糧食倉房的氣密性分析

◎陶金亞，張來林，黃浙文，渠琛玲，李建鋒，李超彬

（1.河南工業(yè)大學糧油食品學院，河南 鄭州 450001；2.中央儲備糧三亞直屬庫，海南 三亞 572000）

糧食倉房的氣密性分析

◎陶金亞1，張來林1，黃浙文2，渠琛玲1，李建鋒1，李超彬1

（1.河南工業(yè)大學糧油食品學院，河南 鄭州 450001；2.中央儲備糧三亞直屬庫，海南 三亞 572000）

倉房的氣密性是安全儲糧的關鍵，本文論述了倉房氣密性對儲糧效果的影響和國內外糧倉的氣密性現(xiàn)狀，從選用結構優(yōu)、氣密好的設計方案入手，通過加強建筑設計與倉儲工藝的有機結合、嚴格管理倉房建設各環(huán)節(jié)等措施，切實提高倉房的氣密性。

糧食倉房；氣密標準；糧食儲藏

氣密性是指糧食倉房對氣體的密封性能［1］。長期以來我國對糧倉的氣密性的重視程度不夠，既無提高倉房氣密性的措施，又無倉房氣密性檢測標準，導致建成的大部分倉房的氣密性極差。目前，一些儲糧害蟲對磷化氫的抗性達到數(shù)十倍甚至上百倍，除熏蒸操作不合理外，在很大程度上與倉房氣密性差有關。倉房氣密性不僅與倉房結構有關，還關系到儲糧技術的應用效果和儲糧成本。倉房具有良好的氣密性是進行安全儲糧的前提條件［2］，在倉房設計與使用過程中，必須高度重視倉房的氣密性能。

1 糧倉氣密性與儲糧的關系

1.1 倉房氣密性差增加害蟲治理的難度

殺滅糧堆中害蟲的主要方法有氣調缺氧儲藏、化學熏蒸殺蟲等，其應用前提是倉房擁有良好的氣密性。若倉房氣密性差，則需對倉房進行氣密性改造或用薄膜對糧堆進行密閉。倉房的氣密改造或糧堆密閉不僅加大保管員的工作量，且操作繁瑣，還大大增加了儲糧成本。

如2008年，三明庫因21號倉的氣密性差，對糧堆進行氣囊單面密封，但未達到理想的充氮殺蟲效果，中間補氣數(shù)次，同時增加了操作工作量和儲糧成本［3］。在熏蒸殺蟲時，倉房氣密性差會導致磷化氫氣體泄漏嚴重，在熏蒸期間需要反投藥，磷化鋁用量也由最初的10余kg增加到現(xiàn)在的70～80 kg，既增加了害蟲治理的難度［4］，又費財費力。

1.2 害蟲抗性的產生

磷化氫以其高效低殘留、制作容易、操作簡便、價格低廉的優(yōu)點成為當前倉儲業(yè)的王牌熏蒸殺蟲劑。然而在長期使用過程中，害蟲對磷化氫產生了很強的抗藥性，殺蟲效果也大受影響。害蟲抗性的產生除與害蟲品種、長期大量單一使用熏蒸劑有關外，還與倉房的氣密性有很大關系。

長期以來，平房倉一直是我國儲糧的主要倉型，但所建倉房的氣密性大多較差［5］，在熏蒸殺蟲時倉內熏蒸氣體泄漏較快。為達到熏蒸殺蟲目的，多數(shù)糧庫盲目加大藥劑用量，使熏蒸倉內的毒氣濃度在短時間內過高。自身保護性使害蟲在剛接觸高濃度毒氣時會出現(xiàn)短暫的保護性昏迷，待倉內磷化氫濃度降低后害蟲蘇醒。久而久之，周期性大劑量的熏蒸篩選出了抗性極強的害蟲品系［6］。劉朝偉［7］、禹建輝［8］、曹陽［9］等人都測定到極高抗性品系的害蟲，如米象、谷蠹和赤擬谷盜等都屬于較強抗性的儲糧害蟲。

