高溫高濕區大直徑淺圓倉不同風機組負壓通風試驗

劉進吉 王曉博 侯俊華 趙磊

【摘要】高溫高濕區大直徑淺圓倉負壓通風應用與能耗分析缺乏報道。通過使用不同功率風機進行負壓通風試驗，探索高溫高濕區大直徑淺圓倉在負壓通風方式下的通風效果和糧溫的變化規律。試驗結果表明：使用負壓通風能夠達到通風降溫的目的，其中大功率風機降溫效果明顯，使用小功率風機的單位能耗低于大功率風機；大功率風機在負壓通風后期的降溫效率會有顯著下降；下行式負壓通風過程中糧堆內部自上而下糧溫逐層降低；大功率風機有利于糧堆內部的糧溫均衡，延長通風時間也可以均衡糧溫。

【關鍵詞】大直徑淺圓倉；負壓；通風；單位能耗；糧溫

淺圓倉作為一種新興倉型，由于其單倉倉容大、機械化程度高、氣密保溫性能較好等諸多優勢，近年來在全國各地得到了大力發展，目前已成為大型糧庫的主要倉型。機械通風作為現代化糧倉的必備技術，其處理糧堆發熱以及冬季降低糧溫的功能得到了倉儲行業的一致認可，大量學者對機械通風技術進行了一系列探索，解決了一些技術問題。伴隨著直徑超過25m，裝糧高度超過25m的大直徑淺圓倉逐漸成為倉儲企業的首選，以及節能減排和科學保糧的要求，如何合理地利用機械通風技術進行糧食保管工作，需要進行進一步的探索。

我庫地處高溫高濕生態區，一年內適合通風的時間較短。如何選擇更合理的通風方式進行降溫，一直是探索的重點。為了探索高溫高濕區大直徑淺圓倉通風節能減耗方法和措施，我庫采取了兩種不同功率的風機組合對倉房開展負壓通風試驗，檢測各倉房的降溫效果，能耗情況等。

1材料和方法

1.1試驗倉房

選取我庫4個大直徑淺圓倉作為試驗倉房，單倉直徑25m，設計裝糧高度27.2m，倉容10 000t，風道采用內中外3圈的環形地槽風道，倉內配有中心減壓管，倉頂設有4個自然通風口和4個機械通風口。試驗倉房編號分別為Q25、Q27、Q28、Q29。

1.2器材

測溫系統：GGSl008糧情測控系統，精度0.1℃，單倉配有28根測溫電纜，分3、9、16的內中外3圈布置，垂直層面上每隔2m一個電子傳感器；手持測溫儀：Vaisala HM40手持式溫濕度表；風機：4-72N04.0A離心風機（5.5kW）、SWF-4A軸流風機（2.2kW）。

1.3供試糧食

試驗倉糧食均為異地移庫糧，采用機械入庫方式，經流程由倉頂中心減壓管人庫，各倉糧食情況如表1所示。

1.4試驗方法

冬季對各倉分別使用2臺5.5kW離心風機或2臺2.2kW軸流風機進行下行式負壓通風。其中內圈中圈風道共用1個出氣口，外圈風道1個出氣口。通風過程按照冬季通風技術規程進行操作。通過降溫效果、單位能耗等情況分析不同風機組負壓通風的通風效果。

2結果與分析

各倉通風方式如表2所示。

2.1通風降溫情況

各倉降溫效果如圖1所示：

從圖1可以看出，各倉在通風過程中，平均糧溫均隨著通風時間的增加而逐漸下降。本批移庫糧食均計劃于2018年6月份之前進行出庫，通風過程中并不要求將糧溫降至極低，通風結束后各倉平均糧溫均低于20℃，達到了通風降溫的目的。從各倉平均糧溫曲線得出，采取負壓通風時，使用大功率風機的降溫速度明顯大于小功率風機。從Q27和Q28倉平均糧溫曲線得出（見圖3、圖4），糧溫較高的倉房降低到同樣的溫度需要進行更長時間的通風。從Q25和Q29倉平均糧溫曲線得出（見圖2、圖5），同樣溫度的倉房進行較長時間的通風可以使糧溫降至更低。通風降溫過程是糧堆與通入糧堆的冷空氣之間進行熱交換的一個過程，風機功率越大，單位時間內通入糧堆的冷空氣就越多，降溫效果就越明顯。同時，糧堆與冷空氣之間的熱交換是一個緩慢的過程，需要足夠的通風時長才能徹底的降溫。

