刘　珏，孙照宇

(武汉轻工大学 电气与电子工程学院，湖北武汉 430048)

摘　要：本文通过概述环流系统与运行机理，分析环流熏蒸的基本处理，并以立筒仓为例，探讨环流处理技术的优化方向，进一步阐述此类技术的现实应用。以期该项技术能得到有效运用。

关键词：超高大粮堆;磷化氢;环流熏蒸;工艺优化

环流熏蒸是在相对密闭的空间中，通过内外部连接的导管与风机等设备，让熏蒸气体借助风机进入仓内，构成闭合循环的气体回路。熏蒸药剂利用风机推动，传播到储仓中，杀掉害虫。

1　环流熏蒸简介

1.1　环流熏蒸系统

现有系统分成固定式与移动式两类。移动式会把风机安设于移动车上，相应管道则安装于仓壁处，整体运行比较繁杂，在软管连接后，仅可完成单向环流。若是立筒式仓，会在底部集聚诸多害虫，而且环流期间，会出现气体浓度较高的问题，并且分布不匀称。因而需要针对环流工艺加以优化，同时试验分析，确定优化点[1]。

1.2　环流运行机理

气体具有流动性，增大了磷化氢气体爆炸的风险，因此，需避免粮仓内部空间出现高浓度、低气压的情况，在熏蒸硫化氢时，应保证所产生的硫化氢气体先经过粮堆，以此降低粮仓内部浓度。此外，还需重视施药技术的应用，将磷化铝潮解后生成的气体释放到粮堆表层以及粮仓内部，对环流风机的进出口进行科学改造后，使气体先经过粮堆表层。有效熏蒸时间及暴露时间直接决定了虫害治理的效果，因此需保证磷化氢气体浓度及熏蒸时间达到杀灭害虫的最低标准。

2　粮堆环流熏蒸优化分析

2.1　方案操作过程

以立筒仓环流熏蒸为例，探讨环流工艺系统的优化改良方向。在粮堆仓中配备一组保温环流风机，其主管道的材质是不锈钢。原本的通风处及粮面处的风管，各节之间运用法兰盘处理。借助三通弯头及主管道和风机连接，利用蝶阀开关控制风机，完成熏蒸杀虫的任务。该系统的环流运行原理为在仓中施药，通过气流下行，实现熏蒸。实际可用任务包括粮面投药以及补药，浓度偏大的毒气从仓内粮面下行到仓底部，由通风道进入风机，重新来到粮面上，构成风循环。系统控制由5个蝶阀负责，针对设备的操控，需要在其他4个蝶阀关闭的条件下，仅有蝶阀3开启。而从仓内上行施药时，可用在从通风口AIP进行投药及补药，高浓度的气体从通风道进入仓内，上行移动，达到粮面后进入风机，由此产生循环格局，设备的控制开关是蝶阀4。另外，还有散气，该道工序是在超过设定的熏蒸时间后，针对仓内剩余的有毒气体进行处理。设备控制蝶阀为2和4，其余蝶阀直接关闭。该环流系统还支持灌输冷气，具体运行路径为打开蝶阀5，关上蝶阀4，冷气来到蝶阀3后，会从粮面风管来到仓内[2]。

根据检测工艺要求，在启动风机并满足环流要求后，蝶阀5会直接变成长时间关闭的状态，而后打开2和4蝶阀，关上1和3蝶阀，以支持上行环流。等待60 min左右，打开1和3蝶阀，并关上2和4蝶阀，以此将单向转化成双向的交替环流，以不断调整仓内气体移动方向，以实现均匀分布，调高杀虫的水平。

2.2　试验检测

在判断系统优化效果中，可运用气密测试方法。试验人员需先做好连接，而后适当往仓中打压，全程监测仓内的压力情况。在压力值处于600 Pa后，需立即关上阀门，记录压力由500 Pa降到250 Pa，经过的时长，精确到秒。1仓改造前表层的气体浓度是每立方米757 mL，浓度保持在

200 mL/m3及其以上的时长是24日，没有害虫的时间为4个月;改造后，表层浓度的最大值是1 258 mL/m3，并且高浓度持续时长达到35日，无虫时间延长至10个月。2仓改造前表层的气体浓度是每立方米689 mL，浓度保持在

200 mL/m3及其以上的时长是20日，没有害虫的时间为3个月;改造后，表层浓度的最大值是976 mL/m3，并且高浓度持续时长达到33日，无虫时间延长至8个月。由此来看，熏蒸技术的安全性有所提升，保证杀虫可靠性，延长无虫时间。目前，国内的粮储仓形式较多，除上述提到的立筒仓外，还有平房仓，但均需借助有效的环流熏蒸处理手段，及时杀掉仓内害虫，给粮食打造良好的存放空间，提升其可用性。

3　粮堆环流熏蒸应用探讨

3.1　环流系统设计标准

为保证环流熏蒸技术的有序开展，应当保证熏蒸系统的运行效果，具体的设计标准包括以下几项。①熏蒸风道位置及规格需合理设定，保证循环气流可以渗透到整个储仓，并保持均匀分布。实际生产期间，需基于储仓配配备的通风系统，搭配高适宜度的熏蒸系统，接入通风系统，并把后者风道当成环流系统的扩散装置，借此保障毒气的均匀度，并利于控制系统造价。②注重系统运行的安全性，磷化氢具有易燃易爆的特点，为避免出现燃爆事故，需要控制风机叶片的线速度，不能超过每秒40 m。该气体燃爆的最小浓度值是每立方米26 g，应确保气体进入浓度在117%以下。③溴甲烷熏蒸，每吨通风量需控制在115 m3/h，如果选择磷化氢气体，在大型筒仓中，每吨粮食通风量为310 m3/h，而平房仓则对应每吨15 m3/h。④为避免磷化氢出现燃爆以及空气阻力超过馆内风速的现象(风速通常不超过每秒15 m)，系统风管径长需超过0.1 m。⑤对于环流系统，需要求固定于仓墙的部件有较强的耐用性，如果管路长度较大，可选择耐温类的管材，并且各节管材接头处采用气密阀门。在移动式的作业中，需确保各节管材可以便于和软管连接，同时应保障软管材料轻便，并能维持原有形态的性能，避免在使用作业中，出现吸瘪的情况[3]。