1.3 倉房氣密性影響熏蒸與氣調殺蟲的效果

熏蒸殺蟲效果與糧堆內熏蒸劑的濃度和有效濃度的維持時間有關，遵循赫博爾規(guī)則（Cn×t=K，K是害蟲達到某死亡率時的常數(shù)，指數(shù)n是毒力系數(shù)）。磷化氫的指數(shù)n值小于1，故從表達式可知延長熏蒸時間t比提高濃度C更重要［10］。實踐證明，倉房的氣密性不好，即使增大熏蒸劑的劑量，倉內或糧堆內的高濃度熏蒸劑也維持不了幾天。熏蒸劑維持時間t與倉房的氣密性成正相關，所以倉房氣密性直接影響熏蒸殺蟲效果［11］。

周長金［12］等曾在安陸庫進行了不同氣密性倉房熏蒸殺蟲試驗。試驗選取半衰期為78 s的45號倉作為試驗倉，半衰期為54 s的49號倉作為對照倉。熏蒸結束后試驗倉維持磷化氫濃度在100 mL/m3的天數(shù)為25 d，對照倉為16 d；在兩倉熏蒸結束30 d后檢查，均未發(fā)現(xiàn)活蟲；6個月后再次檢查，試驗倉仍無活蟲，對照倉主要害蟲密度為6頭/kg。可見氣密性好的倉房熏蒸殺蟲效果更好。

1.4 倉房氣密性對控溫儲糧穩(wěn)定性的影響

在儲糧期間，氣密性差的倉房在與倉外環(huán)境進行氣體交換的同時也進行著濕熱交換，外界環(huán)境中的濕熱會在風壓差和熱壓差的作用下，通過墻體、屋頂?shù)忍幍目p隙滲入倉內，從而影響到糧堆局部的溫度與水分含量，若處理不及時則會導致糧堆發(fā)熱霉變，造成糧食損失。倉房氣密性差既破壞了糧堆的儲糧穩(wěn)定性，又會使倉內充氮氣調或熏蒸殺蟲的氣體泄漏，還會受外界高溫影響使倉內溫度升高，反復充氮、多次補投藥劑和延長制冷設備開機時間等做法均會大大增加儲糧費用支出。如崇仁國庫曾用谷冷機進行糧堆冷卻降溫試驗，三臺谷冷機共開機400 h，降溫操作后的36 d內，各層糧溫回升明顯。后檢查發(fā)現(xiàn)倉房屋頂錫膜開裂，拱板間的縫隙較大。可見，較差的倉房氣密性能嚴重影響控溫儲糧的效果［13］。

2 國內外糧倉的氣密狀況與氣密標準

2.1 國外糧倉氣密性的狀況

為保證氣調儲糧和熏蒸殺蟲的效果，國外發(fā)達國家對倉房都有各自的氣密性要求。

澳大利亞筒倉氣密標準為打壓后空倉初始壓力從2.5 kPa降至1.5 kPa所需時間大于5 min的倉房為氣密一級；從1.5 kPa降至0.75 kPa的時間大于5 min的倉房為氣密二級；從0.75 kPa降至0.25 kPa的時間大于5 min的倉房為氣密三級［14］。聯(lián)合國糧食及農業(yè)組織FAO也推薦使用此標準。

日本對糧倉的氣密要求更為嚴格，筒倉建成后要進行密閉程度審查，在空倉條件下加壓到4.9 kPa，20 min后筒倉內壓力仍不低于1.96 kPa則認為該倉房氣密性合格。

荷蘭采用壓力衰減法檢測糧食筒倉的氣密性。筒內壓力從2 5 kPa降至1.5 kPa、從1.5 kPa降至0.75 kPa、從0.75 kPa降至0.25 kPa分為3個氣密性等級，半衰期均不低于5 min、符合標準的筒倉才能進行熏蒸作業(yè)［15］。

2.2 我國糧倉氣密性的現(xiàn)狀

我國原無明確的倉房氣密性標準，在以往倉房建設中，由于認識和經濟上的原因忽視了對糧倉氣密性的要求。而是在新倉投入使用后，倉儲部門再對倉房不合適的部位進行改造。最突出的例子是1998年國家250億kg的糧倉建設，在設計中未考慮倉房的氣密措施，在新倉建好后，相關部門才出臺我國新建倉驗收的最低氣密性標準，即500Pa→250Pa的壓力半衰期為平房倉≥40 s，筒倉、淺圓倉≥60 s。對未達到氣密要求的倉房，國家增撥費用進行氣密性改造，既花錢、又費工、效果還差。我國倉房的氣密性普遍較差，在實際生產中糧庫只能對熏蒸倉采取薄膜密閉門窗孔洞、氣調倉采取大氣囊密閉糧面等臨時密閉措施，以彌補倉房氣密性差的不足，達到熏蒸與氣調作業(yè)對倉房氣密性的最低需求，但操作繁雜、作業(yè)費用高。

