立筒倉(cāng)谷冷通風(fēng)及機(jī)械通風(fēng)綜合應(yīng)用

◎ 杜 勇，楊富界，簡(jiǎn)冠熾，周小堅(jiān)，李松偉

（廣東省儲(chǔ)備糧管理總公司東莞直屬庫(kù)，廣東 東莞 523145）

廣東省儲(chǔ)備糧管理總公司東莞庫(kù)位處第七儲(chǔ)糧區(qū)，屬典型的亞熱帶氣候，常年處于高溫高濕狀態(tài)，儲(chǔ)糧易出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象。東莞庫(kù)立筒倉(cāng)糧食經(jīng)過(guò)附壁折板入倉(cāng)，附壁折板附近粉雜聚集現(xiàn)象明顯[1]。玉米籽粒胚部很大，親水性強(qiáng)，微生物附著量大，容易霉變，胚部含脂肪多，容易酸敗，且中轉(zhuǎn)糧雜質(zhì)、破碎較多，更易出現(xiàn)發(fā)熱霉變現(xiàn)象[2-3]。立筒倉(cāng)在夏季玉米儲(chǔ)藏及中轉(zhuǎn)過(guò)程中常出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象，發(fā)熱部位主要集中出現(xiàn)于錐底、附壁折板下方、側(cè)壁發(fā)放口附近、糧面等部位。

利用谷物冷卻機(jī)降溫及機(jī)械通風(fēng)降溫處理發(fā)熱糧，降溫效果顯著，作業(yè)成本低，具有較高應(yīng)用價(jià)值[4]。立筒倉(cāng)作為一種中轉(zhuǎn)倉(cāng)型，目前國(guó)內(nèi)對(duì)立筒倉(cāng)開展谷冷控溫研究較少。本研究以立筒倉(cāng)為對(duì)象，對(duì)發(fā)熱玉米糧堆使用不同的谷冷方式[5]，研究其谷冷效果及能耗費(fèi)用對(duì)比情況，以期探索出谷冷通風(fēng)及機(jī)械通風(fēng)在立筒倉(cāng)的合理運(yùn)用方式。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)倉(cāng)房

選取T15、T16倉(cāng)作為試驗(yàn)倉(cāng)。兩個(gè)倉(cāng)位于二期立筒倉(cāng)群中，二期立筒倉(cāng)群由18座筒倉(cāng)及10座星倉(cāng)連體構(gòu)成。倉(cāng)房直徑15 m，裝糧線高44.8 m，倉(cāng)外檐高48.5 m，設(shè)計(jì)容量5 000 t。T15、T16倉(cāng)均配置有側(cè)壁發(fā)放口，附壁折板，14根測(cè)溫電纜，6條放射狀風(fēng)道，倉(cāng)頂1個(gè)通風(fēng)口，倉(cāng)下2個(gè)通風(fēng)口。試驗(yàn)倉(cāng)風(fēng)道形式為一機(jī)三道，立筒倉(cāng)風(fēng)道及倉(cāng)房結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 立筒倉(cāng)風(fēng)道及倉(cāng)房結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 供試糧食質(zhì)量情況

供試糧食質(zhì)量情況如表1所示。

表1 供試糧食質(zhì)量情況表

1.3 供試糧食糧溫情況

T15倉(cāng)2019年7月19日平均糧溫17.1 ℃，最高糧溫48.5 ℃，最低糧溫2.1 ℃。儲(chǔ)糧與外界溫差過(guò)大，出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象，發(fā)熱部位處于糧堆底部及表層。表層中心1～4號(hào)測(cè)溫電纜發(fā)熱點(diǎn)最高糧溫48.5 ℃，最低糧溫33.6 ℃；底部外圈13號(hào)、14號(hào)測(cè)溫電纜發(fā)熱點(diǎn)最高糧溫39.9 ℃，最低糧溫37.1 ℃。

T16倉(cāng)2019年7月9日平均糧溫29.0 ℃，最高糧溫45.8 ℃，最低糧溫18.0 ℃。出倉(cāng)停滯，糧食受外界氣溫影響發(fā)熱，發(fā)熱部位處于糧堆上部。上部8～14層最高糧溫45.8 ℃，最低糧溫18 ℃。

