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地下库不同气调方式经济效益分析
摘 要：通过智能充氮系统和常规充氮技术的对比试验,探讨智能充氮系统的经济效益及社会效益.试验表明,智能充氮系统与常规充氮技术在经济效益方面接近,但在社会效益方面,智能充系统具有工作效率高、劳动强度低、作业安全系数高的特点.
关键词：智能充氮系统；常规充氮；气密性
Abstract：The economic and social benefits of intelligent nitrogen-filling system are discussed throughthe comparison test of the intelligent nitrogen filling system and the conventional nitrogen filling technology.Test shows that intelligent nitrogen charging system and conventional nitrogen charging technology in closeto economic benefit, but in terms of social benefits, intelligent charging system has high efficiency, low laborintensity, high operation safety coefficient characteristics.
Key words：Intelligent nitrogen-filled system; Conventional nitrogen filled; Air tightness
中图分类号：TU761.1+1
低氧富氮绿色储粮技术,利用制氮机人为调节粮堆中的氮气、氧气气体成分的比例,使粮堆氧气浓度降低到一定浓度,并保持一定的时间,起到杀虫、抑制霉菌、延缓粮食品质劣变的作用.低氧富氮气调储粮技术作为当今绿色储粮技术之一,目前已得到了广泛应用.智能充氮系统是由制氮机组、氮气管道、氧气智能控制模块、智能控制系统主机及制氮机组控制模块组成,通过电脑操作来完成充氮工作,具有粮堆气密性检测、粮堆充氮、粮堆气体浓度检测、气体浓度监测及报警功能,但对技术及前期投入要求比较高.目前,就全国范围来看,智能充氮系统应用技术还处于探索阶段,应用仍较少[1].
南星桥地下粮库,属于地下岩体洞库,常年保持在18 ～ 20 ℃,湿度80% 以上,粮堆吨位250 ～ 350 t,粮堆体积400 ～ 600 m3,储藏方式为麻袋包装堆桩,粮堆采用18 丝聚氯乙烯薄膜六面密封,粮堆气密性（-300 ～ -150 Pa）均在600 s 以上,2012 年开始采用常规低氧富氮技术进行虫害防治工作,良好的粮堆气密性及多年的低氧富氮储粮实践经验,为智能充氮系统的应用奠定了基础.南星桥地下粮库于2017 年开始尝试智能充氮系统,经过近半年的储粮试验,重点对充氮工艺进行了仔细研究,同时与传统充氮技术进行了经济效益对比分析[2].
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 输气管道
仓外不锈钢输气主管道内径为76 mm,不锈钢输气支管道内径为32 mm,仓内PPR 输气管道内径为32 mm.
1.1.2 试验粮堆基本情况
选择1D15-1、1D15-2、1D15-3、1D15-4、1D15-5 作为试验粮堆, 其中1D15-1、1D15-2、1D15-3 采用智能充氮系统充氮,1D15-4、1D15-5 采用传统充氮方式充氮,各粮堆基本情况见表1.
1.2 设备及仪器
智能充氮系统：主要包括固定式制氮机组（制氮机型号DYN-250,氮气产量250 m3/h,输出氮气浓度99.5%,）、移动智能充氮小车、电脑,总额定功率115 kW?h.
移动式制氮机组： 制氮机型号KSN-60, 氮气产量60 m3/h, 输出氮气浓度99.5%, 机组额定功率23 kW?h.
气体浓度检测仪：X-am5000 多功能气体检测仪.气密性检测设备及仪器：吸尘器（功率3 kW?h）、U 型管、秒表.
1.3 方法
1.3.1 智能充氮系统充氮
1.3.1.1 智能充氮系统工艺流程
智能充氮系统是由制氮机组、氮气管道、氧气智能控制模块、智能控制系统主机及制氮机组控制模块组成,具有智能气密性检测、充氮、气体浓度检测、报警等多项功能,工艺流程如图1 所示.
1.3.1.2 粮堆气密性检测
在充氮终端系统主界面,进入气密性检测的主页面,设置气密性检测参数,开启气密性检测按钮,进行气密性检测,设置界面如图2 所示.
检测结束后,检测结果自动显示在充氮终端系统主界面,经检测,1D15-1、1D15-2、1D15-3 3 个粮堆的气密性（-300 ～ -150 Pa）分别为720、900、780 s,每个粮堆气密性检测用时0.5 h.
1.3.1.3 粮堆充氮参数设置
粮堆充氮前,首先进行充氮参数的设置,充氮参数设置界面如图3 所示.
图3 中,杀虫氮气浓度设置为98%,保持粮堆98% 以上氮气浓度,可以有效杀死储粮害虫；粮堆抽空压力设置为-5 Pa,粮堆充氮前,先将粮堆抽成负压状态；粮堆暂停压力值设置为6 Pa,粮堆氮气充满形成气囊；平衡时间设置为5 h,粮堆氮气充满以后,需要平衡一段时间；目标压力值设置为8 Pa,当粮堆氮气浓度达到目标值以后,继续充氮并形成气囊,使粮堆保持正压状态,避免空气的渗入.