2010年，國家標準《糧食儲藏 平房倉氣密性要求》（GB/T 25229-2010）頒布，表明我國開始注重倉房的氣密性。近幾年新建倉房的氣密性明顯好于以往所建倉房，如余杭區(qū)糧庫平房倉氣密性達到3～6 min，廣州南沙庫、東莞常平庫的淺圓倉氣密性達到7～15 min。因此，為提高儲糧技術應用效果和降低保管費用，必須提高倉房的氣密等級。

2.3 現(xiàn)有糧倉的氣密標準

1999 年原國家糧食儲備局通知下發(fā)的《高大平房倉儲糧技術規(guī)程（試行）》3.3條中規(guī)定，平房倉在密閉狀態(tài)下0.5 kPa初始壓力下的半衰期應不小于40 s，淺圓倉、筒倉應不小于60 s。這是當時對新建倉房驗收的臨時標準，不能作為糧庫日常管理中的氣密標準。2010年頒布的《糧食儲藏 平房倉氣密性要求》（GB/T 25229-2010）對倉房氣密性提出了較高要求，它將倉房分為熏蒸和氣調兩種用途、整倉密閉和糧堆薄膜密閉兩種形式。整倉密閉的氣密要求見表1，薄膜密閉糧堆的氣密要求見表2。

表1 平房倉整倉密閉的氣密等級表

表2 薄膜密閉糧堆的氣密等級表

3 提高倉房氣密性的途徑和措施

3.1 摒棄氣密性較差的倉房設計與建造方案

倉房結構不佳是造成倉房氣密性差的主要原因，在建筑設計時摒棄一些結構不合理、氣密性差的方案是提高倉房氣密性的有效途徑。

拱板倉的拱板間伸縮縫、拱板與山墻和檐墻的結合部位都是倉房的漏氣點且較難處理。但在實際使用中，糧庫只能采用糧面薄膜“一面封”或“大氣囊密封”的措施解決熏蒸殺蟲或氣調儲糧時倉房氣密性差的問題。雙層墻體結構在施工時只能粉刷內外墻的外側，若施工質量不佳，如勾莊庫和長樂庫的雙層墻體平房倉的氣密性極差且找不到漏氣點，在生產中不得不采用墻面掛膜的方式解決倉墻氣密性差的問題。新型多孔墻磚雖有諸多優(yōu)點，但材質疏松、強度差、透氣和透水性好，建成糧倉的氣密、隔熱和防潮性能都受影響，尤其是在墻體上打孔，導致倉房墻體的防水性、牢固性進一步下降。如原陽庫采用多孔磚材質砌墻，建好新倉的氣密性極差，氣密測試時倉內最大壓力不足0.3 kPa且找不到漏氣部位，使用時只能采用掛膜方式解決熏蒸的氣密問題。

因此，在未較好地解決拱板倉的氣密性前，建議糧庫不要選用拱板倉；雙層墻體結構、多孔磚和粉煤磚等建材無法滿足糧倉對儲糧性能的要求，建倉時不要選用雙層墻體和多孔磚。

3.2 著力建造氣密性好的筒式倉

隨著人民生活質量的提高，城市發(fā)展呈現(xiàn)出土地資源越來越緊張、土地價格與人工成本越來越高、物流需求速度越來越快的趨勢。筒式倉具有占地面積小、機械化程度高、大糧堆穩(wěn)定性好、倉房孔洞少且氣密性好等特點，正好能滿足這些要求，成為當前新倉建設的主流倉型；而平房倉存在占地面積大、機械化程度低、門窗孔洞多且氣密性差等不足，屬于逐步減少和淘汰的倉型。縱觀發(fā)達國家倉型的變化規(guī)律和我國20世紀90年代以來倉型變化和不同倉型所占比例的變化規(guī)律，可看出淺圓倉已成倉房建設的主流倉型。因此，糧庫建倉應選用機械化程度高、氣密性好、糧情穩(wěn)定的筒式倉。

