粮食储藏四合一升级新技术概述.docx
- 文档编号:18345019
- 上传时间:2023-08-15
- 格式:DOCX
- 页数:10
- 大小:22.64KB
粮食储藏四合一升级新技术概述.docx
《粮食储藏四合一升级新技术概述.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《粮食储藏四合一升级新技术概述.docx(10页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
粮食储藏四合一升级新技术概述
粮食储藏“四合一”升级新技术概述
粮食储运国家工程实验室
【摘要】摘要:
围绕“建设资源节约型、环境友好型社会”的目标,运用粮堆生态学理论和现代控制技术,通过理论创新和集成创新,对原有储粮“四合一”技术进行全面升级,为我国高大平房仓实现机械化进出粮作业,为绿色储粮、节能增效,提升粮库自动化、智能化水平奠定了良好的基础。
本文全面介绍了以高大平房仓两侧檐墙固定风道为核心变革的横向通风、负压分体式横向谷冷通风、多介质环流防治储粮害虫(包括横向充氮气调、食品级惰性粉气溶胶防虫、磷化氢环流熏蒸)和粮情云平台多参数检测系统等“四合一”升级新技术的技术内容、测试结果、使用效果和系统优势,提出了新建粮库和现有粮库技术改造的储粮工艺配置标准。
【期刊名称】粮油食品科技
【年(卷),期】2014(000)006
【总页数】5
【关键词】关键词:
横向通风;负压分体式谷冷通风;多介质害虫综合防治技术;多参数粮情测控系统
【文献来源】
1998年以来,以粮情电子检测、机械通风、环流熏蒸和谷物冷却低温储粮为主要内容的储粮“四合一”技术,在国家和地方财政以及各类企业投资的粮库建设项目中得到广泛应用,为保障我国粮食安全发挥了重要作用。
储粮“四合一”技术成果于2010年获得国家科技进步一等奖。
目前,我国储粮的主导仓型为平房仓,这是由我国储粮数量大、周期长的特点所决定的。
平房仓的优点是造价比较低廉,缺点是机械化程度低,进出仓作业不方便。
特别是在现行储粮工艺条件下,为满足储粮通风要求,平房仓仓房地面布满了凸起的风道,进出粮作业时机械不好展开,工人劳动强度大,作业环境恶劣,作业效率低下。
随着社会发展以及我国劳动力成本的不断攀升,改善粮食进出仓作业环境、降低劳动强度、提高作业效率,是粮食仓储行业面临的一项刻不容缓的任务。
为解决平房仓进出仓机械化作业难题,我们在深入系统研究的基础上对平房仓通风模式做出重大改进:
将传统的竖向正压通风模式改为横向负压通风模式,实现了风道上墙、腾空地面、方便机械作业的目标。
同时对粮情检测、环流熏蒸和谷物冷却系统也进行了全面改进和调整,增加了食品级惰性粉气溶胶防虫、充氮气调等新技术,对原有的“四合一”技术进行了全面升级。
经浙江省粮食局直属库和河北清苑国家粮食储备库实仓试验,效果非常理想。
1行业需求和技术升级目标
近年来,随着劳动力成本上升、资源环境约束日益增强,特别是城镇化过程中大量“城中粮库”的出现,使粮食仓储企业面临亟待转型升级、提质增效的压力。
粮食仓储企业急需解决以下四个问题:
一是提高机械化水平,改善工人作业环境,减少安全生产隐患;二是尽可能减少化学药剂的使用,实现绿色无公害储粮,保证粮食品质,保护劳动者健康;三是节能降耗,做到低碳储粮,降低储粮成本;四是提高信息化、自动化水平,实现对粮食储藏过程的全面预测和精准调控。
为此,我院科研团队通过综合集成我院及相关合作单位近年来取得的一系列最新科技成果,提出了对“四合一”技术进行全面升级的技术方案。
主要内容:
