专利名称：充环气调储粮系统装置及利用该装置的充环气调储粮方法粮食在储藏过程中常会感染虫害和粮食品质下降的问题，造成粮食的损失或品质下降而不宜食用。目前，为了保证粮食储藏的安全，粮食储备库大多采用磷化氢熏蒸技术对粮堆进行杀虫处理。但是利用磷化氢熏蒸杀虫处理不仅在粮食中会残留化学物质，对熏蒸杀虫的操作者身体健康也会造成伤害。再者，长期使用磷化氢熏蒸杀虫会使储粮虫害产生抗药性。随着人们生活水平的不断提高，人们对生存环境日益重视，对高品质、无污染绿色食品的需求越来越高。且联合国粮农组织已对粮油储藏过程中熏蒸剂的使用进行了进一步的限制。因此，现有的储粮过程开始采用气调储粮技术，该技术是利用人工调整储粮仓房内的空气成分，产生缺氧或无氧，阻止有害生物的新陈代谢活动，达到控制虫害的孳生和蔓延、抑制霉菌繁殖、降低粮食呼吸及生理代谢强度和延缓粮食品质陈化的目的。气调储粮主要有以下几种方式降氧、加氮或二氧化碳、化学除氧剂。一、降氧是采用制氧机或分子筛除去储粮仓房内的空气中的氧气，使之含量降到3%以下，进而可以有效地抑制各种储粮害虫的生存。目前此方面的运用主要在稻米真空储藏技术方面，国内外学者做过大量的试验研究。在20世纪70年代，美国学者史托雷等人研究认为，真空储藏稻米可以有效控制害虫的发生。俄罗斯的莫斯科食品工艺研究所研究了真空储藏后稻米的蒸煮品质，结果表明采用真空方法储藏的稻米，其蒸煮品质好于在空气中常规储藏的稻米，蒸煮时间短，米饭的膨胀率大，色白松散，这说明真空储藏方法能长期保持稻米原有的品质，与日本学者岩奇哲弥等人的研究结论一致，他们也认为在真空状态下储藏的稻米的食味好于在空气中储藏的稻米。国内的河南工业大学、四川粮食研究所等单位对稻米的真空储藏技术做了初步研究工作，得到了与国外学者相一致的结论。二、加氮或二氧化碳，加氮或二氧化的原理基本相同，都是向储粮仓房内充入工业生产过程中产生的氮气或二氧化碳，降低仓房内的空气含氧量。气调储藏不产生任何的有害作用，有利于环境保护，应该是极具发展前景的绿色储粮技术。如二氧化碳气调储粮。其储粮的技术原理是利用仓外大型供配气系统，配套粮仓C02自动检测系统、仓房循环智能通风控制系统及仓房压力调节装置，将C02气体集中输入密闭性能良好的气调仓房，强制循环系统使仓内C02气体浓度均匀达到工艺浓度，自动监测仓内C02气体浓度，使之维持在一定范围内，从而达到改变粮仓内气体的组成成分，破坏害虫及霉菌生态环境，抑制粮食呼吸，杀死储粮害虫，延缓粮食品质陈化。三、化学除氧剂通过加入化学除氧剂除去粮仓中的氧气方法。但是，现有的除氧方法存在着能耗大，效率低，效果不明显的缺陷。
本发明要解决的第一个技术问题是提供一种充环气调储粮系统装置。该装置具有能耗低、效率高、品质保证好、杀虫效果佳等优点。本发明要解决的第二个技术问题是提供一种利用充环气调储粮系统装置进行充环气调储粮的方法。为解决上述第一个技术问题，本发明一种充环气调储粮系统装置，包括充氮系统、制氣环流系统、粮仓系统和自动控制系统； 所述充氮系统包括充氮制氮机组；该充氮制氮机组的氮气出口端通过充氮管道与粮仓 的储粮通风管道进气口连接相通，所述充氮管道上设有进气阀；充氮系统的主要功能是向密闭粮仓内充氮气； 所述环流系统包括制氮环流机组和环流管道；所述环流管道包括粮仓内吸气管道、环流主管和粮仓外环流支管；所述粮仓内吸气管道设置在粮堆的上方；所述制氮环流机组的氮气出口端与粮仓的储粮通风管道通过环流充氮管道连接相通，所述环流充氮管道上设有阀门；所述粮仓内吸气管道穿出粮面薄膜与粮仓出气管连接相通；所述粮仓内吸气管道上设有阀门； 所述粮仓系统包括仓体、粮堆、设置在粮堆上方的粮面薄膜气囊、设置在粮堆中的储粮通风管道、充氮管道、环流充氮管道和出气管；所述粮面薄膜气囊与粮堆表面之间形成一密闭的空间；所述出气管与粮仓外环流主管的一端和粮仓外环流支管连接相通；所述粮仓外环流主管的另一端与制氮环流机组的进口连接相通。