倉儲環境狀況的好壞可以用環境參數來表征。較為常見的倉儲環境參數有溫度、濕度、煙塵、粉塵等。絕大部分倉儲貨物對溫度和濕度敏感;粉塵不但對人體有害,而且遇明火極易爆炸;煙塵主要由燃燒物產生。上述倉儲環境參數所造成的危害及其預防,要求監管措施比較到位,倉管人員對其重視程度較高,然而限于倉儲規模、投資力度、工作人員經驗不足或專業知識匱乏等原因,光強、空氣含氧量以及二氧化碳含量等參數監測往往被忽視或忽略,造成不可挽回的經濟損失和人身傷害。
溫度與濕度
在倉儲環境中,常見被測參數是溫度和相對濕度。普通貨物在常溫范圍內皆可存放。常溫又稱室溫,一般是25℃度左右,常溫庫的溫度一般在0-30℃之間。濕度包含四個概念,一是絕對濕度:空氣中含有水蒸氣的克數;二是飽和濕度:一定大小的空間能容納水蒸氣的最大限度,通常用每空間容納的水蒸氣的克數表示;三是相對濕度:一定溫度下,絕對濕度與飽和濕度的百分比,即水蒸氣實際含量距離達到飽和含量的程度;四是露點:水蒸氣含量到達飽和濕度狀態時的空氣溫度。
倉儲環境的溫、濕度變化對存儲貨物的物理、化學性質影響最為明顯,不同類別貨物對其所處環境的溫、濕度有不同程度的適應性。普通貨物可在室溫下存放,對溫、濕度敏感性較高的貨物,例如化學品、果品、蔬菜和糧食,在不適宜的倉儲環境下存放會發生大面積霉爛甚至引發事故產生。
氧氣與二氧化碳
氧氣是倉儲環境中重要的被測參數之一。倉儲貨物分為有機物和無機物,有機貨物的呼吸作用通過吸入氧氣釋放二氧化碳分解體內有機物,產生熱量并維持其本身的生命活動。食品屬于有機物,典型的食品儲藏是大型糧庫。
對于糧食儲藏,由于蟲蛀、霉爛、鼠害等多種原因,每年損耗的糧食達6%以上。許多大型糧庫實行了低氧、低溫、低藥量等方法儲存糧食,并且收到了較好的效果。為了有效地儲藏糧食,必須降低糧堆中的氧氣濃度。采用這種方法這樣可以控制微生物和害蟲對糧食的損害,但考慮到糧食和種子的呼吸,氧氣濃度過低又會造成糧食和種子的死亡和霉爛,一般糧堆中氧氣濃度控制在5%左右且不小于2%時,糧食儲藏效果最佳。
有機物的呼吸作用消耗環境中的氧氣并釋放大量二氧化碳,人員在沒有任何防護措施的情況下進入該環境,輕者頭痛不適,重者產生昏厥休克。二氧化碳在空氣中的含量超過正常值(0.03%)能使人呼吸加深加快,含量為1%的時候人的呼吸量增加25%,含量為3%時人的呼吸量陡增2倍,當二氧化碳在空氣中的含量超過25%的時候,人的呼吸中樞麻痹并引起酸中毒,因此二氧化碳吸入濃度不宜超過10%。
光強
光強是表示光源發光強弱程度的物理量,光強的國際計量單位為坎德拉,一支普通蠟燭的發光強度約為1坎德拉。
在倉儲環境中,許多貨物對光照強度特別敏感。太陽光中含大量紫外線,紫外線分為近紫外線、遠紫外線和超紫外線,波長范圍在200nm-400nm之間。倉儲貨物受到紫外線的侵害十分明顯,卻往往被倉管人員所忽視。
化學品倉儲一般采用背光的方式防止紫外線直接照射,石碳酸(苯酚)是白色結晶體,見光即變成淡紅色或者紅色;酒窯中酒的儲存,對曝光時間、曝光度的要求都極為嚴格;紡織品倉儲,紫外線照射到紡織品上,部分被反射部分被吸收,紫外線透過率越高,日光照射對其造成的危害就越大。例如,滌綸織物的防紫外線能力比棉織物強,滌綸織物能夠強烈吸收300nm以下的紫外線,紫外線透過率低;羊毛、絲綢等蛋白質纖維分子結構的貨物對300 nm以下紫外線有較強的吸收力;錦綸、棉等纖維分子防紫外線能力較差。棉、麻、毛、絲等原料及其制成品,在日光、高溫條件下會產生發軟、發粘等現象。因此,這類對光強敏感而產生質變的貨物須避免日光直射或在監控環境下存放。
粉塵與煙塵
粉塵在一定空間內遇到明火極易發生爆炸,是造成環境污染的重要因素之一。
大量的同類貨物一般建立專用庫來存儲,如面粉、砂糖等,然而這類貨物產生的粉塵極易引發爆炸。
