CN112314582A - 一种密闭车厢快速机械脱氧富氮气调防虫方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于机械充氮气调防治有害媒介昆虫的技术领域，具体涉及一种密闭车厢快速机械脱氧富氮气调防虫方法。其特征在于：在密闭循环机械脱氧充氮防虫系统内接入“机械充氮允压联动装置”，机械充氮允压联动装置的富氮气体输出管道定向往密闭循环脱氧制氮系统内注入富氮气体使得系统因连续运行而形成的内外压力差能够及时得以平衡。将传统的开放或半开放式取气模式改变为全封闭循环取气模式，以降低设备系统的运行负荷和工艺管控难度，能够发挥常压型脱氧富氮设备配电功率低、风量大的优势，解决了传统脱氧富氮设备配电大、效率低的问题，解决各种车厢、机舱或船舱的媒介昆虫防治问题，特别是为昼出夜归的高铁编组车厢提供一种快速机械脱氧充氮防控媒介昆虫的系统解决方案。

Description

一种密闭车厢快速机械脱氧富氮气调防虫方法

技术领域

本发明属于机械充氮气调防治有害媒介昆虫的技术领域，具体涉及一种密闭车厢快速机械脱氧富氮气调防虫方法。

背景技术

高速客运专线铁路是我国重要的基础设施、国民经济的大动脉，已经成为大众化的交通工具、综合交通运输体系的骨干，在推动我国经济社会发展中发挥着重要作用。受到自身结构特点、长距离运行、及在不同开放式环境条件下设置停车站点的影响，高铁客运车厢内部会因为人流、物流的影响媒介昆虫(包括有蚊、蝇、鼠、蟑螂、臭虫、虱子、跳蚤、蚂蚁等)在车厢内部滋生繁殖为害。媒介昆虫或其它的仓贮害虫不仅可以传播人类疾病,同时还骚扰、寄生、致敏、污染环境，危害相当严重。民用飞机机舱、轮船船舱、集装箱及客运大巴车厢同样存在上述类似的情况和防虫压力。

客运列车车厢、飞机机舱、船舱、集装箱及大巴车厢内部(简称“密闭车厢”，以下同)金属零部件较多，可供使用的防治媒介昆虫的手段不多，大多数依靠人工喷布化学药剂防治媒介昆虫或害虫。随着绿色科技的广泛应用，应用机械充氮气调防治密闭车厢内部害虫，已成为解决高铁编组车厢防虫过程中减少人力物力投入、减少各种化学杀虫剂的残留污染的重要突破口和发展方向。

机械充氮气调防治密闭车厢内部媒介昆虫，是利用机械脱氧富氮设备来脱除空气中的氧气，富集空气中的氮气，并将从空气中富集的高纯度氮气通过送气管道充入滋生有害生物的密闭车厢，营造一个持续的氧气浓度在5％以下的低氧密闭环境，可以有效抑制害虫的滋生繁殖，当氧气浓度达到2％以下时，害虫将会窒息死亡。

目前，市场上通过氮、氧分离实现脱氧富氮气调防虫的设备主要有以下几种类型：

(1)PSA制氮机。利用碳分子筛对氮气和氧气选择性吸附特性和不同压力条件下吸附量的差异来分离氧气和氮气，采用加压吸附、减压解析的方式脱除氧气，制取富氮气体。一般包括空压机、冷干机、空气过滤器、干燥机、空气缓冲罐、变压吸附塔组、氮气缓冲罐等。其基本工艺流程包括：空气经空压机压缩后，经过除尘、除油、干燥进入空气缓冲罐，经过加压、干燥、过滤后的洁净空气经过空气进气阀进入变压吸附塔，塔压力升高，压缩空气中的氧分子被碳分子筛吸附，未吸附的富氮气体穿过吸附床，经过出气阀进入氮气储罐。变压吸附法通常使用两塔并联，交替进行加压吸附和解吸再生，从而获得连续的富氮气流。

(2))VPSA脱氧机。利用碳分子筛对氮气和氧气选择性吸附特性和不同压力条件下吸附量的差异来分离氧气和氮气，与PSA碳分子筛制氮机不同的是采用常压吸附、真空解吸的方式来分离氧气和氮气。一般包括常压风机、碳分子筛吸附塔组、真空泵、控制阀及气动源等。其基本工艺流程包括：密闭车厢内空气经风机抽提经进气阀进入变压吸附塔，空气中的氧分子被碳分子筛吸附后经真空解吸脱除排空，未吸附的氮气体穿过吸附床在吸附塔顶部富集，经过出气阀又回输到密闭车厢。脱氧剂通常使用两塔并联，交替进行常压吸附和真空解吸再生，从而获得连续富氮气流。

(3)高压式膜制氮机。利用氧气和氮气在空气分离膜中的渗透、扩散速率不同进行脱氧富氮。由压缩机、冷干机、过滤器、空气缓冲罐、加热器、中空纤维膜及管、阀组成。其基本工艺流程包括：压缩空气经过压缩、干燥、过滤、加热进入膜分离器后，空气中的水蒸气、二氧化碳及氧气快速透过膜壁进入膜的另一侧被富集排空；氮气透过膜壁的相对速率慢而富集在膜中，富集后的氮气被作为产品气输送至密闭车厢等应用场所。

高压式膜制氮机与制氧机的区别在目标产品气的定位，当把氮气定位为产品气时，即可视为制氮机，当把氧气定位为产品气时即可视为制氧机，本方案中能够实现氮气氧气分离的脱氧富氮设备均可作为制氮机使用。

(4)常压式膜制氮机。利用氧气和氮气在空气分离膜中的渗透、扩散速率不同进行脱氧富氮。一般由风机、干燥器、过滤器、中空纤维膜、真空泵组成。其基本工艺流程包括：密闭车厢的空气经风机抽提后干燥、过滤进入膜分离器后，空气中的水蒸气、二氧化碳及氧气在真空泵的负压作用下快速透过膜壁进入膜的另一侧被富集脱除排空；氮气透过膜壁的相对速率慢而富集在膜中，富集后的氮气被作为产品气输送至密闭车厢等应用使用场所。

常压式膜制氮机与制氧机的区别在目标产品气的定位，当把氮气定位为产品气时，即可视为制氮机，当把氧气定位为产品气时即可视为制氧机，本方案中能够实现氮气氧气分离的脱氧富氮设备均可作为制氮机使用。

(5)PSA制氧机。利用沸石分子筛对氮气和氧气选择性吸附特性和不同压力条件下吸附量的差异来分离氧气和氮气，采用加压吸附、减压解析的方式脱除氧气，制取富氮气体。一般包括空压机、冷干机、空气过滤器、干燥机、空气缓冲罐、变压吸附塔组、氮气缓冲罐等。其基本工艺流程包括：空气经空压机压缩后，经过除尘、除油、干燥进入空气缓冲罐，经过加压、干燥、过滤后的洁净空气经过空气进气阀进入变压吸附塔，塔压力升高，压缩空气中的氮分子及二氧化碳被沸石分子筛吸附，吸附饱和进行自然降压解析时产生的富氮气体经过吸附塔下部出气阀排出，未吸附的氧气穿过吸附床，经过吸附塔上部出气阀排除。变压吸附法通常使用两塔并联，交替进行加压吸附和解吸再生，实现氧气和氮气分离，从而获得连续的高浓度氧气和混合有二氧化碳气体的富氮气体。

PSA制氧机的尾气中的氮气浓度一般在85％以上，采用循环脱氧富氮的工艺方法，氮气浓度可达95％以上。实际应用中，PSA制氧机的富氮尾气中往往混合一定浓度的二氧化碳，将其与氮气一并作为设备的目标产成气进行气调防虫具有更好的效果，在节能减排上前景较好，可作为脱氧富氮气调设备进行应用。

(6))VPSA制氧机。利用沸石分子筛对氮气和氧气选择性吸附特性和不同压力条件下吸附量的差异来分离氧气和氮气，与PSA制氧机不同的是采用常压吸附、真空解吸的方式来分离氧气和氮气。一般包括常压风机、碳分子筛吸附塔组、真空泵、控制阀及气动源等。其基本工艺流程包括：密闭车厢内空气经风机抽提经进气阀进入变压吸附塔，空气中的氮分子及二氧化碳被沸石分子筛吸附，吸附饱和进行真空降压解析时产生富氮气体经过吸附塔下部出气阀排出，未吸附的氧气穿过吸附床，经过吸附塔上部出气阀排除。变压吸附法通常使用两塔并联，交替进行加压吸附和解吸再生，从而获得连续的高浓度氧气和混合有二氧化碳气体的富氮气体。可以利用VPSA制氧机产生的混合有二氧化碳气体的富氮气体作为产品气用于气调防虫。VPSA制氧机的尾气中氮气浓度一般也在85％左右，采用循环脱氧富氮的工艺方法，氮气浓度可达95％以上。实际应用中，往密闭循环机械脱氧充氮系统中注入一定浓度的二氧化碳，二氧化碳可以发挥充氮气调的增效作用。