1.4 試驗(yàn)設(shè)備與器材

谷冷機(jī)：YGLA-130DA/A，上海云傲機(jī)電科技有限公司。裝機(jī)功率64.3 kW，制冷量137 kW，送風(fēng)量10 789 m3·h-1；離心風(fēng)機(jī)：4-72N14.0A，風(fēng)機(jī)功率5.5 kW，風(fēng)量10 936 m3·h-1；單管風(fēng)機(jī)：功率3.0 kW；溫濕度計(jì)：VAISALA手持式溫濕度儀表HM40系列，相對(duì)濕度測(cè)量范圍0%RH～100%RH，溫度測(cè)量范圍0～40 ℃；糧溫檢測(cè)系統(tǒng)：GGS糧情測(cè)控系統(tǒng)，北京糧安科技有限公司；立筒倉(cāng)14根測(cè)溫電纜，內(nèi)圈4根，外圈10根，呈環(huán)狀分布，內(nèi)圈測(cè)溫電纜23層，外圈測(cè)溫電纜21層，傳感器間距2.0 m；扦樣器：糧倉(cāng)深層扦樣器，中儲(chǔ)糧成都糧食儲(chǔ)藏科學(xué)研究所；具孔鋼單管：直徑11 cm，長(zhǎng)度110 cm，管面分布5 cm長(zhǎng)、2 mm寬條形孔，不銹鋼材質(zhì)，具備對(duì)接螺紋；PVC單管：直徑11 cm，長(zhǎng)度110 cm，PVC材質(zhì)，具備對(duì)接螺紋；三通管：直徑60 cm，材質(zhì)冷軋鋼；變徑彎管：直徑由70 cm轉(zhuǎn)變?yōu)?0 cm，彎角45°，材質(zhì)冷軋鋼。

1.5 試驗(yàn)方法

1.5.1 降溫方式

T15倉(cāng)于2019年7月19日至2019年7月20日使用2臺(tái)5.5 kW機(jī)械風(fēng)機(jī)開展負(fù)壓局部排積熱作業(yè)，目的在于排出糧堆底部發(fā)熱點(diǎn)積熱，作業(yè)時(shí)氣溫平均值為30 ℃，氣濕86%；T15倉(cāng)底部發(fā)熱點(diǎn)積熱排出后，于2019年7月21日至2019年7月24日使用一臺(tái)谷冷機(jī)開展谷冷通風(fēng)局部排積熱作業(yè)，目的在于排出糧堆表層發(fā)熱點(diǎn)積熱，設(shè)定送風(fēng)溫度18 ℃，送風(fēng)濕度80%。

T16倉(cāng)于2019年7月9日至2019年7月27日使用一臺(tái)谷冷機(jī)開展谷冷通風(fēng)整倉(cāng)排積熱作業(yè)，目的在于排出發(fā)熱部位積熱，均衡糧堆溫度，設(shè)定送風(fēng)溫度18 ℃，送風(fēng)濕度80%。T16倉(cāng)于2019年7月21日至2019年7月27日增加倉(cāng)內(nèi)單管通風(fēng)作業(yè)，目的在于谷冷通風(fēng)期間助排附壁折板部位雜質(zhì)聚集區(qū)積熱。

表2 試驗(yàn)倉(cāng)房通風(fēng)方式及風(fēng)機(jī)、谷冷機(jī)配置情況表

1.5.2 溫度測(cè)定

在機(jī)械通風(fēng)及谷冷通風(fēng)期間，每24 h利用糧情檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行一次糧食溫度、倉(cāng)內(nèi)溫度、倉(cāng)內(nèi)濕度、大氣溫度、大氣濕度測(cè)定。在機(jī)械通風(fēng)期間，每天8:00、12:00、14:00、17:00、22:00使用溫濕度計(jì)測(cè)量大氣溫度和大氣濕度。

1.5.3 耗電量計(jì)算

利用谷冷機(jī)電表測(cè)量耗電量，每24 h記錄一次，并核算費(fèi)用。根據(jù)通風(fēng)時(shí)間及風(fēng)機(jī)功率計(jì)算機(jī)械通風(fēng)能耗，核算費(fèi)用。

