高彬彬，金建德，張?jiān)品?，季雪根，王?huì)杰，沈 波，張飛豪

(1.浙江省儲(chǔ)備糧管理有限公司技能拔尖人才工作室，浙江 杭州 310006；2.浙江省糧食局直屬糧油儲(chǔ)備庫(kù)，浙江 杭州 310006；3.浙江衢州省級(jí)糧食儲(chǔ)備庫(kù)，浙江 衢州 324000)

橫向通風(fēng)技術(shù)是新“四合一”儲(chǔ)藏技術(shù)內(nèi)容之一，以其風(fēng)道上墻、全程覆膜、高效冷卻、負(fù)壓通風(fēng)、系統(tǒng)均勻等諸多優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越受到糧食倉(cāng)儲(chǔ)行業(yè)的青睞，氣調(diào)儲(chǔ)糧作為綠色儲(chǔ)糧的重要手段，已經(jīng)成為科技儲(chǔ)糧的必備技術(shù)，為將2項(xiàng)儲(chǔ)糧新技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，達(dá)到提速增效，生態(tài)儲(chǔ)糧、綠色儲(chǔ)糧的目的，在浙江省糧食局直屬糧油儲(chǔ)備庫(kù)(下稱直屬庫(kù))開(kāi)展了橫向氣調(diào)實(shí)驗(yàn)[2]。通過(guò)對(duì)橫向氣調(diào)工藝與豎向氣調(diào)工藝相對(duì)比，比較兩者的優(yōu)缺點(diǎn)，為氣調(diào)作業(yè)在倉(cāng)儲(chǔ)行業(yè)中的選擇應(yīng)用提供了技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 倉(cāng)房

選用直屬庫(kù)P22、P43作為本次實(shí)驗(yàn)倉(cāng)房，倉(cāng)房基本情況詳見(jiàn)表1。

表1 倉(cāng)房情況

1.2 風(fēng)道

P22號(hào)倉(cāng)為豎向風(fēng)網(wǎng)系統(tǒng)，東西各2個(gè)通風(fēng)口，為一機(jī)三道地上籠通風(fēng)道，支風(fēng)道開(kāi)孔率30%，支風(fēng)道長(zhǎng)25 m，堆糧高度5 m，風(fēng)道間距2.4 m，途徑比1.2。

P43號(hào)倉(cāng)為橫向通風(fēng)風(fēng)網(wǎng)系統(tǒng)，在倉(cāng)房檐墻(南北兩側(cè))各開(kāi)4個(gè)通風(fēng)孔，在倉(cāng)內(nèi)沿墻(南北)地坪上各鋪設(shè)一條四分之一圓主風(fēng)道，并相隔一定尺寸開(kāi)支風(fēng)道口，在支風(fēng)道口自下而上安裝鋪設(shè)支風(fēng)道，并緊貼、固定在檐墻上。支風(fēng)道長(zhǎng)4 m，整倉(cāng)共鋪設(shè)支風(fēng)道36條。途徑比為1.15，詳見(jiàn)圖1。

圖1 橫向通風(fēng)風(fēng)網(wǎng)布置圖

1.3 糧情

表2 儲(chǔ)糧基本情況

1.4 倉(cāng)內(nèi)害蟲(chóng)檢查情況與蟲(chóng)籠布置

P22、P43按要求各篩檢16個(gè)點(diǎn)，從篩檢結(jié)果看，2個(gè)倉(cāng)房糧食都屬于基本無(wú)蟲(chóng)糧。分別在每個(gè)倉(cāng)房四角距墻1 m處與糧面中心各設(shè)置一個(gè)共5個(gè)蟲(chóng)籠，埋置于糧面下20 cm處。每個(gè)蟲(chóng)籠放入100 g該倉(cāng)小麥，同時(shí)分別放入赤擬谷盜、銹赤扁谷盜、玉米象、谷蠹各10頭。