上述脱氧富氮设备，目前中农产品仓贮害虫防治领域有不同规模的应用，但还存在以下方面问题：

(1)高压制氮型设备氮气纯度高，氮气气流稳定，但存在配电功率高、单位能耗高、压力容器管控要求高等“三高”问题，很多防虫现场的配电容量不能满足要求，难以满足大体量的密闭车厢快速脱氧富氮气调防虫作业需求；

(2)常压制氮型设备具有工艺简单、单位能耗小、无压力容器管控压力等优点，但存在产品气的氮气体积浓度较低，一般小于95％，需要抽气管路和送气管路与密闭车厢构建一个密闭通路，依靠循环脱氧模式中原料气氮气浓度的不断提高而提高输出气的氮气纯度，但在脱除密闭车厢内氧气的同时，为维持密闭车厢内的气压平衡，需要脱氧富氮设备不断的从大气中补入一定量的空气，对产品气的氮气浓度产生较大的稀释作用，特别是密闭车厢内的氮气浓度达到95％以上时，存在脱氧效率低下、降氧速度慢等问题，如果需要将仓间氧气浓度脱除到2％以下设备运行时间将成倍增加，难以满足大规模密闭车厢快速脱氧富氮防虫需求。

对于大体量的密闭空间进行脱氧富氮气调作业，PSA制氮机的能耗非常之大，VPSA脱氧机较长的调控周期同样会对日常生产调度造成较大影响，也一定程度上限制了在规模化、大批量密闭车厢条件下进行充氮气调的应用落地。

(3)对于车厢、机舱、船舱、集装箱等密闭场所有害生物的治理，由于金属元器件较多而不适宜于频繁采用化学防治手段，采用传统的机械充氮气调技术同样面临配电容量、能耗和调控时长的限制难以实施。

(4)另外，脱氧机需要两条管道与密闭车厢相连(进气和回气)，是依靠在循环脱氧的模式中不断提高设备的输出氮气纯度，上述密闭循环机械脱氧充氮系统在将氮、氧分离并释放出氧气以后会在系统内部形成混合气体密度的降低及气压损失，为维持系统的正常运行，目前的脱氧机设备是依靠半开放式取气的模式，在脱氧机设备上增加一个空气进口以及时弥补系统内气体密度的降低及压力损失，但随着上述新补充的空气进入密闭循环系统中，也会同步稀释密闭循环系统中的氮气浓度。上述问题在体量、规模大的密闭车厢进行脱氧富集氮气的过程中表现得特别突出，设备运行时间过长，设备能效比不高。特别是在密闭车厢内氧气浓度低于5％(或者脱氧机的原料气进口的氮气浓度越来越高、脱氧机的原料气进口的氮气浓度高于95％时)，脱氧机上的补气口补充进来的空气会明显地影响到脱氧机的制氮效率，脱氧机在低浓度氧气条件下的制氮效率会变得越来越低、流量越来越小，因此在纯度和流量都需兼顾的情况下，脱氧机的脱氧、制氮效果会表现出一定的局限性，低氧环境条件下的脱氧机运行能效比快速下降、氮气浓度达标的运行工作时间拖得太长。

发明内容

为解决现有使用机械充氮技术防治密闭空间中的害虫用时过长的问题，本发明的目的在于提供一种密闭车厢快速机械脱氧富氮气调防虫方法，该方法具有提升低氧环境条件下的脱氧、制氮设备运行能效比的特点。

该方法通过在“密闭循环机械脱氧充氮系统”中接入“机械充氮允压联动装置”，所述的机械充氮允压联动装置由匀压富氮气源、富氮气体输出管道、控制阀组合而成，富氮气体输出管道的出气口端接入到密闭循环机械脱氧充氮系统中的气体输入管道上面或者是接入到密闭车厢A中，通过该匀压富氮气源同步往密闭循环机械脱氧充氮系统中注入富氮气体以补偿和缓解系统连续运行过程中因为脱除并排放出氧气而形成的负压状态，使密闭循环机械脱氧充氮系统运行过程中的内、外压力处于平衡状态，提升低氧环境条件下的机械脱氧富氮设备运行的能效比。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是，一种密闭车厢快速机械脱氧富氮气调防虫方法，其特征在于：在密闭车厢A的任一对称的两侧面或其上顶、下底面的位点，分别设置气体输出管道1、气体输入管道(或称富氮气体输入管道)7，气体输出管道1与机械脱氧富氮设备(3)的原料气进口2接通，气体输入管道7与机械脱氧富氮设备3中的以氮气为主要组分的气体排出口(或称富氮气体排出口)6相接通，机械脱氧富氮设备3中的补气口5用于往机械脱氧富氮设备内部补充气体以满足设备运行过程中的内外压力平衡，上述密闭车厢A、气体输出管道1、机械脱氧富氮设备3、气体输入管道7之间相互连通构建成一个“密闭循环机械脱氧充氮系统”B；在上述密闭循环机械脱氧充氮系统B中接入“机械充氮允压联动装置”C，所述的机械充氮允压联动装置C由富氮气体输出管道8、控制阀9、匀压富氮气源10组合而成，富氮气体输出管道8的出气口端接入到气体输入管道7上面或者是接入到密闭车厢A中，富氮气体输出管道8的进气口端与匀压富氮气源10的输出端相连通，富氮气体输出管道8上设有控制阀9(图1)；

开启循环脱氧充氮系统中的机械脱氧富氮设备3，机械脱氧富氮设备3通过原料气进口2、气体输出管道1从密闭车厢A的内部抽提空气至机械脱氧富氮设备3中并对其中的氮气与氧气组分进行分离处理，机械脱氧富氮设备3产生的富氮气体通过设备的气体排出口6、气体输入管道7输入进密闭车厢A的内部，机械脱氧富氮设备3产生的以氧气为主要组分的尾气通过机械脱氧富氮设备3上的排气管4排放至环境大气中；开启机械充氮允压联动装置C中的匀压富氮气源10，打开控制阀9，富氮气体通过控制阀9、富氮气体输出管道8向密闭循环机械脱氧充氮系统B内充入富氮气体，充入的富氮气体来补偿密闭循环机械脱氧充氮系统B连续运行过程中因分离并向大气环境中排放氧气形成的密闭车厢气体输出管道与气体输入管道之间的气体流量差、也使得密闭循环机械脱氧充氮系统B的内外压力趋于平衡，确保密闭循环模式下的机械脱氧充氮效率。

按上述技术方案，通过以下三种方式中的任何一种，来实现对密闭车厢进出气流流量及车厢内外气压的检测并实现对密闭循环机械脱氧充氮系统内、外压差的调节控制：

1)、在所述机械脱氧富氮设备3的排气管(或称尾气排气管)4上设置气体流量检测仪(或称气管流量计)L4，在带有控制阀9的富氮气体输出管道8上设置另一个气体流量检测仪L8，通过上述气体流量检测仪的检测值计算机械充氮允压联动装置C中的匀压富氮气源10需要往密闭循环机械脱氧充氮系统B中补偿富氮气体的量，调节控制阀9使得“气体流量检测仪L4的检测值≈气体流量检测仪L8的检测值”(约等于为：气体流量检测仪L4的气体流量检测值与气体流量检测仪L8的气体流量检测值的差值在0-50m³/h)，保障密闭车厢排气管道与输入气管道之间的气体流量趋于平衡(图2)；

2)、在所述的机械脱氧富氮设备3以氮气为主要组分的气体排出管口6处设置气体流量检测仪L6，机械脱氧富氮设备的原料气进口管道2上设置气体流量检测仪L2，富氮气体输出管道8上面设置气体流量检测仪L8，通过气体流量检测仪的检测数量计算出需要往密闭循环机械脱氧充氮系统B中补偿富氮气体的补偿量，调节控制阀9，使得“气体流量检测仪L8的检测值≈气体流量检测仪L2的检测值-气体流量检测仪L6的检测值”(约等于为：差值在0-50m³/h)，这样即可以保障密闭车厢A的排气管道与输入气管道之间的气体流量趋于平衡(图2)；

