劉　玨，孫照宇

(武漢輕工大學 電氣與電子工程學院，湖北武漢 430048)

摘　要：本文通過概述環流系統與運行機理，分析環流熏蒸的基本處理，并以立筒倉為例，探討環流處理技術的優化方向，進一步闡述此類技術的現實應用。以期該項技術能得到有效運用。

關鍵詞：超高大糧堆;磷化氫;環流熏蒸;工藝優化

環流熏蒸是在相對密閉的空間中，通過內外部連接的導管與風機等設備，讓熏蒸氣體借助風機進入倉內，構成閉合循環的氣體回路。熏蒸藥劑利用風機推動，傳播到儲倉中，殺掉害蟲。

1　環流熏蒸簡介

1.1　環流熏蒸系統

現有系統分成固定式與移動式兩類。移動式會把風機安設于移動車上，相應管道則安裝于倉壁處，整體運行比較繁雜，在軟管連接后，僅可完成單向環流。若是立筒式倉，會在底部集聚諸多害蟲，而且環流期間，會出現氣體濃度較高的問題，并且分布不勻稱。因而需要針對環流工藝加以優化，同時試驗分析，確定優化點[1]。

1.2　環流運行機理

氣體具有流動性，增大了磷化氫氣體爆炸的風險，因此，需避免糧倉內部空間出現高濃度、低氣壓的情況，在熏蒸硫化氫時，應保證所產生的硫化氫氣體先經過糧堆，以此降低糧倉內部濃度。此外，還需重視施藥技術的應用，將磷化鋁潮解后生成的氣體釋放到糧堆表層以及糧倉內部，對環流風機的進出口進行科學改造后，使氣體先經過糧堆表層。有效熏蒸時間及暴露時間直接決定了蟲害治理的效果，因此需保證磷化氫氣體濃度及熏蒸時間達到殺滅害蟲的最低標準。

2　糧堆環流熏蒸優化分析

2.1　方案操作過程

以立筒倉環流熏蒸為例，探討環流工藝系統的優化改良方向。在糧堆倉中配備一組保溫環流風機，其主管道的材質是不銹鋼。原本的通風處及糧面處的風管，各節之間運用法蘭盤處理。借助三通彎頭及主管道和風機連接，利用蝶閥開關控制風機，完成熏蒸殺蟲的任務。該系統的環流運行原理為在倉中施藥，通過氣流下行，實現熏蒸。實際可用任務包括糧面投藥以及補藥，濃度偏大的毒氣從倉內糧面下行到倉底部，由通風道進入風機，重新來到糧面上，構成風循環。系統控制由5個蝶閥負責，針對設備的操控，需要在其他4個蝶閥關閉的條件下，僅有蝶閥3開啟。而從倉內上行施藥時，可用在從通風口AIP進行投藥及補藥，高濃度的氣體從通風道進入倉內，上行移動，達到糧面后進入風機，由此產生循環格局，設備的控制開關是蝶閥4。另外，還有散氣，該道工序是在超過設定的熏蒸時間后，針對倉內剩余的有毒氣體進行處理。設備控制蝶閥為2和4，其余蝶閥直接關閉。該環流系統還支持灌輸冷氣，具體運行路徑為打開蝶閥5，關上蝶閥4，冷氣來到蝶閥3后，會從糧面風管來到倉內[2]。

根據檢測工藝要求，在啟動風機并滿足環流要求后，蝶閥5會直接變成長時間關閉的狀態，而后打開2和4蝶閥，關上1和3蝶閥，以支持上行環流。等待60 min左右，打開1和3蝶閥，并關上2和4蝶閥，以此將單向轉化成雙向的交替環流，以不斷調整倉內氣體移動方向，以實現均勻分布，調高殺蟲的水平。

2.2　試驗檢測

在判斷系統優化效果中，可運用氣密測試方法。試驗人員需先做好連接，而后適當往倉中打壓，全程監測倉內的壓力情況。在壓力值處于600 Pa后，需立即關上閥門，記錄壓力由500 Pa降到250 Pa，經過的時長，精確到秒。1倉改造前表層的氣體濃度是每立方米757 mL，濃度保持在