1.5 檢測(cè)點(diǎn)布置

2個(gè)倉(cāng)房檢測(cè)點(diǎn)布置相同，分別在糧堆南北方向分3個(gè)截面，南截面從東到西設(shè)A、B、C三個(gè)點(diǎn)，中截面為D、E、F，北截面為G、H、I，共9個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)分3層(見(jiàn)圖2)。糧面四角離墻0.5 m處和糧面中間設(shè)5點(diǎn)。

圖2 檢測(cè)點(diǎn)布置示意圖

1.6 制氮機(jī)、環(huán)流機(jī)安裝及糧面管道布置

P22號(hào)倉(cāng)制氮機(jī)出氣口糧面管為T(mén)字型，環(huán)流機(jī)進(jìn)氣口糧面管為圭字型。管道直徑均為110 mm，開(kāi)孔率均為20%。

P43號(hào)倉(cāng)制氮機(jī)與環(huán)流機(jī)安裝見(jiàn)圖3。

圖3 環(huán)流機(jī)及制氮機(jī)安裝示意圖

1.7 選用設(shè)備

選用DM290-70的膜分離制氮機(jī)，濃度99%時(shí)產(chǎn)氮?dú)饬繛?0 m3/h。其余設(shè)備為：C900正壓空氣呼吸器3套，測(cè)氧儀2臺(tái)，報(bào)警儀2臺(tái)，數(shù)字壓力儀，人工氣候培養(yǎng)箱。

1.8 氣調(diào)儲(chǔ)糧工藝

1.8.1 豎向氣調(diào)儲(chǔ)糧工藝

整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程分4個(gè)階段進(jìn)行。

第1階段：制氮機(jī)大流量低濃度氮?dú)庋h(huán)置換階段。將制氮機(jī)進(jìn)口流量控制在130～140 m3/h，出口濃度設(shè)定為94%，產(chǎn)氣量115～120 m3/h，將倉(cāng)內(nèi)氮?dú)鉂舛染鶆蛏叩?1%～92%[1]；

第2階段：制氮機(jī)小流量高濃度氮?dú)庋h(huán)純化階段。將制氮機(jī)進(jìn)口流量控制在120～130 m3/h，出口濃度設(shè)定為98%，產(chǎn)氣量設(shè)定為100～105 m3/h，將倉(cāng)內(nèi)氮?dú)鉂舛染鶆蛏叩?4%～95%；

第3階段：制氮機(jī)小流量高濃度氮?dú)獬淠け３蛛A段。將制氮機(jī)出口濃度設(shè)定在98%以上，產(chǎn)氣量60 m3/h，將膜充起至頂?shù)轿蓓?，倉(cāng)內(nèi)氮?dú)鉂舛染S持在96%以上；

第4階段：靜置與補(bǔ)氣階段。當(dāng)氣囊下癟到一定程度時(shí)，開(kāi)啟制氮設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)氣作業(yè)；

第1、第2循環(huán)階段，氮?dú)鈴募Z面進(jìn)入糧堆，經(jīng)地上籠、風(fēng)道回到制氮機(jī)；從糧面進(jìn)入環(huán)流風(fēng)機(jī)，經(jīng)風(fēng)道回到環(huán)流風(fēng)機(jī)。第三階段為鼓氣囊階段，充氮機(jī)只充不排，環(huán)流機(jī)保持環(huán)流狀態(tài)。

1.8.2 橫向氣調(diào)儲(chǔ)糧工藝

膜分離氣調(diào)儲(chǔ)糧工藝在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，分為5個(gè)階段：

第1階段：低濃度高流量充環(huán)階段。將制氮機(jī)氣體進(jìn)出口與倉(cāng)庫(kù)南北兩側(cè)風(fēng)道進(jìn)出口相連接，形成閉合的回路，設(shè)定95%氮?dú)饧兌鹊沫h(huán)流充注。通過(guò)對(duì)回流氣體的流量控制，始終維持倉(cāng)內(nèi)壓力為-5～-10 Pa，保持糧堆內(nèi)呈微負(fù)壓狀態(tài)，當(dāng)檢測(cè)到回流氣體氮?dú)鉂舛葹?3%時(shí)，第1階段結(jié)束[2]。

