張 景 翁勝通 向 征 劉建輝

(中央儲備糧廣東新沙港直屬庫有限公司 523000)

隨著人民生活水平的不斷提高和科學(xué)技術(shù)的進步,食品安全和環(huán)境污染問題已經(jīng)越來越受到人們的重視。因此使用儲糧防護劑及化學(xué)殺蟲藥劑也受到越來越嚴(yán)格的限制,并有逐步淘汰的趨勢。氣調(diào)儲糧是通過置換糧堆內(nèi)儲糧環(huán)境氣體的成分,從而起到殺蟲防蟲、抑制霉菌、延緩糧食品質(zhì)劣變的作用;避免或減少了糧食的化學(xué)污染以及害蟲抗藥性的產(chǎn)生;避免污染環(huán)境并改善了倉儲人員的工作環(huán)境[1]。

氮氣氣調(diào)儲糧作為綠色儲糧技術(shù)[2],越來越受到人們的重視和青睞。該技術(shù)在我國南方已形成規(guī)?；膽?yīng)用,并取得了一定的效果,但也存在著設(shè)備投資大、應(yīng)用成本高等缺點。為貫徹“創(chuàng)新、綠色、節(jié)能”的新發(fā)展理念,本次試驗通過創(chuàng)新充氮方式,調(diào)整以往單倉充氮方式為“一倉充氮、一倉回收尾氣充氮”,從而提高了氮氣的綜合利用率,有效降低了充氮成本,為企業(yè)提質(zhì)增效發(fā)揮積極作用。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗倉房

試驗倉房為中央儲備糧廣東新沙港直屬庫有限公司淺圓倉533倉、544倉、547倉。倉房為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),直徑25 m,檐高16 m,裝糧線高15.6 m,設(shè)計倉容6500 t。倉內(nèi)布置測溫電纜23條,三組環(huán)狀布置。倉內(nèi)設(shè)兩組“梳”形通風(fēng)地槽,對稱分布。通風(fēng)地槽通過主風(fēng)道與通風(fēng)口及外環(huán)流系統(tǒng)相連。

1.2 試驗倉儲糧情況

三個試驗倉所存均為進口大豆,具體糧情如表1所示。

表1 試驗倉儲糧情況統(tǒng)計

1.3 試驗倉倉房氣密性檢測

采用壓力衰減法檢測糧倉氣密性[3]。記錄倉內(nèi)壓力從500 Pa降至250 Pa所需時間,試驗三次取平均值。測試結(jié)果如表2所示。倉房氣密性達(dá)到《氮氣氣調(diào)儲糧技術(shù)規(guī)程》(Q/ZCL T8-2009)的要求。

表2 試驗倉氣密性檢測結(jié)果

1.4 試驗設(shè)備

制氮設(shè)備:NP995-350B氮氣發(fā)生裝置,產(chǎn)氣量:350 Nm3/hr,整機功率91.2 kW,氮氣純度:≥99.5%;氧氣檢測設(shè)備;離心風(fēng)機:功率0.75 kW,風(fēng)量1000 m3/h,風(fēng)壓1000 Pa。連接倉與倉之間用于尾氣利用的PVC管,直徑110 mm。

2 試驗方法

根據(jù)試驗及糧情需要,選取533倉與547倉作為對照倉按照傳統(tǒng)方式進行單倉氮氣氣調(diào),選取544倉回收533倉充氮尾氣為一組試驗倉。首次充氮目標(biāo)濃度均設(shè)定為98.0%。

2.1 對照組充氣操作方法

對照倉533倉與547倉分別采用傳統(tǒng)“上充下排”的方式進行充氮。即氮氣從環(huán)流管道上部進倉,穿過糧堆后由對側(cè)通風(fēng)地槽通過通風(fēng)口自然排出。當(dāng)濃度檢測≥98%時關(guān)閉制氮設(shè)備,做好各項作業(yè)記錄。

2.2 試驗組充氣操作方法

2.2.1 533倉選取“上充下排”充氮方式,并在排氣口使用變徑連接0.75 kW風(fēng)機將尾氣通過直徑110 mm PVC管回收排(充)入544倉。

2.2.2 544倉采用“下充上排”的充氣方式,即533倉尾氣通過地槽通風(fēng)口充入544倉內(nèi),由對側(cè)倉頂通風(fēng)口排出。在充氣過程中,監(jiān)測544倉內(nèi)壓力,需維持在120 Pa以內(nèi);若544倉內(nèi)自然排氣阻力過大,則依次嘗試環(huán)流風(fēng)機排氣或外接0.75 kW風(fēng)機排氣。