3)、在所述的密闭车厢中设置压力传感器,当所述的压力传感器检测密闭车厢内外存在压差时，通过调节匀压富氮气源的控制阀9来控制富氮气体输出管道8中输出的富氮气体的流量，确保密闭车厢A内外的压力差趋于平衡。

按上述技术方案，所述的机械充氮允压联动装置C中匀压富氮气源10输出的氮气浓度不低于78％，而当匀压富氮气源10输出的氮气浓度低于密闭车厢A内的氮气浓度时，所述的机械充氮允压联动装置C按照以下2种方法接入到循环脱氧充氮系统B并进行补偿气体的匀压调控作业：

1)机械充氮允压联动装置C中匀压富氮气源10输出的氮气体积浓度不能够低于78％，在此条件下，而当匀压富氮气源10输出的氮气体积浓度低于密闭车厢A内的氮气浓度时，所述的机械充氮允压联动装置C中的匀压富氮气源10接入机械脱氧富氮设备3的补气口上面：此时在匀压富氮气源10与控制阀9之间的富氮气源输出管道8上设置一个旁通管13，旁通管13上设有控制阀，将匀压富氮气源通过旁通管13与机械脱氧富氮设备的补气口(或称补气阀口)5对接，在匀压富氮气源的氮气体积浓度低于密闭车厢内氮气体积浓度的情况下，开启旁通管13上的控制阀，同时关闭匀压富氮气源的控制阀9，匀压富氮气源输出的富氮气体通过旁通管13输入机械脱氧富氮设备中并与来自于密闭车厢A中的气体一并进行氮气与氧气组分分离处理，这一过程产生的富氮气体通过气体排出口6回输送入密闭车厢中，这样避免了匀压富氮气源输出的浓度较低的氮气直接送入密闭车厢内而导致密闭车厢A内氮气体积浓度的降低(图3)；

2)、机械充氮允压联动装置C中匀压富氮气源10输出的氮气体积浓度不能够低于78％，在此条件下，而当匀压富氮气源10输出的氮气体积浓度低于密闭车厢A内的氮气浓度时，将匀压富氮气源与密闭车厢的气体输出管道1相接通：在匀压富氮气源10与控制阀9之间的富氮气源输出管道上设置一个旁通管14(旁通管14上设有控制阀)，将匀压富氮气源10通过旁通管14接入密闭车厢的气体输出管道1，当匀压富氮气源的氮气体积浓度低于密闭车厢内氮气体积浓度时，开启所述旁通管14上的控制阀，同时关闭控制阀9，匀压富氮气源的氮气通过旁通管14充入气体输出管道1、机械脱氧富氮设备的原料气进口2进入机械脱氧富氮设备3的内部，匀压富氮气源输出的富氮气体与来自于密闭车厢A中的气体一并在机械脱氧富氮设备3的内部进行氮气与氧气组分的分离处理，这一过程产生的富氮气体通过气体排出口6、气体输入管道7回输送入密闭车厢A中(图4)。

按上述技术方案，若干个密闭高铁车厢A连接成为一个高铁编组，此时将气体输出管道1、气体输入管道7作为主通风管道，将高铁编组的各个车厢按照如下两种方式中的一种通过主气体输出管道1、主气体输入管道7与机械脱氧富氮设备3相互连通：

1)、若干个高铁密闭车厢A连接成为一个高铁编组，此时将气体输出管道1、气体输入管道7作为主通风管道，在设置有进出通道的密闭车厢端面及相邻的箱体位置引出若干个气体输出支管道,在密闭车厢的与气体输出支管道接口处相对应的密闭车厢另一端面上分别引出若干个气体输入支管道,将上述每一个气体输出支管道并联接入到主气体输出管道1上面，将上述气体输入支管并联接入到主气体输入管道7上面，主气体输出管道1沿输出气体流动方向的管道端口与机械脱氧富氮设备3的原料气进口2相对接，主气体输入管道7的气流进口端口与机械脱氧富氮设备3中的以氮气为主要组分的气体排出口6相互对接；上述若干个密闭车厢通过并联的形式通过主气体输出管道1、主气体输入管道7相互接通并与机械脱氧富氮设备3之间相互连通构建成一个密闭循环机械脱氧充氮系统；

2)、若干个高铁密闭车厢A成为一个高铁编组，此时将气体输出管道1、气体输入管道7作为主通风管道，在设置有进出通道的密闭车厢端面及相邻的箱体位置安装一组通风管并与相邻的前、后车厢对接，按照上述办法完成高铁编组车厢及通风管路系统的首尾串接，按照上述管道布置方法，在编组密闭车厢首、尾两个密闭车厢各预留出用于外接机械脱氧富氮设备3的管道，预留出的其中一条管道通过气体输出管道1与机械脱氧富氮设备3的原料气进口2连通，另一条管道则通过气体输入管道7与机械脱氧富氮设备3中的以氮气为主要组分的气体排出口6相对接并构建成一个密闭循环机械脱氧充氮系统。

按上述技术方案的一种，使用PSA制氮机作为机械脱氧富氮设备3，PSA制氮机的原料气进口2与气体输出管道1接通并从密闭车厢A的内部抽提空气至制氮机中进行氮、氧分离处理，分离处理以后形成的富氮气体组分通过气体排出口6、气体输入管道7输入进密闭车厢A的内部，制氮机形成的氧气组分作为设备的尾气通过排气管4排放至环境大气中。

按上述技术方案的一种，使用VPSA脱氧机作为机械脱氧富氮设备3，VPSA脱氧机的原料气进口2与气体输出管道1接通并从密闭车厢A的内部抽提空气至脱氧机中进行氮气与氧气组分的分离处理，脱氧机将分离空气以后形成的富氮气体组分通过气体排出口6、气体输入管道7输入进密闭车厢A的内部，VPSA脱氧机形成的氧气组分作为设备的尾气通过排气管4排放至环境大气中；

按上述技术方案的一种，使用PSA制氧机或者是VPSA制氧机作为机械脱氧富氮设备3、按照制氧机的工艺原理完成对密闭车厢A内部的循环脱氧和往密闭车厢A中回输注入氮气和二氧化碳混合气的作业；气体输出气管道1、气体输入气管道7分别与制氧机设备的原料气进口2、制氧机的排气口6相对接形成一个闭合通路，密闭车厢A中的空气被制氧机抽提至设备中进行氮气与氧气的分离处理，其中由制氧机分离出来的氮气与二氧化碳混合气作为设备的目标产成气经排气口6、气体输入气管道7回输到密闭车厢A中去，制氧机分离出来的氧气组分作为设备的尾气通过排气口4排放到环境大气环境中，密闭车厢A内的二氧化碳气体与氮气的成分得以留存并回输进密闭车厢A的内部；

按上述技术方案的一种，使用高压膜分离制氮机(制氧机)或者是常压膜分离制氮机(制氧机)作为机械脱氧富氮设备3，高压膜分离制氮机或者是常压膜分离制氮机的原料气进口2与气体输出管道1接通并从密闭车厢A的内部抽提空气至高压膜分离制氮机或者是常压膜分离制氮机中进行氮、氧分离处理，分离处理以后形成的富氮气体组分通过气体排出口6、气体输入管道7输入进密闭车厢A的内部，高压膜分离制氮机或者是常压膜分离制氮机形成的氧气组分作为设备的尾气通过排气管4排放至环境大气中。

按上述技术方案的一种，既可以按照前述方案选择PSA制氮机、VPSA脱氧机、PSA制氧机、VPSA制氧机、高压膜分离制氮机(制氧机)、常压膜分离制氮机(制氧机)中的任意一种作为机械脱氧富氮设备3使用，也可以将上述多种设备采用串联或并联的方式组合使用。上述制氮机或脱氧机运行过程中要生成的目标产成气为氮气、制氧机要生成的目标产成气为氮气与二氧化碳的混合气，目标产成气通过设备的气体排出口6被输入到密闭车厢A中发挥充氮气调防治媒介昆虫的作用，上述过程中设备产生的氧气则作为设备尾气(废气)成分通过设备的排出口4排出到环境大气中。

按上述技术方案的一种，使用PSA制氮机作为匀压富氮气源10(匀压富氮气源10上设有原料气进口11、尾气排气管12)，富氮气体输出管道8接入到气体输入管道7上面或者是密闭车厢A的内部，开启机械充氮允压联动装置C中的匀压富氮气源10，制氮机通过原料气进口11取气至制氮机中进行氮、氧分离处理，打开控制阀9，制氮机产生的富氮气体通过控制阀9、富氮气体输出管道8向密闭循环机械脱氧充氮系统B内充入富氮气体，富氮气体输出管道8接入到气体输入管道7上面或者是密闭车厢A的内部，充入的富氮气体来补偿密闭循环机械脱氧充氮系统B连续运行过程中分离并向大气环境中排放的氧气、平衡循环脱氧充氮系统B连续运行过程中在密闭车厢的气体输出管道与气体输入管道之间的气体流量差、也使得系统内外压力趋于平衡，确保密闭车厢内外的气压平衡和机械脱氧富氮效率，制氮机形成的氧气组分作为设备的尾气通过排气管12排放至环境大气中(图1)。