小麥在面粉廠被加工成非常細的面粉,粉碎機所做功的一部分轉化成能量,儲存在被粉碎后的物質顆粒表面,這部分能量在物理化學中被叫做“表面能”。物質被粉碎的程度越大、顆粒越小,表面積越大,表面能就越大。由于粉塵具有非常高的表面能,同大塊的物料相比,它就很容易發生物理變化或化學變化,從而將其能量釋放出來。所以,這些細小粉塵遇到適宜的條件,與空氣充分混合,就會在瞬間放出巨大的能量迅速激烈地燃燒。
不止是面粉,凡是易燃燒的粉塵,如砂糖、水泥、可可、軟木、木材、輕橡膠、皮革、塑料等以及各種無機材料,如硫、鐵、鎂、鈷的粉塵,在空氣中達到一定的濃度且遇到明火都會發生劇烈的爆炸。糧食在倉儲過程中搬運、平堆、翻動糧面,都產生大量的面粉、麩皮、泥沙及農藥類雜質和微金屬物質等的混合粉塵。糧食在儲運過程中,一般作業區含塵濃度應低于10mg/m3的國家環保標準,否則將嚴重影響崗位人員身體健康,加速機械老化,引發爆炸事故。
煙塵同粉塵一樣使空氣中彌漫著塵埃,物體燃燒后釋放出光和煙塵。為預防火災,絕大部分倉庫裝配了火災報警器。然而,火災報警器的感應面積有限,其內部的智能處理器也易于過早老化,對于空間大、貨物多的大、中型倉儲環境,考慮到經濟效益和實用性,將報警器分布于倉儲空間并非最佳選擇。
空氣流速
倉儲環境中的各個參數往往相互關聯、彼此制約,空氣流速、溫度和相對濕度三者間即存在此關系。空氣流速即空氣流動的速度,以m/s為計量單位。空氣流動的速度越快,空間內溫、濕度就越低,反之亦然。在現代倉儲中,倉儲的溫度、濕度等環境參數往往依靠自然或人工通風進行調節。
下面以木材存儲為例,說明空氣流速監測在倉儲環境中起到的作用。
木材砍伐后體內存有大量水分,濕木是很難存放的,一般采用熱空氣作為干燥介質對木材進行對流加熱除濕成為干木,目前國內外廣泛采用的是窯干方法。
影響木材干燥的因素較多,研究結果表明水分在木材內部擴散主要與木材本身的特性、含水率、溫度等因素有關。從節能的角度,在保證干燥質量的前提下,加快木材內水分向表面遷移的速度,可縮短干燥周期,減少能耗,提高濕木存放空間內的空氣流速在這一過程中起到了重要作用。空氣流速對木材干燥速率的影響曲線如圖1所示。
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由圖可見,木材干燥速率隨熱空氣流速的變化而變化,當空氣流速從5.3m/s增加到8.7m/s時,干燥速率明顯加大。
“空氣pH值”原是為解決酸雨問題而提出的一個新概念,是指空氣通過曝氣,將其中的可溶性物質溶于水后,導致水中氫離子、氫氧根離子的相對含量發生變化而顯示出的pH值,用pH表示。
貨物一般存儲于室內環境中,從普遍意義上講,它受到酸雨威脅很小,與空氣pH值關系也較小。然而,倉儲環境是一個動態的系統,環境本身直接影響貨物的物理、化學特性,貨物受到外界因素的影響導致性質發生變化產生揮發、升華等現象,反饋到環境中去,產生相互聯系又彼此制約的關系。例如在化學品庫中,各類化學品粉劑、液體,通過升華和蒸發與空氣中的水蒸氣結合,使空氣pH值呈堿性或酸性,遇到冷空氣形成小水滴并附著于貨物表面,輕則貨物包裝受損,重則貨物本身發生化學反應,產生危險。
倉儲環境參數的安全范圍值
以上通過倉儲貨物的實例分析了七種倉儲環境參數,不同的倉儲貨物對其存儲的環境有不同的要求。根據倉儲貨物的物理、化學特性及其對各類倉儲環境參數不同程度的敏感性,本文將倉儲分為六種類型:危險品庫、冷藏庫、恒溫庫、大棚溫室、糧庫和藥品庫。現列出此六種倉儲類型與七種倉儲環境參數的監測關系,如表1所示。
根據倉儲類型與環境參數二者的監測關系,可以有針對性的對某類型倉儲進行環境參數監測。通過現場調研和多方面的資料查找,收集、整理出常見貨物的倉儲環境主要參數安全范圍值,如表2所示。
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存儲不同的貨物,需要監測的倉儲環境參數不同。倉儲環境中存在多種可測量參數,除溫、濕度、空氣流速、光強、空氣含氧量等參數之外,其它諸如大氣壓力、物體位移、土壤pH值等物理、化學量皆屬倉儲環境參數的被測范疇;對于環境參數監測的安全范圍值,本文給出普遍適用的參考數據,在實際倉儲環境監測過程中還需依據存儲貨物的物理、化學特性及其變化而定。