200 mL/m3及其以上的時長是24日，沒有害蟲的時間為4個月;改造后，表層濃度的最大值是1 258 mL/m3，并且高濃度持續時長達到35日，無蟲時間延長至10個月。2倉改造前表層的氣體濃度是每立方米689 mL，濃度保持在

200 mL/m3及其以上的時長是20日，沒有害蟲的時間為3個月;改造后，表層濃度的最大值是976 mL/m3，并且高濃度持續時長達到33日，無蟲時間延長至8個月。由此來看，熏蒸技術的安全性有所提升，保證殺蟲可靠性，延長無蟲時間。目前，國內的糧儲倉形式較多，除上述提到的立筒倉外，還有平房倉，但均需借助有效的環流熏蒸處理手段，及時殺掉倉內害蟲，給糧食打造良好的存放空間，提升其可用性。

3　糧堆環流熏蒸應用探討

3.1　環流系統設計標準

為保證環流熏蒸技術的有序開展，應當保證熏蒸系統的運行效果，具體的設計標準包括以下幾項。①熏蒸風道位置及規格需合理設定，保證循環氣流可以滲透到整個儲倉，并保持均勻分布。實際生產期間，需基于儲倉配配備的通風系統，搭配高適宜度的熏蒸系統，接入通風系統，并把后者風道當成環流系統的擴散裝置，借此保障毒氣的均勻度，并利于控制系統造價。②注重系統運行的安全性，磷化氫具有易燃易爆的特點，為避免出現燃爆事故，需要控制風機葉片的線速度，不能超過每秒40 m。該氣體燃爆的最小濃度值是每立方米26 g，應確保氣體進入濃度在117%以下。③溴甲烷熏蒸，每噸通風量需控制在115 m3/h，如果選擇磷化氫氣體，在大型筒倉中，每噸糧食通風量為310 m3/h，而平房倉則對應每噸15 m3/h。④為避免磷化氫出現燃爆以及空氣阻力超過館內風速的現象(風速通常不超過每秒15 m)，系統風管徑長需超過0.1 m。⑤對于環流系統，需要求固定于倉墻的部件有較強的耐用性，如果管路長度較大，可選擇耐溫類的管材，并且各節管材接頭處采用氣密閥門。在移動式的作業中，需確保各節管材可以便于和軟管連接，同時應保障軟管材料輕便，并能維持原有形態的性能，避免在使用作業中，出現吸癟的情況[3]。

3.2　風機及風量的控制

因為磷化氫屬于易燃易爆的氣體，并且帶有腐蝕性，為消除因此造成的安全隱患，應當裝設具有防爆與耐腐蝕的風機。具體設計點在于葉輪與風機內側，前者需具有防爆功能，后者因為會和毒氣接觸，需進行防腐處理。考慮到玻璃鋼材質在抗老化及強度上表現不佳，因而外殼也不適合使用玻璃鋼材質。如今可選擇的風機規格較多，壓力普遍設定為

1 000 Pa。而為避免出現高濃度與低壓力的現象，需基于投藥位置，確定風機作業模式，并進行靈活調整。鑒于磷化氫的危險性，在濃度及風速超過限值后，容易引發燃爆，所以需嚴格控制風量。磷化氫和空氣之間比重差距較小，均需向前者施加適當動力，便能讓毒氣迅速分布在整個儲倉中，在保證通風系統內，靜壓比值處于固定狀態，也就是大風量及小風量均處于均勻狀態。