由于粮面薄膜气囊的设置，使得粮堆中的氧气量浓度更能得到有效的控制；所述出气管上设有阀门，所述粮仓外环流支管上设阀门； 所述自动控制系统包括中央处理器、充氮制氮机组控制模块、制氮环流机组控制模块、压力传感器、氧气浓度传感器和粮堆温度湿度传感器；所述中央处理器分别和充氮制氮机组控制模块、制氮环流机组控制模块、压力传感器、氧气浓度传感器和粮堆温度湿度传感器相连接；其中，中央处理器用于接收来自各种传感器反馈回来的信号，通过对信号的分析和处理，然后通过控制模块来控制相应设备的运行；所述压力传感器用于测定粮面与气囊之间的压力；所述氧气浓度传感器用于测定粮堆中氧气的浓度；所述粮堆温度湿度传感器用于测定粮堆中的温度； 所述制氮环流机组、环流充氮管道、粮堆中的储粮通风管道、粮仓内吸气管道、环流主管形成循环环流通道；
所述充氮制氮机组、充氮管道、粮堆中的储粮通风管道和出气管构成充氮通道。优选地，所述充氮制氮机组是变压吸附制氮机组，工作流量为60 250m3/h，出口氮气浓度为98 99. 5% ;或者所述充氮制氮机组是膜分离式制氮机组，工作流量为30 200m3/h,出口氮气浓度为95 99. 5% ;所述制氮环流机组是膜分离式制氮机组，工作流量为30 200m3/h，出口氮气浓度为95 99. 5%。优选地，在粮面薄膜气囊和粮堆表面之间设压力传感器。
优选地，所述压力传感器为测距仪，该测距仪设置在粮面薄膜气囊和粮仓顶部之间。工作原理是利用气囊顶部与粮仓顶部间的距离，反映气囊内压力的变化；所述测距仪安装在仓顶，随时测量气囊最高部位距离仓顶的距离，当距离达到设定值，即可传输到计算机，分析情况，发布信息，控制充氮制氮机组和制氮环流机组实施充环降氧操作。优选地，在粮堆表面和粮面薄膜气囊之间、环流主管和粮堆中，分别至少设有I个氧气浓度传感器；优选地，所述粮堆中的氧气浓度传感器至少设有5个，在粮堆的中心点设一个氧气浓度传感器，另外的氧气浓度传感器设置在以中心点为中心的圆周上。优选地，为了保证吸气的均匀，所述粮仓内吸气管道包括吸气主管和吸气支管，所述吸气支管纵向垂直的设置在吸气主管上；整体上近似呈“圭”字形结构。优选地，所述环流充氮管道上设有分流管，该分流管上设有阀门。为解决上述第二个技术问题，本发明一种利用充环气调储粮系统装置进行充环气调储粮的方法，包括如下步骤
1)通过自动控制系统的充氮制氮机组控制模块启动充氮制氮机组，该充氮制氮机组的氮气进入粮堆中的储粮通风管道，使粮面薄膜气囊与粮堆表面之间的空间充氮降氧；充氮至出气管氮气体积百分浓度> 85%后关闭充氮制氮机组；优选地，出气管氮气体积百分浓度> 95%后关闭充氮制氮机组，充氮过程中粮面薄膜气囊内压力< 20Pa ；
2)通过自动控制系统的制氮环流机组控制模块启动制氮环流机组，该制氮环流机组制得的氮气通过环流充氮管道进入粮堆中的储粮通风管道，再进入到粮堆表面和粮面薄膜气囊之间，再通过粮仓内吸气管道和环流主管回到制氮环流机组进行循环充氮；
3)收集氧气传感器的数据，输入中央处理器进行处理，当粮堆中氧气体积百分浓度达·到粮食储存要求设定值，停止制氮环流机组的工作；当粮堆中氧气浓度未达到粮食储存要求设定值，重复上述步骤I)和2)进行补气；
4)收集压力传感器的数据，输入中央处理器进行处理，当粮面薄膜气囊与粮堆表面之间的压力彡-IOPa时，重复上述步骤I)和2)进行补气。进一步地，当粮堆中的分布氮气不均匀或充氮制氮机组发生故障时，所述制氮环流机组进行反向环流充氮，即所述氮环流机组制得的氮气反向经环流主管进入粮仓内吸气管道，然后经储粮通风管道进入充氮管道或进入环流充氮管道，形成反向充氮过程。本发明一种利用充环气调储粮系统装置进行充环气调储粮的方法，包括如下步骤