溫度與濕度
在倉儲環境中,常見被測參數是溫度和相對濕度。普通貨物在常溫范圍內皆可存放。常溫又稱室溫,一般是25℃度左右,常溫庫的溫度一般在0-30℃之間。濕度包含四個概念,一是絕對濕度:空氣中含有水蒸氣的克數;二是飽和濕度:一定大小的空間能容納水蒸氣的最大限度,通常用每空間容納的水蒸氣的克數表示;三是相對濕度:一定溫度下,絕對濕度與飽和濕度的百分比,即水蒸氣實際含量距離達到飽和含量的程度;四是露點:水蒸氣含量到達飽和濕度狀態時的空氣溫度。
倉儲環境的溫、濕度變化對存儲貨物的物理、化學性質影響最為明顯,不同類別貨物對其所處環境的溫、濕度有不同程度的適應性。普通貨物可在室溫下存放,對溫、濕度敏感性較高的貨物,例如化學品、果品、蔬菜和糧食,在不適宜的倉儲環境下存放會發生大面積霉爛甚至引發事故產生。
氧氣與二氧化碳
氧氣是倉儲環境中重要的被測參數之一。倉儲貨物分為有機物和無機物,有機貨物的呼吸作用通過吸入氧氣釋放二氧化碳分解體內有機物,產生熱量并維持其本身的生命活動。食品屬于有機物,典型的食品儲藏是大型糧庫。
對于糧食儲藏,由于蟲蛀、霉爛、鼠害等多種原因,每年損耗的糧食達6%以上。許多大型糧庫實行了低氧、低溫、低藥量等方法儲存糧食,并且收到了較好的效果。為了有效地儲藏糧食,必須降低糧堆中的氧氣濃度。采用這種方法這樣可以控制微生物和害蟲對糧食的損害,但考慮到糧食和種子的呼吸,氧氣濃度過低又會造成糧食和種子的死亡和霉爛,一般糧堆中氧氣濃度控制在5%左右且不小于2%時,糧食儲藏效果最佳。
有機物的呼吸作用消耗環境中的氧氣并釋放大量二氧化碳,人員在沒有任何防護措施的情況下進入該環境,輕者頭痛不適,重者產生昏厥休克。二氧化碳在空氣中的含量超過正常值(0.03%)能使人呼吸加深加快,含量為1%的時候人的呼吸量增加25%,含量為3%時人的呼吸量陡增2倍,當二氧化碳在空氣中的含量超過25%的時候,人的呼吸中樞麻痹并引起酸中毒,因此二氧化碳吸入濃度不宜超過10%。
光強
光強是表示光源發光強弱程度的物理量,光強的國際計量單位為坎德拉,一支普通蠟燭的發光強度約為1坎德拉。
在倉儲環境中,許多貨物對光照強度特別敏感。太陽光中含大量紫外線,紫外線分為近紫外線、遠紫外線和超紫外線,波長范圍在200nm-400nm之間。倉儲貨物受到紫外線的侵害十分明顯,卻往往被倉管人員所忽視。
化學品倉儲一般采用背光的方式防止紫外線直接照射,石碳酸(苯酚)是白色結晶體,見光即變成淡紅色或者紅色;酒窯中酒的儲存,對曝光時間、曝光度的要求都極為嚴格;紡織品倉儲,紫外線照射到紡織品上,部分被反射部分被吸收,紫外線透過率越高,日光照射對其造成的危害就越大。例如,滌綸織物的防紫外線能力比棉織物強,滌綸織物能夠強烈吸收300nm以下的紫外線,紫外線透過率低;羊毛、絲綢等蛋白質纖維分子結構的貨物對300 nm以下紫外線有較強的吸收力;錦綸、棉等纖維分子防紫外線能力較差。棉、麻、毛、絲等原料及其制成品,在日光、高溫條件下會產生發軟、發粘等現象。因此,這類對光強敏感而產生質變的貨物須避免日光直射或在監控環境下存放。
粉塵與煙塵
粉塵在一定空間內遇到明火極易發生爆炸,是造成環境污染的重要因素之一。
大量的同類貨物一般建立專用庫來存儲,如面粉、砂糖等,然而這類貨物產生的粉塵極易引發爆炸。
小麥在面粉廠被加工成非常細的面粉,粉碎機所做功的一部分轉化成能量,儲存在被粉碎后的物質顆粒表面,這部分能量在物理化學中被叫做“表面能”。物質被粉碎的程度越大、顆粒越小,表面積越大,表面能就越大。由于粉塵具有非常高的表面能,同大塊的物料相比,它就很容易發生物理變化或化學變化,從而將其能量釋放出來。所以,這些細小粉塵遇到適宜的條件,與空氣充分混合,就會在瞬間放出巨大的能量迅速激烈地燃燒。