按上述技术方案的一种，使用VPSA脱氧机作为匀压富氮气源10，脱氧机通过原料气进口11取气至脱氧机中进行氮、氧分离处理，分离处理以后形成的富氮气体组分通过控制阀9、富氮气体输出管道8接入到气体输入管道7上面或者是密闭车厢A的内部，确保密闭车厢内外的气压平衡和机械脱氧富氮效率，脱氧机形成的氧气组分作为设备的尾气通过排气管12排放至环境大气中(图1)。

按上述技术方案的一种，使用PSA制氧机或者是VPSA制氧机作为匀压富氮气源10，按照制氧机的工艺原理，制氧机通过原料气进口11取气至制氧机中进行氮、氧分离处理，分离处理以后形成的富氮气体作为设备的目标产成气通过控制阀9、富氮气体输出管道8接入到气体输入管道7上面或者是密闭车厢A的内部，确保密闭车厢内外的气压平衡和机械脱氧富氮效率，制氧机形成的氧气作为设备的尾气通过排气管12排放至环境大气中(图1)。

按上述技术方案的一种，使用高压膜分离制氮机(制氧机)或者是常压膜分离制氮机(制氧机)作为匀压富氮气源10、按照膜分离制氮机的工艺原理，膜分离制氮机通过原料气进口11取气至膜分离制氮机中进行氮、氧分离处理，分离处理以后形成的富氮气体组分作为设备的目标产成气通过控制阀9、富氮气体输出管道8接入到气体输入管道7上面或者是密闭车厢A的内部，确保密闭车厢内外的气压平衡和机械脱氧富氮效率，膜分离制氮机形成的氧气作为设备尾气通过排气管12排放至环境大气中(图1)。

按上述技术方案的一种，既可以按照前述方案选择PSA制氮机、VPSA脱氧机、PSA制氧机、VPSA制氧机、高压膜分离制氮机(制氧机)、常压膜分离制氮机(制氧机)中的任意一种作为匀压富氮气源10使用，也可以将上述多种设备采用串联或并联的方式组合使用。上述制氮机或脱氧机运行过程中要生成的目标产成气为氮气、制氧机要生成的目标产成气为氮气与二氧化碳的混合气，目标产成气作为匀压富氮气源10的输出气体注入到密闭循环机械脱氧充氮系统B中；上述过程中设备产生的氧气则作为设备尾气(废气)成分通过设备的排出口12排出到环境大气中。

按上述技术方案的一种，密闭车厢A内的氧气体积百分比浓度最佳为不断下降至3％以下。

上述技术方案中的术语及定义如下：

机械脱氧富氮设备：指具有能够机械脱除氧气并富集氮气功能的设备统称。包括变压吸附式制氮机、膜分离式的制氮机、变压吸附式制氧机、膜分离式制氧机等中的一种。制氮机与制氧机的区别在目标产品气的定位，当把氮气定位为产品气时，即可视为制氮机，当把氧气定位为产品气时即可视为制氧机，本发明技术方案中，制氧机的尾气为氮气及氮气与二氧化碳的混合气作为目标产品气被回输入到密闭车厢中发挥充氮气调防虫作用，可作为脱氧富氮设备使用。

密闭循环机械脱氧充氮系统：在密闭车厢、飞机机舱、船舱的任一对称的两侧面或其上顶、下底面的位点，分别设置气体输出管道、富氮气体输入管道，气体输出管道与机械脱氧富氮设备的原料气进口接通，富氮气体输入管道与机械脱氧富氮设备3中的以氮气为主要组分的富氮气体排出口6相接通，机械脱氧富氮设备上面设置有补气口用于往机械脱氧富氮设备内部补充气体以满足设备运行过程中的内外压力处于平衡状态，上述密闭车厢、气体输出管道、机械脱氧富氮设备、富氮气体输入管道之间相互连通即构建成一个密闭循环模式下的机械脱氧充氮系统。

匀压富氮气源：指能够持续提供高于大气环境中氮气浓度的设备、设施或容器，包括具有能够脱除氧气并富集氮气功能的各种脱氧富氮设备(包括变压吸附式制氮机、膜分离式的制氮机、变压吸附式制氧机、膜分离式制氧机等中的一种)、压缩刚瓶装氮气、氮气站或已完成充氮杀虫后密闭车厢内的高浓度氮气。

机械充氮允压联动装置：该装置与密闭循环机械脱氧充氮系统中的设备机组联动运行，通过该装置往密闭循环机械脱氧充氮系统中充入富氮气体来补偿密闭循环机械脱氧充氮系统连续运行过程中，因分离并向大气环境中排放出氧气而在密闭车厢的气体输出管道与气体输入管道之间的形成的气体流量差、也使得密闭循环机械脱氧充氮系统的内外压力趋于均匀平衡，确保机械脱氧充氮效率。该联动装置由带有管道控制阀的富氮气体输出管道、匀压富氮气源组合而成，将富氮气体输出管道的出气口端接入到密闭车厢的气体输入管道上面或者是接入到密闭车厢中；开启循环脱氧充氮系统中的机械脱氧富氮设备和机械充氮允压联动装置中的匀压富氮气源，机械充氮允压联动装置即会联动运行并发挥充氮允压作用。

气调防虫：人为改变密闭环境中的氧气、氮气、二氧化碳等气体的比例成分，达到形成不利于害虫生长活动、抑制害虫为害的一种气调调控技术；

气密性：表达密闭车厢(或舱室)环境的气密性水平，要求密闭车厢符合二级气密性的标准,使用压力衰减试验(Pt试验)的办法可以对独立的密闭车厢进行气密性监测，参考中华人民共和国国家标准GB/T25229—2010《粮油储藏---平房仓气密性要求》的相关规定进行。气密性不够的，通过查漏补洞或更换密闭材料的办法解决。

补气阀(口)：脱氧机应用在密闭循环系统中进行脱氧制氮运行时，需要两条管道与密闭车厢相连(进气和回气)，是在循环抽提气体进行反复的脱氧运行模式中不断提高设备的输出氮气纯度，上述密闭循环机械脱氧充氮系统在将氮、氧分离并释放出氧气以后会在系统内部形成混合气体密度的降低及气压损失，脱氧机设备上增加一个空气进口、补气阀(口)以及时弥补系统内气体密度的降低及压力损失。

设备目标产成气、设备尾气：制氮机、脱氧机或制氧机在不同的应用场景下有不同的目标产成气(如制氧机应用在医疗卫生场所的目标产成气为氧气，此时设备生成的氮气则视作为废气)，在本发明的技术体系中，脱氧机、制氮机或制氧机对抽提至设备内部的气体进行分离处理，设备运行处理要生成的目标产成气为均为氮气及氮气与二氧化碳的混合气，目标产成气被回输入到密闭车厢中发挥充氮气调防治媒介昆虫或害虫作用，上述过程中产生的氧气则作为设备的尾气(废气)成分排出到环境大气中，此时将三类设备的尾气排气管(或称尾气排气口)、排气口、排气阀等改造为能够排放出氧气的通道，将三类设备用于输出富氮气体的排出通道改造为能够与密闭循环机械脱氧充氮系统对接的出气管口即可。

密闭车厢内外的压力差：在由“密闭车厢A→气体输出管道→机械脱氧富氮设备→气体输入管道→密闭车厢”共同构建的一种闭合的循环脱氧充氮系统，系统在连续运行以后会因为脱出氧气而导致系统内、外气体密度的差异，进而导致系统内、外存在压力差或者是一种气压存在一种动态的失衡状态。

媒介昆虫：包括有蚊、蝇、鼠、蟑螂、臭虫、虱子、跳蚤、蚂蚁等。

密闭车厢：可以是高铁车厢、飞机机舱、轮船船舱、集装箱、大巴车车厢等中的一种。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1)创新提出“机械充氮允压联动装置”的概念和工艺原理，在密闭循环机械脱氧充氮系统内接入一套“机械充氮允压联动装置”，通过该装置定向往密闭循环机械脱氧充氮系统内注入富氮气体的方法使得系统因连续运行而形成的内外压力差能够及时得以平衡，该技术模式可以将传统机械充氮气调防治害虫时使用的脱氧富氮设备要依靠开放或半开放的取气模式真正改变为全封闭循环取气的脱氧制氮模式，这样可以大大降低设备系统的运行负荷、减少系统外的环境干扰和设备的工艺管控难度；