2.2.3 當(dāng)533倉檢測濃度≥98%時關(guān)閉533倉所有進出閥門,即533倉完成充氣;同時,切換544倉的充氣工藝,改用“上充下排”的充氣方式,氮氣直接進入544倉。

2.2.4 當(dāng)544倉氮氣濃度≥98%時關(guān)閉制氮設(shè)備,完成充氣,做好相關(guān)作業(yè)記錄。

2.3 檢測點設(shè)置及濃度檢測

在各倉氮氣出口處設(shè)置濃度檢測點,充氮開始后每8 h進行一次濃度檢測。

3 試驗結(jié)果與分析

3.1 整體濃度變化

試驗倉533倉與544倉的聯(lián)合充氮作業(yè)于2018年6月28日早上9:00開始,7月2日9:00結(jié)束。對照倉533倉和547倉的單倉充氮作業(yè)分別于2018年3月和11月進行。作業(yè)過程中氮氣濃度變化具體見表3。

表3 充氮過程的濃度變化 (單位:%)

由表3可以看出,試驗組整體所用的充氮時間大于對照組單倉所用充氮時間,但小于對照組兩個倉所用時間之和。在充氣倉533倉濃度達(dá)到設(shè)定值98%時,同步檢測尾氣回收倉544倉濃度已達(dá)89.9%。533倉在兩次不同充氮工藝作業(yè)過程中充氮速度相差甚微,可見利用尾氣回收充氮工藝對充氣倉作業(yè)效率的影響可以忽略。

3.2 試驗倉濃度變化對比

試驗期間各試驗倉的氮氣濃度變化情況見圖1。

圖1 試驗倉濃度變化曲線

由圖1可以看出,533倉氮氣濃度在8 h后逐步上升,在24 h～32 h時段上升速度最快,并在56 h達(dá)到設(shè)定濃度。分析原因主要是由于隨著倉內(nèi)氣體的交換,高濃度的氮氣在倉內(nèi)擴散,在充氣24 h后高濃度氮氣擴散至檢測口使檢測濃度上升較快。544倉在充氮16 h后,濃度開始緩慢上升至83.1%,在40 h后濃度上升速度較快,此時533倉已有較高的氮氣濃度(94.7%),排出的高濃度氮氣同步被544倉再次利用,并使544倉的氮氣濃度快速上升至83.7%。544倉在56 h～64 h時段上升速度最快,其原因是充氣56 h后,533倉達(dá)到設(shè)定濃度結(jié)束充氣,調(diào)整閥門直接將高純度氮氣充入544倉,使544倉濃度迅速上升,最終在充氮96 h后兩個倉均達(dá)到了設(shè)定目標(biāo)濃度。

3.3 作業(yè)能耗對比

記錄試驗組533倉、544倉以及對照組533倉、547倉充氮至98%的總用電量,得出表4能耗數(shù)據(jù)。

表4 充氮作業(yè)能耗對比

通過表4可以看出,充氮至98%傳統(tǒng)充氮方式比尾氣回收節(jié)能充氮工藝在充氮時間上長24 h,在總耗電量上多約2040 kW·h,在噸糧能耗上多約18.6%。

4 結(jié)果與討論

4.1 本次試驗中,使用尾氣回收節(jié)能充氮工藝相比普通單倉充氮可節(jié)約近18.6%的噸糧能耗,顯著降低了充氮作業(yè)成本,且該工藝在節(jié)能降耗方面的作用已在后續(xù)的生產(chǎn)實踐中得到進一步驗證,可操作性強,值得推廣應(yīng)用。

4.2 利用尾氣回收節(jié)能充氮工藝時,應(yīng)時刻注意充氣倉內(nèi)壓力,防止壓力過高破壞倉房氣密性,維護結(jié)構(gòu)完整;注意充氣倉內(nèi)氮氣濃度,當(dāng)濃度達(dá)到目標(biāo)值時,應(yīng)及時切換閥門使氮氣直接進入回收倉,避免出現(xiàn)“過度充氮”浪費能耗。

4.3 氮氣氣調(diào)儲藏雖然儲藏成本高于常規(guī)儲藏,但可以通過不斷摸索新工藝、新模式,如3～4個倉為一組的循環(huán)回收工藝,進一步降低儲藏成本,符合我國糧食儲藏的發(fā)展方向[4]。