1)通过自动控制系统的充氮制氮机组控制模块启动充氮制氮机组，该充氮制氮机组的氮气进入粮堆中的储粮通风管道，使粮面薄膜气囊与粮堆表面之间的空间充氮降氧；同时，通过自动控制系统的制氮环流机组控制模块启动制氮环流机组，该制氮环流机组制得的氮气通过环流充氮管道进入粮堆中的储粮通风管道，再进入到粮堆表面和粮面薄膜气囊之间，再通过粮仓内吸气管道和环流主管回到制氮环流机组；
2)收集压力传感器的数据，输入中央处理器进行处理；当粮面薄膜气囊与粮堆表面之间的压力> 20Pa时，停止充氮制氮机组工作；环流系统单独进行环流富氮降氧过程；
3)收集氧气传感器的数据，输入中央处理器进行处理，当粮堆中氧气浓度达到粮食储存要求设定值，停止环流系统的工作；当粮堆(301)中氧气浓度未达到粮食储存要求设定值，重复上述步骤I)和2 )进行补气；4)收集压力传感器(403)的数据，输入中央处理器(400)进行处理，当粮面薄膜气囊
(302)与粮堆(301)表面之间的压力彡-IOPa时，重复上述步骤I)和2)进行补气。进一步地，当粮堆中的分布氮气不均匀或充氮制氮机组发生故障时，所述制氮环流机组进行反向环流充氮，即所述氮环流机组制得的氮气反向经环流主管进入粮仓内吸气管道，然后经储粮通风管道进入充氮管道或进入环流充氮管道，形成反向充氮过程。本发明具有如下有益效果
本发明通过充氮系统和环流系统的配合协同工作，使得工作效率大大提高，通过实验测算，节约了充氮时间1/3左右；同时还节约了能耗,通过实验测算,节能在10 50%之间；从而保证了粮食储存的品质，杀虫效果明显。


下面结合附图对本发明的
作进一步详细的说明· 图I为本发明的充环气调储粮系统装置结构示意 图2为本发明利用充环气调储粮系统装置进行充环气调储粮的方法流程 图3为粮仓内吸气管道结构示意 图4为粮堆中氧气浓度传感器布置点示意 图5为实施例2中压力传感器布置点示意图。

参见图I所示，本发明一种充环气调储粮系统装置，包括充氮系统、制氮环流系统、粮仓系统和自动控制系统；
参见图I所示，所述充氮系统包括充氮制氮机组100 ;该充氮制氮机组100的氮气出口端通过充氮管道303与粮仓的储粮通风管道进气口连接相通，所述充氮管道303上设有进气阀501;充氮系统的主要功能是向密闭粮仓内充氮气；
参见图I所示，所述环流系统包括制氮环流机组200和环流管道；所述环流管道包括粮仓内吸气管道201、环流主管202和粮仓外环流支管203 ;所述粮仓内吸气管道201设置在粮堆301的表层、表层上方或表层下方IOOmm以内；所述制氮环流机组200的氮气出口端与粮仓的储粮通风管道通过环流充氮管道304连接相通，所述环流充氮管道304上设有阀门502 ;所述粮仓内吸气管道201穿出粮面薄膜气囊302与粮仓出气管305连接相通；所述粮仓内吸气管道201上设有阀门506 ；
参见图I所示，所述粮仓系统包括仓体300、粮堆301、设置在粮堆上方的粮面薄膜气囊302、设置在粮堆中的储粮通风管道(图中未示出！)、充氮管道303、环流充氮管道304和出气管305 ;所述粮面薄膜气囊302与粮堆301表面之间形成一密闭的空间；所述出气管305与粮仓外环流主管202的一端和粮仓外环流支管203连接相通；所述粮仓外环流主管203的另一端与制氮环流机组200的进口连接相通；由于粮面薄膜气囊302的设置，使得粮堆301中的氧气量浓度更能得到有效的控制；所述出气管305上设有阀门503，所述粮仓外环流支管203上设阀门504 ；
