浅圆仓富氮气调储粮技术应用

李玉波 于钊泽

(1 中央储备粮三门峡直属库有限公司 472000)(2 杭州萧山粮食购销有限责任公司 311200)

富氮气调储藏是建立在生态学理论基础上的一项绿色环保储粮技术，主要是通过改变粮堆中的氮气和氧气比例，防治储粮害虫、抑制霉菌繁殖，从而达到保持粮食品质，确保粮食安全的目的[1]。萧山国家粮食储备库结合仓房特点以及储粮特性，对浅圆仓进行了智能充氮技术改造，并组织开展了试验应用，对智能充氮系统、气调储藏对储粮害虫的影响进行了初步研究。

1 材料和方法

1.1 试验仓房

1.1.1 仓房基本条件 选取浅圆仓Q01、Q02、Q04、Q05、Q06、Q08、Q09为试验仓。各仓直径20 m，仓容5000 t，檐高34 m，装粮设计高度27.5 m；仓壁为钢筋混凝土结构，总厚度200 mm；仓顶钢筋混凝土结构；通风系统为地上笼。每仓仓顶有轴流风机(型号:135-5.6A)2台、通风口2个，仓底通风口2个。储粮具体情况见表1。

表1 气调仓储粮基本情况

1.1.2 制氮及检测设备 PSA变压吸附氮气机，型号SCM-150，氮气产量150 m3/h，氮气输出浓度>99.5%，负载功率59.5 kW；E4000便携式多种气体检测仪；仓外测虫仪；空气呼吸机；浓度检测管。

1.1.3 智能控制系统 绿色充氮气调储粮智能控制管理系统由前端仓房应用设备、网络信号控制系统和远程数据控制系统三个部分组成。前端仓房应用设备：主要在仓房内部、通风口处安装高精度进口氧气浓度检测传感器2个、压力传感器2个、电气控制箱1个、电动阀门组4组；仓温传感器1只。系统网络信号接收和发送选用有线控制模式；远程数据控制系统采取中心机房计算机控制方式。系统采取上充下排模式充氮，环流模式均衡氮气。

1.2 试验方法

1.2.1 气调仓改造及准备 改造Q04、Q06、Q09上卸粮口闸阀，侧壁闸阀，蝶阀；上层人孔盖板下方更换密封圈，加装环流管蝶阀；测温孔上方增加直径260 mm厚5 mm圆形钢制盖板，盖板下增加3 mm厚耐磨腐蚀橡胶垫圈，盖板四周增加紧固螺丝，盖板密封后周围采用结构胶加强密闭。气密性改造后，仓房气密性提升明显。同时分别在空间，粮堆中心2 m处，仓底排气孔设置气体检测点。Q06号仓在粮堆下5 m处、10 m处增设两处气体检测点。整仓密闭，检测侧仓房气密性并补漏。

1.2.2 富氮气调 从粮堆上部充气，排气孔排气，持续充气，排气孔浓度小于目标浓度3%～5%时，停止充气，开启环流风机，均匀粮堆浓度。根据仓内浓度情况重复此过程，当粮堆各监测点浓度达到目标浓度时停止。同时在排气孔浓度达到90%时，尾气通入另一气调仓库，从而实现废气利用达到节能的效果[2]。气调过程中，有虫仓氮气浓度低于98%时及时补气；无虫仓氮气浓度低于95%时及时补气[3]。

1.2.3 浓度检测 充氮气调期间每天定时检测空间浓度、粮堆浓度、环流管浓度以及仓房压力并记录，根据仓房浓度合理调配仓房充氮时间及流量。

1.2.4 粮情检查 气调过程中，采用仓外害虫采集器，通过预设管道，检查虫害发生情况，必要时在多人防护下，佩戴空气呼吸机进仓检查害虫等粮情。并在气调结束后评估杀虫效果，计算能耗。

2 试验结果与分析

2.1 氮气浓度变化分析

从表2可以看出，氮气浓度从98.4%降到98%以下只需要2 d～4 d，从98%降到95%需要15 d左右。因此气调防虫仓需要补气次数远低于气调杀虫仓，能耗也会远低于气调杀虫仓。经过分析，仓库在气密性良好的情况下，氮气浓度98%以上难以保持的原因有:①浅圆仓没有进行粮面薄膜压盖，充氮期间空间没法形成氮气气囊，无法维持氮气浓度一直处于98%以上状态；②墙体漏气；③粮堆内部氮气浓度不够均匀。

表2 Q04氮气浓度变化

2.2 氮气气调对害虫的影响

此次气调针对有虫仓和无虫仓采取不同的方式充氮气调。针对Q01、Q04、Q09无虫仓以防虫为主，氮气浓度设定在95%以上密闭60 d；Q02、Q05、Q06、Q08有虫仓库以杀虫为主，氮气浓度设定在98%以上密闭30 d。

表3表明，经过30 d浓度98%氮气气调杀虫，谷蠹、赤拟谷盗、玉米象、长角扁谷盗全部死亡，说明气调对储粮害虫的生长发育有很大的影响，杀虫效果良好；同时无虫仓气调结束后未发现储粮害虫，表明95%氮气对害虫的生长发育具有一定的抑制作用。在自然排气30 d后，Q08、Q05仓内发现赤拟谷盗，表明氮气气调对赤拟谷盗杀灭不够彻底。

表3 氮气气调对储粮害虫的影响

2.3 能耗分析

各仓充氮所用时长、流量、能耗如表4所示。

表4 充氮能耗及流量

结合表1、表4，浅圆气调能耗和浅圆仓气密性以及气调目的(杀虫、防虫)成正相关。Q01、Q04、Q09均为无虫仓，正压半衰期376 s、396 s、384 s，气调期间单位能耗分别为1.70 kW·h/t、1.06 kW·h/t、1.50 kW·h/t，低于Q02、Q05、Q06、Q08仓库单位能耗。同时在氮气浓度达到98%所耗时间也相对较少。

3 结论

3.1 氮气浓度在98%保持30 d对玉米象、谷蠹、长角扁谷盗杀虫效果较好，对赤拟谷盗杀灭不够彻底。同时氮气浓度在95%以上60 d能够抑制储粮害虫的生长发育。此外本次试验虫种数量偏少，在今后需要增加储粮害虫种类进行试验。

3.2 充氮系统能耗与仓房气密性密切相关。本次试验能耗普遍较大，仓房气密性较差的仓库，氮气浓度难以长时间保持，需要频繁补气。浓度在95%～98%之间保持时间较长，以防虫为目的气调仓内可以明显减少能耗。此外，本次试验中后期开始采取气调仓尾气通入另外仓库的方式充氮气调，实现尾气循环利用。

3.3 浅圆仓使用上充下排方法时，应注意仓内压力变化情况，保持每天两次测压，以保证仓内压力处于正常状态，以防压力增加造成仓房损害。

3.4 本次气调杀虫试验取得了不错的效果，但是试验过程中也暴露了一些问题：第一，单位能耗过大。由于浅圆仓气密性问题，全仓氮气浓度达到98%之后，只能保持2 d～4 d，所以气调期间，补气频率过高。应在充氮前对浅圆仓进行气密性改造。第二，气体监测点布置不够科学。未来试验中会增加气体监测点，更精确地记录不同部位不同阶段的氮气浓度。