摘要：氮氣氣調(diào)在儲糧害蟲防治、延緩糧食品質(zhì)變化方面都取得較好效果，為了進一步降低氣調(diào)儲糧的費用，提高儲糧效益，選取三明直屬庫的兩個高大平方倉作為試驗倉，將氣調(diào)過程中排出的尾氣引入倉內(nèi)氣囊外空間，來延緩氣囊內(nèi)氮氣衰減速度。通過試驗發(fā)現(xiàn)，該技術(shù)使倉房氮氣濃度達到98%所用時間更短，且保持效果更好，維持效果更長，達到了降低成本、節(jié)能降耗的要求。通過對氮氣氣調(diào)尾氣利用應(yīng)用方案的探索，為未來降低氮氣氣調(diào)使用成本、氮氣氣調(diào)技術(shù)的普及使用提供相應(yīng)的經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：氮氣氣調(diào)；尾氣利用；節(jié)能降耗；綠色儲糧

中圖分類號：S379.2 文獻標志碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20240414

Optimization of nitrogen modified atmosphere process based on exhaust circulation application

Xie Zhoude1，2， Zhao Jinqi3， Zhang Dongdong3， Wu Wenqiang1，2， Fan Yankai1，2

（ 1. Sinograin Sanming Depot Co.， Ltd.， Sanming， Fujian 365000； 2. National Grain Industry Skill Top Talent Studio， Sanming， Fujian 365000； 3. School of Food and Strategic Reserves， Henan University of Technology， Zhengzhou， Henan 450001 ）

Abstract： Nitrogen Modified Atmosphere Storage （NMAS） had shown promising results in controlling grain pests and delaying changes in grain quality. To further reduce the cost of NMAS and enhance the efficiency of grain storage， thus achieving the goal of reducing the cost of NMAS and saving energy consumption， this study selected two large square warehouses from Sinograin Sanming Depot Co.， Ltd. as experimental units. During the NMAS process， the exhaust gas discharged was introduced into the space outside the gas bag inside the warehouse to slow down the decay rate of nitrogen gas inside the gas bag. Experimental results indicated that this technique shortened the time required for the nitrogen gas concentration in the warehouse to 98% and maintained a better and longer-lasting effect， meeting the requirements of cost reduction and energy conservation. The exploration of the application scheme for utilizing exhaust gas from nitrogen gas treatment provided valuable experience for future efforts to reduce the cost of NMAS and promote its widespread adoption.

Key words： nitrogen modified atmosphere storage； utilization of exhaust gas； energy conservation and consumption reduction； green grain storage

我國作為農(nóng)業(yè)大國，糧食總產(chǎn)量居世界首位，每年因蟲害造成的糧食損失約3%[1]，損失量巨大。儲糧害蟲的繁殖與活動，容易促使糧堆發(fā)熱、霉變，直接造成糧食損失；同時，儲糧害蟲破壞糧食籽粒品質(zhì)，引起糧食籽粒發(fā)芽率的下降甚至完全喪失、糧食食用品質(zhì)降低[2-3]。因此，探尋如何科學有效地防控儲糧害蟲對安全儲糧至關(guān)重要[4]。二十世紀六七十年代磷化鋁的推廣使用，有效保障了糧食的儲藏安全[5]，但是隨著磷化鋁的長期使用，害蟲的抗藥性增強，給害蟲防治帶來新的難題，且磷化鋁為劇毒藥劑，在運輸、保管、熏蒸過程，都存在嚴重的安全隱患，熏蒸散氣后，藥渣處理是否規(guī)范、合理、安全，也是亟需要解決的問題[6]。近年來，隨著氮氣氣調(diào)儲糧技術(shù)在中儲糧系統(tǒng)直屬庫內(nèi)試行到全面推廣應(yīng)用，逐步減少磷化氫熏蒸殺蟲，提高了綠色儲糧比例，產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟效益和社會效益[7]。而氮氣氣調(diào)對倉房氣密性明顯提出更高要求，倉房氣密性能是實現(xiàn)氣調(diào)儲糧是否成功的根本保證[8-9]，除淺圓倉、圓筒倉等本身氣密性良好外，其他倉型利用氣調(diào)儲糧成本整體仍處于高位[10]，一定程度上影響了氣調(diào)儲糧的推廣應(yīng)用[11]。如何降低能耗，提高氣調(diào)儲糧效能成為急需解決的課題。