参见图I所示，所述自动控制系统包括中央处理器400、充氮制氮机组控制模块401、制氮环流机组控制模块402、压力传感器403、氧气浓度传感器404和粮堆温度湿度传感器405 ;所述中央处理器400分别和充氮制氮机组控制模块401、制氮环流机组控制模块402、压力传感器403、氧气浓度传感器404和粮堆温度湿度传感器405相连接；其中，中央处理器400用于接收来自各种传感器反馈回来的信号，通过对信号的分析和处理，然后通过控制模块来控制相应设备的运行；所述压力传感器403用于测定粮面与粮面薄膜气囊302之间的压力；所述氧气浓度传感器404用于测定粮堆301中氧气的浓度；所述粮堆温度湿度传感器405用于测定粮堆301中的温度；
所述制氮环流机组200、环流充氮管道304、粮堆中的储粮通风管道、粮仓内吸气管道201、环流主管202形成循环环流通道；
所述充氮制氮机组100、充氮管道303、粮堆中的储粮通风管道和出气管305构成充氮通道。
所述充氮制氮机组是变压吸附制氮机组，工作流量为60 250m3/h，出口氮气浓度为98 99. 5% ;所述制氮环流机组是膜分离式制氮机组，工作流量为30 200m3/h，出口氮气浓度为95 99. 5%ο参见图I所示，所述压力传感器403设置在粮堆301表面和粮面薄膜气囊302之间。参见图1、4所示，在粮堆301表面和粮面薄膜气囊302之间设有I个氧气浓度传感器404 ;环流主管202内设有I个氧气浓度传感器404 ;粮堆301中设有5个氧气浓度传感器404，在粮堆301的中心点设一个，另外4个设置在以中心点为中心的圆周上。参见图3所示，为了保证吸气的均匀，所述粮仓内吸气管道201包括吸气主管204和吸气支管205，所述吸气支管205纵向垂直的设置在吸气主管204上；整体上近似呈“圭”字形结构。所述环流充氮管道304上设有分流管306，该分流管304上设有阀门505。本实施中的阀门501、502、503、504、505和506可采用人工阀门，也可采用自动控制阀门。实施例2
参见图5所示，重复实施例1，其不同之处仅在于所述压力传感器403为测距仪，该测距仪设置在粮面薄膜气囊302和粮仓顶部之间。工作原理是利用气囊302顶部与粮仓顶部间的距离，反映气囊内压力的变化；所述测距仪安装在仓顶，随时测量气囊最高部位距离仓顶的距离，当距离达到设定值，即可传输到计算机，分析情况，发布信息，控制充氮制氮机组和制氮环流机组实施充环降氧操作。实施例3
一种利用上述实施例I的充环气调储粮系统装置进行充环气调储粮的方法，包括如下步骤
I)通过自动控制系统的充氮制氮机组控制模块401启动充氮制氮机组100，此时，阀门501、503和504开启，阀门502和505关闭，充氮制氮机组100的氮气进入粮堆中的储粮通风管道，使粮面薄膜气囊302与粮堆301表面之间的空间充氮降氧；充氮至出气管305氮气浓度> 85%体积百分浓度后关闭充氮制氮机组100 ;优选地，充氮过程中粮面薄膜气囊302内压力彡20Pa ;出气管305氮气浓度彡95% ；2)关闭充氮制氮机组100，通过自动控制系统的制氮环流机组控制模块402启动制氮环流机组200 ;此时，阀门501、503、504、505和506开启，阀门502、关闭;制氮环流机组200制得的氮气通过环流充氮管道304进入粮堆301中的储粮通风管道，再进入到粮堆301表面和粮面薄膜气囊302之间，再通过粮仓内吸气管道201和环流主管202回到制氮环流机组202进行循环充氮；
