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我国氮气气调储粮研发和推广应用 粮食是人类赖以生存和发展的基础，在人民生活和国民经济发展中，具有特殊的地位和作用。目前我国粮食以常规储藏为主，主要储粮技术为“四合一”技术(即:粮情测控技术、环流熏蒸技术、机械通风技术、谷物冷却技术)，在储粮害虫防治方面主要为化学防治，长期依赖于磷化氢熏蒸，带来了诸多问题，如害虫抗药性增加，环境污染风险，对操作人员的健康危害以及不能满足人们对绿色、无公害、无污染粮油的迫切需要等。当前，世界各国对食品安全和环境保护越来越重视，对用于储粮害虫防治化学药剂的限制日益严格，经济发达国家已逐步减少化学药剂在储粮上的使用。世界粮农组织要求各成员国在二十一世纪逐步减少直至全部禁止在粮食储藏过程中使用化学药剂，提倡开展绿色储粮，减少化学药剂对储粮和环境的污染，以达到最大限度地保持粮食的品质，满足广大消费者对绿色食品日益增长的需要。粮食的储藏方式逐步向低温、气调、物理和生物综合防治等绿色储粮方向发展。 气调储粮是公认的绿色储粮技术，既能保证粮食品质、延缓储粮品质劣变、抑制虫霉孳生、减少化学药剂污染，还能大大提高企业经济效益和社会效益，是符合我国国情的绿色储粮技术之一。因此，以储粮生态系统理论为基础，充分应用气调储粮技术与低温储粮技术相结合的控温气调储粮经济运行模式，成为我国绿色储粮技术发展方向。 1 氮气气调储粮基本原理和技术优势 1.1基本原理 氮气气调储粮是从空气中分离出高浓度氮气，通过供气管道，充入气密性达标的粮仓中，置换出粮堆内的氧气，长期保持高浓度氮气，在粮堆内形成不利于害虫、霉菌生长繁殖的生态环境，减弱粮食自身的呼吸代谢，实现虫霉物理防治、延缓粮食品质劣变、抑制发热生霉等安全储粮的目的。利用空气来制取氮气有化学方法和物理方法两种途径。 化学制氮方法是将燃料在空气中燃烧，将空气中的氧气耗尽，从而得到氮气。木材或柴油燃烧循环降氧技术、丙烷燃烧循环降氧技术都曾应用于储粮过程，但由于这类方法仅可以将储粮环境中的氧气浓度降至5%左右，尚不能起到杀虫抑菌的作用，而且还可能产生安全隐患和烟尘污染，因此目前已很少使用。 物理制氮方法主要有深冷法、变压吸附法和膜分离法等三种方法(其中吸附法和膜分离法又称为非深冷法)。变压吸附法具有工艺简单可靠，设备结构紧凑、占地面积小、投资省、安全性好、维修率低，气体生产成本低、纯度和产量易于调整等优点，目前规模较大的氮气气调储粮一般采用变压吸附法。 1.2氮气气调储粮与二氧化碳气调储粮相比的技术优势氮气气调储粮与二氧化碳气调储粮有诸多的相同点，二者对仓房气密性的要求都高，在GB/T25229-2011中都要求500 Pa降至250 Pa的半衰期在300s以上。氮气气调储粮与二氧化碳气调储粮均能达到较好的杀虫效果，均有一定的保鲜作用，都是绿色环保的储粮害虫防治技术，均可实现免磷化铝熏蒸，既避免员工接触有毒气体，又避免了粮食对熏蒸气体的吸附，对保持粮食品质和减少大气污染都具有积极作用。 氮气气调储粮较二氧化碳气调储粮具以下两点优势：一是二氧化碳气源需要经过复杂的渠道或较复杂的工艺设备才能获得，而且需要气体输送或者大型的液态气体储备罐，因而限制了二氧化碳气调的推广应用;氮气气调的气源直接利用空气分离得到，制氮设备及充氮作业相对简单。二是氮气气调储粮与二氧化碳气调储粮的运行成本差异较大，杨昭等研究发现，二氧化碳气调储粮的保管费用高于普通常规仓，吨粮费用为2.27元;氮气气调储粮吨粮电费为0.80元，略高于0.73元/t的熏蒸费用。 2氮气气调储粮技术研究进展从上世纪六十年代末，我国就开展了低氧储粮的室内研究和小规模实仓试验。一是用塑料薄膜密闭粮堆，靠粮食自身呼吸作用耗去粮堆的氧气，达到杀虫、抑菌的目的，也称自然降氧储粮。二是在密闭的粮堆内抽去空气，充入氮气，也称充氮储粮。随着制氮技术的快速发展，中央储备粮南京直属库和广西防城港国家粮食储备库分别在2004年和2005年开始实仓应用试验，效果良好。2008年第八届国际储藏物气调与熏蒸大会在中国成都召开，36个国家的多位国内专家学者共同交流气调技术成就和发展方向，对中国气调技术取得的成果给予了高度的评价，也进一步推动了该技术的发展。 2.1专有高效节能制氮设备的研发目前，非深冷氮氧分离工艺包括变压吸附碳分子筛制氮和中空纤维膜分离制氮，两种工艺整机装配在国内均有技术成熟的规模化生产厂家，但没有适合我国粮库使用、能耗低的专有制氮设备。中储粮成都储藏所与大连力德合作，针对变压吸附和膜分离两种工艺、固定式和移动式两种供气方式开展了应用试验，在系统分析建设应用各种模式优缺点的基础上，提出了固定式变压吸附制氮设备。特别是2009年提出以空压机不卸载设计制氮机的新理念，通过技术攻关和反复应用试验，开发出高产气、低能耗、一键启动和远程自控的气调储粮专用变压吸附制氮设备。 该设备在我国制氮行业首次设计了减小制氮吸附剂对吸附床的床层阻力的工艺，提高了气体分离效率；对均压工艺进行改进，在均压管路中首次设计了独特的节流装置，减小了变压吸附制氮装置制氮纯度的敏感性，提高制氮效率；设计、开发了并流泄压装置，减少引入产品氮气用于再生阶段的清洗气量，节省清洗用产品氮气从而增大装置的氮气产量；设计的吸附塔中部和底部同时并流泄压的方式，使得吸附剂解吸再生更加彻底，此方式居我国变压吸附制氮行业领先水平;设计开发的储粮用高性能变压吸附制氮装置节能效果优异，在产气量相同情况下，与常规制氮装置相比，可分别节约能耗40%和43%，在我国粮食行业属于首创。 2.2氮气气调智能化控制 氮气气调储粮智能控制系统采用无线方式进行通信，由控制中心系统、制氮机房控制系统及仓房侧控系统组成，将充氮储粮过程中的充气、排气、环流、氮浓度平衡、氮浓度检测、仓房气密性检测等繁杂工作和人工手动难以操控的工作流程以及先进的充氮工艺编成计算机程序进行智能化控制。该系统实现了氮气气调全过程智能化控制，够将储粮仓房的氮气充至78%-99.5%之间的任意设定浓度，具有上充下排、下充上排、边充边排、上充、下充、环流平衡等多种充氮模式和工艺，能够通过自动检测仓内氮气浓度来判断自动启动或停止制氮机、自动开启或关闭相关阀门，解决了氮气气调储粮作业时间长、劳动强度大、关联设备及工艺参数多、可能出现误操作等问题。PARent;">ABSolute;top:0;border:0px;width:0px;height:0px;"> |