作業(yè)，并且設備長時間運轉，存在一定的安全隱患，只能作為應急手段；另外連續(xù)性充氮過程中，須額外安排相關人員進行夜班值守，增加夜間作業(yè)的安全隱患。

4 結 論

本試驗以中穗庫兩個早秈稻谷高大平房倉為試供倉房，分別以連續(xù)性和間歇性的充氮方式對倉房進行充氮，對充氮過程中倉房各截面的濃度進行分時間段的測定。研究發(fā)現(xiàn)，間歇性充氮相比于連續(xù)性充氮具有效率高，單位能耗低的優(yōu)勢。間歇性充氮方式可以充分利用其晝啟夜停的規(guī)律，配套太陽能光伏發(fā)電設備使用，有效降低糧食儲藏期間的保管費用。同時避免了夜間作業(yè)，大大降低作業(yè)過程中的安全隱患，符合糧庫安全生產(chǎn)的要求。