3)收集氧气传感器404的数据，输入中央处理器400进行处理，当粮堆301中氧气浓度达到粮食储存要求设定值，(通常而言，粮食储存要求设定值是根据粮食储存要求设定的，例如当保持粮堆氧气浓度为5 12%时，维持60天以上，能减少粮食的呼吸率，降低害虫种群增长率，抑制霉菌增长；这种要求主要用于粮虫害不太严重，需要保证储粮品质的粮仓。当粮堆中的氧气浓度低于2%时，或氮气浓度高于98时，保持30天以上，粮堆中的绝大多数储粮害虫死亡，好氧霉菌可受到抑制，粮食自身呼吸强度也会明显降低；主要用于粮害虫严重的粮仓。粮食储存要求设定值是本领域技术人员的公知常识。)停止制氮环流机组200的工作；当粮堆301中氧气浓度未达到粮食储存要求设定值，重复上述步骤I)和2)进行补气； 4)收集压力传感器403的数据，输入中央处理器400进行处理，当粮面薄膜气囊302与粮堆表面301之间的压力彡-IOPa时，重复上述步骤I)和2)进行补气。进一步地，当粮堆301中的分布氮气不均匀或充氮制氮机组100发生故障时，所述制氮环流机组200进行反向环流充氮，即所述制氮环流机组200制得的氮气反向经环流主管202进入粮仓内吸气管道201，然后经储粮通风管道进入充氮管道303或进入环流充氮管道304，形成反向充氮过程。实施例4
一种利用上述实施例I充环气调储粮系统装置进行充环气调储粮的方法，包括如下步
骤
I)通过自动控制系统的充氮制氮机组控制模块401启动充氮制氮机组100，该充氮制氮机组100的氮气进入粮堆中的储粮通风管道，使粮面薄膜气囊302与粮堆301表面之间的空间充氮降氧；同时，通过自动控制系统的制氮环流机组控制模块402启动制氮环流机组200，该制氮环流机组200制得的氮气通过环流充氮管道303进入粮堆中的储粮通风管道，再进入到粮堆301表面和粮面薄膜气囊302之间，再通过粮仓内吸气管道201和环流主管202回到制氮环流机组200 ;此时，阀门501、502、503、504和506开启，阀门505关闭;充氮制氮机组100和制氮环流机组200同时工作，进行充氮和环氮结合的充氮降氧过程；
2 )收集压力传感器403的数据，输入中央处理器400进行处理；当粮面薄膜气囊302与粮堆301表面之间的压力彡20Pa时，停止充氮制氮机组100工作；环流系统单独进行环流富氮降氧过程；
3)收集氧气传感器404的数据，输入中央处理器400进行处理，当粮堆301中氧气浓度达到粮食储存要求设定值，停止环流系统的工作；当粮堆301中氧气浓度未达到粮食储存要求设定值，重复上述步骤I)和2)进行补气；
4)收集压力传感器403的数据，输入中央处理器400进行处理，当粮面薄膜气囊302与粮堆301表面之间的压力彡-IOPa时，重复上述步骤I)和2)进行补气。进一步地，当粮堆301中的分布氮气不均匀或充氮制氮机组100发生故障时，所述制氮环流机组200进行反向环流充氮，即所述制氮环流机组200制得的氮气反向经环流主管202进入粮仓内吸气管道201，然后经储粮通风管道进入充氮管道303或进入环流充氮管道304，形成反向充氮过程。本文中所采用的描述方位的词语“上”、“下”、“左”、“右”等均是为了说明的方便基于附图中图面所示的方位而言的，在实际装置中这些方位可能由于装置的摆放方式而有所不同。 显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。


本发明公开了一种充环气调储粮系统装置及利用该装置的充环气调储粮方法，包括充氮系统、制氮环流系统、粮仓系统和自动控制系统；所述充氮系统包括充氮制氮机组；所述环流系统包括制氮环流机组和环流管道；所述粮仓系统包括仓体、粮堆、设置在粮堆上方的粮面薄膜气囊、设置在粮堆中的储粮通风管道、充氮管道、环流充氮管道和出气管；所述自动控制系统包括中央处理器、充氮制氮机组控制模块、制氮环流机组控制模块、压力传感器、氧气浓度传感器和粮堆温度湿度传感器；本发明通过充氮系统和环流系统的配合协同工作，使得工作效率大大提高，节约了能耗，保证了粮食储存的品质，杀虫效果明显。