高大平房倉內環流控溫儲糧技術探析

[摘要]本文研究了內環流控溫儲糧技術的理論依據，并在高大平房倉內對內環流控溫儲糧技術進行了應用，研究了倉溫、倉濕、表層糧食溫度和水分的變化。試驗結果表明，內環流控溫儲糧技術能夠在高溫季節有效控制糧溫，結合嚴格的隔熱保溫措施，可以實現糧食的準低溫儲藏。

[關鍵詞]高大平房倉;內環流;控溫儲糧技術

中圖分類號：TS205 文獻標識碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.201810

內環流控溫技術是在機械通風技術、保溫技術和環流技術的基礎上逐步發展起來的，其本質是利用一定體積、重量的糧食每上升1℃可以吸收糧倉空間中更大體積空氣中熱量的原理，在秋冬季節將糧倉中的糧食通過機械通風降溫，降到比較低的溫度，在夏季以糧食升高一定溫度為代價，通過糧食和空氣熱量交換，將糧倉中的空間溫度保持在一定水平，實現低溫儲糧、防止儲糧害蟲繁殖等目的。近年來，各地的糧油倉儲企業對內環流控溫技術進行了不斷的探索和研究，2015年6月，中央儲備糧管理總公司總結了內環流控溫技術的經驗，試行了《平房倉內環流控溫儲糧技術操作規程》，為各地的內環流控溫技術提供了一定的技術規范。2017年又制定了中央儲備糧管理總公司企業標準《內環流控溫儲糧技術標準》（Q/ZCL T23-2017）（以下簡稱標準），規定了內環流控溫儲糧的概念、適用范圍、操作規程等，使得內環流控溫技術逐步規范和成熟。中儲糧聊城直屬庫有限公司冠縣分公司屬暖溫帶季風氣候，春秋短暫，冬夏較長，最低氣溫出現在1月，最高氣溫一般在7月，適合利用內環流控溫技術進行低溫儲糧、綠色儲糧[1]。為了提高儲糧水平，延緩糧食品質變化，結合工作實際，對高大平房倉內環流控溫儲糧技術進行實地試驗，認真記錄相關數據、總結經驗，為提升儲糧水平積累經驗。

1 內環流控溫技術的理論依據

內環流控溫技術是利用相同體積糧食和空氣的比熱容差距很大的原理，糧食吸收空氣中的熱量升高一定溫度，空氣釋放熱量而降低溫度，使得糧倉內部的溫度保持在一定的溫度條件下。

某高大平房倉長44m、寬21m、檐高9.8m，頂高12m，裝糧線高度為6m。首先，計算體積。由倉房長、寬、高的數值，并忽略糧堆內柱、地上籠等設施的體積，計算出糧堆體積約為5 500m3，空間體積約為4 200m3。根據張小正[2]對糧堆孔隙度的研究結果，高度為6m的糧堆其平均孔隙度約為36%，則糧堆中空氣的體積為1 980m3，糧倉中空氣的總體積為6 180m3。其次，計算糧食與空氣的質量?？諝獾拿芏燃s為1.2kg/m3，糧食（以小麥為例）的密度按照三等小麥的容重750kg/m3來計算，則高大平房倉中空氣的總質量為7 416kg，糧食的質量為4 125 000kg。再次，考慮比熱容。空氣的比熱容很小，而且沒有確定值，通常使用定壓比熱容或定容比熱容來反映空氣比熱容的大小，一般約為1kJ（kg·k）。而谷物的比熱容相對較大，以小麥為例，根據Cao等[3]研究得出的公式，當小麥溫度為5℃、含水量為12.0%時，小麥的比熱容為1.56kJ（kg·k）。

按照以上分析，則示例倉中全部空氣每變化1℃能夠釋放或吸收的熱量為7 416kJ，糧食（小麥）每變化1℃能夠釋放或吸收的熱量為6 435 000kJ，即糧倉中糧食（小麥）每升高1℃吸收的熱量是糧倉中空氣下降1℃所釋放熱量的870倍，或者說糧倉中全部小麥的溫度升高1℃，所需的熱量就可以使倉房中全部空氣的溫度下降870℃。因此，在冬季利用機械通風技術對糧堆進行降溫，儲存大量的“冷源”，在高溫季節通過環流技術[4]，將下層糧堆和上層熱空氣進行熱量交換，下層糧堆上升較小的溫度范圍即可降低糧倉上層空氣的溫度，控制糧倉空間的溫度保持在一定的范圍內，減小了與糧堆之間的溫差，避免表層糧食品質劣變，利用低溫控制儲糧害蟲的生長繁殖[5]。

2 試驗材料和方法

2.1 試驗倉房

選擇中央儲備糧聊城直屬庫有限公司冠縣分公司7號倉作為試驗倉，設施條件相同的6號倉作為對照倉。試驗倉和對照倉均為磚混結構的高大平房倉，倉內長59.7m，寬20.2m，設計裝糧高度為6.0m。7號試驗倉糧堆體積為7 232m3，實際裝糧5 614t，6號對照倉糧堆體積7 412m3，實際裝糧5 752t。

2.2 內環流控溫系統構成

內環流控溫系統由通風系統、保溫環流管路和環流風機以及控制系統組成。通風系統為地上籠通風系統，一機4道，風道間距為3.78m;保溫環流管道為套管結構，外管是直徑133mm的304不銹鋼管，內管采用直徑90mm的PVC管，其間填充聚氨酯發泡保溫材料，通過通風口和糧面的過墻孔連通糧堆底部和上部的空間;環流風機為三相異步防爆風機，功率為0.75kW，控制系統由溫度傳感器、控制柜、控制單元、液晶顯示屏組成，其中溫度傳感器安裝在倉內糧面以上廒間中間位置，用于檢測倉內糧面上的溫度，并向控制單元發送溫度信號，控制柜一般安裝在倉外廒間的中間位置，實現系統各部件的運行控制，控制單元安裝在控制柜內部，接受溫度傳感器信號，并根據信號判斷發出各運行命令，同時儲存各項運行參數。