2)创新将机械脱氧富氮气调防虫技术应用在高铁编组车厢内部的媒介昆虫的防控领域，为机械脱氧富氮气调防虫技术创造出新的应用场景并叠加进入新的功能；

3)创新性提出通过“机械充氮允压联动装置”向密闭循环机械脱氧充氮系统内注入氮气体积浓度＞78％的富氮气体，用以补偿密闭车厢内因持续在密闭循环模式下脱除氧气造成的气体压力或流量损失，解决了传统脱氧富氮设备在补气阶段外界大气对密闭车厢内氮气浓度的稀释问题，解决了低氧浓度段脱氧效率低的问题。

4)通过在密闭循环机械脱氧充氮系统内接入“机械充氮允压联动装置”，传统脱氧富氮设备可以完全实现闭合式循环脱氧富氮，循环充氮期间不再需要补气模式，大大拓宽了设备的选择范围和设备配置组合模式，最大限度发挥各种类型脱氧富氮设备的优势，实现了各种设备的优势互补，解决了传统脱氧富氮设备气调防虫时存在的脱氧周期长、能耗高的缺点。

5)通过在闭合的循环脱氧充氮系统内接入“机械充氮允压联动装置”，可以发挥常压型脱氧富氮设备配电功率低、风量大的优势，解决了传统脱氧富氮设备在多个数量的密闭车厢充氮杀虫时配电容量不足的瓶颈问题，使得在多数量密闭车厢编组情况下的充氮杀虫技术能够落地应用。

6)创新性的将制氧机作为脱氧富氮设备应用到机械快速脱氧富氮系统进行充氮气调防虫，颠覆性改变传统制氧机的用处，将制氧机传统应用场景下的产成气氧气作为本发明应用场景下的设备尾气(废气)、制氧机传统应用场景下排放的废气(氮气与二氧化碳的混合气)作为本发明应用场景下的目标产成气，这使得往密闭循环机械脱氧充氮系统内注入二氧化碳来提升密闭循环模式下的机械充氮防虫效率成为可能。

附图说明

图1是本发明在密闭循环机械脱氧充氮系统中接入“机械充氮允压联动装置”的工艺布置图。

其中：A--密闭车厢、1—气体输出管道、2--机械脱氧富氮设备的原料气进口、3--机械脱氧富氮设备、4--排气管、5—补气口、6--气体排出口、7—气体输入管道、8--富氮气体输出管道、9--控制阀、10--匀压富氮气源、11—原料气进口、12--排气管、B--密闭循环机械脱氧充氮系统、C--机械充氮允压联动装置；

图2是本发明接入“机械充氮允压联动装置”及管道气体流量计的工艺布置图。

其中：L2—气体流量检测仪、L4—气体流量检测仪、L6--气体流量检测仪、L8--气体流量检测仪；

图3是本发明在匀压富氮气源输出管道与机械脱氧富氮设备补气口之间设置一个连通管的工艺布置图，其中：13—旁通管；

图4是本发明在匀压富氮气源输出管道与车厢气体输出管道之间设置一个连通管的工艺布置图，其中：14—旁通管；

图中的箭头方向代表设备系统运行时密闭车厢内部、管道及设备端口的气流方向。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种密闭车厢快速机械脱氧富氮气调防虫方法作进一步说明。

附图采用简化的形式仅仅是为了方便、明晰地说明本发明的相关实施例。相关的简单描述和图示仅仅是实施例并且不旨在限制本发明，以下实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的技术路线的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

实施例1：

一种密闭车厢快速机械脱氧富氮气调防虫方法，在密闭车厢(可以是高铁车厢、飞机机舱、轮船船舱、集装箱、大巴车车厢，简称为“密闭车厢”，以下同)A的任一对称的两侧面或其上顶、下底面的位点，分别引出1～10根气体输出管道1和1～10根气体输入管道7，上述气体输出管道1、气体输入管道7根据密闭车厢A空间体积的大小选择内径10～100mm的塑料、橡胶或金属管材的管道，气体输出管道(或称气体排出管道)1、气体输入管道7通过管道接头与密闭车厢对接，管道接头使用武汉东昌仓贮技术有限公司生产的各种规格的塑料接头，对密闭的车厢进行查漏补洞工作，采用负压检测法测试密闭车厢的气密性，使得密闭车厢内部空间不低于二级气密性标准；对于密闭车厢、机舱或船舱，将其人流进、出的车厢门进行封固，使得密闭车厢不低于二级气密性标准，密闭车厢的气密性监测应用压力衰减试验(Pt试验)的办法进行，具体监测办法参考中华人民共和国国家标准GB/T25229—2010《粮油储藏---平房仓气密性要求》的相关规定进行，气密性不够的，通过查漏补洞或更换密闭材料的办法解决。

本实施例中，使用VPSA脱氧机作为机械脱氧富氮设备3，将VPSA脱氧机(简称脱氧机，如下同)上面的以氮气为主要组分的气体排出口(或称富氮气体排出口、设备排放氮气出口、产气口)6通过气体输入管道7与密闭车厢A接通，密闭车厢通过气体输出管道1、脱氧机3的原料气进口2与机械脱氧富氮设备接通，机械脱氧富氮设备(脱氧机)3将密闭车厢A中的空气通过气体输出管道1(该管道也称之为设备系统的气体回流管道)、原料气进口2抽提吸入到脱氧机3中，脱氧机3将来自于密闭车厢A空气中的氧气与其它气体组分分离脱除出来，分离脱除出来的氧气作为设备的尾气通过排气管4排放到密闭车厢A外部环境中去，经过脱除分离氧气之后余下的富氮气体作为设备的产成气体通过气体排出口(或称排出口、排放氮气出口)6、气体输入管道7被回输到密闭车厢A中去(如图1所示)。

上述车厢气体输出管道1的一端与脱氧机3的原料气进口2对接、气体输入管道7的一端与脱氧机3的气体排出口6对接，气体输出管道1、气体输入管道7的另一端则通过管道接头与密闭车厢的表面相对接，两组进、出气管道与密闭车厢的对接点分别位于密闭车厢相互对应的两个侧面上，上述密闭车厢A与气体输入管道7、气体输出管道1、脱氧机3之间相互连通构建成一个密闭的密闭循环机械脱氧充氮系统B，在密闭循环机械脱氧充氮系统B中再接入一个机械充氮允压联动装置C，机械充氮允压联动装置C由匀压富氮气源10、带有管道阀门9的气体输出管道8组合而成(图1)；

本实施例中，使用PSA制氮机作为机械充氮允压联动装置C中的匀压富氮气源10，PSA制氮机设备目标产成气为体积浓度＞98％的氮气，带有管道阀门9的富氮气体输出管道8接通到气体输入管道7或者是密闭车厢A中,匀压富氮气源(PSA制氮机)10通过原料气进口11从密闭循环机械脱氧充氮系统B外部的大气环境中取气并对其中的氮气和氧气分离处理，分离出来的富氮气体通过控制阀(或称管道阀门)9、富氮气体输出管道8输入进密闭循环机械脱氧充氮系统B中，以补偿和缓解密闭循环机械脱氧充氮系统B连续运行时在密闭车厢A及密闭循环机械脱氧充氮系统B内部的气体流通管路中形成的负压状态(图1)。

本实施例中，机械充氮允压联动装置通过以下方式实现对需要补偿的气体流量的检测和调节控制：在所述机械脱氧富氮设备3的设备尾气排气管4上设置气体流量检测仪L4，在匀压富氮气源带有控制阀9的富氮气体输出管道8上设置另一个气体流量检测仪L8，通过上述气体流量检测仪的检测值计算机械充氮允压联动装置C中的匀压富氮气源10需要往密闭循环机械脱氧充氮系统B中补偿富氮气体的量，调节控制阀9使得“气体流量检测仪L4的气体流量检测值≈气体流量检测仪L8的气体流量检测值”，气体流量检测仪L4的气体流量检测值与气体流量检测仪L8的气体流量检测值的误差范围控制在0～50m³/h，保障密闭车厢排气管道与输入气管道之间的气体流量趋于平衡(图2)；

VPSA脱氧机3根据密闭车厢的大小灵活确定设备的功率负荷，可选择天津捷盛科技有限公司或者天津立喆舜保鲜科技有限公司的产品，“VPSA脱氧机”的商品名称也叫“氧气脱除机”，VPSA脱氧机内部的吸附塔中主要是装填碳分子筛作为固体吸附剂，在吸附精度不高的应用场所也可以装填使用活性炭、沸石分子筛作为固体吸附剂。

