内环流控温+氮气气调在新入玉米仓防虫应用试验*

何锡忠 秦兴斌 薛民杰 李 伟 靳振海 陈于平 张 南

(1 中央储备粮涿州直属库有限公司 072750)(2 中国储备粮管理集团有限公司北京分公司 100037)

在粮食储藏过程中，温度因子是影响粮食安全储存的重要因素。把粮温控制在低温或准低温状态，可以有效抑制粮食本身的呼吸代谢、延缓粮食品质劣变，另一方面还可以抑制储粮害虫和微生物的生长发育繁殖，达到安全储粮目的。

氮气气调储粮技术是向粮堆中充入高浓度氮气，形成缺氧环境，实现既抑制粮食本身呼吸、延缓粮食品质劣变，又实现防治害虫和微生物危害的绿色储粮技术。

中央储备粮涿州直属库有限公司同时采用内环流控温和氮气气调储粮两种技术在新入玉米仓进行综合应用试验，达到降低粮食温度和氧气含量，实现控温、控气、防虫的目的。

1 试验材料

1.1 仓房情况

选取涿州直属库有限公司12号仓为试验仓，23号仓为对照仓。12号仓和23号仓均为高大平房仓，均建于2003年，设计仓容量为6000 t，长×宽×装粮线高=54 m×24 m×6 m，配备电子测温、机械通风、氮气气调、内环流控温等保粮技术设施，仓内地坪为水泥，仓顶隔热材料为膨胀珍珠岩。

1.2 储粮情况(见表1)

表1 储粮情况表

1.3 电子测温系统情况

12号仓和23号仓电子测温系统均为模拟式。全仓共计72根测温电缆，距墙体、地坪、表面均为50 cm，分12排6列4层，全仓共计288个测温点，另有仓温、仓湿传感器各1个。

1.4 内环流控温系统情况

内环流控温系统示意图(如图1)：在环流风机的作用下，将粮堆中的冷空气，经过地上笼通风道和仓外保温管，通入仓房内粮堆上部空间，再经过粮堆下行，形成闭合式环流系统。包含仓外保温管、环流风机、地上笼、温度传感器、控制柜等。

1.4.1 保温管为双层管，外管为不锈钢材质，内管为PVC材质，两管中间填充聚氨酯发泡保温材料。

1.4.2 环流风机为三相异步隔爆电动机，风压1000 Pa，风量800 m3/h～1000 m3/h，功率0.75 kW。

1.4.3 地上笼通风道为单侧共3个进风口，1机4道。

1.4.4 温度传感器为数字式。

1.4.5 控制柜可实现温度控制开关机、运行时间累计、开停次数累计等功能。

1.5 氮气气调系统情况

1.5.1 制氮机 固定式变压吸附式制氮机，设计产气量350 N2·m3/h，氮气纯度>99.5%，总功率82 kW。

1.5.2 氮气气调智能控制系统 通过无线通信方式实时采集仓内氮气浓度等现场数据及设备状态，并对相关设备进行控制、故障报警、自动充气及排气等气调作业。

1.5.3 氮气浓度检测仪 量程79.0%～99.9%。

1.5.4 氧浓度报警仪 量程0～30%Vol.，分辨率0.1%Vol.，低报警19.5%Vol.，高报警23.5%Vol.，响应时间小于25 s。

1.5.5 空气呼吸器 工作压力30 MPa，气瓶容积6.8 L，储气量2100 L/30 MPa，报警压力5.5 MPa+0.5 MPa。

2 方法

2.1 降温蓄冷方法

12号仓和23号仓在2019年冬季及2020年初入库过程和结束后，均采用轴流风机负压、上行式通风进行降温蓄冷。

2.2 仓房密闭隔热处理方法

12号仓仓内进行了隔热吊顶，吊顶材料为10 cm 厚岩棉彩钢板，然后再贴一层铝箔纸。装粮线以上部分的墙壁粘贴一层铝箔。仓房南北4个大门砌“12”实墙封堵密闭。对进仓检查门加装铝合金推拉门，利用塑料薄膜进行密封，增加其气密性能。仓窗均用砖砌死，先粘贴一层3 cm厚PEF泡沫板，再粘贴一层铝箔纸。保证大门及窗户的密闭和隔热性，防止热量从门窗进入仓内而损耗仓内冷源。对机械通风口进行隔热密闭改造，在四周外部贴10 cm厚岩棉，并包上不锈钢铁皮；对通风口门内封堵10 cm厚PEF泡沫板，增加其密闭隔热性。把仓内所有工艺孔洞内满填密封胶，避免其漏气，增加其气密性。

