不同類型倉房應用無覆膜充氮氣調技術效果研究

摘要：隨著綠色儲糧技術在全國的推廣和化學藥劑的使用限制，氮氣氣調儲糧技術在糧庫中廣泛應用，由于大多數倉房均使用覆膜充氮氣調技術，給糧食保管工作帶來較大工作量。本研究在氣密性較好的淺圓倉和高大平房倉兩種倉型使用無覆膜充氮氣調技術殺蟲保糧，從充氮模式、充氮效果、成本計算等多方面分析無覆膜充氮氣調技術的應用效果。結果表明，無覆膜充氮減少了勞動量，擴大了殺蟲范圍，滿足了多種儲糧設備的聯(lián)合應用條件，是可以進一步研究和推廣應用的儲糧新技術。

關鍵詞：淺圓倉；高大平房倉；無覆膜；充氮氣調；氣密性

中圖分類號：TU267+.1 文獻標志碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20240614

基金項目：國家糧食和物資儲備局“第三批全國糧食行業(yè)技能拔尖人才工作室”項目（國糧辦人〔2019〕398號）。

Research on the impression of non film covered nitrogen filling technology in different types of warehouses

Zhuo Chengjia1，2， Zhuo Fanghua1， Yang Chao1， Dai Muxiang

（ 1. Nan’an Depot， Fujian Grain Reserve Management Co.， Ltd.， Quanzhou， Fujian 362341； 2. Quanzhou Depot， Fujian Grain Reserve Management Co.， Ltd.， Quanzhou， Fujian 362341 ）

Abstract： With the promotion of green grain storage technology nationwide and restrictions on the use of chemical agents，nitrogen controlled atmosphere technology is widely used in grain depots.Most of them use polyethylene film covering on the surface of grain pile， which results in a significant workload.The non film covered nitrogen filling technology is applied to shallow silo and large warehouse with good air tightness for controlling stored grain insect pests， the application effect of the non film covered nitrogen filling technology is analyzed from several aspects as nitrogen charging mode， nitrogen filling effect、cost calculation. The results indicate that applying the non film covered nitrogen filling technology can reduce the costs of disinsection and enhance the insecticidal effect. As a new grain storage technology， we believe that it is necessary to research and promote its application.

Key words： squat silo； large size horizontal warehouse； non film covered； nitrogen filling； air tightness

充氮氣調技術作為一種正在全國推廣使用的綠色儲糧技術，具備綠色、環(huán)保、安全的特點，能通過增加儲糧環(huán)境中氮氣的濃度殺蟲或除霉[1]。充氮氣調技術的應用倉房一般需要較高的氣密性和完善的氮氣濃度檢測系統(tǒng)，因此常規(guī)充氮氣調技術必須在倉房進行糧面覆膜，即“單面封”，對于倉房墻壁、地坪氣密性較差的倉房則采取“五面封”或“六面封”[2-4]。福建省儲備糧管理有限公司南安直屬庫2023年新建成淺圓倉和高大平房倉，氣密性較好，能達到充氮氣調一級要求，為探索充氮氣調的不同使用方法，分別在淺圓倉和高大平房倉進行無覆膜充氮儲糧試驗。

1 材料與方法

1.1 試驗倉房

以福建省儲備糧管理有限公司南安直屬庫P14號和Q3號倉房為試驗倉房，兩倉均為2023年建成。

P14號倉為自然通風屋面平房倉，倉房長42 m，寬24 m，墻體厚度50 cm，糧堆安全線高度7 m，設計倉容5 000 t，倉內布置雙向地上籠通風道，配備6個通風口，4臺軸流風機，風機功率1.1 kW，配備電子測溫系統(tǒng)，6行10列5層共300點。

Q3號倉為淺圓倉，倉房內徑20 m，墻體厚度1 000 mm，頂高40.1 m，檐口高度35.4 m，裝糧倉體高度28 m，裝糧高度25.5 m，設計倉容6 000 t，倉內布置“回”字形地上籠通風道，為四側通風，在倉下東、西、南、北4個方位配備4個自然通風口。倉頂配備2個軸流風機口，風機功率2.2 kW，倉頂配備1臺糧倉專用空調，功率7.9 kW，4個自然通風口，配套20根可拆卸式電子測溫電纜，底部固定在地坪，共10層200點。試驗倉房儲糧情況見表1。