匀压富氮气源10选用PSA制氮机，PSA制氮机10可以与VPSA脱氧机3同步运行也可以较VPSA脱氧机3延后开机运行，其目的是在于补充密闭循环机械脱氧充氮系统B中的脱氧机3在运行过程中因分离并排放出氧气带来的密闭循环机械脱氧充氮系统B内部的压力损失；使用安尔特气体设备(苏州)有限公司生产的PSA制氮机，PSA制氮机是根据变压吸附原理，采用高品质的碳分子筛作为吸附剂，在一定的压力下，从原料气中制取氮气。经过纯化干燥的压缩原料气，在吸附器中进行加压吸附、减压脱附。

为了验证本实施例提供的快速机械脱氧富氮气调防虫方法的效率，特模拟高铁编组中的一个车厢制作一个168m³的密闭空间进行如下实验：采用0.12毫米的PA/PE五层共挤尼龙复合膜制作成的一个(长*宽*高)14米*4米*3米六面密封帐幕，密闭空间的抽气管道和送气管道采用为内经Dn4的塑料软管，富氮气源控制阀为天津奥托克自动化阀门有限公司生产的Dn50电动调节蝶阀，富氮气源输出管道采用联塑的DN50PVC管道，按照如下三种模式进行设备配置及系统构建：

(1)模式1：使用VPSA脱氧机设备进行单一设备条件下的密闭循环脱氧充氮防虫，选择天津捷盛东辉科技有限公司的设备，设备的氮气体积百分比浓度95％，氮气量为50Nm3/h，设备功率10kw；

(2)模式2：使用PSA制氮机进行单一设备条件下的密闭循环脱氧充氮防虫，采用江苏苏净集团有限公司的设备，设备的氮气体积百分比浓度为99.5％，氮气量为50Nm3/h，设备功率18kw；

(3)模式3：按照本发明提供的密闭车厢快速机械脱氧富氮气调防虫方法，使用VPSA脱氧机作为机械脱氧富氮设备3、使用PSA制氮机作为匀压富氮气源10，在密闭循环机械脱氧充氮系统B中接入一个机械充氮允压联动装置C并构建成为新的快速机械脱氧富氮气调防虫系统，新的系统设备配置总功率为28kw，按照本实施例1中的方法完成相关的机械调控过程，实验结果见下表1。

实验结果证明，按照本发明提供的快速机械脱氧富氮气调防虫方法的单位脱氧效率是单一使用PSA制氮机2.4倍、是单一使用VPSA脱氧机的3倍，快速机械脱氧富氮气调防虫方法的单位能耗仅为模式1的0.65倍、是模式2的0.93倍，这样既大幅度提高了脱氧富氮效率、缩短密闭仓间脱氧富氮时间，也较大程度的降低了能耗。

本实施例中，气体流量检测仪采用易福门电子(上海)有限公司产品，控制阀(富氮气源控制阀)9为天津奥托克自动化阀门有限公司生产的Dn50电动调节蝶阀，富氮气源输出管道8采用联塑的DN50PVC管道。

表1：三种模式下机械脱氧富氮系统运行效能对比一览表

注：表中的氮气浓度为体积百分比浓度。

实施例2：

与实施例1基本相同，不同之处在于：通过如下方式保障密闭车厢排气管道与输入气管道之间的气体流量和系统内外的压力保持平衡状态，在所述的机械脱氧富氮设备以氮气为主要组分的气体排出口6上面设置气体流量检测仪L6，在机械脱氧富氮设备的原料气进口2设置气体流量检测仪L2、富氮气体输出管道8设置气体流量检测仪L8，通过气体流量检测仪的检测数量计算出需要机械充氮允压联动装置C需要往密闭循环机械脱氧充氮系统中补偿富氮气体的补偿量，调节控制阀9，使得“气体流量检测仪L8的检测值≈流量检测仪L2的检测值-流量检测仪L6的检测值”，上述“约等于”是指气体流量检测仪L8的气体流量检测值相对于气体流量检测仪L2减去气体流量检测仪L6的差值控制在0～50m³/h之间。

实施例3：

与实施例1、2基本相同，不同之处在于：在所述的密闭车厢中设置压力传感器,当所述的压力传感器检测密闭车厢内外存在压差时，通过调节匀压富氮气源的控制阀9来控制富氮气体输出管道8中富氮气体的流量，确保密闭车厢A内外的压力差趋于平衡。本实施例中的压力传感器可使用霍尼韦尔(中国)有限公司的压力传感器产品。

实施例4：

与实施例1、2、3基本相同，不同之处在于：机械充氮允压联动装置C中匀压富氮气源10输出的氮气体积浓度不能够低于78％，在此条件下，当匀压富氮气源10输出的氮气体积浓度低于密闭车厢A内的氮气浓度时，在匀压富氮气源10与控制阀9之间的富氮气源输出管道8上设置一个旁通管13，将匀压富氮气源通过旁通管13与机械脱氧富氮设备的补气口(补气阀口)5对接，在匀压富氮气源的氮气浓度低于密闭车厢内氮气浓度的情况下，开启旁通管13上的控制阀(机械脱氧富氮设备的补气口5中的控制阀)，同时关闭匀压富氮气源的控制阀9，匀压富氮气源输出的氮气通过旁通管13输入机械脱氧富氮设备中并与来自于密闭车厢A中的气体一并进行氮气与氧气组分的分离处理进程，这一过程产生的富氮气体通过气体排出口6回输送入密闭车厢中，这样避免了匀压富氮气源输出的浓度较低的氮气直接送入密闭车厢内而导致密闭车厢A内氮气浓度的降低(图3)。

实施例5：

与实施例1、2、3或4基本相同，不同之处在于：机械充氮允压联动装置C中匀压富氮气源10输出的氮气体积浓度不能够低于78％，在此条件下，而当匀压富氮气源10输出的氮气体积浓度低于密闭车厢A内的氮气浓度时，将匀压富氮气源与密闭车厢的气体输出管道1相接通：在匀压富氮气源10与控制阀9之间的富氮气源输出管道上设置一个旁通管14，旁通管14上设有控制阀，将匀压富氮气源10通过旁通管14接入密闭车厢的气体输出管道1，当匀压富氮气源的氮气体积浓度低于密闭车厢内氮气体积浓度时，开启所述旁通管14上的控制阀，同时关闭控制阀9，匀压富氮气源的氮气通过旁通管14充入气体输出管道1、机械脱氧富氮设备的原料气进口2进入机械脱氧富氮设备3的内部，匀压富氮气源输出的氮气与来自于密闭车厢A中的气体一并在机械脱氧富氮设备3的内部进行氮气与氧气组分的分离处理，这一过程产生的富氮气体通过气体排出口6、气体输入管道7回输送入密闭车厢A中(图4)。

实施例6：

与实施例1、2、3、4或5基本相同，不同之处在于：若干个高铁密闭车厢A连接成为一个高铁编组，此时将气体输出管道1、气体输入管道7作为主通风管道，在设置有进出通道的密闭车厢端面及相邻的箱体位置引出若干个气体输出支管道,在密闭车厢的与气体输出支管道接口处相对应的密闭车厢另一端面上分别引出若干个气体输入支管道,将上述每一个气体输出支管道并联接入到主气体输出管道1上面，将上述气体输入支管并联接入到主气体输入管道7上面，主气体输出管道1沿输出气体流动方向的管道端口与机械脱氧富氮设备3的原料气进口2相对接，主气体输入管道7的气流进口端口与机械脱氧富氮设备3中的以氮气为主要组分的富氮气体排出口6相互对接；上述若干个密闭车厢通过并联的形式通过主气体输出管道1、主气体输入管道7相互接通并与机械脱氧富氮设备3之间相互连通构建成一个密闭循环机械脱氧充氮系统；

实施例7：

与实施例1、2、3、4、5或6基本相同，不同之处在于：若干个高铁密闭车厢A连接成为一个高铁编组，此时将气体输出管道1、气体输入管道7作为主通风管道，在设置有进出通道的密闭车厢端面及相邻的箱体位置安装一组通风管并与相邻的前、后车厢对接，按照上述办法完成高铁编组车厢及通风管路系统的首尾串接，按照上述管道布置方法，在编组密闭车厢首、尾两个密闭车厢各预留出用于外接机械脱氧富氮设备3的管道，预留出的其中一条管道通过气体输出管道1与机械脱氧富氮设备3的原料气进口2连通，另一条管道则通过气体输入管道7与机械脱氧富氮设备3中的以氮气为主要组分的气体排出口6相对接并构建成一个密闭循环机械脱氧充氮系统。