3.3 加強建筑設計與倉儲工藝的有機結合

采用薄膜密封倉房的門窗孔洞、進行糧面覆蓋的方法使老舊倉房滿足熏蒸殺蟲或充氮氣調的要求，符合當時的國情，不失為一種經濟、有效提高倉房氣密性的實用做法，在倉儲工作中發(fā)揮過重要作用。然而在科技飛速發(fā)展、國家強大富裕的今天，糧庫仍靠薄膜密閉解決倉房的氣密性問題說明我國倉房密閉技術尚未提高、與先進倉儲工藝相脫節(jié)，且人工薄膜密閉還存在著用人多、操作麻煩、勞動強度大、成本高等諸多弊端。另外，凡倉房漏氣部位都是由設計不到位、門窗器具選用不合適或施工質量差等原因造成的。因此，建筑設計必須與倉儲工藝相結合，設計者要考慮倉儲管理的使用，使用者要配合設計者優(yōu)化倉房的結構，同時還要加大建倉資金的投入、提高倉房設計級別，從倉房結構設計、器具選用上入手，徹底解決倉房氣密性差的問題。

3.4 加強倉房建設各環(huán)節(jié)的管理

建倉是一項系統(tǒng)工程，任何一個環(huán)節(jié)不到位都會影響到倉房的氣密性。第一，要選擇專業(yè)設計院，糧倉屬于特種建筑物，民用設計院不了解儲糧特性，無法設計出結構合理的倉房。第二，選用技術過硬的施工隊，建造出高質量的倉房，同時招標時要給企業(yè)留出贏利空間，避免最低價中標，否則偷工減料、施工質量下降，最終受損失的還是糧庫。第三，加大資金投入，選用優(yōu)質的門窗與器具，切實起到對倉房工藝孔洞的密閉作用。第四，要有一支作風過硬的管理、監(jiān)理團隊，對倉房設計與施工質量的把關最終落在糧庫建倉管理人員與監(jiān)理的肩上，作風要過硬，嚴格把控建倉的每一環(huán)節(jié)。

雙層墻體漏氣，杭州余杭區(qū)庫將雙層墻體合二為一改成單墻體，不僅提高了墻體的氣密性，還加強了墻體的隔熱性能；同時在建倉過程中充分發(fā)揮監(jiān)理對工程質量的監(jiān)督作用，對沙漿不飽滿的墻體連續(xù)推倒重建兩次，使施工質量一直保持較優(yōu)狀態(tài)，最后建成倉房的壓力半衰期達到3～6 min。

山東肥城庫［16］的建倉人員精心施工、嚴格管理，把提高倉房氣密性的重點放在倉房施工質量、門窗器具的選購、工藝孔洞的密封處理等方面，所建新倉在0.5 kPa壓力下，用薄膜密封門窗的倉廒壓力半衰期達到120 s，尤其是未用薄膜密封門窗的倉房，僅靠關閉門窗孔洞，其氣密性達到了55 s。由此可見，嚴格把控施工質量是提高倉房氣密性的關鍵環(huán)節(jié)。

4 結語

倉房氣密性與儲糧效果、儲糧成本密切相關，要提高倉房的氣密性，必須從加大倉房建設的資金投入、提高設計級別、選用質量優(yōu)的門窗與器具等方面入手，通過建筑設計與倉儲工藝的有機結合，精心組織、嚴格監(jiān)管，加強建倉各環(huán)節(jié)的管理，切實提高倉房的氣密性。

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Analysis of the Air Tightness of Grain Warehouse

Tao Jinya1， Zhang Lailin1， Huang Zhewen2， Qu Chenling1， Li Jianfeng1， Li Chaobin1
（1. Henan University of Technology， School of Food Science and Technology， Zhengzhou 450001， China；2.State Grain Reserves Sanya Depot， Sanya 572000， China）

The good air tightness of grain warehouse is the key to the safety of grain storage. This paper discusses the infuence of air tightness on stored grain and the present situation of the air tightness of the barn. To improve the air tightness of the barn from the measures of structure selection， the good air tightness design program， the combination of architectural design and storage technology and the strict managements of warehouse construction.

Grain warehouse； Air tightness standard； Grain storage

S379.3

10.16736/j.cnki.cn41-1434/ts.2016.16.013

十三五國家科技項目，《現(xiàn)代糧倉綠色儲糧科技示范工程》子項目一“糧倉氣密及隔熱性能提升材料、新工藝開發(fā)與示范”（編號：2016YFD0401601）。

陶金亞（1990-），男，河南商丘人，碩士研究生；主要研究方向為糧油儲藏技術與倉儲管理。

張來林。