氮气气调储粮尾气利用的研究

◎龚刘闯，龚泽颖，徐鹏程

（无锡中粮工程科技有限公司，江苏 无锡 214035）

目前，氮气气调已经被广泛用于粮食、水果和蔬菜的保鲜储藏[1-3]。随着科技发展和人们生活水平的提高，粮食安全受到人们更多的关注，绿色食品的需求不断增加，绿色、环保、安全以及高效的储粮与害虫防治技术已经成为未来粮食储藏的研究方向。粮食储藏使用氮气气调可以降低粮仓内微生物活动，使得粮食呼吸减缓，实现粮食保管时间的延长[4]。研究发现，使用氮气气调技术储藏粮食还可以适当提升储藏期限、延长轮换周期、减少储藏周期内的轮换次数，能够为企业节省大量的轮换经费，具有明显的经济效益和生态效益[1,5]。

在目前普遍采用的单管道氮气气调储粮工艺的基础上，通过重新设计阀门箱和仓外充气管路，实现在气调过程中回收排放的尾气，通过对尾气的回收利用，缩短仓房充气时间，从而达到降低气调储粮技术的使用成本和节能降耗的目的。

1 尾气利用系统

1.1 尾气利用系统简介

图1 阀门箱及管道布置示意图

1.2 尾气利用系统工作流程

制氮机设置出口浓度为99.5%时进行制氮，通过氮气管道充入仓房，当检测排出的尾气浓度大于90%时，打开仓房1 的7 号蝶阀把可以利用的尾气排入到仓房2 中，仓房2 需要打开2 号和5 号蝶阀接收尾气，尾气利用示意见图2。

图2 尾气利用示意图

1.3 试验条件和数据

1.3.1 试验地点

试验地点为浙江某地，试验仓房情况如下。

（1）高大平房仓（仓房1），设计仓容2 500 t，仓墙壁砖混结构，单仓跨度21 m、长23 m，装粮线高度6 m；通风口4 个，配备横向通风、氮气气调、粮面空调系统。

（2）高大平房仓（仓房2～仓房12），设计仓容1 500 t，仓墙壁砖混结构，单仓跨度18 m、长23 m，装粮线高度5 m；通风口2 个，配备地上笼通风（一机三道）、氮气气调、粮面空调系统。

1.3.2 储粮情况

储粮情况如表1所示，仓房1～仓房12 储存粮食品种都是浙江本地产稻谷，在入库过程中，严格控制入库粮食质量。

表1 试验仓储粮原始数据表

1.3.3 试验仪器与设备

MS400S 型手持泵吸式氮气检测仪，基恩思精密仪器设备（重庆）有限责任公司；DP1000-ⅢB 型数字微压计，上海亿欧仪表设备有限公司；DT（S）S238 型三相电子式电能表，浙江立新仪表制造有限公司。

表7为重砂5产品通过浮选分离出云母和非云母两类的结果，目的是查明铷在这两类产品分离过程中的走向趋势。由表7数据可以看出，铷主要富集于云母精矿中。由于本次研究中重砂5的浮选分离目的是研究铷的走向趋势，属于大致分离，云母精矿中杂质较多，云母精矿中铷含量并不代表铷精矿中铷含量。

1.3.4 气体取样方法

采用6 个点位进行气体取样分析，氮气气调控制软件进行自动检测。使用手持泵吸式氮气检测仪随机检测任意点位，校验软件检测的浓度值是否准确。

1.3.5 气密性检测方法

采用压力衰减实验法对仓房（粮堆）进行气密性检测。使用环流风机将空气从薄膜密闭的粮堆抽出，使粮堆内外压力差达到-300 Pa。停机后，由于漏气，粮堆内外的压力差逐渐减小，根据压力差衰减到-150 Pa 的时间来判断仓房气密性的好坏。氮气气调仓要求气密性试验检测时间不小于300 s。

1.3.6 气调充氮方式

横向通风仓与地上笼通风仓所采用充氮方式有所不同，地上笼通风采用下充上排方式，横向通风采用抽负压充氮方式。

2 系统运行费用比较

两种不同充氮储藏方式的实验结果见表2。由表2可见，采用尾气利用的地上笼通风仓房，在95%浓度条件下，吨粮成本大幅下降，与尾气未利用的仓房相比，吨粮成本下降0.18 元左右；在98%浓度条件下，吨粮成本下降0.31 元左右，具有一定的经济效益。横向通风仓与地上笼通风仓所采用充氮方式有所不同，吨粮成本相差较大，相比尾气未利用的地上笼通风仓房，在95%浓度条件下，吨粮成本增加0.36 元左右；在98%浓度条件下，吨粮成本增加0.48 元左右。

表2 不同充氮储藏方式的实验结果情况表

采用氮气气调储粮，仓房气密性尤为重要，气密性好的仓房可以减少仓房的补气次数，节约能耗，能够更快地充到目标浓度，良好的仓房气密性条件也是氮气气调储粮成功的关键因素。这两种气调方式的杀虫效果均比较明显，通过仓外测虫结合人工筛查，粮堆内未检出活虫。值得注意的是虫害已经爆发的仓房不宜利用尾气，以防止虫害蔓延到其他仓房。

3 结论

氮气气调的尾气回收再利用能够有效节省用电成本，取得良好的经济效益，从而达到绿色储粮的最终目的，为后续氮气气调的运用推广和技术更新打下坚实的基础。