co2气调储粮工程的建设

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CO2气调储粮工程的建设CO2气调储粮工程的建设，本文由www.bmfar.cn整理。早在1917年，就有人进行了二氧化碳(CO2)气调储粮杀虫试验，40年代后由于廉价杀虫剂的使用限制了其发展。随着杀虫剂的残留、对生态环境的破坏及害虫抗药性问题日益引起人们的重视以及对天然绿色食品的需求，使CO2气调储粮方式又重新引起了人们的注意。美、日、俄、澳等经济发达国家已逐步减少化学药剂在储粮上的使用，向低温、气调、物理与生物综合防治的生态储粮方向发展，并在CO2气调储粮技术上进行了大量研究，澳大利亚现已建成仓容达30万吨的CO2气调仓；60年代以来，我国对CO2气调储藏技术也进行了较系统的研究，从CO2的杀虫效果、CO2对ＰＨ3熏蒸杀虫的增效作用、CO2对储粮霉菌的抑制、粮食CO2气调储藏品质的研究、CO2气调储粮启封后的品质变化等方面进行了大量的研究与小型实仓试验，获得了理想的效果。近年来，我国充分利用四项储粮新技术成果，投资兴建了18个大型机械化骨干粮库，利用世行贷款改善中国粮食物流状况，改善四条(京津唐、东北、长江中下游和西南)粮食走廊的流通状况，充分利用四项新技术，投入300多亿元建设1050亿斤仓容的新式粮仓。其中，在国家2000年200亿斤仓容建设中，四川绵阳直属库改扩建工程采用目前国际上较为先进的CO2气调储粮技术，建设了2栋CO2气调储粮示范仓。1CO2气调储粮的意义采用CO2气调储粮技术，就是在密闭性能良好的仓房内充入CO2气体以改变粮仓内气体成分的组成，破坏害虫及霉菌的生态环境，抑制粮食生理呼吸，起到防虫、杀虫、抑菌、延缓粮食品质陈化的作用，从而达到非药剂储粮的目的。研究认为，它对粮食储藏具有如下的作用和意义：11　杀虫作用高浓度CO2对害虫有明显毒杀作用，其毒性大小随虫种、虫期和粮仓温度、相对湿度、处理时间、粮食品质及水分等条件不同而变化；并且能有效防止害虫抗药性的发生和发展。12　抑菌作用高浓度CO2气体能抑制真菌的生长，长期保持其气体成分能降低粮食的带菌量，同时霉菌毒素的产生也明显受到抑制。13　延缓储粮品质陈化对耐储性好的粮种在常温下短期储藏，气调储藏方式与常规储藏方式的粮食品质几乎没有差异；而长期储藏，气调储藏的品质就会明显优于常规储藏的品质，尤其对耐储性差的粮种，在高温、高湿等恶劣条件下气调储藏，能延缓其陈化。14　环保性由于使用的是无污染的CO2气源，所以对生产运输及储藏期间的施放都不会造成环境污染，还能减少化学药剂对保管人员及周围人群的危害，有效解决粮食中有害药剂残毒问题，实现生态储粮方式，达到无公害、无污染的绿色储粮目的。2CO2气调仓建设的气密性技术措施CO2气调储粮技术应用的关键在于气调仓房的建设，一个气密性能良好的仓房，能保障CO2工艺浓度、减少CO2用量、降低储粮成本，充分体现CO2储粮的优越性。我们根据绵阳库的实际情况，从实施的简便性、可靠性和易操作性上考虑，设计了气密仓从500Pa降到250Pa的半衰期达到4分钟以上的气密性技术措施，并采用了正压压力衰减试验法进行“压力半衰期”检测。21　绵阳库气调仓基本建筑设计绵阳库气调仓建设为2栋24ｍ宽96ｍ长的双廒间钢筋混凝土拱板屋架平房仓，仓高78ｍ，装粮高度6ｍ，建筑面积4608ｍ2，设计仓容：039亿斤；围护结构为620ｍｍ厚空斗砖墙；气调仓每廒间设2个大门、4个窗供进出粮作业，设1扇粮情检测小门和4扇轴流风机窗。