從平均糧溫曲線得出，在負壓通風過程中，各倉平均糧溫的下降速度均呈現出先快后慢的情況，說明各倉的通風降溫效率均隨著通風時間的增加而逐漸降低。在通風前期冷空氣被抽入糧堆，糧堆與空氣溫差較大，進行充分的熱交換。隨著通風時間的增加，糧堆平均糧溫逐漸降低，與空氣的溫差逐漸縮小，熱交換效率逐漸下降。使用大功率風機進行通風的Q25、Q29倉平均糧溫下降速度變化幅度較大，使用小功率風機進行通風的Q27、Q28倉平均糧溫下降速度變化幅度較小，說明使用大功率風機在通風后期效率明顯降低，而小功率風機在通風期間均維持著較高的通風效率。

從最高糧溫曲線可以看出，各倉最高糧溫在通風期間均呈現出先平緩波動后急劇下降的趨勢。說明在整個通風過程中，糧堆內部的糧溫并不是均衡變化。只有在通風一定時間后，糧堆的最高糧溫才會開始明顯降低，這意味著糧堆整體開始逐漸通透。

2.2各倉各層糧溫變化情況

為研究通風過程中糧堆各層糧溫變化規律，在試驗過程中將糧堆垂直平均分為12層，自下而上分別為1～12層。

在通風作業開始前，第12層和1層平均糧溫明顯低于其他各層糧溫。說明了糧堆與外界接觸部位較易受外界氣溫影響。

從圖2～5各倉各層糧溫變化圖得出，在整個負壓通風過程中，各層糧溫呈現著相同的變化趨勢，下層較上層有明顯的滯后：開始通風后，第12層糧溫開始明顯下降，其他各層糧溫沒有明顯變化；在第12層糧溫下降到一定程度后，第11層糧溫才開始出現明顯下降，其他各層糧溫沒有明顯變化；以此類推直至第1層糧溫下降。同時各層糧溫下降幅度相差不大。這說明在負壓通風過程中，糧堆糧溫并不是整體均衡降低，而是呈現出非常規律性的自上而下逐層降低。

Q25倉通風結束后各層糧溫溫差明顯小于Q29倉，Q28倉通風結束后各層糧溫溫差明顯小于Q27倉。說明使用相同的風機進行通風作業，隨著通風時間的增加，糧堆內部的糧溫會更加均衡。同時可以得出，大功率風機更有利于糧溫的均衡。

2.3能耗情況

從表3得知，使用兩臺2.2kW風機通風降溫的單位能耗低于使用兩臺5.5kW風機的單位能耗。我庫大直徑筒倉糧堆高度較高，需要足夠的通風時間才能達到徹底的降溫效果，功率較大的風機相應的能耗大。

各倉單位能耗均低于國家地槽機械通風的0.075kW·h/（t·℃）的能耗標準，并且低于相關研究的能耗情況。主要是因為該批糧食為夏季高溫季節來糧，進糧結束后沒有采取降溫措施。通風前原始糧溫較高，通風過程中平均糧溫降幅較大，所以單位能耗較低。

3討論與建議

從降溫效果來看，負壓通風可以達到通風降溫的目的。使用大功率風機的降溫速度大于小功率風機，糧溫更加均衡；使用小功率風機的單位能耗較低，這些規律均與已經報道的正壓通風研究相似。下行式負壓降溫過程中，糧堆溫度自上而下逐層降低，糧面與空氣間沒有明顯溫差，在整個通風過程中，糧堆表面不會出現結露現象。

本次試驗是負壓通風初步探索，并未針對糧食水分的變化進行研究，也沒有與正壓通風效果進行直接對比。糧食水分在通風過程中的變化一直是倉儲企業關注的重點，下一步需對此進行跟蹤試驗，并與正壓通風進行通風效果比較，探索更適合的通風方式。針對高溫高濕區“長夏無冬”的氣候特點，合理根據糧食輪換情況以及自然條件選擇合適的風機進行通風，可以在確保降溫效果的前提下有效地節省能源。