超高大粮堆磷化氢环流熏蒸工艺优化探讨

白春启 盛强 李浩杰

[摘要]在我国粮食仓储行业中，环流熏蒸工艺是应用较为广泛的储粮害虫治理技术，其中环流风机进风口方向与粮堆上层相通、出风口方向连接风道口是普遍采用的环流熏蒸工艺。本文结合超高大平房仓（堆粮高度8m）磷化氢环流熏蒸技术，采用磷化铝片剂表面施药法，将环流风机进风口方向与风道口连接、出风口方向与粮堆上层相通，并分析粮仓空间、粮堆表层和粮堆底层磷化氢浓度分布情况，实验结果表明采用表面施药方法进行环流熏蒸时，环流风机进出风口方向调整后，更有利于保证杀虫效果和熏蒸安全。

[关键词]环流熏蒸;磷化氢;环流风机;气流方向;工艺优化

中图分类号：S379 文献标识码：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.202003

自1965年我国开发了与国外同类性能产品后，磷化鋁为我国粮食仓储行业的熏蒸防治害虫作出了重大贡献[1]。磷化铝主要剂型分为粉剂、片剂、丸剂和缓释剂，其中应用最为普遍的是磷化铝片剂，磷化铝的含量为56%±2.5%[2]。环流分流风机的机械作用可以帮助和加快熏蒸剂的分布和渗透，有利于提升熏蒸杀虫效果。自1998年以来，我国投资新建或扩建的粮仓均配备了环流熏蒸技术，同时配套制定有《粮食仓库磷化氢环流熏蒸装备》《磷化氢环流熏蒸技术规程（试行）》等标准和技术规程[3-4]。当前，环流熏蒸杀虫技术已经成为我国粮食仓储行业害虫治理普遍应用的技术，磷化铝施药技术有表面施药、埋藏施药、仓外施药和环流熏蒸等形式。但是，依据相关标准和规程建设的大多数仓房环流熏蒸工艺是基于仓外施药设计的，如仓外磷化氢发生器施药或磷化氢钢瓶施药，施药前要求先开启环流风机，形成气流循环，即仓外产生的磷化氢气体在环流风机作用下首先进入风道，然后进入粮堆，再经过环流风机、环流管道，形成闭合环流熏蒸回路。在生产实践中，环流熏蒸技术呈现了多样性，常见的有表面施药环流熏蒸技术，工艺沿用了仓外施药环流熏蒸工艺。当前，随着储粮粮堆高度的增加，对于堆粮高度8m以上的超高大平房仓、浅圆仓，是否适合应用表面施药环流熏蒸技术，如何优化表面施药环流熏蒸技术，对这些问题进行探讨是有利于磷化氢熏蒸技术实践应用的。本文结合超高大平房仓磷化氢环流熏蒸技术，针对磷化铝表面施药的环流熏蒸工艺，通过改变环流风机进出分口连接方式，优化超高大粮堆磷化氢熏蒸工艺，以期有益于磷化氢环流熏蒸技术的实际应用。

1 材料与方法

1.1 仓房与粮情

试验仓房为中储粮成都青白江仓储有限责任公司一砖混结构的超高大平房仓18号仓，跨度23m，长度30m。配有固定式仓外环流风机（环流风机进风口方向与粮堆上层相通、出风口方向连接风道口），风道布置形式为“一机四道”，长度方向设有3个风道口，仓房气密性为正压48s。该仓散装存储2018年9月入库的混合小麦4 122t，堆粮高度8.04m，杂质0.5%，粮食水分12.1%。

1.2 施药量及施药方式

按照2g/m3进行施药，一次性施21kg磷化铝片剂。施药方式为搪瓷盘表面施药法。

1.3 环流工艺改造

18号仓原环流熏蒸工艺中磷化氢气体气流方向：粮堆表面→环流风机→环流管道→通风口→风道→粮堆→粮堆表面（如图1所示）。将环流风机进风口与出风口对调，改造后气体气流方向：粮堆表面  粮堆→风道→通风口→环流管道→环流风机→粮堆表面（如图2所示）。

1.4 浓度检测点设置

在粮堆中央粮面下50cm处设气体取样点A，在粮堆中央距粮面高1m空间处设气体取样点O，在距仓中间的通风道口与环流管道连接处设气体取样点B（即粮堆底部取样点）。

1.5 浓度检测

粮面投药结束后24h，采用磷化氢气体检测仪（HL-210-PH3）检测，检测完成后开启环流风机。环流风机开启后，环流2h后开始第一次检测，其后每隔4h检测一次，各检测点浓度均匀后，停止环流结束检测。

2 结果与分析

2.1 环流风机开启前与开启后2h磷化氢的浓度分布

采用搪瓷盘表面施药法，施药24h后，在实验粮仓18号仓，磷化铝片剂已经潮解释放磷化氢气体，磷化氢气体主要聚集在粮仓内空间，且磷化氢浓度较高，磷化氢已开始向粮堆渗透，但浓度远低于粮仓内空间磷化氢气体浓度。由于风道口和粮仓空间经环流管道连通，磷化氢能够扩散到风道口处，在距仓中间的通风道口与环流管道连接处的气体取样点B处，磷化氢浓度较高。如表1所示，环流风机开启短时间内，粮堆空间分布的磷化氢气体能够较快地向粮堆渗透，运转2h内，到达粮堆底部的磷化氢气体较少，风道处的磷化氢浓度较低。