22　密封材料密封仓库选用的密封材料应具备下列条件：①具备柔韧性和延展性；② 能抗低温和高温，不易变化和老化；③能抗紫外线辐射；④具备良好的粘附力；⑤对粮食无毒、无污染；⑥具备良好的抗腐蚀能力，对各种气体保持稳定；⑦具有较好的耐磨性能；⑧易于施工、修补、施工周期短；⑨价格合理，使用期达10年以上。根据国内现有材料，聚酰胺环氧树酯、聚氨酯涂料等是综合性能较好的密封材料。23　密封的部位和方法由于普通仓房的建设情况不能达到CO2气调仓的气密性要求，所以在原平房仓通用图设计基础上变更或增加如下内容：231　仓房内墙面涂刷(或喷涂)气密涂料　取消原设计的内墙涂料，采用聚酰胺环氧树酯涂料作气密涂料，该材料应符合ＧＢ9686-88食品容器粮仓内壁聚酰胺树酯涂料标准和ＧＢ/Ｔ9756-2001《合成树脂乳液内墙涂料》的标准。根据粮仓的特性采用不同浓度、不同方法分步进行。具体施工要求为：涂抹前必须将内墙表面清扫干净，在裂缝、孔眼、麻面、脱壳等不平整处用基底料填平、干燥后清除浮尘；施工前将涂料充分搅拌均匀；涂布方法为涂刷(刷涂、滚涂或喷涂)二遍，第一层宜用较稀的涂料涂刷，以便于墙体吸附；第二层可用较厚稠涂料涂刷，以增加密封层厚度，加强其气密性。每层涂料涂刷方向应与前一层涂刷方向垂直错开，并保持一定的速度，以保证涂料形式致密、厚薄均匀；用量达到≥05ｋｇ/ｍ2，厚度≥05ｍｍ，有玻纤布层不得低于08ｍｍ；涂刷中要求再次涂刷时以漆面干燥不粘手为准；涂刷后应仔细检查涂刷面，要求涂料均匀粘附在仓壁上，无气泡、干燥成膜后无裂痕、无孔眼。232　仓壁与仓顶、地坪和墙身及其连接处的密封处理　仓壁与仓顶连接处主要采用聚氨酯涂料与聚酯纤维无纺布或玻纤布进行密封处理，在密封涂布前先用聚氨酯泡沫或嵌缝胶等将较宽缝隙填充，再将各交接处做成Ｒ150ｍｍ弧形，采用二布三涂进行密封处理(处理方法同231方式)，并对裂缝、气泡、沙眼进行修补处理，达到密封要求。233　采用气密保温门窗、轴流风机窗及气密保温通风筒　取消原通用图采用的保温密闭型门窗及气密保温通风筒，采用专业厂家生产的特制气密保温门窗及气密保温通风筒，其密闭性能在径深15ｍ的1∶1试验中超过仓房密闭指标，安装时框架采用预埋形式，并与墙体的连接处密封严实。234　增加气密接缝胶　由于现有拱板的做法是拱板之间留有约1ｃｍ宽、18ｃｍ深的缝隙，并会随着钢筋混凝土的正常变形而变化，这是影响仓房气密性的重要因素之一，因此需对此进行密封处理。具体做法为：在拱板下弦的缝隙中灌入符合要求的含膨胀水泥的沙浆，再用ＰＨ-Ｔ弹性环氧树酯接缝胶和嵌缝油膏从缝隙顶部浇灌以起到密封效果和防止由于房屋变形而引起的漏气；在拱板下弦的底部，即仓顶，采用二布三涂敷实缝隙。为了提高抗拉延展率和卫生要求，施工中采用无纺布或玻纤布作加劲层，按仓内墙做法涂刷气密胶。235　增加气密密封胶　各工艺洞口等处也是造成仓房漏气的重要因素之一，需对此进行密封处理。主要在粮仓进出粮口、通风管道口、轴流风机口、检修口、CO2工艺供气孔、粮情检测电源管线、供电管线及各工艺电源管线等通道口处，采用高耐候气密胶进行密封。24　提高气调仓隔热性能的技术措施屋面及墙体增加隔热措施，要求屋面Ｋ值≤05Ｗ/ｍ2.ｋ，墙体Ｋ值≤127Ｗ/ｍ2.ｋ。