一是采用横向负压通风技术,将平房仓风道固定安装于两侧檐墙上,取消粮仓地面通风道,为机械化进出仓作业创造条件;二是改进粮情检测系统,增加了粮堆湿度、气体成分的在线检测功能和云图分析功能,精准监测粮情,提升预警能力和智能储粮水平;三是采用负压分体式横向谷冷通风技术,提升粮食降温效率,降低粮食降温能耗;四是将竖向环流熏蒸系统改造为横向膜下环流熏蒸系统,提高气密性和均匀性,减少补药剂量;五是采用横向环流充氮气调技术、食品级惰性粉气溶胶物理杀虫等技术,实现绿色无公害储粮。
经过实验室和中试平台的深入系统研究以及实仓验证开发,“四合一”升级新技术的集成开发取得圆满成功。
实仓验证结果表明,新技术在秉承原“四合一”技术优势基础上,不但为平房仓进出粮作业实现全程机械化扫清了障碍,还显著提升了粮食储藏自动化、信息化和智能化水平,对于实现绿色储粮、节能增效、质量安全和品质保鲜将会起到重要作用。
该项成果在实仓试验过程中,受到粮库管理人员和工人的一致好评。
2技术内容和测试结果
依据我国储粮生态区域特点,以粮堆生态系统理论为基础,以多场耦合控制方法为手段,以绿色储粮、节能增效、质量安全和品质保鲜为目标,通过集成创新,推出以高大平房仓两侧檐墙固定风道为核心变革的横向负压通风、负压分体式横向谷冷通风、多介质环流防治储粮害虫(包括充氮气调、食品级惰性粉气溶胶防虫、磷化氢环流熏蒸)和粮情云平台多参数检测系统的“四合一”升级新技术,系统关系图见图1。
2.1横向通风技术
2.1.1技术简介和优点
横向通风系统包括仓房和粮面覆盖的密封薄膜组成的密闭粮堆,固定于平房仓檐墙两侧的通风口、主风道、竖向支风道和仓外一侧通风口连接的吸出式风机。
作业时通过吸出式风机吸出仓内粮堆间的空气,使整个粮堆空间形成负压,气流从对面一侧的通风口吸入并横向穿过粮堆后从另一侧的风机排出,从而对粮堆进行冷却降温、均温均湿、惰性粉喷施等各类通风作业的创新工艺。
平房仓采用横向通风技术与传统的竖向通风技术相比具有明显优势:
一是所有支风道固定安装在两侧檐墙上,免去粮食进出仓时装拆地上笼,仓房地面整洁,有利于实现粮食进出仓全程机械化作业;二是通风和储藏周期粮面可全程覆膜,免去以前一个储藏周期需要多次覆膜、揭膜的麻烦;三是通风气流途径比大幅度减小,通风均匀性比竖向通风更好;四是采用负压吸出式通风,气流在粮堆内水平横向流动,粮堆单位面积通风量比竖向通风提高3~5倍,通风气流在粮堆内的流动路径比竖向通风增加3~5倍,进入粮堆的气体介质冷量、有效浓度等利用率大大提高,湿热交换充分,通风效率大幅度提高。
2.1.2横向与竖向通风工艺性能比较
(1)稻谷横向通风粮层阻力比竖向通风小
2200t储藏稻谷实仓测试表明,稻谷横向通风单位粮层阻力明显小于竖向通风,为竖向通风阻力的40%左右,见图2。
(2)小麦横向通风粮层阻力与竖向通风接近
5000t实仓储存小麦测试结果表明,横向通风单位粮层阻力在粮堆单位面积通风量为0.01~0.02m/s之间时,与竖向通风基本相等;在粮堆单位面积通风量大于0.02m/s时,横向通风单位粮层阻力略大于竖向通风,见图3。
(3)玉米横向通风阻力小
180t中试仓测试结果表明,玉米粮堆横向通风单位粮层阻力明显小于竖向通风,为竖向通风阻力的50%左右,见图4。
(4)储粮横向通风均匀性好,热交换充分,通风效率高。
横向通风系统途径比明显小于竖向通风,通风降温均匀性好,气流流经粮堆的路径长,热交换充分,利用率高,通风效率大幅度提升。
通过南北方典型地区粮库实仓及中试对比试验,表明在高大平房仓通风作业时稻谷和玉米横向通风效果明显优于竖向通风,小麦横向通风的均匀性优于竖向通风。
2.2负压分体式横向谷冷通风技术
2.2.1技术简介和优点
横向谷冷通风系统包括制冷机组、风机和横向通风系统。