1.2 試驗設備

1.2.1 制氮系統(tǒng)

制氮系統(tǒng)采用固定式變壓吸附制氮設備，制氮裝置處理量為260 m3/h，氮氣純度99.5%，額定功率0.3 kW。制氮系統(tǒng)由制氮裝置、空氣壓縮機、冷干機、儲氣罐、吸附器、除油器和精密過濾器等設備構成。NP995-260B型制氮裝置，廣州市維通工業(yè)氣體技術有限公司；Ga55+ PA7.5型螺桿式空氣壓縮機，阿特拉斯.科普柯（無錫）壓縮機有限公司；WCD-100GF型冷凍式壓縮空氣干燥機，廣州市維通工業(yè)氣體技術有限公司；C-3/0.8R型儲氣罐，廣東省云志壓力容器制造有限公司；AT1300型吸附器，廣東省云志壓力容器制造有限公司。

1.2.2 檢測設備

HRY-CW01型糧情檢測系統(tǒng)：福建華銳宇智能科技有限公司；“智慧閩糧”購銷領域監(jiān)管信息系統(tǒng)：浪潮數字糧儲科技有限公司；綠色充氮氣調儲糧智能控制管理系統(tǒng)：無錫威勒機電設備工程有限公司；K-600型氣體濃度檢測儀：河南省保時安電子科技有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 充氮前準備

2023年9月糧倉建成后，委托福建省產品質量檢驗研究院對倉房進行氣密性檢測，檢測結果見表3。充氮前對倉房進行密閉，倉房大門、軸流風機口、窗戶、自然通風口等用薄膜密封，各電纜口、進糧口及卸糧口等縫隙用丁基膠封堵，工藝孔洞用中性硅酮膠進行封堵，達到密閉的效果。倉房氣密性檢測情況見表2。

1.3.2 充氮工藝

兩種倉型均采用下充上排的方式充氮，由通風口充入、環(huán)流管道口排出。由于兩種倉房類型氣密性差別較大，采取的充氮模式有所區(qū)別。平房倉采取連續(xù)充氣模式，淺圓倉采取邊充邊排模式，維持倉壓130 Pa。充氮目標濃度99%，達到目標濃度后停止充氮，倉內氮氣平均濃度小于98%時開始補充充氮，直至達到目標濃度。

1.3.3 檢測點設置

平房倉分別在倉房5個方位布設檢測點，每個方位布設3點，深度分別是1.5 m、3.5 m、5.5 m，另在空間布設1點；淺圓倉分別在空間（布置1點）、糧面下1 m（布置5點）、糧面下5.5 m（布置4點）設置濃度檢測點，第一層（糧面下1 m）分別為東（離墻1.5 m）、南（半徑的中點）、西（離墻1.5 m）、北（半徑的中點）、中（圓心）5 個方向，第二層（糧面下5.5 m）分別為東（半徑的中點）、南（離墻1.5 m）、西（半徑的中點）、北（離墻1.5 m）4個方向。平房倉和淺圓倉濃度檢測點設置示意圖見圖1和圖2。

1.3.4 殺蟲試驗

充氮前扦樣檢測儲糧害蟲情況，兩種倉型均為一般蟲糧：平房倉在倉房西南角、東北角、小門處均有米象、銹赤扁谷盜，最嚴重處位于倉房西南角，過篩發(fā)現(xiàn)米象4頭/kg、銹赤扁谷盜5頭/kg；淺圓倉在東南角、通風口方位均發(fā)現(xiàn)米象、赤擬谷盜，最嚴重處位于東南角，過篩發(fā)現(xiàn)米象3頭/kg、赤擬谷盜6頭/kg。氣調前在兩個倉房內設置蟲籠，按照倉房5個方位淺埋30～50 cm，各通風口、大門和進人口處均設置1個蟲籠。