3.2　风机及风量的控制

因为磷化氢属于易燃易爆的气体，并且带有腐蚀性，为消除因此造成的安全隐患，应当装设具有防爆与耐腐蚀的风机。具体设计点在于叶轮与风机内侧，前者需具有防爆功能，后者因为会和毒气接触，需进行防腐处理。考虑到玻璃钢材质在抗老化及强度上表现不佳，因而外壳也不适合使用玻璃钢材质。如今可选择的风机规格较多，压力普遍设定为

1 000 Pa。而为避免出现高浓度与低压力的现象，需基于投药位置，确定风机作业模式，并进行灵活调整。鉴于磷化氢的危险性，在浓度及风速超过限值后，容易引发燃爆，所以需严格控制风量。磷化氢和空气之间比重差距较小，均需向前者施加适当动力，便能让毒气迅速分布在整个储仓中，在保证通风系统内，静压比值处于固定状态，也就是大风量及小风量均处于均匀状态。

3.3　储仓气密程度标准

为确保环流杀虫处理效果，应当把握储仓空间的气密度。但国内在此方面的建筑规划发展并不完善，能在建设中更不断探索。根据个人的理解分析，提出几点建议：①在储仓门窗结构上，可选择仓用的密封塑钢材质，以及设置压紧构件的门窗;②在储仓无形缝隙上，应当采取气密涂料，如拐角位置，假设缝隙偏大，应当设置无纺布，提升密封效果;③在槽管处布置塑料薄膜，虽然属于较为传统的处理方式，但实际密封效果较好，操作简单;④在进出梁的储仓中，进出口可选择配备气密闸门;⑤开关频率偏高的空洞，应设置厚度致至少达到5 mm的软橡胶垫，也可在接口位置打胶。

基于国内储仓情况来看，在压力处于半衰阶段，即压力从500 Pa向250 Pa变化中，平房仓在40 s及其以上，浅圆仓需达到60 s。此外，由于熏蒸效果、运行成本均和气密度有关，因而建议尽量增强储仓气密性[4]。

3.4　紧急停电事故应对

在熏蒸期间，尤其在投药操作环节中，形成磷化氢气体后，一旦遭遇停电及风机工作异常，需立即采取以下举措，避免发生危险。①立即启动备用电源、不间断电源，支持风机连续工作。②在实施旋熏蒸操作中，提前备好二氧化碳钢瓶，紧急出现停电后，可凭借二氧化碳的气体压力，使环流系统中有气体补充，把磷化氢气体推进储仓中。③开启系统全部阀门，使磷化氢气体能借助轻微的气体流动，逐渐在储仓中散开。

3.5　熏蒸管理注意事项

①气密度。全部需要进行熏蒸处理的储仓，均需达到较高的气密度，特备在门窗与通道管道等，通过控制毒气外泄的比例，优化杀虫的效果。倘若气密度不佳，会提高熏蒸处理的准备环节工作量，得不偿失。②用药量。此项工艺参数是基于粮食品种、存放形式、害虫品种、储仓气密度等决定。③安全及造价。粮库可基于产品性能，挑选适宜的环流机组供应商合作。此外，为控制造价，需考虑到毒气的腐蚀性，选择性价比更高的管材，并做好防腐处理。④避免管中结露。在熏蒸系统闲置中，需堵上预留孔洞，并关上闸阀，以免气体出现对流或结露。反之，自然气温出现明显起伏，会导致管道内部出现结露的情况，形成水珠，直接进入风道中，不利于仓中粮食保存[5]。

4　结语

在粮食储存高度持续上升中，粮食的管理难度随之提高。通过上文分析，可总结出，在运用环流工艺中，需要控制好仓内的毒气浓度以及气体流速，做好储仓的密封处理。同时，为保障环流系统的可用性，尽量选择带有防爆性能的叶轮，并落实必要的防腐处理。此外，注重环流熏蒸处理中，对于各项技术参数的控制，如用药量，同时强调日常管理，以保证环流熏蒸的处理效果。

参考文献

[1]王争艳,罗琼,何梦婷,等.大型粮堆局部害虫的熏蒸处理[J].粮食储藏,2020,49(5):22-25.

[2]张华生,卓先锋.立筒仓环流熏蒸系统工艺改造[J].粮油仓储科技通讯,2020,36(4):31-33.

[3]朱清峰,罗志宏,童金喜,等.高大平房仓储粮技术应用浅谈[J].粮食加工,2020,45(4):76-81.

[4]程显栋.浅圆仓环流熏蒸密闭期仓内氧气及磷化氢浓度变化研究[J].粮油仓储科技通讯,2020,36(3):49-50.

[5]张来林,蔡育池,董晓欢,等.浅谈高大粮仓的害虫防治方法[J].粮食加工,2020,45(3):73-77.

基金项目：“十三五”国家重点研发专项：适配干燥工艺装备测试优化及应用研究(2017YFD0401403-1);国家自然科学基金：低维量子系统中多方量子非定域性与量子相变研究(11675124)。

作者简介：刘珏(1985—)，男，湖南常德人，博士，副教授。研究方向：农业信息工程。