作业时,制冷机组和风机分置在仓房两侧通风口(见图5)。
根据粮堆粮情状态,设定进仓冷风温湿度,低温气流通过横向通风系统进入粮堆,与粮堆进行充分热交换,降低粮堆温度。
与原谷冷通风系统相比,横向谷冷通风系统的冷空气与粮堆热交换充分,提高了冷风的利用率,能耗明显降低。
2.2.2横向谷冷与竖向谷冷通风工艺性能比较
(1)冷却效率高、降温速度快
在环境温度20.8~32.5℃,湿度40%~76%的条件下,对60×21m储存5700t小麦的粮仓实施冷却通风约72h后,粮仓均温从32.2℃降低到24.2℃,降温幅度为8℃,单位能耗约0.14kwh/(t·℃),明显小于竖向谷冷通风的单位能耗。
(2)粮温均匀,均温差小
横向谷冷通风后粮堆各层温度比较均匀,沿冷风推进方向每米粮堆的均温差平均不大于0.5℃。
(3)冷却无反弹,使用方便灵活
冷却峰面较竖直通风推进速度快,谷冷结束后温度反弹小;冷却通风过程可以采用全仓谷冷通风方式,也可以采用分区域谷冷通风的方式,使用方便灵活,均具有良好的冷却通风效果。
应用负压分体式横向谷冷通风技术时,谷冷效率高,耗能少,成本低,为我国开展低温保鲜储粮奠定坚实基础。
2.3多介质环流防治储粮害虫技术
2.3.1技术简介
多介质环流防治储粮害虫技术是按照“不用药、少用药”的原则,优先选用充氮气调横向环流杀虫和食品级惰性粉气溶胶防虫技术,应急情况下采用磷化氢横向环流熏蒸杀虫技术。
在横向通风系统中实现了三项技术的实仓集成应用,不但能够实施充氮气调横向环流储粮和食品级惰性粉气溶胶防虫作业,还能进行应急性磷化氢横向环流熏蒸杀虫作业,实现多介质环流防治储粮害虫。
(1)充氮气调横向环流杀虫技术
采用膜分离制氮机,将制氮机氮气出口连接横向环流系统氮气入口,在制氮机原料气口设置三通阀门,阀门入口一端和仓房氮气出口连接,入口另一端与自然空气连接。
操作时开启制氮机,在保持封闭薄膜紧贴粮面的情况下,调节自然空气进口流量,实现氮气制备与环流纯化作业,高效降低粮堆氧气浓度,有效防治储粮害虫。
还可采用变压吸附制氮机进行充氮气调杀虫,将氮气从仓房一侧输入粮堆,另一侧连接风机负压吸出,将粮堆内部气体排出,实现充氮气调储粮。
(2)食品级惰性粉气溶胶防虫技术
系统包括喷粉机、风机和通风管路。
通过喷粉机将食品级惰性粉施用于粮堆上部空间或通风道空间形成气溶胶,在气流作用下形成两相流施入粮堆表层或粮堆内,气溶胶粉粒落入害虫关节,磨损节间膜,虫体严重失水,以物理方式杀死储粮害虫,达到防虫杀虫的目的。
该技术用于横向通风系统的主要工艺是:
将风机安装到仓房一侧风道口,喷粉机安装到仓房另一侧风道口。
先开启风机,在粮堆内形成横向气流,待气流稳定后,开启喷粉机向通风道内喷粉,形成气溶胶。
在横向气流的牵引下,气固两相流气溶胶横向穿过粮堆,达到杀虫防虫的目的。
该技术也可以应用到竖向通风系统。
(3)磷化氢横向环流熏蒸杀虫技术
将施药装置产生的磷化氢气体通过横向环流系统吸入粮堆并达到均匀分布,实施熏蒸杀虫。
2.3.2优点
与原有单一磷化氢环流熏蒸相比,多介质环流防治储粮害虫技术主要采用充氮气调储粮工艺和食品级惰性粉气溶胶防虫工艺,磷化氢环流熏蒸仅作为应急手段,减少或者不用化学防治,达到绿色无公害储粮的要求。
横向环流管道在仓房建设时固定安装,结构简单,一管多用。
多介质通过横向环流可在粮堆内均匀分布,操作简单,易于实现自动化,控制准确、能耗低,防治效果好。
2.3.3多介质环流防治储粮害虫技术的工艺性能
(1)充氮气调横向环流技术在南方稻谷储藏仓中应用,经过多种工艺操作,仓内浓度达到98%以上,维持30天,综合测算吨粮单位能耗0.8kWh。
在横向通风环流系统下,环流纯化工艺最优。