1.3.1.4 智能粮堆充氮
连接好各路管道,开启智能充氮系统进行充氮,由于制氮机氮气出口流量为250 m3/h,智能充氮系统对氮气输送管路具有保护功能,当氮气输送管路压力过大时,制氮机就会自动关机,当氮气输送管路压力恢复到正常值时,制氮机会自动开启.为了避免氮气输送管路压力过大,同时接通1D15-1、1D15-2、1D15-3 3个粮堆,即对3 个粮堆同时充氮,充氮记录见表2.
经过累计6 h 的充氮,1D15-1、1D15-2、1D15-33 个粮堆氮气浓度均达到了目标值98%,在充氮过程中,每个粮堆每天完成充氮→平衡→排气→充氮的过程,粮堆氮气浓度全部可以在电脑屏幕上查看,充氮任务完成后,智能移动充氮小车自动关闭充氮阀门,工作人员及时密封好粮堆氮气进出口.
1.3.2 常规充氮技术充氮
1.3.2.1 粮堆气密性检测
利用吸尘器、秒表、U 型管进行负压测试,测得1D15-4、1D15-5 两个粮堆气密性（-300 ～ -150 Pa）分别为840、680 s,其中吸尘器抽气时间分别为20、18 min.
1.3.2.2 粮堆充氮
利用塑料管路将制氮设备（60 m3/h）与粮堆连接,按照顺序先后开启冷干机、空压机、制氮机.当制氮机出口氮气浓度达到99% 以上时,开始向粮堆供气,粮堆氮气浓度变化情况见表3.
经过8 d 14.4 h 的充氮,粮堆氮气浓度达到了目标值,在充氮的过程中,由于氮气流量相对较小,每天对试验粮堆充一次氮气,当粮堆模套鼓起时,停止充氮,平衡近24 h 后,第二天用吸尘器抽出粮堆气体,每次抽气15 min 左右,反复抽充氮气,直至粮堆氮气浓度达到目标值,每天充气前和充气后用多功能气体浓度检测仪进行粮堆氮气浓度检测,做好记录.
2 结果与分析
2.1 智能充氮系统与常规充氮经济效益比较
本次试验中,智能充氮系统充氮3 个粮堆,粮食数量732 t,制氮机组总功率115 kW·h,制氮用时6 h,智能移动控制小车功率为1 kW·h,气密性检测用时3×0.5等于1.5 h,常规充氮两个粮堆,粮食数量411 t,制氮机功率23 kW·h,吸尘器抽气及气密性检测时间为（8×2×15+20+18）÷60等于4.63 h,两种方式充氮的吨粮费用见表4.
由表4 可以看出,智能充氮系统充氮吨粮费用为0.84 元/t,与常规充氮吨粮费用0.84 元/t 持平,但试验的3 个粮堆是距离智能充氮系统制氮机组最远的粮堆,距离近1 000 m,氮气输送过程中,由于氮气压力、管径及管路长度等因素的影响,会有一定的损耗,常规充氮是采用移动式制氮机,距离粮堆不足10 m,氮气损耗较小.总体来看,智能充氮系统比常规充氮吨粮费用稍低.
在劳动效率方面,粮堆体积相近的情况下,智能充氮系统平均每个粮堆充氮2 h,常规充氮方式平均每个粮堆7.2 h,劳动效率提高了260%.
根据以往低氧富氮储粮经验,由于粮堆气密性较好（均在600 s 以上）,正常情况下,粮堆充一次氮气,可以保持整个储藏周期,良好的粮堆气密性对降低储粮成本、减少工作量起到关键的作用.
2.2 智能充氮系统与常规充氮方式社会效益比较
①智能气密性检测更直观,开启智能充氮小车,就可以直接进行粮堆气密性检测,检测结果可以直接读取,充氮速度快,简单方便,降低了保管员的劳动强度和工作量.②安保系统更有保障,每个仓库门口都有报警器,报警感应装置安装在仓房内,当仓房内氧气浓度过低时,报警器就会自动报警,确保保管员人身安全.③智能充氮系统粮堆氮气浓度自动检测,保管员可以通过电脑界面查看粮堆充氮情况.④智能充氮系统管路自我保护功能,当管路压力大于5 kg 时,制氮机将会自动关机,待管路压力小于5 kg 时,制氮机会自动开启.
3 结语
智能充氮系统的充氮效果与氮气管路长度有密切的关系,在建设制氮机机房及管路时,应充分考虑制氮机房与粮堆之间管路的长度及内径大小,在制氮机出口流量的选择上,应根据粮堆大小而定.智能充氮气调技术结合了目前比较成熟的物联网技术,对氮气气调储粮基础数据进行实时在线监测与分析传输,实现现场气调设备的在线状态监测与控制.要求操作人员必须掌握足够的计算机及互联网知识,同时要做好岗前培训工作,加强保管员理论知识培训.智能充氮系统正在逐步应用于粮食仓储行业,与传统充氮技术相比,提高了工作效率,降低了劳动强度,提高了保管员作业安全系数,是一种应用性极强的储粮新技术,是粮食仓储行业今后发展的方向和趋势.
经济效益论文范文结:
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