23号仓仓内进行了隔热吊顶，先吊一层石膏板，贴一层3 cm厚PEF板，然后再贴一层铝箔纸。装粮线以上部分的墙壁先粘贴一层3 cm厚PEF泡沫板，再粘贴一层铝箔纸。仓房南面2个大门内先砌一层“24”实墙，再使用10 cm厚彩钢聚苯板封堵，北面2个大门砌“12”实墙封堵。对进仓检查门加装铝合金推拉门，利用塑料薄膜进行密封，增加其气密性能。仓窗均用砖砌死，先粘贴一层3 cm厚PEF泡沫板，再粘贴一层铝箔纸。保证大门及窗户的密闭和隔热性，防止热量从门窗进入仓内而损耗仓内冷源。对机械通风口进行隔热密闭改造，在四周外部贴10 cm厚岩棉，并包上不锈钢铁皮；对通风口门内封堵10 cm厚PEF泡沫板，增加其密闭隔热性。把仓内所有工艺孔洞内满填密封胶，避免其漏气，增加其气密性。

按照《氮气气调储粮技术规程(试行)》方法进行气密性检测，检测结果23号仓实仓压力半衰期为57 s，12号仓实仓压力半衰期为158 s。

2.3 内环流控温和充氮气调策略

对试验仓12号仓和对照仓23号仓内环流系统运行均以自动运行为主，设置开启温度为26℃，关机温度为24℃，在6月择机启动。对试验仓进行充氮气调时间也在6月同期进行，根据浓度衰减情况，及时补充氮气，确保仓内氮气浓度在95%以上。

2.4 氮气气调充气工艺

采用“上充下强排”充气工艺。把氮气从粮堆上部直接充入仓房内空间(无气囊)，充气2 h后开启风道口处的强排风机，排气时充气不停止，在粮堆地上笼风道内形成负压，使空间的氮气缓慢进入粮堆，排气过程在20 min，然后停止排气操作，再进行充气约2 h，反复上述步骤，直至粮堆内氮气浓度达到95%以上。氮气密闭期间为2020年6月5日至9月15日。

2.5 氮气浓度检测方法

2.5.1 氮气浓度检测点布置方法 根据《氮气气调储粮技术规程(试行)》的相关要求，结合试验仓房实际情况，单仓用导气管布置测气点共计10点。在粮面密闭前布置测气点。在仓房对角线上分别离两角7 m、3 m以及仓房中间3个位置，每个位置不同粮层深度布置3个检测点：粮堆上层(堆高3/4处)约4.50 m位置(如图2：1、4、7点)、中层(堆高1/2处)约3.00 m位置(如图2：2、5、8点)、下层(堆高1/4处)约1.50 m位置(如图2：3、6、9点)，粮面上仓房中部气囊内1个点(如图2：10点)。在智能控温软件中进行了分区，其中1、2、3点为第一区，在地上笼风道的末端；4、5、6点为第二区，在粮堆的中部；7、8、9点为第三区，在地上笼风道的进口端。

图2 氮气浓度检测点示意图

2.5.2 氮气浓度检测 在充气过程中每1 h检测1次浓度，直到浓度达到目标值；在气调储藏期间每天检测1次浓度，并进行记录。

3 结果与分析

3.1 冬季通风蓄冷后温度情况(见表2)

表2 通风蓄冷后粮堆温湿度情况表 (单位：%，℃)

