CN112370538B - 一种空间并联式同步降氧系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种空间并联式同步降氧系统，包括：第一气密围护组；第二气密围护组；制氮装置，其分别与第一气密围护组和第二气密围护组连通，经配置以向第一气密围护组和第二气密围护组提供氮气；控湿装置，其经配置以调整进入第一气密围护组和第二气密围护组的氮气的湿度；以及控制器，其经配置以控制制氮装置同时向第一气密围护组和第二气密围护组提供氮气。本申请的空间并联式同步降氧系统，适用于具有多个较小容积气密围护的气调系统，缩短了后降氧气密围护中药材杀虫时间，提高了降氧效率，从而提高了杀虫效率，且具有操作灵活，安装简便，易于维护的特点。

Description

一种空间并联式同步降氧系统

技术领域

本发明涉及低氧气调领域，特别地涉及一种空间并联式同步降氧系统。

背景技术

2014年开始，国家商务部、中国中药协会等相继对中药的养护杀虫出台了一系列的规定和限制，规定中明确指出将提高药品安全标准，逐步限制使用磷化铝、硫磺对中药材进行熏蒸杀虫，大力提倡使用气调养护杀虫、低温养护杀虫等先进、高效、环保的杀虫养护技术。

中药材低氧气调杀虫技术是以气密围护结构为基础，以空气为原料制取洁净氮气并自动进行湿度调节，借助于检测控制系统、安全保护报警装置、远程监控系统等，将仓储环境内的调控在低氧状态，并维持在稳定、适宜的状态，杀灭药材害虫和好氧性霉菌，达到防治害虫、霉变、保持药材品质、控水分等目的。低氧气调杀虫技术相较于低温养护杀虫具有节约能耗，杀虫高效、彻底等优势，逐渐被原来越多的企业关注，部分药企开始建设大型气调杀虫养护系统。

中药材气调杀虫养护库体数量依据养护中药材数量建设，常多于一间，过去常采用顺序降氧的方法，每个气密围护达到设定的氧气浓度后，再开始为下一个气密围护降氧。第一个气密围护降氧过程中，其余气密围护中药材没有得到有效养护，在气密围护数量较多的情况下，后降氧的气密围护，里面中药材会遭受更多的虫蛀霉变侵蚀，造成中药材品质进一步下降。目前的一些做法是配置数量较多或者气量较大的制氮系统来缩短降氧时间，可是这无疑增加了巨大的成本负担，并且气量过大，容易造成气密围护憋压，或者较大的环境扰动，不利于储藏物品的安全。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提出了一种空间并联式同步降氧系统，包括：第一气密围护组；第二气密围护组；制氮装置，其分别与第一气密围护组和第二气密围护组连通，经配置以向第一气密围护组和第二气密围护组提供氮气；控湿装置，其经配置以调整进入第一气密围护组和第二气密围护组的氮气的湿度；以及控制器，其经配置以控制制氮装置同时向第一气密围护组和第二气密围护组提供氮气。

如上所述的系统，进一步包括：第三气密围护组，其与制氮装置连通；控制器经配置以控制制氮装置同时向第一气密围护组、第二气密围护组和第三气密围护组提供氮气。

如上所述的系统，所述控制器经配置以控制制氮装置向第一气密围护组、第二气密围护组和第三气密围护组提供相同纯度的氮气。

如上所述的系统，所述第一气密围护组进一步包括一个或多个气密围护，所述一个或多个气密围护与制氮装置连通，控制器经配置以控制制氮装置同时向多个气密围护提供氮气；所述第二气密围护组进一步包括一个或多个气密围护，所述一个或多个气密围护与制氮装置连通，控制器经配置以控制制氮装置同时向多个气密围护提供氮气；所述第三气密围护组进一步包括一个或多个气密围护，所述一个或多个气密围护与制氮装置连通，控制器经配置以控制制氮装置同时向多个气密围护提供氮气。