第2階段：高濃度低流量充環(huán)階段。達(dá)到氮?dú)庠O(shè)定93%濃度后，制氮機(jī)自動(dòng)進(jìn)入第2個(gè)階段，設(shè)定98%氮?dú)鉂舛鹊沫h(huán)流充注。始終維持倉(cāng)內(nèi)壓力為-5～-10 Pa，保持糧堆內(nèi)呈微負(fù)壓狀態(tài)，當(dāng)檢測(cè)到回流氣體純度為97%時(shí)，第2階段結(jié)束[2]。

第3階段：高濃度低流量充氣階段。該階段主要目的是將糧堆上部的氣囊充起，關(guān)閉回流閥，設(shè)定99%氮?dú)饧兌冉o氣囊充氣至6 Pa后，設(shè)備自動(dòng)關(guān)閉進(jìn)氣閥，充氮完成。

第4階段：氣囊靜置平衡階段。結(jié)束上面3個(gè)階段后，進(jìn)入到靜置平衡與殺蟲(chóng)階段。在這個(gè)階段內(nèi)制氮機(jī)不運(yùn)行，糧堆內(nèi)部各點(diǎn)氮?dú)鉂舛冗M(jìn)一步平衡，并且由于糧食本身的呼吸作用，在這個(gè)階段內(nèi)氧氣濃度進(jìn)一步下降。

第5階段：直充補(bǔ)氣階段。當(dāng)檢測(cè)到倉(cāng)房?jī)?nèi)氣囊癟到一定程度時(shí)，開(kāi)啟制氮設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)氣。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣調(diào)能耗統(tǒng)計(jì)

氣調(diào)能耗統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表3。

表3 氣調(diào)能耗統(tǒng)計(jì)

2.2 各截面氣體濃度變化

P22號(hào)倉(cāng)、P43號(hào)倉(cāng)各階段各截面平均氣體濃度變化情況如表4、表5、圖4、圖5。

表4 P22號(hào)倉(cāng)各截面平均氣體濃度 %

表5 P43號(hào)倉(cāng)各截面平均氣體濃度 %

圖4 P22號(hào)倉(cāng)各截面平均濃度變化圖

圖5 P43號(hào)倉(cāng)各截面平均濃度變化圖

2.3 檢查糧堆內(nèi)害蟲(chóng)情況

8月26日與9月2日，分別對(duì)2個(gè)倉(cāng)房蟲(chóng)籠和倉(cāng)內(nèi)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)氣調(diào)前布置的16個(gè)檢查點(diǎn)中，P22號(hào)倉(cāng)在北邊第二燈下發(fā)現(xiàn)2頭鋸谷盜，害蟲(chóng)死亡率為99%；P43號(hào)倉(cāng)未發(fā)現(xiàn)害蟲(chóng)，蟲(chóng)籠中害蟲(chóng)也全部死亡。同時(shí)將16個(gè)測(cè)點(diǎn)樣品與蟲(chóng)籠內(nèi)糧食置于25 ℃，75%濕度的人工氣候箱內(nèi)培養(yǎng)30 d，觀測(cè)2批樣品均無(wú)活蟲(chóng)出現(xiàn)。

2.4 效能評(píng)價(jià)

2.4.1 能耗與成本評(píng)價(jià)

能耗與成本的計(jì)算公式如式(1)

(1)

式中，Ec為噸糧成本，元/t;Fc為噸糧能耗，kW·h/t;∑W為充氮?dú)庹{(diào)實(shí)際累計(jì)耗電量，kW·h;G為糧食質(zhì)量，t;r為按峰谷計(jì)算的綜合電價(jià)，0.671元/kW·h。

P22號(hào)倉(cāng)能耗與成本：

=1.01×0.671=0.68(元/t)

