高氮气体直充储粮工艺的探讨

高氮气体直充储粮工艺的探讨

充氮适应性是世界著名的绿色食品技术。通过调整储存环境中的气体比例，将气体体积比例增加到98%以上，氧气体积比例减少到2%以下，以达到低氧或绝氧环境条件，达到寄生虫、昆虫和安全粮食的目的。2005年中储粮南京直属库、广西防城港国储粮库采用变压吸附制氮机组自制氮气和气囊密闭粮面的做法,解决了制约气调储粮推广的瓶颈难题,在粮食害虫防治和品质保鲜方面取得了显著的效果和良好的效益,气调储粮费用得以降低,使充氮气调储粮技术在南方的中储粮、省储粮等粮库中得到大规模推广。然而,粮库仍属于微利企业,经营较为艰难,气调储粮虽好,但储粮费用仍然高于控温储粮等技术,使一些粮库对气调储粮技术望而却步。如何进一步降低气调储粮的费用,提高储粮效益,成为粮库管理者关注的重点。浙江衢州省级粮食储备库采用“边充边排、尾气利用”工艺,使待充仓的费用比直充仓降低0.3元/t,降低了气调储粮的费用,取得良好的储粮效益。1仓房进出气流道控制阀门设置在现有的充氮工艺中,粮库大都采用高浓度氮气对仓房连续充气,直至仓内氮浓度达到气调要求为止的做法,而充气过程中仓房所排出的大量有利用价值的尾气———体积分数大于85%的氮气被白白放空,造成能源上的浪费。浙江衢州省级粮食储备库针对现有高氮气体直充工艺的不足,通过主输气管路的环路设计和对仓房进出气管道控制阀门的合理设置(见图1),提出“边充边排、尾气利用”的改进工艺,将充氮仓房所排放的氮气体积分数大于85%、有利用价值的尾气送入下一待充仓房,而氮气体积分数小于等于85%、利用价值不大的尾气则放空;充气时,输气管路能够灵活调整,尾气可做到有选择性排放。当仓房采用下充上排方式充气时,如图1所示,关闭输送主管路上的K阀门,打开仓房进出气管道上的K1、K3(或K5)阀门,高浓度氮气经输气主管路从通风口进入粮堆内;若仓房内排出的尾气中氮气体积分数低于85%时,则打开K7阀门直接放空;若仓内排出的尾气中氮气体积分数高于85%的时,则打开K8阀门和主输气管路上后续的相关阀门,充气仓排出的高浓度尾气通过输气主管路被送到下一待充仓内。当充气仓达到充氮浓度后,则关闭K1、K8阀门,打开K阀门和输气管路上的相应阀门,高浓度氮气可以送入下一待充仓内。此时由于待充仓房的基础氮浓度大大提高,待充仓房的充气时间就大大缩短,充气费用也降低了。2充氮技术的效果和影响分析2.1仓内采用大烟气塑料薄膜薄膜防治膜选用浙江衢州省级粮食储备库的P9号仓为充气仓、P11号仓为待充仓。两仓尺寸为42m×21m,设计堆粮线高6m,设计小麦仓容3755t,仓内配有一机两道地槽风道5组,单侧仓墙上有固定式环流熏蒸系统;两仓粮面都采用大气囊塑料薄膜密封,膜套为43m×23m5层共挤气调专用薄膜;仓房-300Pa压力下的半衰期:P9号仓为254s、P11号仓为243s。2.2p1号仓存粮P9号仓存粮为2012年浙江衢州产早籼稻2712t,粮堆体积4724m3,空间体积3136m3;入仓粮质:水分12.0%,杂质0.9%,出糙率76.4%,脂肪酸值18.1mgKOH/(100g)。P11号仓存粮为2012年浙江衢州产早籼稻2819t,粮堆体积4897m3,空间体积2965m3;入仓粮质:水分11.8%,杂质0.9%,出糙率76.5%,脂肪酸值17.8mgKOH/(100g)。2.3氮机群制氮设备为广州生产的220m3/hPSA变压吸附式机组,配套阿特拉斯·科普柯(GA55+)空气压缩机。2.4p2p1号仓的氮气初始浓度按照试验方案,对P9仓和P11号仓采用膜下充氮气调来防治储粮害虫,要求充气结束仓内氮气体积分数为98%。具体操作方法:首先对P9号仓采取负压充氮模式充气,在充气前期,仓内排出的尾气中氮气体积分数小于等于85%时,因利用价值不大,直接被放空;当排出的尾气中氮气体积分数达到85%以上时,则关闭K7排气阀门,打开K8阀门和主输气管路上的后续阀门,将P9号仓排放的尾气送到下一待充仓,即P11号仓的通风口内,以提高P11号仓内氮气的初始浓度。当P9号仓达到目标浓度时,停止充氮,此时P11号仓内的氮气体积分数已达到89.5%(见图2)。由于P11号待充仓初始氮浓度大为提高,再充氮时,就缩短了充气时间和降低了充氮费用(见图3)。2.5尾气传统充氮工艺从P9号、P11号仓充氮试验成本对比表1可以看出,先利用充气仓排出的高氮尾气送入P11号待充仓,由于充氮前的初始氮浓度提高,再充入高浓度氮气的充气时间要比P9号直充仓减少10h,其充氮费用也要比直充仓降低0.3元/t,“边充边排、尾气利用”充氮工艺取得了良好的经济效益。3“边充边排、气用化”工艺操作的注意事项3.1有利条件的空气管道设计凡准备采取“边充边排、尾气利用”充氮工艺的粮库,必须将主输气管设计成环流环路,并对单仓控制阀门进行合理设置(图1),这样才能将充气仓排出的有利用价值的尾气送至任一个待充仓内,以达到提高待充仓内的氮气初始浓度,降低再充氮气时的费用要求。3.2仓房气调费用气调费用与仓房或粮堆密封的气密性好坏密切相关。仓房气密性好,充气时间短,补气次数少,仓房气调费用就低。凡达不到气密要求的仓房,需按GB/T25229—2010《粮油储藏平房仓气密性要求》进行整改,整仓密封的仓房气密性需达到表2的要求,薄膜密闭的粮堆气密性需达到表3的要求。4改进工艺的优点通过合理设置主输气管环路和单仓控制阀门,可以实现充气时输气管路的灵活调整,尾气做到有选择性的排放。“边充边排、尾气利用”的改进工艺弥补了现有高氮气体直充工艺存在的不足,将充气仓房所排放出的氮气体积