如上所述的系统，进一步地，第一气密围护组或第二气密围护组或第三气密围护组的气密围护的容积、氧含量、湿度等参数接近或相同。

如上所述的系统，进一步地，进入第一气密围护组或第二气密围护组或第三气密围护组的每个气密围护内的气体量与气密围护的容积成正比。

如上所述的系统，通过质量流量计、或体积流量计、或比例调节阀自动调整气密围护的进气量；或者通过手动阀门和流量计手动调节进气比例。

如上所述的系统，当所述第一气密围护组的多个气密围护中的部分气密围护，或所述第二气密围护组的多个气密围护中的部分气密围护，或所述第三气密围护组的多个气密围护中的部分气密围护的氧含量达到第一阈值时，控制器经配置以采取以下几种形式提供氮气：

(1)继续对第一气密围护组、第二气密围护组和第三气密围护组中未达到第一阈值的气密围护提供氮气；

(2)停止对已达到第一阈值的气密围护提供氮气，将第一气密围护组、第二气密围护组和/或第三气密围护组中尚未达到第一阈值的气密围护重组，继续并联同步降氧；

(3)停止对已达到第一阈值的气密围护提供氮气，进一步在系统中增加气密围护，并将新增加气密围护与原有的未达到第一阈值的气密围护并联重组，同步降氧。

如上所述的系统，其中气密围护内的氧含量达到第一阈值后，控制器控制制氮装置向多个气密围护提供更高纯度的氮气，直至所有气密围护内的氧含量达到第二阈值。

如上所述的系统，进一步的，控湿装置的配置方法包括：

(1)第一气密围护组、第二气密围护组及第三气密围护组共用一套控湿装置，所述的控湿装置设置于制氮装置的总输出管路连接；

(2)第一气密围护组、第二气密围护组及第三气密围护组分别具有一套控湿装置；

如上所述的系统，进一步地，控湿装置的配置方法包括：每个气密围护独立配置一套控湿装置，所述控湿装置根据湿度设定值调节进入气密围护内气体的湿度。

本申请的空间并联式同步降氧系统，适用于具有多个较小气密围护的气调系统，同时对多个气密围护充氮置换，提高了降氧效率，从而提高了杀虫、养护的效率，且具有操作灵活，安装简便，易于维护的特点。

附图说明

下面，将结合附图对本发明的优选实施方式进行进一步详细的说明，其中：

图1是根据本发明一个实施例的空间并联式同步降氧系统示意图；以及

图2是根据本发明一个实施例的空间并联式同步降氧系统示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在以下的详细描述中，可以参看作为本申请一部分用来说明本申请的特定实施例的各个说明书附图。在附图中，相似的附图标记在不同图式中描述大体上类似的组件。本申请的各个特定实施例在以下进行了足够详细的描述，使得具备本领域相关知识和技术的普通技术人员能够实施本申请的技术方案。应当理解，还可以利用其它实施例或者对本申请的实施例进行结构、逻辑的改变。

针对中药材气调常常存在药材批次多，批量小，且不便混放在一起进行气调的情况，本申请提供了一种空间并联同步降氧系统，其由至少两个容积较小的气密围护组与一套气调制氮装置构成。在一些实施例中，每个气密围护组中都包括一个或多个气密围护。其中，每个气密围护的容积一般不超过100m³。在一些实施例中，气密围护可以是小型气密库房、气密柜、气密展柜、气密柔性帐等形式的气密围护结构。空间并联式同步降氧系统，包括至少2个气密围护组，制氮装置以及控制器。

除气密围护组外，空间并联式同步降氧系统，通常还包括制氮装置、控湿装置以及控制器。制氮装置分别与第一气密围护组和第二气密围护组等连通，向第一气密围护组和第二气密围护组提供氮气；控湿装置调整进入第一气密围护组和第二气密围护组的氮气的湿度；控制器控制制氮装置同时向第一气密围护组和第二气密围护组提供氮气。