12号仓在2019年11月28日至12月30日先入仓玉米5145.97 t，并进行通风降温，在2020年3月20日至3月28日又进行了第二次入仓636.046 t，入仓结束后已到3月底，已没有通风降温时机。12号仓的温度情况见表2。23号仓入库时间为2019年11月13日至12月20日，入库结束进行了通风降温,2020年2月3日通风蓄冷结束，所以23号仓基础粮温比12号仓低。

3.2 内环流控温试验开始前的温度情况(见表3)

表3 内环流控温试验开始前试验仓温度情况表 (单位：%，℃)

3.3 内环流控制期间的温度变化基本情况(见表4)

表4 内环流控温期间温度湿度变化情况表 (单位：℃，%)

12号仓内环流系统运行日期为6月18日至8月25日，出风口温度为14.0℃、风速为33.0 m/s，实际运行时间为740 h。23号仓内环流系统运行日期为6月8日至9月28日，出风口温度为14.8℃、风速为31.1 m/s，实际运行时间为481 h。

试验期间，23号仓于7月27日在粮堆表层局部发现玉米象和锯谷盗害虫，密度为4头/kg，后根据虫情发展，于8月10日采取磷化铝常规熏蒸，粮堆和空间用药量均按3.8 g/m3，总用药量为35 kg。在熏蒸期间的前8 d(8月10日至8月17日)暂时关闭了内环流，8月18日开启内环流系统，9月22日上午9:30关闭内环流系统，下午17:35解除密闭进行通风散气。熏蒸后进行害虫检查，未发现活虫。

3.4 12号仓充氮密闭日期及浓度变化情况

采取95%的防虫氮气浓度，充氮密闭期间为2020年6月5日至9月15日，浓度变化情况如表5。在整个充氮密闭期间及解除密闭后，均未发现害虫。制氮机实际共运行129.4 h。

表5 12号仓氮气浓度变化情况表

3.5 试验分析

3.5.1 通过试验，对于仅使用内环流系统控温的对照仓23号仓，在实施26℃启动和24℃停止的控温策略时，可以控制平均粮温在15℃以下，但表层局部最高粮温不能控制在25℃以下。23号仓玉米虽然为冬季入仓，经过内环流控温粮温保持在准低温附近，但仍在7月底发现了储粮害虫，为保证储粮安全进行了熏蒸处理。通过试验可见，仅使用内环流控温控制粮食温度在25℃以下，不能有效控制住害虫孳生。

3.5.2 对于同时使用内环流系统控温和氮气气调的试验仓12号仓，在实施26℃启动和24℃停止的控温策略和维持氮气浓度95%以上，控温效果与对照仓23号仓相当，但整个夏季没有发现储粮害虫。通过试验可见，进行内环流控温在准低温状态，附加以维持氮气浓度在95%以上时，可以起到既控温又防虫的储粮目的。

3.5.3 能耗及成本核算情况及分析 12号仓内环流运行740 h，3台0.75 kW内环流风机，耗电1665 kW·h；制氮机运行129.4 h，总功率82 kW，耗电10610.8 kW·h。按照单价0.82元/kW·h计算，12号仓内环流电费为1365.30元、充氮气调电费为8700.86元，总电费为10066.16元。12号仓内环流吨粮成本为0.24元/t、充氮气调吨粮成本为1.50元/t。12号仓内环流控温和氮气气调合计吨粮费用为1.74元/t。

23号仓内环流运行481 h，3台0.75 kW内环流风机，耗电1082.25 kW·h，按照单价0.82元/kW·h 计算，电费为887.45元，内环流控温吨粮成本0.15元/t。熏蒸使用磷化铝38 kg，单价42元/kg，磷化铝药剂成本1470元；投药时5人作业，每人50元熏蒸补助，共计250元，熏蒸总费用为1720元，熏蒸吨粮成本0.30元/t。23号仓内环流控温和熏蒸合计吨粮费用为0.45元/t。

综上所述，内环流+氮气气调可以实现“控温储粮和害虫防治”的目标，但相比之下付出的成本要多出3倍。但从绿色储粮的角度考虑，内环流控温+氮气气调储粮不使用任何化学药剂，对储粮无污染，更有利于食品安全。