2 結(jié)果與分析

2.1 降溫效果及分析

試驗(yàn)倉(cāng)房作業(yè)前后降溫情況如表3所示。T15倉(cāng)谷冷通風(fēng)結(jié)束整倉(cāng)最高糧溫由48.5 ℃降至28.8 ℃，降幅19.7 ℃，平均糧溫由17.1 ℃降至16.1 ℃，降低1.0 ℃。T16倉(cāng)谷冷通風(fēng)結(jié)束整倉(cāng)最高糧溫由45.8 ℃降至30.6 ℃，降幅15.2 ℃，平均糧溫由29.0 ℃降至23.3 ℃，降幅5.7 ℃，結(jié)果表明，試驗(yàn)倉(cāng)房在經(jīng)過(guò)谷冷通風(fēng)及機(jī)械通風(fēng)作業(yè)后，最高糧溫可降至31 ℃以下，平均糧溫可降至25 ℃以下，達(dá)到了降溫目的。

表3 谷冷通風(fēng)倉(cāng)房降溫情況表

2.2 糧溫變化情況及分析

T15倉(cāng)谷冷通風(fēng)期間糧溫變化情況如圖2所示。7月19日至7月20日機(jī)械通風(fēng)負(fù)壓局部排積熱作業(yè)期間，底部最高糧溫由39.9 ℃降至22.3 ℃，表層最高糧溫（最高糧溫）由48.5 ℃降至41.9 ℃，平均糧溫由17.1 ℃升至17.5 ℃。機(jī)械通風(fēng)后底部發(fā)熱部位降溫明顯，表層發(fā)熱部位糧食與空氣及未發(fā)熱部位糧食進(jìn)行熱量交換也有所下降，由于是夏季高溫季節(jié)通風(fēng)，所以平均糧溫受送風(fēng)溫度影響出現(xiàn)上升現(xiàn)象。7月21日至7月24日谷冷通風(fēng)處理表層發(fā)熱高溫糧食期間，底部最高糧溫變化較小，由22.3 ℃降至22.1 ℃，表層最高糧溫由41.9 ℃逐步將至23.8 ℃，倉(cāng)房最高糧溫由41.9 ℃降至28.8 ℃，平均糧溫由17.5 ℃降至16.1 ℃。由于出風(fēng)口溫度設(shè)定為18 ℃，與底部糧溫接近，故底部最高糧溫變化不大。表層最高糧溫降溫效果理想，在降溫初期，發(fā)熱部位糧溫與周圍糧溫差異大，熱量交換速率快，降溫效果明顯；在降溫末期，由于發(fā)熱點(diǎn)上移至糧面，通風(fēng)阻力減小，降溫速率加快。整個(gè)通風(fēng)周期較短，平均糧溫變化幅度較小。最高糧溫在7月23日前均為表層發(fā)熱點(diǎn)糧溫，7月24日表層發(fā)熱點(diǎn)糧溫降低后變?yōu)榧Z堆外圈熱皮糧溫點(diǎn)。

圖2 T15通風(fēng)期間糧溫變化情況圖

T16倉(cāng)谷冷通風(fēng)期間糧溫變化情況如圖3所示。在谷冷通風(fēng)期間發(fā)熱部位最高糧溫即為整倉(cāng)最高糧溫。最高糧溫在7月9日至7月11日由45.8 ℃升至47.5 ℃，因?yàn)闇y(cè)溫電纜測(cè)溫點(diǎn)存在間隔，經(jīng)氣流推動(dòng)，間隔中熱量上移被檢測(cè)到所致。7月11日至7月21日，最高糧溫由47.5 ℃降至40.9 ℃，整體呈先下降后上升趨勢(shì)是因?yàn)楦奖谡郯甯浇s質(zhì)聚集，熱量不能及時(shí)排出導(dǎo)致出現(xiàn)升溫現(xiàn)象。7月21日加入單管通風(fēng)助排雜質(zhì)區(qū)積熱后，糧溫由40.9 ℃降至30.6 ℃。在谷冷通風(fēng)期間發(fā)熱部位平均糧溫逐步由30.7 ℃降至24.5 ℃，平均糧溫逐步由29.0 ℃降至23.3 ℃，變化趨勢(shì)相對(duì)平緩。