图1是根据本发明一个实施例的空间并联式同步降氧系统示意图。如图1所示的空间并联式同步降氧系统包括3个气密围护组(第一气密围护组-第三气密围护组)，其中，第一气密围护组与第二气密围护组、第三气密围护组并联。在一些实施例中，第一气密围护组包括一个或多个气密围护，第二气密围护组包括一个或多个气密围护，第三气密围护组包括一个或多个气密围护。在一些实施例中，第一气密围护组、第二气密围护组、第三气密围护组为小型气密库房，各个库房并排搭建，各库房和库房相互之间留有2.0m间隙过道。在一些实施例中，各个库房相邻搭建或通过隔断分出的若干个小型气密库，搭建气密库完成后，检测气密性要求换气率≤0.05d^-1。

在一些实施例中，制氮装置采用中空纤维膜制氮，最高制氮纯度可达99.9％。在一些实施例中，制氮装置氮气出口分多路分别与各气密围护组进气管路连接。进一步地，制氮装置氮气出口分多路分别与各气密围护组的一个或多个气密围护的进气管路连接。在一些实施例中，制氮装置含有空气过滤系统，过滤精度可达0.01微米。在一些实施例中，过滤系统能够过滤掉空气中的颗粒物、霉菌孢子、水分、油分等杂质，再进入中空纤维膜组进行氮氧分离，延长了中空纤维膜组的使用寿命，也使氮气的最低湿度达到10％RH。

在一些实施例中，控湿装置利用等焓加湿原理控湿。在一些实施例中，控湿装置可将气密围护内湿度控制范围10％RH-65％RH。在一些实施例中，控湿装置的湿度控制精度可达±5％RH。在一些实施例中，一套控湿装置可以同时控制所有气密围护组，如第一气密围护组、第二气密围护组和第三气密围护组。在一些实施例中，一套控湿装置可以控制多个气密围护组，如第一气密围护组和第二气密围护组，或者第一气密围护组和第三气密围护组，或者第二气密围护组和第三气密围护组。在一些实施例中，一套控湿装置仅能控制第一气密围护组，或者仅能控制第二气密围护组，或者仅能控制第三气密围护组。进一步地，每一个气密围护可以配置一套控湿装置，控湿装置位于气密围护内或者气密围护外，控制该气密围护内气体的湿度。

在一些实施例中，制氮装置与控湿装置之间，控湿装置与气密围护之间或者制氮装置与气密围护之间采用不锈钢管路连接。在一些实施例中，控湿装置出口经不锈钢或PVC细管通过变径变为DN15-DN110的PVC管路，再通过三通接头或四通接头分别进入各个气密围护组的一个或者多个气密围护。在一些实施例中，每个气密围护组进气和出气管路上分别安装有阀门，控制进出气管路的通闭。

进一步地，每个气密围护的进气管路上和出气管路上也分别安装有阀门，每个气密围护的阀门控制气密围护进出气管路的通闭。

在一些实施例中，中药材空间并联同步降氧系统进一步包括检测装置，其可监测各个气密围护内、设备间以及人员通道等环境的氧气浓度以及温度、湿度的变化数据，进而确保气密围护氧浓度满足杀虫设定要求，设备间、人员通道无氮气泄漏，氧浓度正常。另外，在一些实施例中，检测装置的温湿度传感器实时检测记录气密围护内的温湿度，作为控湿单元的数据来源。

在一些实施例中，空间并联同步降氧系统进一步包括报警装置，报警装置在系统运行过程中，各装置的运行状态如传感器信号、线路接线、压力、显示等发生异常时，可发出声光警报，并作出停机保护。

本申请的空间并联式同步降氧系统向第一气密围护组、第二气密围护组以及第三气密围护组提供氮气时，可同时向三个气密围护组提供氮气。在一些实施例中，系统向各个气密围护组提供的氮气纯度相同。