2 結果與分析

2.1 充氮試驗結果

P14號倉采取連續(xù)充氣模式。2月29日開始首次充氮，倉壓維持260 Pa，3月6日開始環(huán)流，環(huán)流期間不充氮，環(huán)流14 h倉內濃度均衡，繼續(xù)充氮至3月9日，達到預定充氮目標，平均濃度99%，停止充氮，首次充氮時間124 h。氮氣濃度隨時間增加而下降，氮氣濃度小于98%時開始補充充氮，因此分別于3月20日、4月2日、4月23日補氣，每次補氣26 h，達到預定值后停止充氣。5月6日充氮結束，開倉散氣。充氮時間共68 d。

Q3號倉采取邊充邊排模式。3月18日開始首次充氮，充氮42 h后達到預定充氮目標，平均濃度99%，后續(xù)根據濃度變化開啟補氣，氮氣濃度小于98%時開始充氮，分別于4月5日、4月19日、5月5日補氣，每次補氣時間13 h，達到預定值后停止充氣。5月11日充氮結束，開倉散氣。充氮時間共55 d。

對比兩種倉型充氮情況，P14號倉和Q3號倉補氣次數相同，但首次充氮時間和補氣時間相差較大，Q3號倉用時少、效率高。Q3號倉平均濃度、最小濃度達到98%以上的時間比例高于P14號倉。Q3號倉充氮時間共55 d，平均濃度達到98%以上時間為49 d，最小濃度達到98%以上時間為43 d；P14號倉充氮時間共68 d，平均濃度達到98%以上時間為49 d，最小濃度達到98%以上時間為31 d。P14號倉充氮濃度變化情況見圖3，Q3號倉充氮濃度變化情況見圖4。

2.2 殺蟲試驗結果

P14號倉和Q3號倉內在充氮試驗前均達到一般蟲糧等級，主要害蟲有米象、銹赤扁谷盜、赤擬谷盜等。散氣后進倉篩查原蟲害發(fā)生位置，均未發(fā)現(xiàn)活蟲，放置害蟲誘捕管監(jiān)測，未發(fā)現(xiàn)害蟲活動跡象，在倉房墻壁、通風口、大門等處未發(fā)現(xiàn)活蟲。在倉內取樣培養(yǎng)，采用無蟲間隔期評價法，未發(fā)現(xiàn)蟲害生長。布設蟲籠內的害蟲均被殺死，取回蟲籠培養(yǎng)，未發(fā)現(xiàn)活蟲生長。表明兩種倉型無覆膜充氮殺蟲均達到了預期效果。

與覆膜充氮相比，無覆膜充氮同時殺滅了膜外部位如倉房墻面、進人口和倉內設施設備內的隱蔽害蟲和蟲卵，擴大了殺蟲范圍，有利于延長糧堆無蟲間隔期，避免害蟲的二次滋生，提升殺蟲效果。

2.3 成本分析

能耗使用方面，P14號倉充氮和補氣工作累計時間205 h，累計能耗11 480 kW·h，以0.65元/（kW·h）電價計算，能耗成本7 462元；Q3號倉充氮和補氣工作累計時間78 h，累計能耗4 368 kW·h，以0.65元/（kW·h）電價計算，能耗成本2 839元。經計算，本次充氮試驗，P14號倉儲存糧食數量3 653 t，噸糧成本為2.04元/t；Q3號倉儲糧數量6 000 t，噸糧成本為0.47元/t。

與覆膜充氮相比，無覆膜充氮試驗減少了材料成本：P14號倉糧面面積可節(jié)省薄膜1 008 m2，Q3號倉節(jié)省薄膜314 m2。若薄膜按照2.9元/m2計算，P14號倉可降低材料成本2 923元、Q3號倉可降低材料成本911元。同時覆膜、壓槽等人工勞動成本也能相應降低。