圖3 T16通風(fēng)期間糧溫變化情況圖

以上結(jié)果表明，谷冷通風(fēng)期間增加單管通風(fēng)作業(yè)有助于雜質(zhì)區(qū)積熱排出，可減少谷冷時(shí)間，提升降溫效果。

2.3 能耗情況分析

試驗(yàn)倉(cāng)房能耗統(tǒng)計(jì)如表4所示。T15倉(cāng)機(jī)械通風(fēng)負(fù)壓局部排積熱作業(yè)17.2 h，耗電量為189.0 kW·h，單位能耗 0.06（kW·h）·℃-1·t-1，噸糧成本 0.04 元 /t。T15倉(cāng)谷冷通風(fēng)局部排積熱作業(yè)77.0 h，耗電量為1 976.0 kW·h，單位能耗 0.32（kW·h）·℃-1·t-1，噸糧成本0.39元/t。T16倉(cāng)谷冷通風(fēng)作業(yè)315.4 h，耗電量為16 001.5 kW·h，單位能耗 0.58（kW·h）·℃-1·t-1，噸糧成本2.63元/t。T16谷冷作業(yè)期間單管通風(fēng)作業(yè)140.1 h，耗電量為 420.3 kW·h，單位能耗 0.03（kW·h）·℃-1·t-1，噸糧成本0.07元/t。結(jié)果表明，在外界氣溫氣濕相近，谷冷機(jī)送風(fēng)溫度、送風(fēng)濕度相同情況下，整倉(cāng)谷冷通風(fēng)時(shí)長(zhǎng)、能耗明顯大于局部谷冷通風(fēng)。

表4 谷冷通風(fēng)倉(cāng)房能耗統(tǒng)計(jì)表

3 結(jié)論與討論

（1）夏季高溫季節(jié)，在立筒倉(cāng)綜合應(yīng)用谷冷通風(fēng)及機(jī)械通風(fēng)，可有效降低糧溫，可將最高糧溫控制在32 ℃以下，將平均糧溫控制在25 ℃以下。

（2）在谷冷通風(fēng)作業(yè)期間，增加單管通風(fēng)作業(yè)，可有效解決雜質(zhì)聚集區(qū)熱量難以排出的問(wèn)題。

（3）糧堆表層及底部的局部糧溫發(fā)熱處理方式的時(shí)長(zhǎng)、效果、成本均優(yōu)于整倉(cāng)發(fā)熱糧處理方式。

（4）由于立筒倉(cāng)的結(jié)構(gòu)問(wèn)題，致使谷冷機(jī)出風(fēng)口與倉(cāng)下通風(fēng)口距離超過(guò)25 m，谷冷通風(fēng)過(guò)程中使用了較多的彎管、軟連接，整條風(fēng)管轉(zhuǎn)彎較多，所以谷冷期間風(fēng)量、風(fēng)壓、冷量有較大損失。但本次因進(jìn)出庫(kù)作業(yè)需要，未進(jìn)行測(cè)量。谷冷期間風(fēng)量、風(fēng)壓、冷量損失待進(jìn)一步探究，管道連接方式待進(jìn)一步優(yōu)化。

（5）由于局部谷冷通風(fēng)及機(jī)械通風(fēng)時(shí)長(zhǎng)、效果、能耗更低，建議儲(chǔ)糧保管期間應(yīng)加強(qiáng)糧情監(jiān)測(cè)，盡早發(fā)現(xiàn)異常糧情，為異常糧情處理取得先機(jī)。

（6）立筒倉(cāng)通過(guò)附壁折板入糧，主要為了減少破碎，但該處因自動(dòng)分級(jí)導(dǎo)致雜質(zhì)聚集，出現(xiàn)糧食發(fā)熱后存在通風(fēng)死角，需借助單管通風(fēng)在谷冷期間對(duì)該處積熱進(jìn)行處理，下一步需進(jìn)一步研究更加合理的入糧方式或解決該處雜質(zhì)聚集問(wèn)題。

（7）谷冷期間應(yīng)增加糧溫檢測(cè)頻率，發(fā)現(xiàn)通風(fēng)期間高溫點(diǎn)糧溫下降速率降低，應(yīng)及時(shí)開展單管通風(fēng)輔助作業(yè)，以縮短谷冷通風(fēng)時(shí)長(zhǎng)，降低能耗。