在屋面增加硬质隔热层，采用50ｍｍ厚现场发泡聚氨酯(阻燃型)作保温、防水层(材料符合ＪＣ14-1999标准，导热系数为022Ｗ/ｍ2.ｋ，容重为50ｋｇ/ｍ3，抗压强度≥100ｋＰａ)，并再在其面上作一保护层，以增强仓房的隔热性能、防水性能及延长其使用寿命。墙身采用620ｍｍ厚空斗砖墙。3　CO2气调储粮的工艺CO2气调储粮工艺设计采用大型供配气系统集中供气方式，并采用粮仓CO2浓度自动监测系统。其主要装置为CO2供气系统、CO2监测系统、智能通风控制系统及仓房压力平衡装置等。31　供气系统 CO2供气系统主要用于液态CO2安全储存，在工艺需要时通过汽化、减压、顺利输送入气调粮仓，并强制循环使仓内CO2气体浓度均匀地维持在一定范围内。其主要设备、设施构成如下：311　储气槽　综合考虑到此工艺集中供气的方式、液态CO2的性质以及绵阳地区气体的运输供应、设备及其配件一次投入费用、使用费用和占地面积等因素的影响，由总需气量确定选用ＺＣＦ-20/22型不锈钢真空粉末绝热固定式低温CO2液体立式储气槽1台，用于储存液态CO2，并对库内各仓送气采用逐仓充气，各仓平衡保气方式，以解决固定设备一次投入过大、占地面积过大、而平常利用率过低的问题。312　汽化器　综合考虑充入CO2时气调储粮工艺要求，充气速率、充气时间、气体损失等因素及管道输送，设备投入、安装使用、环境保护等费用的影响，经过核算，选定5台ＱＤ/125/25型低温液态CO2电加热水浴式汽化器并联使用，将液化CO2加热成气体，以减少集中运作动力过大，平常利用率过低以及初步充气时间与二氧化碳利用率的矛盾。313　减压装置　综合考虑到汽化后气体的输送流量和压力要求，减小输送阻力，减轻输送管道的耐压负担及国内现有设备型号规格，减少不必要的设备投入及动力负担等情况，选用2套(3台)Ｖ918减压装置使高压的CO2气体减压成低压状态以利于气体输送。314　气体平衡罐　用1个CO2气体平衡罐储存CO2气体，使气体在输送过程中处于平衡稳压状态。315　仓外气体输送系统　由优质无缝钢管及各种阀门、三通、弯头、流量计、压力表等组成密封的输送管网，利用CO2气体自身压力按工艺要求将其输送入粮仓，不需外加动力。316　仓内气体分布系统　按气体输送方向将不均匀开孔的优质碳钢管在粮仓内组成2组一机四道形式的管网，便于尽量均匀、高效地向粮堆充入CO2气体，以减少CO2气体的损失。317　气体的循环系统　包括循环风机、循环管道及阀门，用于强制仓内CO2气体循环，以维持仓内CO2气体浓度的均匀；当仓内充入CO2后，为防止分布不均匀致使某些部位的CO2浓度达不到防治害虫的要求，应使仓内气体充分混合。为此，要有一个密封的循环系统，根据工艺需要通过外部管道用小型密封鼓风机将空气从仓底送入，使仓内气体充分混合。32　CO2气体监测系统该系统采用先进的检测和自控技术，实现粮仓CO2浓度的全自动测量和数据处理。其主要功能为：粮仓CO2数据的实时采集、转换和传输，数据显示、打印和管理(包括数据记录、数据分析处理、报警提示、预留数据通信等功能)，并具有手动和自动操作的切换功能，能实现系统参数的开放式设置与调整，便于升级更新，以适应今后更加优化的设置需求。该系统由以下几个子系统构成：321　气体采集管网　由防尘头、气体采集管组成，主要用于仓内各点气体的采集。