2.3 試驗倉通風參數

試驗倉糧堆體積為7 232m3，糧堆孔隙度取36%，糧堆內空氣體積為2 604m3。實測環流管道出風口風速為21m/s，實際單臺環流風機風量為481m3/h，倉房配套四臺環流風機，實際通風量為1 924m3/h，實際單位通風量為0.34m3/h·t，換氣次數為0.74次/h。符合標準規定的單位通風量控制在1.5m3/h·t以下，出風口速度宜控制在25m/s以下的要求。

2.4 試驗方法

2.4.1 通風降溫

試驗倉及對照倉均在2017年10月-2018年1月采用緩速機械通風方式將糧堆溫度降低至10℃以下。7號試驗倉降溫后最低糧溫2.4℃，最高糧溫14.6℃，平均糧溫8.1℃;6號對照倉最低糧溫1.8℃，最高糧溫14.8℃，平均糧溫7.8℃。通風結束后采取密閉保溫措施。

2.4.2 內環流控溫

內環流控溫自2017年6月13日開始，此時倉溫為27℃。設定環流控溫的上限溫度為25℃，下限溫度為22℃，環流裝置自動開啟模式，對照倉不開啟內環流控溫系統。試驗期間每天上午8∶30利用糧情檢測系統檢測一次糧情，并記錄環流系統開啟次數和開啟時間以及用電量。

3 結果與分析

3.1 糧溫變化情況

試驗倉溫度變化情況見圖1，對照倉溫度變化情況見圖2。從圖1可以看出，試驗倉從6月12日開始至9月4日結束，倉溫和表層糧溫始終保持在25℃以下，而且變化幅度較小，平均糧溫由于與空氣進行熱量交換，所以在逐步上升，但始終能夠低于20℃，基本符合準低溫儲糧的要求。

從圖2可以看出，倉溫始終隨著外溫的波動而變化，在試驗期間處于較高的溫度，一般在30℃左右，表層平均糧溫受倉溫的影響，在31℃左右，隨著倉溫的波動而波動，但相對波動幅度較小，這與相同體積的糧食熱容較大有關，符合糧溫變化規律，平均糧溫也在逐步上升。

3.2 糧倉濕度與糧食水分變化

在試驗期間檢測了倉內濕度和糧食水分變化，倉內濕度檢測點位于廒間的中心處，水分檢測點為距糧面30cm處，沿倉東北角至西南角的對角線上平均設置5點，取平均值。試驗期間糧倉濕度與糧食水分變化情況見表1。據表1可知，試驗開始后，倉內濕度快速下降，然后在25%～35%波動。這是由于糧堆空間較熱的空氣向下與冷的糧堆接觸[6]，在糧食的表面產生結露，導致糧堆表層30cm深度處水分增加，從而降低了倉內濕度，波動情況與環流風機運行及停止時間有關。糧堆表層水分在試驗期間有所下降，在距離糧面30cm處糧食水分稍有上升，這是由于下行通風熱的空氣與冷的糧堆接觸發生水分轉移導致，也與倉內濕度變小的情況符合，但由于是倉房內部空氣與表層糧食之間的熱量、水分的平衡與交換，水分交換幅度較小，糧食水分處于安全水分之內。

3.3 能耗與經濟效益

本次內環流控溫通風累計運行476h，使用4臺功率為0.75kW的環流風機，理論能耗為1 428kW·h。經過試驗，實際能耗與理論能耗之比為0.82，實際能耗為1 171kW·h，單位能耗為0.21kW·h/t，按照聊城市綜合電價0.65元/kW·h計算，內環流控溫單位費用為0.137元/t。冬季降溫通風能耗一般為0.3kW·h/t，內環流控溫總能耗為0.51kW·h/t，符合《內環流控溫儲糧技術標準》中規定的內環流系統在一個自然年度的運行能耗不高于0.6kW·h/t的要求。

4 結 論

（1）在高大平房倉利用內環流控溫儲糧技術能夠在高溫季節有效控制糧倉溫度和表層糧堆溫度，在做好隔熱保溫等工作的基礎上，可以實現糧倉平均溫度低于20℃。

（2）內環流控溫儲糧技術必須與密閉隔熱保溫措施相結合，杜絕或減少糧倉與外界熱量和水分的交換，否則將會出現表層糧食水分增高以及控溫效果不好的問題。

（3）使用內環流控溫儲糧技術時由于倉內溫度低，與外界溫差較大，需要密切關注靠墻、柱、窗口等位置附近糧食的水分變化情況，避免出現壞糧事故。

參考文獻

[1] 王旭峰，梁兆岷.高大平房倉糧溫均衡及降溫通風預防結露實驗[J].糧油食品科技，2018（5）：86-91.

[2] 張小正.倉儲糧堆孔隙結構參數研究[D].北京：中國農業大學，2010.

[3] CAO Y， LI G， ZHANG Z， et al. The specific heat of wheat[A]. CAO Y， LI G， ZHANG Z， et al. 10th International Working Conference on Stored Product Protection[C].Portugal： Book Concern，2010：332.

[4] 陳明偉，王剛，張永君，等.平房倉內環流控溫儲糧技術探討[J].糧油倉儲科技通訊，2016（6）：27-31.

[5] 鄧長春.高大平房倉儲糧內環流控溫實驗[J].糧食加工，2017（5）： 72-74.

[6] 王旭峰.三種儲糧機械通風方式與結露預防比較研究[J].農業工程技術，2018（14）：67-68+70.