实施例8：

与实施例1、2、3、4、5、6或7基本相同，不同之处在于：按上述技术方案的一种，使用PSA制氮机作为机械脱氧富氮设备3，PSA制氮机的原料气进口2与气体输出管道1接通并从密闭车厢A的内部抽提空气至制氮机中进行氮、氧分离处理，分离处理以后形成的富氮气体组分通过气体排出口6、气体输入管道7输入进密闭车厢A的内部，制氮机形成的以氧气为主要组分的尾气通过排气管4排放至环境大气中。

实施例9：

与实施例1、2、3、4、5、6或7基本相同，不同之处在于：使用PSA制氧机或者是VPSA制氧机作为机械脱氧富氮设备3、按照制氧机的工艺原理完成对密闭车厢A内部的循环脱氧和往密闭车厢A中回输注入氮气和二氧化碳混合气的作业；气体输出气管道1、气体输入气管道7分别与制氧机设备的原料气进口2、制氧机的排气口6相对接形成一个闭合通路，密闭车厢A中的空气被制氧机抽提至设备中进行氮气与氧气的分离处理，其中由制氧机分离出来的氮气与二氧化碳混合气作为设备的目标产成气经设备的气体排气口6、气体输入气管道7回输到密闭车厢A中去，制氧机分离出来的以氧气为主要组分的气体作为设备的尾气通过排气管4排放到环境大气环境中，密闭车厢A内的二氧化碳气体与氮气的成分得以留存并回输进密闭车厢A的内部。

实施例10：

与实施例1、2、3、4、5、6或7基本相同，不同之处在于：使用高压膜分离制氮机(制氧机)或者是常压膜分离制氮机(制氧机)作为机械脱氧富氮设备3，膜制氮机的原料气进口2与气体输出管道1接通并从密闭车厢A的内部抽提空气至膜制氮机中进行氮、氧分离处理，分离处理以后形成的富氮气体组分通过气体排出口6、气体输入管道7输入进密闭车厢A的内部，膜制氮机形成的氧气作为设备的尾气通过排气管4排放至环境大气中。

实施例11：

与实施例1、2、3、4、5、6、7、8、9或10基本相同，不同之处在于：可以按照前述方案选择PSA制氮机、VPSA脱氧机、PSA制氧机、VPSA制氧机、高压膜分离制氮机(制氧机)、常压膜分离制氮机(制氧机)中的任意一种作为机械脱氧富氮设备3使用，也可以将上述多种设备采用串联或并联的方式组合使用。

实施例12：

与实施例1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或11基本相同，不同之处在于：使用VPSA脱氧机作为匀压富氮气源10，富氮气体输出管道8接入到气体输入管道7上面或者是密闭车厢A的内部，开启机械充氮允压联动装置C中的VPSA脱氧机，VPSA脱氧机通过匀压富氮气源10上的原料气进口11取气至VPSA脱氧机中进行氮、氧分离处理，打开匀压富氮气源控制阀9，VPSA脱氧机产生的富氮气体通过匀压富氮气源控制阀9、富氮气体输出管道8向密闭循环机械脱氧充氮系统B内充入富氮气体，富氮气体输出管道8接入到气体输入管道7上面或者是密闭车厢A的内部，充入的富氮气体来补偿密闭循环机械脱氧充氮系统B连续运行过程中分离并向大气环境中排放的氧气、平衡循环脱氧充氮系统B连续运行过程中在密闭车厢的气体输出管道与气体输入管道之间的气体流量差、也使得系统内外压力趋于平衡，确保密闭车厢内外的气压平衡和机械脱氧富氮效率，VPSA脱氧机形成的氧气组分作为设备的尾气通过匀压富氮气源10上的排气管12排放至环境大气中(图1)。

实施例13：

与实施例1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或11基本相同，不同之处在于：使用PSA制氧机或者是VPSA制氧机作为匀压富氮气源10、按照制氧机的工艺原理，制氧机通过匀压富氮气源10上的原料气进口11取气至制氧机中进行氮、氧分离处理，分离处理以后形成的以氮气为主且混合有二氧化碳的组分通过控制阀9、富氮气体输出管道8接入到气体输入管道7上面或者是密闭车厢A的内部，确保密闭车厢内外的气压平衡和机械脱氧富氮效率，制氧机形成的氧气作为设备的尾气通过匀压富氮气源10上的排气管12排放至环境大气中(图1)。

实施例14：

与实施例1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或11基本相同，不同之处在于：按上述技术方案的一种，使用高压膜分离制氮机(制氧机)或者是常压膜分离制氮机(制氧机)作为匀压富氮气源10、按照膜分离制氮机的工艺原理，膜分离制氮机通过匀压富氮气源10上的原料气进口11取气至膜分离制氮机中进行氮、氧分离处理，分离处理以后形成的富氮气体组分通过控制阀9、富氮气体输出管道8接入到气体输入管道7上面或者是密闭车厢A的内部，确保密闭车厢内外的气压平衡和机械脱氧富氮效率，膜分离制氮机形成的氧气作为设备的尾气通过排气管12排放至环境大气中(图1)。

实施例15：

与实施例1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或11基本相同，不同之处在于：可以按照前述方案选择PSA制氮机、VPSA脱氧机、PSA制氧机、VPSA制氧机、高压膜分离制氮机(制氧机)、常压膜分离制氮机(制氧机)中的任意一种作为匀压富氮气源10使用，也可以将上述多种设备采用串联或并联的方式组合使用。

实施例16：

与实施例1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15基本相同，不同之处在于：为了提高车厢、机舱、集装箱或轮船船舱应用快速机械脱氧富氮气调防虫方法的效率，进而可以根据密闭气调可以利用的时间来设定密闭循环模式下机械脱氧富氮的氧气浓度调控目标分别为3％、2％、1％或者是0.5％以下(体积百分比浓度)，以不断提升机械气调防治媒介昆虫的速率。

Claims (6)

1.一种密闭车厢快速机械脱氧富氮气调防虫方法，其特征在于：在密闭车厢(A)的任一对称的两侧面或其上顶、下底面的位点，分别设置气体输出管道(1)、气体输入管道(7)，气体输出管道(1)与机械脱氧富氮设备(3)的原料气进口(2)接通，气体输入管道(7)与机械脱氧富氮设备(3)中的以氮气为主要组分的气体排出口(6)相接通，机械脱氧富氮设备(3)中的补气口(5)用于往机械脱氧富氮设备内部补充气体以满足设备运行过程中的内外压力平衡，上述密闭车厢(A)、气体输出管道(1)、机械脱氧富氮设备(3)、气体输入管道(7)之间相互连通构建成一个密闭循环机械脱氧充氮系统(B)；在上述密闭循环机械脱氧充氮系统(B)中接入机械充氮允压联动装置(C)，所述的机械充氮允压联动装置(C)由富氮气体输出管道(8)、控制阀(9)、匀压富氮气源(10)组合而成，富氮气体输出管道(8)的出气口端接入到气体输入管道(7)上面或者是接入到密闭车厢(A)中，富氮气体输出管道(8)的进气口端与匀压富氮气源(10)的输出端相连通，富氮气体输出管道(8)上设有控制阀(9)；

开启密闭循环机械脱氧充氮系统中的机械脱氧富氮设备(3)，机械脱氧富氮设备(3)通过原料气进口(2)、气体输出管道(1)从密闭车厢(A)的内部抽提空气至机械脱氧富氮设备(3)中并对其中的氮气与氧气组分进行分离处理，机械脱氧富氮设备(3)产生的富氮气体通过设备的气体排出口(6)、气体输入管道(7)输入进密闭车厢(A)的内部，机械脱氧富氮设备(3)产生的以氧气为主要组分的尾气通过机械脱氧富氮设备(3)上的排气管(4)排放至环境大气中；开启机械充氮允压联动装置(C)中的匀压富氮气源(10)，打开控制阀(9)，富氮气体通过控制阀(9)、富氮气体输出管道(8)向密闭循环机械脱氧充氮系统(B)内充入富氮气体，充入的富氮气体来补偿密闭循环机械脱氧充氮系统(B)连续运行过程中因分离并向大气环境中排放氧气形成的密闭车厢气体输出管道与气体输入管道之间的气体流量差、也使得密闭循环机械脱氧充氮系统(B)的内外压力趋于平衡，确保机械脱氧充氮效率。

2.根据权利要求1所述一种密闭车厢快速机械脱氧富氮气调防虫方法，其特征在于：通过以下三种方式中的任何一种对密闭车厢进出气流流量或车厢内、外气压的检测并实现对密闭循环机械脱氧充氮系统内、外压差的调节控制：