322　气体管路控制系统　由气路转换阀，气体缓冲罐、真空泵、微继电器等装置构成，主要实现控制各监测点气体的单向输入功能，为CO2气体测量装置定点输入流量稳定、洁净的CO2气体。323　CO2气体测量装置　由红外CO2测量传感器、Ａ/Ｄ转换装置、液晶显示装置等部件组成，主要实现CO2气体的测量及数据转换功能。324　数据通信系统　由数据通信模块、数据传输线路、保护管路等组成，采用串行通信方式实现数据向远端计算机传送实时监测数据的功能，具有长距离通信和抗干扰能力。325　监控微机系统及监控软件　由计算机和基于Windows开发平台上的监控软件构成，能在奔腾100以上机型及Win95以上系统中使用，主要完成CO2气体监测系统的控制及处理功能。33　智能通风控制系统 系统可根据需要随时或定时地进行实时数据采集和处理，智能地控制通风。它同时检测粮温、仓温、仓湿及气温、气湿，根据检测的数据确定粮情报警，并可控制通风风机的运转，从而有效地进行粮情预测，提供保粮方案，利用自动控制提高资源利用效率，减轻劳动强度，避免人为操作失误。系统可自动计算通风条件，及时报警或根据用户需要计算通风条件，及时报警并控制通风设备的启停。可以同时执行不同仓房不同通风目的(降温、降水等)的通风控制；可以选择不同的模式，连续监测捕捉通风时机。可自动统计风机运转时间，在通风过程中，随时观察通风预测的结果。系统在硬件上采用先进的分布式结构，由测控计算机、测控分机、通风控制柜、温度传感器、湿度传感器和系统软件组成。34　安全设施341　仓房压力平衡装置　对气密性能较好的仓库，为了防止在气调充气过程中因通气过速、气流波动等造成压力过高或储藏过程中空气温度变化等影响，致使气压过高或过低而造成密封设施或墙体长期受压而遭到损坏，需设置一套压力平衡装置，以调节仓内外的压差。342　背负式氧呼吸器　据报道，高浓度的CO2气体会对人员造成危害，在CO2气体达到1%时就对人有影响，长期处于3%以上浓度的环境中工作会对人产生危害作用，出现恶心、头晕等不良症状。所以，为确保人员入仓工作时安全，需配置氧呼吸器。在气调储粮的仓库，必须配备排气系统，以便粮食出仓时操作人员能够安全进入气调仓检查或作业。对大型仓库，如果启封后短期内就要进仓，则需要进行强力通风排气。我们利用压入式机械通风系统和仓房上部排风扇，将CO2气体从上部排出，使仓内环境达到安全操作条件。4　绵阳库CO2气调工程达到的效果工程进展基本顺利，工程建设已基本完成。经测试，绵阳库气调仓达到如下性能：41　气密性能按气密性检测方案，由中国测试技术研究院计量测试研究所(具备国家实验室资格和计量授权证书)对具备条件的气调仓气密性进行了正压压力衰减试验法检测，测试结果为：411　空仓测试　2001年9月5日空仓测试，其气密性能从500Ｐａ降到250Ｐａ的半衰期达12分钟以上，大大超过了预定4分钟的设计要求。412　实仓测试　2002年4月5日实仓测试，其气密性能从500Ｐａ降到250Ｐａ的半衰期达5分16秒以上。可见，气调仓的气密性建设大大超过了预定4分钟的设计要求，优于普通仓，为气调储粮示范成功迈出了关键一步。42　隔热性能经对气调仓及普通对照仓的温度测定，测定结果为提高示范仓隔热性能提供了可靠保证(见表1)。5结论通过绵阳库CO2气调储粮工程的建设，证明该技术在中国是可行的。CO2气调储粮的应用，对安全水分的粮食，不需要使用其他药剂就能有效地杀死储粮害虫，延缓粮食陈化，达到安全储藏和无化学污染的要求。