中儲糧三明直屬庫有限公司結(jié)合糧食保管工作實際，基于現(xiàn)有的儲糧條件和儲糧工藝，本著實用、有效的原則，在倉房常規(guī)氣密性技術(shù)改造應(yīng)用外，將氮氣氣調(diào)工藝中原需排出的濃度較高的尾氣，通過管道引入作業(yè)倉氣囊外空間，以提高倉內(nèi)氮氣濃度，延緩氣囊內(nèi)氮氣衰減，延長氣囊內(nèi)有效濃度時間，以達到降低儲糧能耗、降低儲糧成本的目的，為氮氣氣調(diào)的普及、綠色儲糧的推廣提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗倉房

選取022倉為試驗倉，021倉為對照倉，兩座倉房均為2003年建成并投入使用的高大平房倉。兩倉寬度23.6 m，長度35.6 m，設(shè)計堆糧高度6 m，單位倉容3 692 t。倉內(nèi)所有縫隙孔洞地籠口都按規(guī)范防滲漏防潮隔熱保溫處理，6 m堆糧線以下都采用4.0 cm阻燃型聚氨酯板施工，倉內(nèi)堆糧線上2 m空間安裝聚氨酯板+硅酸鈣板吊頂，倉房內(nèi)可布置糧情測控系統(tǒng)。022倉和021倉兩倉空倉500 Pa半衰期試驗分別為45、47 s，符合倉房氣密性要求。

1.2 供試糧食

試驗倉、對照倉儲藏的糧食均為2019年12月江西產(chǎn)晚秈稻谷，兩倉都由同一保管員管理，儲糧條件、倉房朝向基本一致，主要數(shù)據(jù)指標見表1。

1.3 試驗設(shè)備和儀器

1.3.1 藥劑

硫酰氟（純度99%）：翔糧能源（連云港）有限公司；磷化鋁（含量56%）：濟寧圣城化工實驗有限責任公司。

1.3.2 儀器

sky 2000 硫酰氟濃度報警儀：北京佳良設(shè)備有限公司、便攜式硫酰氟濃度檢測儀：北京佳良設(shè)備有限公司；糧情檢測系統(tǒng)：浙江鑫良倉儲設(shè)備有限公司；氣體度檢測裝置：廈門普生電子科技有限公司；快速水分檢測儀：廈門普生電子科技有限公司。

1.4 半衰期

022倉和021倉兩倉氣囊密閉后，采用200 Pa降到100 Pa負壓氣密性檢測，分別為315、310 s，達到氣調(diào)儲糧所需密閉基本條件。

1.5 試驗過程

1.5.1 技術(shù)改造

在試驗倉倉外地籠口上方氣調(diào)強排口處另行安裝一個三通閥門，三通閥門一側(cè)預留口便于尾氣強排到倉外；三通閥門另一側(cè)用口徑75 mm不銹鋼管道連接到倉內(nèi)空間（倉內(nèi)槽管上方30 cm處）即通過此口，將尾氣排入倉內(nèi)薄膜上方（圖1）；對照倉則仍然沿用舊的運行模式，將氣囊內(nèi)尾氣直接排出。

1.5.2 冬季降溫處理過程

在冬季，同時選擇合適的時機進行通風降溫，通過通風將倉內(nèi)平均糧溫降至12 ℃左右。在條件允許情況下，盡可能地將糧溫降低，因為低溫儲糧環(huán)境更有利于延緩稻谷品質(zhì)陳化。

1.5.3 隔熱保溫氣密性處理過程

在3月初，對試驗倉和對照倉采用泡沫板、薄膜等對倉房門、窗、通風口、檢糧門等孔洞進行密閉隔熱，開展糧面氣囊壓蓋密閉。

1.5.4 氮氣氣調(diào)過程

試驗倉和對照倉的氣調(diào)時間基本保持一致，均采用下充上排強充強排模式。022試驗倉，每次氣調(diào)排氣時，將排出的尾氣通過管道導回倉內(nèi)空間，以提高倉內(nèi)空間氮氣濃度含量；021對照倉將強排的尾氣直接排出倉外。

1.5.5 注意事項

導入倉內(nèi)空間尾氣有可能夾帶糧堆內(nèi)儲糧害蟲，進入倉內(nèi)空間，對后期揭膜感染儲糧害蟲有影響，所以試驗倉進行試驗時，在導入孔倉內(nèi)位置安裝60目的防蟲布袋；另外，試驗過程，為使試驗倉內(nèi)空間盡可能保持較高的氮氣濃度，檢糧門用薄膜密封，盡可能保證倉內(nèi)空間密閉，無特殊情況保管人員不進入倉內(nèi)。采用“倉內(nèi)無線PH3與O2濃度檢測”系統(tǒng)，隨時掌握倉內(nèi)空間氮、氧氣含量；同時，為了掌握各檢測點是否均衡，除在糧面中心點布置氮濃度檢測點外，在氣囊內(nèi)離入氣口最遠處增加設(shè)置了濃度跟蹤檢測點。