1)、在所述机械脱氧富氮设备(3)的排气管(4)上设置气体流量检测仪(L4)，在带有控制阀(9)的富氮气体输出管道(8)上设置另一个气体流量检测仪(L8)，通过上述气体流量检测仪的检测值计算机械充氮允压联动装置C中的匀压富氮气源(10)需要往密闭循环机械脱氧充氮系统(B)中补偿富氮气体的量，调节控制阀(9)使得“气体流量检测仪(L4)的气体流量检测值≈气体流量检测仪(L8)的气体流量检测值”，保障密闭车厢(A)的排气管道与输入气管道之间的气体流量趋于平衡；

2)、在所述的机械脱氧富氮设备(3)以氮气为主要组分的气体排出管口(6)处设置气体流量检测仪(L6)，机械脱氧富氮设备的原料气进口管道(2)上设置气体流量检测仪(L2)，富氮气体输出管道(8)上面设置气体流量检测仪(L8)，通过气体流量检测仪的检测数量计算出需要往密闭循环机械脱氧充氮系统(B)中补偿富氮气体的补偿量，调节控制阀(9)，使得“气体流量检测仪(L8)的检测值≈气体流量检测仪(L2)的检测值-气体流量检测仪(L6)的检测值”，这样即可以保障密闭车厢(A)的排气管道与输入气管道之间的气体流量趋于平衡；

3)、在所述的密闭车厢中设置压力传感器,当所述的压力传感器检测密闭车厢内外存在压差时，通过调节匀压富氮气源的控制阀(9)来控制富氮气体输出管道(8)中输出的富氮气体的流量，确保密闭车厢(A)内外的压力差趋于平衡。

3.根据权利要求1或2所述一种密闭车厢快速机械脱氧富氮气调防虫方法，其特征在于：所述的机械充氮允压联动装置(C)中匀压富氮气源(10)输出的氮气体积浓度不低于78％，在匀压富氮气源(10)输出的氮气体积浓度低于密闭车厢(A)内的氮气体积浓度时，所述的机械充氮允压联动装置(C)按照以下2种方法接入到密闭循环机械脱氧充氮系统(B)并进行补偿气体的匀压调控作业：

1)机械充氮允压联动装置(C)中匀压富氮气源(10)输出的氮气体积浓度不能够低于78％，在此条件下，而当匀压富氮气源(10)输出的氮气体积浓度低于密闭车厢(A)内的氮气浓度时，所述的机械充氮允压联动装置(C)中的匀压富氮气源(10)接入机械脱氧富氮设备(3)的补气口上面：此时在匀压富氮气源(10)与控制阀(9)之间的富氮气源输出管道(8)上设置一个旁通管(13)，旁通管(13)上设有控制阀，将匀压富氮气源通过旁通管(13)与机械脱氧富氮设备的补气口(5)对接，在匀压富氮气源的氮气体积浓度低于密闭车厢内氮气体积浓度的情况下，开启旁通管(13)上的控制阀，同时关闭匀压富氮气源的控制阀(9)，匀压富氮气源(10)输出的富氮气体通过旁通管(13)输入机械脱氧富氮设备(3)内部，匀压富氮气源输出的富氮气体与来自于密闭车厢(A)中的气体一并在机械脱氧富氮设备(3)的内部进行氮气与氧气组分的分离处理，这一过程产生的富氮气体通过气体排出口(6)回输送入密闭车厢(A)中，这样避免了匀压富氮气源(10)输出的浓度较低的氮气直接送入密闭车厢内而导致密闭车厢(A)内氮气体积浓度的降低；

2)、机械充氮允压联动装置(C)中匀压富氮气源(10)输出的氮气体积浓度不能够低于78％，在此条件下，而当匀压富氮气源(10)输出的氮气体积浓度低于密闭车厢(A)内的氮气浓度时，将匀压富氮气源与密闭车厢的气体输出管道(1)相接通：在匀压富氮气源(10)与控制阀(9)之间的富氮气源输出管道上设置一个旁通管(14)，旁通管(14)上设有控制阀，将匀压富氮气源(10)通过旁通管(14)接入密闭车厢的气体输出管道(1)，当匀压富氮气源的氮气体积浓度低于密闭车厢内氮气体积浓度时，开启所述旁通管(14)上的控制阀，同时关闭控制阀(9)，匀压富氮气源的氮气通过旁通管(14)充入气体输出管道(1)、机械脱氧富氮设备的原料气进口(2)进入机械脱氧富氮设备(3)的内部，匀压富氮气源输出的氮气与来自于密闭车厢(A)中的气体一并在机械脱氧富氮设备(3)的内部进行氮气与氧气组分的分离处理，这一过程产生的富氮气体通过气体排出口((6)、气体输入管道(7)回输送入密闭车厢(A)中。

4.根据权利要求1、2或3所述一种密闭车厢快速机械脱氧富氮气调防虫方法，其特征在于：若干个高铁密闭车厢(A)成为一个高铁编组，此时将气体输出管道(1)、气体输入管道(7)作为主通风管道，将高铁编组的各个车厢按照如下两种方式中的一种通过主气体输出管道(1)、主气体输入管道(7)与机械脱氧富氮设备(3)相互连通：

1)、若干个高铁密闭车厢(A)成为一个高铁编组，此时将气体输出管道(1)、气体输入管道(7)作为主通风管道，在设置有进出通道的密闭车厢端面及相邻的箱体位置引出若干个气体输出支管道,在密闭车厢的与气体输出支管道接口处相对应的密闭车厢另一端面上分别引出若干个气体输入支管道,将上述每一个气体输出支管道并联接入到主气体输出管道(1)上面，将上述气体输入支管并联接入到主气体输入管道(7)上面，主气体输出管道(1)沿输出气体流动方向的管道端口与机械脱氧富氮设备(3)的原料气进口(2)相对接，主气体输入管道(7)的气流进口端口与机械脱氧富氮设备(3)中的以氮气为主要组分的富氮气体排出口(6)相互对接；上述若干个密闭车厢通过并联的形式通过主气体输出管道(1)、主气体输入管道(7)相互接通并与机械脱氧富氮设备(3)之间相互连通构建成一个密闭循环机械脱氧充氮系统；

2)、若干个高铁密闭车厢(A)成为一个高铁编组，此时将气体输出管道(1)、气体输入管道(7)作为主通风管道，在设置有进出通道的密闭车厢端面及相邻的箱体位置安装一组通风管并与相邻的前、后车厢对接，按照上述办法完成高铁编组车厢及通风管路系统的首尾串接，按照上述管道布置方法，在编组密闭车厢首、尾两个密闭车厢各预留出用于外接机械脱氧富氮设备(3)的管道，预留出的其中一条管道通过气体输出管道(1)与机械脱氧富氮设备(3)的原料气进口(2)连通，另一条管道则通过气体输入管道(7)与机械脱氧富氮设备(3)中的以氮气为主要组分的气体排出口(6)相对接并构建成一个密闭循环机械脱氧充氮系统。

5.根据权利要求1、2、3或4所述一种密闭车厢快速机械脱氧富氮气调防虫方法，其特征在于：机械脱氧富氮设备(3)使用PSA制氮机、VPSA脱氧机、PSA制氧机、VPSA制氧机、高压膜分离制氮机、常压膜分离制氮机中的任意一种，或将上述多种设备采用串联或并联的方式组合使用；上述制氮机或脱氧机运行过程中要生成的目标产成气为氮气、制氧机要生成的目标产成气为氮气与二氧化碳的混合气，目标产成气通过设备的气体排出口(6)被输入到密闭车厢(A)中发挥充氮气调防治媒介昆虫的作用，上述过程中设备产生的氧气则作为设备尾气成分通过设备的排出口(4)排出到环境大气中。

6.根据权利要求1、2、3或4所述一种密闭车厢快速机械脱氧富氮气调防虫方法，其特征在于：匀压富氮气源(10)使用PSA制氮机、VPSA脱氧机、PSA制氧机、VPSA制氧机、高压膜分离制氮机、常压膜分离制氮机中的任意一种，或将上述多种设备采用串联或并联的方式组合使用；上述制氮机或脱氧机运行过程中要生成的目标产成气为氮气、制氧机要生成的目标产成气为氮气与二氧化碳的混合气，目标产成气作为匀压富氮气源(10)的输出气体注入到密闭循环机械脱氧充氮系统(B)中；上述过程中设备产生的氧气则作为设备尾气成分通过设备的排出口(12)排出到环境大气中。

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