3.3　儲倉氣密程度標準

為確保環流殺蟲處理效果，應當把握儲倉空間的氣密度。但國內在此方面的建筑規劃發展并不完善，能在建設中更不斷探索。根據個人的理解分析，提出幾點建議：①在儲倉門窗結構上，可選擇倉用的密封塑鋼材質，以及設置壓緊構件的門窗;②在儲倉無形縫隙上，應當采取氣密涂料，如拐角位置，假設縫隙偏大，應當設置無紡布，提升密封效果;③在槽管處布置塑料薄膜，雖然屬于較為傳統的處理方式，但實際密封效果較好，操作簡單;④在進出梁的儲倉中，進出口可選擇配備氣密閘門;⑤開關頻率偏高的空洞，應設置厚度致至少達到5 mm的軟橡膠墊，也可在接口位置打膠。

基于國內儲倉情況來看，在壓力處于半衰階段，即壓力從500 Pa向250 Pa變化中，平房倉在40 s及其以上，淺圓倉需達到60 s。此外，由于熏蒸效果、運行成本均和氣密度有關，因而建議盡量增強儲倉氣密性[4]。

3.4　緊急停電事故應對

在熏蒸期間，尤其在投藥操作環節中，形成磷化氫氣體后，一旦遭遇停電及風機工作異常，需立即采取以下舉措，避免發生危險。①立即啟動備用電源、不間斷電源，支持風機連續工作。②在實施旋熏蒸操作中，提前備好二氧化碳鋼瓶，緊急出現停電后，可憑借二氧化碳的氣體壓力，使環流系統中有氣體補充，把磷化氫氣體推進儲倉中。③開啟系統全部閥門，使磷化氫氣體能借助輕微的氣體流動，逐漸在儲倉中散開。

3.5　熏蒸管理注意事項

①氣密度。全部需要進行熏蒸處理的儲倉，均需達到較高的氣密度，特備在門窗與通道管道等，通過控制毒氣外泄的比例，優化殺蟲的效果。倘若氣密度不佳，會提高熏蒸處理的準備環節工作量，得不償失。②用藥量。此項工藝參數是基于糧食品種、存放形式、害蟲品種、儲倉氣密度等決定。③安全及造價。糧庫可基于產品性能，挑選適宜的環流機組供應商合作。此外，為控制造價，需考慮到毒氣的腐蝕性，選擇性價比更高的管材，并做好防腐處理。④避免管中結露。在熏蒸系統閑置中，需堵上預留孔洞，并關上閘閥，以免氣體出現對流或結露。反之，自然氣溫出現明顯起伏，會導致管道內部出現結露的情況，形成水珠，直接進入風道中，不利于倉中糧食保存[5]。

4　結語

在糧食儲存高度持續上升中，糧食的管理難度隨之提高。通過上文分析，可總結出，在運用環流工藝中，需要控制好倉內的毒氣濃度以及氣體流速，做好儲倉的密封處理。同時，為保障環流系統的可用性，盡量選擇帶有防爆性能的葉輪，并落實必要的防腐處理。此外，注重環流熏蒸處理中，對于各項技術參數的控制，如用藥量，同時強調日常管理，以保證環流熏蒸的處理效果。

參考文獻

[1]王爭艷,羅瓊,何夢婷,等.大型糧堆局部害蟲的熏蒸處理[J].糧食儲藏,2020,49(5):22-25.

[2]張華生,卓先鋒.立筒倉環流熏蒸系統工藝改造[J].糧油倉儲科技通訊,2020,36(4):31-33.

[3]朱清峰,羅志宏,童金喜,等.高大平房倉儲糧技術應用淺談[J].糧食加工,2020,45(4):76-81.

[4]程顯棟.淺圓倉環流熏蒸密閉期倉內氧氣及磷化氫濃度變化研究[J].糧油倉儲科技通訊,2020,36(3):49-50.

[5]張來林,蔡育池,董曉歡,等.淺談高大糧倉的害蟲防治方法[J].糧食加工,2020,45(3):73-77.

基金項目：“十三五”國家重點研發專項：適配干燥工藝裝備測試優化及應用研究(2017YFD0401403-1);國家自然科學基金：低維量子系統中多方量子非定域性與量子相變研究(11675124)。

作者簡介：劉玨(1985—)，男，湖南常德人，博士，副教授。研究方向：農業信息工程。