2.2 环流风机开启后磷化氢的浓度动态变化

随着环流风机的开启，在风机动力的作用下，如图3所示，在0～14h内，粮仓空间和粮堆表层聚集的磷化氢气体浓度逐渐降低，表明磷化铝潮解产生磷化氢开始向粮堆内部渗透。同时，通风道口与环流管道连接处B点的磷化氢浓度逐渐上升，14h后与粮堆表层A点、粮仓空间O点接近。随着磷化铝不断潮解，磷化氢浓度不断增加，在环流风机的机械驱动下，42h后整仓磷化氢浓度趋于均匀。在磷化氢浓度趋于均匀之前28h，B点磷化氢浓度在三个检测点中最低，说明在此过程中，磷化氢浓度沿粮堆表层至粮堆底层方向是递减的。

2.3 环流风机开启后磷化氢的CT积

利用检测点浓度和环流风机环流时间估算检测点磷化氢浓度与熏蒸时间（CT）累积值。如图4所示，粮仓空间检测点O、粮堆表层检测点A及环流管道检测点B的各自CT值与时间关系曲线的二次系数值相近，粮堆表层检测点A及环流管道检测点B的CT值与时间关系曲线一次系数值相近，粮仓空间检测点O的CT值与时间关系曲线一次系数值约为其他两个检测点的2倍。

3 结 论

调整磷化氢环流熏蒸工艺中环流风机进风口和出风口的位置，即出风口方向与粮堆上层相通、进风口方向与风道口连接，采用粮堆表面施药技术，风机运转后能够加强磷化铝潮解的磷化氢气体优先由粮仓空间经由粮堆表层向粮堆内部自上而下渗透。在环流熏蒸初期，磷化氢浓度在粮堆中形成由表层向深层逐渐降低的分布格局，即粮堆表层磷化氢浓度高于表层以下各层。由于储粮害虫主要分布于粮堆上层[5-6]，如谷蠹、锯谷盗、赤拟谷盗、锈赤扁谷盗等主要在粮堆0～100cm处呈聚集分布，且在粮堆全部发生的害虫种类中占比较大[7]，粮堆表面2m以下害虫种群密度分布差异不大[8]，环流风机调整后，较高浓度的磷化氢先在表层分布，说明粮堆中大多数害虫可以较早暴露在较高浓度的熏蒸剂环境中，有利于取得较好的熏蒸杀虫效果。采用环流风机出风口方向与风道口连接、进风口方向与粮堆上层连接的工艺，利用磷化氢气体发生器施药时，8m高粮堆表层达到较高磷化氢浓度约历时2d，可见粮堆中大多数害虫暴露在较高浓度磷化氢环境中的时间比粮堆其他层要充足。

由于磷化氢气体在一定的流动状态下，气体紊流具有燃爆危险性，为避免形成高浓度、低压力的情况，磷化氢熏蒸时，产生的磷化氢气体应先进入粮堆，严防磷化氢气体浓度过高。采用粮堆表面施药技术，磷化铝潮解释放的磷化氢气体，较高浓度分布在粮堆上层和空间，调整环流风机进出风口方向后，产生的较高浓度磷化氢气体首先进入粮堆表层，与环流风机出风口方向与风道口连接、进风口方向与粮堆上层连接的工艺相比，所产生的较高浓度磷化氢气体首先进入环流管道（环流风机），更有利于熏蒸安全。

有效熏蒸浓度（C）和有效暴露时间（T）是熏蒸杀虫成功的关键因素，在利用磷化氢熏蒸的虫害防治中，引起100%害虫死亡的Cn T（n<1）是一定值，表明在维持有效磷化氢熏蒸浓度的前提下延长有效熏蒸时间是必要的。图4中CT值反映了粮堆空间（O点）、粮堆表层（A点）和粮堆底层（B点）不同熏蒸时间CT值变化趋势的一致性，粮堆空间的CT值与时间关系曲线一次系数值大于其他各层，间接表明粮堆空间的杀虫效果要好些，即调整环流风机进出风口方向后，有利于粮仓空间害虫治理。一般来讲，实践中熏蒸密闭时间以天来计算（或适当延长密闭天数），与本研究以小时计算相比，实践中不同部位的害虫杀灭效果可能差异不明显，采用这种工艺熏蒸杀虫效果如何还需更详实的数据支撑。

参考文献

[1] 王殿轩，曹阳.磷化氢熏蒸杀虫技术[M].成都：成都科技大学出版社，1999.

[2] GB/T 5452—2017，56%磷化铝片剂[S].

[3] GB/T 17913—2008，粮油储藏 磷化氢环流熏蒸装备[S].

[4] LS/T 1201—2002，磷化氫环流熏蒸技术规程[S].

[5] 魏厚德，魏哲轩.仓虫在粮堆中分布型及其扦样技术探讨[J].植物检疫，1987，1（3）：183-189.

[6] 张英，邓文斌，郑绍锋.高大平房仓储粮害虫分布与发生初步调查[J].粮油仓储科技通讯，2012，28（3）：27-29.

[7] 淡振荣，赵洪.储粮昆虫空间分布、垂直分布和年消长动态规律研究[J].榆林学院学报，2009，19（2）：20-23.

[8] 叶丹英，王大枚，钟六华，等.浅圆仓储粮害虫发生和分布的初步研究[J].粮食储藏，2001，30（6）：10-14.