P43號(hào)倉(cāng)能耗與成本：

=0.79×0.671=0.53(元/t)

2.4.2 氣體濃度均勻性

氣體濃度均勻計(jì)算公式如式(2)。

(2)

P22號(hào)倉(cāng)氣體濃度均勻性：

=99.75%

P43號(hào)倉(cāng)氣體濃度均勻性：

=100%

2.4.3 氮?dú)鉂舛壬仙俾?/p>

氮?dú)鉂舛壬仙俾实挠?jì)算公式如式(3)。

(3)

P22號(hào)倉(cāng)氮?dú)鉂舛壬仙俾剩?/p>

P43號(hào)倉(cāng)氮?dú)鉂舛壬仙俾?/p>

2.5 結(jié)果分析

2.5.1 殺蟲(chóng)效果

經(jīng)過(guò)對(duì)倉(cāng)內(nèi)蟲(chóng)害檢查與設(shè)置蟲(chóng)籠的殺蟲(chóng)效果測(cè)試表明，豎向氣調(diào)技術(shù)和橫向通風(fēng)模式下的智能型膜分離氣調(diào)技術(shù)均能有效殺死糧堆內(nèi)的常見(jiàn)害蟲(chóng)種類。相比較而言，橫向氣調(diào)技術(shù)殺蟲(chóng)更徹底，效果更明顯，更能有效達(dá)到防治害蟲(chóng)、安全儲(chǔ)糧的目的。

2.5.2 濃度均勻性

經(jīng)分析檢測(cè)數(shù)據(jù)、各截面濃度變化圖與氣體濃度均勻性計(jì)算，在氣調(diào)作業(yè)結(jié)束時(shí)，橫向氣調(diào)與豎向氣調(diào)各點(diǎn)濃度均勻性分別達(dá)到100%與99.75%，說(shuō)明運(yùn)用2項(xiàng)不同的氣調(diào)技術(shù)，氣體均能在糧堆內(nèi)均勻分布，達(dá)到氣調(diào)儲(chǔ)糧的目的。

2.5.3 濃度上升速率

運(yùn)用橫向氣調(diào)技術(shù)時(shí)，氮?dú)鉂舛仍诘?個(gè)階段中即28 h內(nèi)就能達(dá)到96%的要求濃度，上升速率為0.65%/h；豎向氣調(diào)在第2個(gè)階段結(jié)束即96 h內(nèi)濃度達(dá)到96%，上升速率為0.15%/h。說(shuō)明橫向氣調(diào)技術(shù)能更快的達(dá)到有效濃度。

2.5.4 單位能耗

通過(guò)計(jì)算，運(yùn)用智能型膜分離設(shè)備進(jìn)行橫向通風(fēng)氣調(diào)儲(chǔ)糧，噸糧耗電量為0.79 kW·h，噸糧成本為0.53元，而運(yùn)用豎向氣調(diào)技術(shù)時(shí)，噸糧耗電量為1.01 kW·h，噸糧成本為0.68元。相比較結(jié)果表明，橫向氣調(diào)耗電量低，大大節(jié)省了保管費(fèi)用。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)豎向和橫向2種氣調(diào)方式的對(duì)比，橫向氣調(diào)技術(shù)有著殺蟲(chóng)效果明顯、均勻度較好、濃度上升速率快、單位能耗低的優(yōu)點(diǎn)，可以與目前日益成熟的橫向通風(fēng)儲(chǔ)糧新技術(shù)進(jìn)行綜合運(yùn)用。

[1]金建德,沈波,劉益云.膜分離富氮低氧環(huán)流技術(shù)在橫向通風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用試驗(yàn)[J].糧油倉(cāng)儲(chǔ)科技通訊,2016(1):19-21

[2]沈波,應(yīng)玲紅,余永紅.膜下富氮低氧環(huán)流工藝在橫向通風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].糧油倉(cāng)儲(chǔ)科技通訊,2015(s1):61-63●