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗結(jié)果

通過試驗發(fā)現(xiàn)，試驗倉氣囊內(nèi)保持氮氣濃度時長、均衡性相對對照倉有一定優(yōu)勢，殺蟲效果更加徹底。說明供氣方法相同情況下，試驗倉的氣調(diào)效果更具優(yōu)勢。試驗第5天，試驗倉最遠檢測點氮氣濃度保持在97.5%，相比較對照倉的96.8%高0.7個百分點，在試驗第10天，試驗倉最遠檢測點氮氣濃度仍可以保持在97.2%，而此時對照倉的最遠檢測點氮氣濃度已降至95.0%，比試驗倉低了2.2個百分點（表2）。另外，經(jīng)過環(huán)流，試驗倉氣囊保持96%高濃度氮氣比對照倉延長4d（表3）。

2.2 成本計算

以中儲糧三明直屬庫有限公司現(xiàn)有已改造高大平房為例，單倉氣調(diào)尾氣改造費用在1 500元左右。據(jù)測算，扣除改造費用，每噸糧直接管理用電可節(jié)省0.15～0.20元，氣調(diào)應(yīng)用成本下降了15%～20%；該項技術(shù)操作簡單，投資回收期短，經(jīng)濟效益顯著。

2.3 分析與討論

目前高大平房倉改用茂金絲氣囊，一定程度緩解氧氣滲透到氣囊內(nèi)，但是，還是存在氧氣滲透問題，而且密閉過程，仍有可能存在“死角”；為了有效降低氧氣進入氣囊內(nèi)，利用氣調(diào)過程排出“尾氣”（氧含量相對空氣中少），返回氣調(diào)倉空間，提高倉內(nèi)空間氮氣含量，相對降低了氧氣含量，達到了減少氧氣回滲到氣囊內(nèi)的目的。

從實際應(yīng)用成效看，著力解決了以下兩方面問題：

一是有效延緩糧堆內(nèi)濃度衰減。地坪及倉墻經(jīng)過改造，再投入儲糧，氣密性基本上是固定的，唯一可變的只有氣囊透氣性及槽管之間及與墻體相互的連接縫；氣調(diào)時，氣囊內(nèi)處于全封閉狀態(tài)，氣囊外的部分混合氣體隨著溫度上升，壓力增大，向氣囊內(nèi)、倉外滲漏；同時，因氮氣氣囊內(nèi)外濃度差，氮氣由高向低平衡，內(nèi)外濃度差值越大，表現(xiàn)更為明顯，加速糧堆氮濃度衰減，加大了管理成本和管理難度。而當倉氣調(diào)尾氣利用研究，目的就是減緩氮氣濃度降低，提高充氮效率。

二是降低管理成本。原有氣調(diào)方式，因倉房空間大，氮濃度基本上是大氣氮含量，利用氣囊排出的高濃度尾氣，提高倉內(nèi)空間濃度，減少衰減速度，可以有效降低倉儲管理成本，減少充氮次數(shù)，降低勞動強度。

3 討論與展望

中儲糧三明直屬庫有限公司結(jié)合實際，基于現(xiàn)有的儲糧條件，本著實用、有效的原則，通過常規(guī)氣密性技術(shù)改造外，探索將氣調(diào)原需排出的濃度較高的尾氣，通過管道，引入當倉氣囊外空間以提高濃度，延緩氣囊內(nèi)氮氣衰減，保證氣囊內(nèi)有效濃度時間，達到降低能耗的目的，為我國氣調(diào)儲藏的普及以及綠色儲糧技術(shù)的發(fā)展提供數(shù)據(jù)支撐。

在未來將更深一步探討不同糧種、不同水分、不同糧溫，通過氮氣氣調(diào)尾氣利用所達到的氣調(diào)效果與成本情況；另外，目前我國糧庫使用的普通空調(diào)陸續(xù)改裝為糧倉專用空調(diào)，專用空調(diào)送風量比普通空調(diào)更大，對比分析普通空調(diào)與專用空調(diào)在氮氣氣調(diào)尾氣利用方面的影響與差異，為我國糧食安全提供數(shù)據(jù)支持是很有必要的。

參 考 文 獻

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