以该系统单独向第一气密围护组的多个气密围护提供氮气为例，在一些实施例中，使用本申请的空间并联式同步降氧系统向气密围护提供氮气时，可同时向不同的气密围护提供氮气。在一些实施例中，向气密围护中提供不同纯度的氮气。在一些实施例中，由于制氮装置的气量与输出的氮气纯度有关，氮气纯度越高，气量越小；反之氮气纯度较低时，可以提供较大的气量。先向各个气密围护内提供较低纯度的氮气，即第一纯度氮气；在各个气密围护的氧含量达到第一阈值后，向气密围护内提供氮气纯度较高的气体，即第二纯度氮气，可以提高降氧速率。所述的氧含量第一阈值大于氮气第一纯度中的氧气浓度。在一些实施例中，降氧过程中的氮气纯度梯度有2-5个。在一些实施例中，氮气纯度梯度有2个，即制氮装置可以提供两种不同浓度的氮气，例如，95％和99.9％，先采用95％纯度氮气将气密围护置换至氧含量小于7％，然后换99.9％的纯度氮气将气密围护内的氧含量置换至设定值，例如0.5％。

本文所述的第一阈值、氧含量第一阈值等说法，是指氧气含量达到一定值，该值可以为任意设定的值，也可以是特定的用于杀虫时氧气的含量范围、或者对药材等养护是需要的氧气含量范围等。本文中不限定第一阈值的具体数值。

在一些实施例中，制氮装置和控湿装置可与多个气密围护并列连接，多个气密围护中的任意几个需要降氧时，可同时开启其与制氮装置连接管路上的阀门，同时为其降氧。此处所提的多个气密围护，不仅限于同一气密围护组内的气密围护。在一些实施例中，制氮装置可同时输出多路不同纯度的氮气，根据需要对不同氮气纯度需求的气密围护供气。

采用本发明的降氧方法，一套制氮装置对应的气密围护的总数不受限制，但是同时降氧的气密围护一般不超过10个。

在一些实施例中，可向各气密围护提供经湿度调节的氮气。在一些实施例中，可先向第一气密围护提供第一湿度的氮气；当第一气密围护中的氧含量达到第一阈值时，提供第二湿度的氮气将第一气密围护中的湿度调整为预设的范围。在一些实施例中，第一湿度小于第二湿度。在一些实施例中，控湿装置安装在气密围护内，直接对气密围护内的湿度进行调节。

系统操作时，以对第一气密围护组的多个气密围护降氧为例，图2为根据本发明一个实施例的空间并联式同步降氧系统示意图。如图所示，启动制氮装置，检测各气密围护内的氧含量等参数，气密围护初始含量高于设定值时，系统开始为气密围护降氧：阀门全部打开，洁净氮气经加湿后分别进入三个气密围护进行同步降氧。由于三间气密围护管路长度不同，三个气密围护进气口气量存在不平均的现象，在此过程中，检测装置定时顺序检测各气密围护内氧含量，如第一气密围护先达到设定值，则率先关闭阀门FmQ10与FmQ40，第一气密围护进入维持阶段，同理，第二气密围护达到设定值，则关闭阀门FmQ20与FmQ50，第三气密围护达到设定值，则关闭阀门FmQ30与FmQ60，直到三间气密围护氧浓度全部达到设定值，全部进入杀虫阶段。在一些实施例中，气密围护设置不同的设定值，可以采用相同的方法，即将先达到设定值的气密围护的进出气阀门关闭，直至所有气密围护的氧含量均达到设定值。在一些实施例中，进出气管路的口径较大，进出气阀门使用气动阀门，若进出气管路口径较小，可选用电磁阀或者电动球阀。

在一些实施例中，使用过程中，也可以对其中任意一个气密围护或两个气密围护进行同时降氧，只要设定程序打开相应气密围护的进出气阀门，即可实现。

在一些实施例中，当第一气密围护组的多个气密围护中的部分气密围护，或第二气密围护组的多个气密围护中的部分气密围护，或第三气密围护组的多个气密围护中的部分气密围护的氧含量达到第一阈值时，控制器经配置以采取以下几种形式提供氮气：

(1)继续对第一气密围护组、第二气密围护组和第三气密围护组中未达到第一阈值的气密围护提供氮气；

(2)停止对已达到第一阈值的气密围护提供氮气，将第一气密围护组、第二气密围护组和/或第三气密围护组中尚未达到第一阈值的气密围护重组，继续并联同步降氧；

(3)停止对已达到第一阈值的气密围护提供氮气，进一步在系统中增加气密围护，并将新增加气密围护与原有的未达到第一阈值的气密围护并联重组，同步降氧。其中，新增加的气密围护可以是原系统中的气密围护，也可以是原降氧系统中没有，而新增加的气密围护。