不止是面粉,凡是易燃燒的粉塵,如砂糖、水泥、可可、軟木、木材、輕橡膠、皮革、塑料等以及各種無機材料,如硫、鐵、鎂、鈷的粉塵,在空氣中達到一定的濃度且遇到明火都會發生劇烈的爆炸。糧食在倉儲過程中搬運、平堆、翻動糧面,都產生大量的面粉、麩皮、泥沙及農藥類雜質和微金屬物質等的混合粉塵。糧食在儲運過程中,一般作業區含塵濃度應低于10mg/m3的國家環保標準,否則將嚴重影響崗位人員身體健康,加速機械老化,引發爆炸事故。
煙塵同粉塵一樣使空氣中彌漫著塵埃,物體燃燒后釋放出光和煙塵。為預防火災,絕大部分倉庫裝配了火災報警器。然而,火災報警器的感應面積有限,其內部的智能處理器也易于過早老化,對于空間大、貨物多的大、中型倉儲環境,考慮到經濟效益和實用性,將報警器分布于倉儲空間并非最佳選擇。
空氣流速
倉儲環境中的各個參數往往相互關聯、彼此制約,空氣流速、溫度和相對濕度三者間即存在此關系。空氣流速即空氣流動的速度,以m/s為計量單位。空氣流動的速度越快,空間內溫、濕度就越低,反之亦然。在現代倉儲中,倉儲的溫度、濕度等環境參數往往依靠自然或人工通風進行調節。
下面以木材存儲為例,說明空氣流速監測在倉儲環境中起到的作用。
木材砍伐后體內存有大量水分,濕木是很難存放的,一般采用熱空氣作為干燥介質對木材進行對流加熱除濕成為干木,目前國內外廣泛采用的是窯干方法。
影響木材干燥的因素較多,研究結果表明水分在木材內部擴散主要與木材本身的特性、含水率、溫度等因素有關。從節能的角度,在保證干燥質量的前提下,加快木材內水分向表面遷移的速度,可縮短干燥周期,減少能耗,提高濕木存放空間內的空氣流速在這一過程中起到了重要作用。空氣流速對木材干燥速率的影響曲線如圖1所示。
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由圖可見,木材干燥速率隨熱空氣流速的變化而變化,當空氣流速從5.3m/s增加到8.7m/s時,干燥速率明顯加大。
“空氣pH值”原是為解決酸雨問題而提出的一個新概念,是指空氣通過曝氣,將其中的可溶性物質溶于水后,導致水中氫離子、氫氧根離子的相對含量發生變化而顯示出的pH值,用pH表示。
貨物一般存儲于室內環境中,從普遍意義上講,它受到酸雨威脅很小,與空氣pH值關系也較小。然而,倉儲環境是一個動態的系統,環境本身直接影響貨物的物理、化學特性,貨物受到外界因素的影響導致性質發生變化產生揮發、升華等現象,反饋到環境中去,產生相互聯系又彼此制約的關系。例如在化學品庫中,各類化學品粉劑、液體,通過升華和蒸發與空氣中的水蒸氣結合,使空氣pH值呈堿性或酸性,遇到冷空氣形成小水滴并附著于貨物表面,輕則貨物包裝受損,重則貨物本身發生化學反應,產生危險。
倉儲環境參數的安全范圍值
以上通過倉儲貨物的實例分析了七種倉儲環境參數,不同的倉儲貨物對其存儲的環境有不同的要求。根據倉儲貨物的物理、化學特性及其對各類倉儲環境參數不同程度的敏感性,本文將倉儲分為六種類型:危險品庫、冷藏庫、恒溫庫、大棚溫室、糧庫和藥品庫。現列出此六種倉儲類型與七種倉儲環境參數的監測關系,如表1所示。
根據倉儲類型與環境參數二者的監測關系,可以有針對性的對某類型倉儲進行環境參數監測。通過現場調研和多方面的資料查找,收集、整理出常見貨物的倉儲環境主要參數安全范圍值,如表2所示。
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存儲不同的貨物,需要監測的倉儲環境參數不同。倉儲環境中存在多種可測量參數,除溫、濕度、空氣流速、光強、空氣含氧量等參數之外,其它諸如大氣壓力、物體位移、土壤pH值等物理、化學量皆屬倉儲環境參數的被測范疇;對于環境參數監測的安全范圍值,本文給出普遍適用的參考數據,在實際倉儲環境監測過程中還需依據存儲貨物的物理、化學特性及其變化而定。