(2)食品级惰性粉气溶胶防虫技术在平房仓粮堆中应用,喷粉机能够将食品级惰性粉喷施至横向通风系统的主风道内,形成气固两相的气溶胶,横向通风系统的风机驱动气流通过粮堆的同时,主风道内的气溶胶就以两相流的形式进入粮堆,在粮堆粮粒的孔隙间均匀流动,主动粘附到储粮害虫虫体上,发挥杀虫作用。
横向环流通风可驱动气溶胶两相流在粮堆内循环,防治害虫效果更好。
(3)磷化氢横向环流熏蒸杀虫技术在南方稻谷储藏仓应用,采用磷化氢发生器投药,施药结束后3h,磷化氢浓度呈均匀状态;在北方小麦储藏仓采用磷化氢发生器投药,施药结束9h后,达到均匀状态,熏蒸防治效果良好。
2.4多参数粮情测控系统
2.4.1技术简介和优点
多参数粮情测控系统包括集温度、湿度(水分)、气体、害虫和霉菌等于一体的多参数粮情检测装备,同时配以基于场论的粮情分析方法和预测预警模型,建设粮情云平台,实现与主要区域、主要监测点的数据实时共享和综合分析指导。
与原“四合一”技术体系中粮情检测系统相比,检测参数更加完善,系统结构更加优化;分析方法上采用基于多场耦合理论的分析控制方法,更为准确和便捷;同时正在建设的粮情云平台,与智慧粮食系统相结合,实现管理与技术的统一。
2.4.2多参数粮情测控系统的工艺性能
(1)温湿度集成检测系统测试
温湿度集成传感器经过南方和北方3个粮库的实仓测试,系统运行稳定,湿度传感器没有出现漂移情况;实仓磷化氢抗熏蒸实验结果表明,经过抗熏蒸处理的传感器故障率为零。
集成温湿度检测系统,可以有效的指导谷物冷却和通风操作。
(2)粮情云平台测试结果
基于云技术的粮情云平台能够快速收集粮情数据,并计算得到温湿度云图(见图6和7),用于指导机械通风、谷物冷却、气调等工艺操作。
3技术优势
高大平房仓采用粮食储藏“四合一”升级新技术,不但能够保持原“四合一”技术体系的优点,还能实现仓储技术的提质增效升级。
其工艺技术特点可概括为:
风道上墙、机械作业,全程覆膜、负压通风,高效冷却、系统均匀,绿色防治、智能监控。
“四合一”升级新技术的优势主要有:
(1)取消平房仓地上风道,进出粮效率提高2~3倍,有利于高大平房仓进出粮实现全程机械化作业。
高大平房仓竖向通风系统地上笼风道遍布粮仓地面,导致粮食进出仓机械设备作业空间受限,每次进出粮都需要同时拆装地上笼风道,进出仓机械化作业难以全面实现,增加了进出粮时间和劳动强度。
采用横向通风系统,通风管道一次性固定安装在仓房两侧檐墙内壁,避免支风道反复拆装作业,有利于机械化进出仓设备作业,显著提高了进出仓效率。
(2)采用固定式墙壁通风管道和全程薄膜密闭储粮,有利于减少人工作业,改善作业环境,消除安全隐患,降低建仓成本。
横向通风系统采用固定式墙壁通风管道,建仓时一次性安装,粮食进出仓作业时无需人工拆卸安装地上笼;可不揭膜进行通风降温、氮气气调、环流熏蒸和气溶胶防虫等作业,整个储粮周期内不用多次揭膜压膜和开闭门窗作业。
显著降低劳动强度,改善劳动环境,实现以人为本。
整个储粮周期实现薄膜密闭储藏,可有效降低磷化氢和缺氧等对工作人员的伤害风险,可避免熏蒸和气调揭膜散气对人员的潜在伤害,消除安全生产隐患。
采用整个储粮周期不揭膜储藏,仓房的粮面密封薄膜的膜上空间维护结构气密性要求降低,可适当降低仓房气密成本。
(3)通过大幅度减小通风途径比,显著提高风机和谷冷通风的效率及均匀性,有利于降低储粮能耗,减少粮食水分损失损耗。
横向通风系统通风途径比小,过程的气流分布较竖向通风系统更为均匀,死角更少;风机和谷冷通风气流路程长,热交换充分,降温效率高;在相同条件下,横向通风系统的粮堆单位面积通风量(气流表观风速)明显高于竖向通风系统,气流通过粮堆时,交换强度更大、效率更高;可有效降低能源消耗和储粮水分损失,提高粮油仓储企业的经济效益。
