仓房气密性改造与氮气气调储粮应用技术*

卢 波 王 飞 李孟泽 王小林 闵炎芳 陈 炎 尹航标、

(1 中国储备粮管理集团有限公司浙江分公司 310000) (2 中央储备粮湖州直属库有限公司 313001)

气调储粮是国际上公认的绿色储粮技术[1]，它通过改变密闭性能良好的粮仓内粮堆气体成分的组成，破坏害虫及霉菌生态环境，抑制粮食呼吸，实现防虫、杀虫、抑菌的目的，有利于保持稻谷、玉米等粮食的品质，目前已经得到较为广泛的应用[2]。中储粮湖州直属库有限公司(以下简称“湖州公司”)从2008年开始推广应用充氮气调储粮技术，积累了一些工作经验，但是随着仓房使用年限增加，气密性逐年下降，导致气调储粮效果不佳。为此，我们对仓房进行修补改造、粮面薄膜密闭等工作，使储粮仓房气密性达到集团公司平房仓膜下气调储粮半衰期(-300 Pa)不少于300 s的要求[3]。本文通过对部分仓房气密性改造工作和充氮气调储粮试验，探索总结仓房气密性改造与氮气气调防治储粮害虫技术，为进一步在辖区内推广应用氮气气调技术积累经验。

1 材料与方法

1.1 试验仓房基本情况

选取湖州公司28号仓、32号仓两个仓作为试验仓，56号仓作为对照仓。试验仓房均为高大平房仓，单仓长30 m、宽21 m、装粮线高6 m；仓房墙体为砖混结构，仓墙厚度75 cm，仓顶为拱顶结构；三个仓房均为两组一机三道单侧地上笼通风网；试验仓均配有固定式环流熏蒸系统、粮情测控系统、固定氮气输送管道。

1.1.1 储粮及仓房气密性改造基本情况 利用粮食轮换间歇期对试验仓房28号仓及32号仓实施了一系列气密性改造措施，如地坪四周“L”角气密处理、地坪伸缩缝修补及气密性处理、仓房堆粮线以下墙体气密高分子涂料处理、仓房墙体PEF保温板粘贴等，并对所有的工艺孔洞进行了密封处理，粮面采用薄膜单面密闭，对薄膜和槽管之间可能漏气的地方用密封胶和胶带加以处理，仓房大门处也采用薄膜和管槽做密封处理。对照仓房56号仓未进行气密性处理，对气密性改造后的试验仓房采用压力半衰期法(-300 Pa)检测仓房气密性。试验仓房储粮基本情况及仓房半衰期(-300 Pa)检测结果见表1。

表1 试验仓储粮基本情况

1.1.2 主要试验设备及仪器 变压吸附制氮机系统：制氮机组产气量150 m3/h，氮气纯度99.5%。机组设备主要由空压机、冷干机、储气罐及供气管网等部件组成。

氧气浓度检测仪：YT-1100H氧气分析仪。

其他：气密性检测装置，U形压力计，秒表，空气呼吸器，YT-1200H-O2氧气报警仪，深层扦样器，谷物害虫选筛等。

1.2 试验方法

1.2.1 充氮工艺及方法 充氮工艺为上充下强排法同自然排气法相结合。具体步骤如下：

(1)打开仓房上部充气口，向仓内充入高浓度氮气，打开仓房下方出气口，使粮堆内空气自然排出；

(2)待仓内薄膜鼓起形成较大气囊，通过离心风机强制由下方排气口抽气，至薄膜贴平粮面，停止排气；

(3)重复上一步，待仓内薄膜形成气囊，继续开启离心风机排气，如此循环多次，逐步置换出仓内空气，提高仓内氮气浓度，待排气口氧气浓度达到5%以下，停止排气；

(4)继续充气，直至仓内薄膜形成较大气囊时，停止充气；

(5)密闭期间监测氧气浓度变化情况，并根据仓内气体浓度变化及仓内气囊情况，择机及时补气。

一是盲目的自主性。青年期是青年个体心理和生理逐渐成熟，逐步成为独立的社会成员的过渡时期。青年渴望自立并获得与父辈平等的权利，能够独立地处理自己的社会关系，决定自己的发展方向。这使得青年价值观具有自主性的特点，但是值得注意的是青年生理、心理的不成熟，往往使得自主性充满盲目的倾向。

1.2.2 浓度检测 粮堆密闭前布置好气体取样管(4 mm的耐压软管)和氧气浓度检测点。仓内共设置固定氧气浓度检测点5个,位于上层粮面(粮面下30 cm处)：仓房中心、西南角、西北角、东南角、东北角各1个；仓房下部排气口1个氧气浓度检测点。每仓共6个检测点，用氧气分析仪检测氧气浓度。

充氮期间定时检测氧气气体浓度，前期每天检测两次，距离目标浓度较近时，适当增加检测次数，在气调储藏期间每2 d～3 d检测1次。根据检测浓度的变化情况，分析氧气浓度变化规律，掌握补气时机。

1.2.3 害虫监测 采用实仓观察方法观察仓内害虫，采用筛检法检测粮堆内害虫。每周由两名保管员佩戴空气呼吸器进仓查看虫情，一名保管员佩戴正压式空气呼吸器仓外监护，观察害虫死亡情况，做好相关记录。

2 结果与分析

2.1 氮气浓度变化情况

2.1.1 试验仓充气时间 试验期间，28号仓2020年4月23日开始充气，25日进入稳定状态；56号仓4月26日开始充气作业，4月27日达到计划浓度；32号仓由于入仓时间较晚，于9月9日开始充气，11日进入稳定状态。其中，28号仓气调作业期间补气2次；32号仓气调作业期间补气1次；56号仓由于气密性较差，无法在仓内维持有效气囊，于4月30日停止气调作业。