在一些实施例中，对于新加入的气密围护，在利用制氮装置进行同步降氧的同时，也可以将新加入的气密围护与同组的其他气密围护联通，利用其他气密围护中的低氧气体，通过强制换气的方式快速降低降氧。如果同组的气密围护数量太少，也可以利用其他组的气密围护。并且，只需要通过控制器增加强制换气的压力即可，并不需要新的管路，从而不会增加成本。例如，利用制氮装置对多个已经处于低氧状态的气密围护与新加入的气密围护同时降氧，利用反向管路(如附图2中阀门FmQ70、阀门FmQ80与阀门FmQ90所处的管路)将处于低氧状态的气密围护的气体同时参与新加入的气密围护降氧，从而使得中药材产品能够获得快速保护。

中药材种类繁多，常常需要分开进行养护储存或者杀虫处理，就会产生很多个独立的气调气密围护组，传统气调降氧方式常采用单个气密围护顺序降氧的方法，在为第一个气密围护降氧时，后面气密围护的中药材不能得到较好的养护，如气密围护组数量较多(6间)，假设每个气密围护组氧含量从21％降至0.5％需要24h，第6间气密围护组进行降氧时，储藏的中药材在常氧环境中多放置了5天，导致中药材品质、外观等进一步降低，或者增加被害虫破坏量，为企业造成了更大的损失；如采用每降氧一间气密围护，提前将中药材放入的方式，则会多次进行药材搬运，造成人工成本增加。

空间并联式同步降氧系统，开始降氧时为多个气密围护组同时降氧，全部气密围护组内中药材同步逐渐进入低氧环境中，当氧浓度降低到10％以下时，开始对虫害霉菌产生影响，直至全部气密围护组内氧浓度降低到3％以下时，进入杀虫阶段，氧含量达到0.5％以下，可以较为快速杀死害虫。在此过程中，全部中药材较快进入杀虫阶段，避免了因前后顺序降氧造成部分中药材品质下降的因素，为制药企业提高了原材料品质，提升经济效益。

另外，为了提高降氧效率，常常需要增加制氮机的气量或数量，但是气量过大，传统的降氧方式会对气密围护结构的管路或者库房带来严重的安全隐患，增加制氮机的数量会极大的增加养护杀虫成本。采用本申请的空间并联式降氧系统可以配置一套大气量的制氮设备，同时供多个气密围护使用，通过对气体的分流，使气体流量与气密围护组相匹配，提高降氧效率，同时降低设备和用电成本。本申请的空间并联式同步降氧系统也可用于展柜、储藏柜、柔性帐等多种形式的气密围护结构，本专利对气密围护结构的形式不做限制。

上述实施例仅供说明本发明之用，而并非是对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此，所有等同的技术方案也应属于本发明公开的范畴。

Claims (11)

1.一种空间并联式同步降氧系统，包括：

第一气密围护组；

第二气密围护组；进一步地，所述第一气密围护组进一步包括多个气密围护，所述多个气密围护与制氮装置连通，控制器经配置以控制制氮装置同时向多个气密围护提供氮气；所述第二气密围护组进一步包括多个气密围护，所述多个气密围护与制氮装置连通，控制器经配置以控制制氮装置同时向多个气密围护提供氮气；

控制器，其经配置以控制制氮装置同时向第一气密围护组和第二气密围护组提供氮气；

制氮装置，其分别与第一气密围护组和第二气密围护组连通，经配置以向第一气密围护组和第二气密围护组提供氮气；

控湿装置，其经配置以调整进入第一气密围护组和第二气密围护组的氮气的湿度；其中所述控湿装置经配置以向第一气密围护组提供第一湿度的氮气；当第一气密围护组中的氧含量达到第一阈值时，提供第二湿度的氮气；或者其中所述控湿装置经配置以向第一气密围护组或第二气密围护组中的第一气密围护提供第一湿度的氮气；当第一气密围护中的氧含量达到第一阈值时，提供第二湿度的氮气；其中，第一湿度小于第二湿度；以及