(4)开发出多介质环流防治害虫技术,有利于提高绿色储粮水平,进一步减少化学药剂使用量,环保安全。
采用横向通风系统和环流系统,能够有效的提高以充氮气调、惰性粉气溶胶防虫为代表的物理防治害虫新技术应用效果,实现绿色储粮;且磷化氢应急环流熏蒸过程更加高效快速,均匀性好,有利于减少磷化氢使用量,环保安全。
(5)研发出多参数粮情测控系统,有利于提高储粮信息化技术水平,推进仓储智能化的发展。
突破粮堆湿度在线检测技术难题,采用温湿度一体化集成粮情检测和云图分析技术,提高对机械通风、谷物冷却等工艺的控制精度;利用基于云平台的粮情综合分析技术,并配合专家系统,将显著提高我国粮食仓储过程监测与安全预警水平,为仓储智能化提供基础装备和数据支撑。
4配置标准
粮食储藏“四合一”升级新技术既可以应用于新建粮库高大平房仓项目,也可以通过对现有粮库通风系统的改造而全面采用。
采用粮食储藏“四合一”升级新技术的新建和改建高大平房仓,其系统设备配置标准如下:
4.1基本配置
(1)横向通风管道及设备:
主风道(含隔断阀)、支风道、通风口(含进风喇叭口),仓上风机、仓下风机、安全负压压差开关;
(2)粮堆密封装置:
粮面密封薄膜(含密闭取样口)和薄膜与墙面密封结构;
(3)横向环流管道及设备:
仓内环流管道(仓内竖向环流管、横向环流管、过门管及阀门)、仓外环流装置(仓外固定环流管道及阀门、环流排气风机、施药及环流气体浓度检测装置、集成控制装置);
(4)安全生产和防护设备:
气体浓度检测仪、报警仪,空气呼吸器(含充气泵),安全生产预警分析使用的磷化氢、氧气、二氧化碳等气体在线取样检测装置;
(5)多参数粮情测控系统:
温湿度检测装置,储粮害虫在线检测装置,粮情分析使用的磷化氢、氧气、二氧化碳等气体在线取样检测装置,多参数粮情分析软件;
(6)食品级惰性粉喷施装置:
喷粉机、变频专用风机,惰性粉浓度检测装置;
(7)负压分体式谷物冷却机组:
制冷机组、风机、控制系统;
(8)充氮气调装置:
膜分离或变压吸附制氮机组、变频装置、管网;
(9)磷化氢熏蒸系统:
磷化氢发生器及二氧化碳钢瓶、管网;
(10)检测仪器:
手持式温湿度仪、压力测定仪、风速测定仪、毕托管。
4.2选配设备
(1)移动式机械化进出仓设备:
多功能进出粮一体机、移动式接料机、移动式胶带输送机组合、移动式转向伸缩胶带输送机、移动式出仓机、移动式液压装仓机、轮胎式装载机(含灭弧装置)、移动式清理筛;
(2)安全储粮设备:
气密性测定装置、插入式引风管;
(3)粮情检测:
储粮库存数量检测装置;
(4)负压分体式谷物冷却机组和充氮气调装置:
南方粮库可以多配,北方粮库可以不配或者少配;
(5)粮库信息化:
基础设施及粮库业务管理系统、库存识别代码系统、安防监控系统、智能通风系统、智能仓储保管系统等。
5结论
粮食储藏“四合一”升级新技术是针对我国当前普遍使用的高大平房仓机械化程度低、进出粮作业效率低下、工人劳动强度大和作业环境恶劣等问题,以绿色储粮、节能增效、质量安全和品质保鲜为目标,研发的储粮新技术体系。
经国家粮食局2014年10月组织的专家评审认为,粮食储藏“四合一”升级新技术各个单项技术特点突出、效果显著,项目集成研究成果有重大突破,为我国高大平房仓实现机械化进出粮作业,实现绿色储粮、节能增效,提升自动化、智能化水平奠定了良好的基础。
将对我国粮食储藏和物流技术现代化起到积极的推动作用,具备了推广应用于国家新建粮库项目和现有粮库的技术提升改造条件。
【文献来源】
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 粮食 储藏 合一 升级 新技术 概述