2.4 問題分析

本次試驗兩個倉房均取得較好的殺蟲效果，分析試驗過程可知，Q3號倉效果明顯優(yōu)于P14號倉，這是因為Q3號倉氣密性顯著優(yōu)于P14號倉，倉房氣密性是充氮效果的關鍵因素。但是充氮過程中Q3倉壓過高，存在安全隱患，必須采取邊充邊排的方式，P14號倉倉壓最高只能達到260 Pa，應采取連續(xù)充氣模式。P14號倉在首次充氮時環(huán)流均衡濃度，導致整體濃度下降，說明環(huán)流均衡操作需要環(huán)流管道具有較好的氣密性，否則會影響充氮效果。本次試驗設定目標濃度99%，補氣濃度是98%以上，因此產生補氣間隔時間太短的現(xiàn)象，增加了充氮能耗成本。建議在以后的充氮試驗中，殺蟲周期達到28 d后，補充氮氣濃度要求降低至95%，減少補氣次數，以降低能耗。

3 討論與結論

無覆膜充氮氣調與覆膜充氮相比，具備以下特點：① 降低材料成本，減少了塑料薄膜、充氮槽管等材料的使用；② 減輕勞動強度，減少了薄膜運輸、薄膜壓槽等工序，減輕了保管員勞動強度；③ 殺蟲效果更好，能全方位對倉內進行殺蟲處理，包括倉房墻壁、倉頂等原覆膜充氮氣囊外的位置，殺蟲更徹底；④ 便于信息化監(jiān)控內部情況，覆膜充氮將信息化監(jiān)控系統(tǒng)放置在充氮氣囊以外，無法實時監(jiān)控糧面情況，使用無覆膜充氮可同時使用信息化監(jiān)控設備；⑤ 有利于結合空調控溫等其他技術，覆膜充氮將空調控溫裝置放置在充氮氣囊以外，使用無覆膜充氮可同時使用空調設備，利用控溫+充氮技術，在殺蟲的同時延緩糧食品質劣變。

本次無覆膜充氮試驗在平房倉和淺圓倉兩種倉型開展，充氮濃度均能保持在合理范圍內，充氮殺蟲均取得較好的效果。在成本控制上，平房倉噸糧成本為2.04元/t、淺圓倉噸糧成本為0.47元/t，淺圓倉成本更低，說明氣密性是影響無覆膜充氮效果和成本的關鍵因素。兩種倉型充氮模式不同，說明氣密性好的倉房需要關注倉壓過高的安全隱患。相較覆膜充氮，無覆膜充氮降低了成本，提高了殺蟲效果，滿足了多種儲糧設備的聯(lián)合應用條件，是氣密性較好的倉房可以推廣使用的儲糧方式。

4 展 望

隨著大食物觀的糧食安全保障新思路在全國推行，國民對糧食品質要求大幅提升，綠色儲糧、無害儲糧成為儲糧的需求，同時全國各地倉房的更新?lián)Q代，“危倉老庫”氣密性改造工程穩(wěn)步推進，倉房將具備更優(yōu)質的氣密性參數，無覆膜充氮氣調技術已經具備應用于細化研究全面推廣的條件[5-6]。無覆膜充氮氣調技術與低溫儲糧設備聯(lián)用、無覆膜二氧化碳氣調技術等一系列基于無覆膜氣調的儲糧技術將逐步改變糧食儲存形式。

參 考 文 獻

[1]楊乾奎，渠琛玲，王紅亮，等.優(yōu)質稻谷氮氣氣調與常溫儲藏品質變化的比較研究[J].中國糧油學報，2020，35（10）：148-154.

[2]鄭秉照，林濤，林小龍.充氮氣調智能控制管理系統(tǒng)在淺圓倉中的應用[J].糧食科技與經濟，2023，48（6）：99-103.

[3]孫震，程德軍，駱紅彬，等.淺圓倉壓入式氮氣儲糧試驗[J].糧油倉儲科技通訊，2022，38（5）：36-38.

[4]邢乃迪，鄒文基，李智深.氮氣氣調儲糧應用研究[J].糧食儲藏，2022，51（3）：24-28.

[5]方智毅，方江坤，黃呈兵，等.充氮結合熏蒸的雙低儲糧在低氣密性倉房的應用研究[J].糧食科技與經濟，2018，43（7）：58-61.

[6]謝周得，趙錦琦，張咚咚，等.基于尾氣環(huán)流應用的氮氣氣調工藝優(yōu)化[J].糧食科技與經濟，2024，49（4）：71-73+107.