当所述第一气密围护组的多个气密围护中的部分气密围护，或所述第二气密围护组的多个气密围护中的部分气密围护的氧含量达到第一阈值时，所述控制器经配置以

（1）继续对第一气密围护组和第二气密围护组中未达到第一阈值的气密围护提供氮气；

（2）停止对已达到第一阈值的气密围护提供氮气，将第一气密围护组和/或第二气密围护组中尚未达到第一阈值的气密围护重组，继续并联同步降氧；

（3）停止对已达到第一阈值的气密围护提供氮气，进一步在系统中增加气密围护，并将新增加气密围护与原有的未达到第一阈值的气密围护并联重组，同步降氧；

其中，对所述新增加气密围护进行同步降氧的同时，将新加入的气密围护与同组的其他气密围护联通，利用其他气密围护中的低氧气体，通过强制换气的方式快速降低降氧；或者将新加入的气密围护与其他组的气密围护联通，利用其他组的气密围护中的低氧气体，通过强制换气的方式快速降低降氧。

2.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：第三气密围护组，其与制氮装置连通；控制器经配置以控制制氮装置同时向第一气密围护组、第二气密围护组和第三气密围护组提供氮气。

3.根据权利要求2所述的系统，所述控制器经配置以控制制氮装置向第一气密围护组、第二气密围护组和第三气密围护组提供相同纯度的氮气。

4.根据权利要求2所述的系统，所述第三气密围护组进一步包括一个或多个气密围护，所述一个或多个气密围护与制氮装置连通，控制器

经配置以控制制氮装置同时向多个气密围护提供氮气。

5.根据权利要求4所述的系统，进一步地，第一气密围护组或第二气密围护组或第三气密围护组的气密围护的容积、氧含量、湿度参数相同。

6.根据权利要求4所述的系统，进一步地，进入第一气密围护组或第二气密围护组或第三气密围护组的每个气密围护内的气体量与气密围护的容积成正比。

7.根据权利要求6所述的系统，通过质量流量计、或体积流量计、或比例调节阀自动调整气密围护的进气量；或者通过手动阀门和流量计手动调节进气比例。

8.根据权利要求4所述的系统，当所述第一气密围护组的多个气密围护中的部分气密围护，或所述第二气密围护组的多个气密围护中的部分气密围护，或所述第三气密围护组的多个气密围护中的部分气密围护的氧含量达到第一阈值时，控制器经配置以采取以下几种形式提供氮气：

（1）继续对第一气密围护组、第二气密围护组和第三气密围护组中未达到第一阈值的气密围护提供氮气；

（2）停止对已达到第一阈值的气密围护提供氮气，将第一气密围护组、第二气密围护组和/或第三气密围护组中尚未达到第一阈值的气密围护重组，继续并联同步降氧；

（3）停止对已达到第一阈值的气密围护提供氮气，进一步在系统中增加气密围护，并将新增加气密围护与原有的未达到第一阈值的气密围护并联重组，同步降氧。

9.根据权利要求8所述的系统，其中气密围护内的氧含量达到第一阈值后，控制器控制制氮装置向多个气密围护提供更高纯度的氮气，直至所有气密围护内的氧含量达到第二阈值。

10.根据权利要求1所述的系统，进一步的，控湿装置的配置方法包括：

（1）第一气密围护组、第二气密围护组及第三气密围护组共用一套控湿装置，所述的控湿装置设置于制氮装置的总输出管路连接；或者

（2）第一气密围护组、第二气密围护组及第三气密围护组分别具有一套控湿装置。

11.根据权利要求4所述的系统，进一步地，控湿装置的配置方法包括：

每个气密围护独立配置一套控湿装置，所述控湿装置根据湿度设定值调节进入气密围护内气体的湿度。

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