制氮机运行时间及仓内补气情况见表2。

表2 试验仓充气时间

2.1.2 28号仓氧气浓度变化情况 28号仓达到目标浓度后，每周仓内氧气浓度检测结果见表3。

表3 28号仓气调期间仓内每周氧气浓度检测情况 (单位：%)

从上表3数据可知：28号仓在充氮密闭期间粮堆内氧气最高浓度为4.6%、最低0.3%，整体平均浓度为2.5%。第一次充气结束后，仓内气囊维持58 d，氧气浓度平均增速为0.03%/d；7月10日进行补气操作，补气后仓内氧气平均浓度下降至1.24%，之后开始以0.02%/d的平均速率缓慢上升；8月18日进行第二次补气,之后又开始以0.02%/d的平均速率缓慢上升。

28号仓分别于7月10日与8月18日对气调仓进行补气作业，其中7月10日补气作业效果最为明显，使仓内氧气平均浓度从4.3%降至1.2%，8月18日补气作业效果不明显，使仓内氧气平均浓度从1.8%降至1.1%。在整体密闭期间，氧气平均浓度始终保持在4.3%以下。

2.1.3 32号仓氧气浓度变化情况 32号仓达到目标浓度后，每周仓内氧气浓度检测结果见表4。

表4 32号仓气调期间仓内每周氧气浓度检测情况 (单位:%)

从上表4数据可知：32号仓在9月10日后出气孔浓度达到5%以下，粮堆内部氧气浓度均达到目标浓度，充氮密闭期间粮堆内氧气最低浓度为1.2%、最高4.6%，整体平均浓度为3.39%。第一次充气结束后，仓内气囊维持32 d，氧气浓度平均增速为0.03%/d；10月12日进行补气操作，补气后仓内氧气平均浓度下降至1.52%，至10月20日开仓降温作业，仓内氧气浓度平均值几乎无变化。

32号仓于10月12日对气调仓进行补气作业，使仓内氧气平均浓度从4.2%降至1.5%。在整体密闭期间，氧气平均浓度始终保持在4.2%以下。

2.1.4 56号仓氧气浓度变化情况 56号仓气调密闭期间仓内氧气浓度检测结果见表5。

表5 56号仓气调期间仓内氧气浓度检测情况 (单位:%)

从表5数据可知：56号仓在充氮密闭期间粮堆内氧气最低浓度为2.5%、最高6.5%，整体平均浓度为4.1%。第一次充气结束后，仓内气囊维持仅3 d，氧气浓度平均增速为0.3%/d，且气囊消失较快，无法维持有效粮堆内部正压，气调作业失败。

2.2 储粮害虫死亡情况

仓内虫害发生情况见表6。

表6 试验期间仓内虫害情况

散气结束后进行扦样，未发现活虫，将样品放置在适宜环境1个月，未发现活虫，后续的粮情检查至2020年12月20日未发现储粮害虫活动。

2.3 能耗效益评价

28号仓、32号仓及56号仓制氮机运行时间及费用情况见表7。

表7 试验仓充氮气调储粮能耗费用情况

从表7可知：本次试验高大平房仓氮气储粮运行费用吨粮能耗在1.04元/t～1.3元/t，略高于常规熏蒸杀虫费用(0.90元/t)0.1元/t～0.4元/t，但考虑到仓房气密性改造成本较高，仓内粮食储存一个周期后出入仓对气密条件的影响仍然未知，气调成本可能会进一步升高。

3 结论与讨论

3.1 结论

实现充氮气调储粮的前提和关键仍然是仓房气密性，28号仓和32号仓经过气密性改造，其气密性达到气调储粮需求，56号仓未进行整仓气密性改造，未达到充氮气调储粮气密性要求。其中32号仓由于气调时间较短，补气次数不及28号仓，使得气调储粮成本远低于28号仓，且试验前32号仓经过短暂熏蒸杀虫处理，使仓内虫口密度降低，这是否是气调成本较低及气调效果较好的原因之一有待下一步探索。

从本次试验结果来看，28号仓、32号仓气密性改造方式适合湖州公司软土地基气调储粮仓房，仓房气密性提高近300%，达到气调储粮标准，且通过上充下强排的充排气工艺能够使粮堆内各点层氮气浓度达到95%～98%，并使低于4.5%的氧气浓度维持30 d以上，能够有效抑制粮堆内部的储粮害虫活动，从而避免使用化学药剂熏蒸，确保粮食安全储藏，实现绿色储粮。

3.2 讨论

粮食出入仓过程中的机械振动及重新入仓后粮堆对仓房侧压力的改变对仓房内墙及地坪的影响在本试验中未涉及，有待今后继续探索研究。我公司建仓初期未考虑气调储粮需求，导致后期改造施工量较大，新建仓房应在设计初期统筹考虑今后气调储粮需求，气调工程适合在新仓建设阶段规划，在建仓过程中同步施工，做好管线预埋，避免旧仓后期改造开槽破路、布线穿管造成气密性二次破坏，为气调储粮技术及其它新储粮技术的应用打下基础；关于软地基仓房的气密性改造技术及修补方案，还需要进一步地探索解决方案。

我公司制氮设备为2008年生产并投入使用，功率为56 kW，而制氮量仅为150 m3/h，同最新的制氮设备相比，充氮效率低下，运行成本较高[4]。气调储粮的杀虫成本虽高于磷化氢熏蒸成本，但是作为无公害储粮技术，气调储粮方便、安全、有效，有着更好的社会效益[5]。而在降低气调储粮成本方面还有改善和提高的空间，需要进一步研究探索。