高大平房倉(cāng)冬季覆膜通風(fēng)降溫工藝探析

◎ 陳 娟，黎曉東，盧志柏，林春華，陳增賢，林桂洪

（中央儲(chǔ)備糧廣州直屬庫(kù)有限公司，廣東 廣州 510800）

氣調(diào)儲(chǔ)糧作為世界公認(rèn)的綠色儲(chǔ)糧技術(shù)，既能保證糧食品質(zhì)、延緩儲(chǔ)糧品質(zhì)劣變、抑制蟲霉滋生、減少化學(xué)藥劑污染，還能大大提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益[1-2]，推動(dòng)我國(guó)糧食儲(chǔ)藏技術(shù)向前發(fā)展。充氮?dú)庹{(diào)與控溫儲(chǔ)糧相結(jié)合的儲(chǔ)糧模式在我國(guó)南方地區(qū)應(yīng)用日益成熟，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效益越來越優(yōu)，社會(huì)效益越來越好。為滿足高大平房倉(cāng)充氮?dú)庹{(diào)的氣密性要求，糧面壓蓋薄膜是目前增強(qiáng)倉(cāng)房氣密性的主要方法[3]。但在實(shí)踐中，冬季降溫通風(fēng)時(shí)需將氣調(diào)倉(cāng)糧面的密閉薄膜揭開，待通風(fēng)作業(yè)結(jié)束后再重新密閉轉(zhuǎn)入充氮?dú)庹{(diào)，在全儲(chǔ)存周期內(nèi)重復(fù)作業(yè)。頻繁的揭膜與壓蓋既耗時(shí)費(fèi)力又易損傷薄膜，影響氣密性。本試驗(yàn)采用兩種不同通風(fēng)工藝進(jìn)行實(shí)倉(cāng)試驗(yàn)，對(duì)比分析在小功率軸流風(fēng)機(jī)緩速通風(fēng)的條件下，覆膜通風(fēng)與揭膜通風(fēng)的降溫效果、通風(fēng)均勻性、水分損失、經(jīng)濟(jì)效益以及不同因素對(duì)覆膜通風(fēng)均勻性的影響，為更好地應(yīng)用覆膜通風(fēng)技術(shù)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)倉(cāng)房和儲(chǔ)糧情況

根據(jù)倉(cāng)房結(jié)構(gòu)、糧食品種、雜質(zhì)等條件，選擇4、8、9號(hào)倉(cāng)為試驗(yàn)倉(cāng)房，均為47.6 m×29.2 m的高大平房倉(cāng)，地上籠通風(fēng)，每個(gè)倉(cāng)房4個(gè)風(fēng)道口分兩側(cè)，1機(jī)4道布置。儲(chǔ)糧基本情況見表1。

表1 供試糧食情況表

1.2 主要設(shè)備

Y80-2/4型軸流風(fēng)機(jī)，河北電機(jī)股份有限公司生產(chǎn)；CGSR-GDCSIV型糧情測(cè)控系統(tǒng)，中儲(chǔ)糧成都糧食儲(chǔ)藏科學(xué)研究所生產(chǎn)；聚氯乙烯薄膜，厚度0.13 mm，河南省糧保倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備有限公司生產(chǎn)。

1.3 覆膜通風(fēng)基本原理

軸流風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的壓力差使倉(cāng)內(nèi)糧面薄膜以上空間形成負(fù)壓，薄膜鼓起，倉(cāng)房四角薄膜揭開處形成敞口，糧堆與空間聯(lián)通，形成風(fēng)路。此時(shí)，外界冷空氣沿風(fēng)道口進(jìn)入糧堆，經(jīng)糧堆中的空隙穿過糧層到達(dá)糧面上鼓起的薄膜，由倉(cāng)房四角的軸流風(fēng)機(jī)風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)抽出倉(cāng)外，使糧堆內(nèi)外氣體充分進(jìn)行濕熱交換，降低糧食溫度。

1.4 試驗(yàn)方法

覆膜通風(fēng)工藝：揭開倉(cāng)房四面角落處的糧面薄膜，每邊薄膜約3 m長(zhǎng)，將揭起的薄膜卷好用支撐架固定，在每個(gè)軸流風(fēng)機(jī)口附近的薄膜面壓上沙袋，防止通風(fēng)時(shí)薄膜鼓起擋住通風(fēng)口。打開倉(cāng)房4個(gè)軸流風(fēng)機(jī)窗和4個(gè)風(fēng)道口，同時(shí)檢查軸流風(fēng)機(jī)口和風(fēng)道口有無堵塞。關(guān)閉好倉(cāng)房門窗，適時(shí)開啟軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行上行式通風(fēng)降溫，見圖1。

圖1 覆膜通風(fēng)工藝示意圖

冬季通風(fēng)期間，按照《儲(chǔ)糧機(jī)械通風(fēng)技術(shù)規(guī)程》的要求選擇合適的通風(fēng)時(shí)機(jī)，每日對(duì)試驗(yàn)倉(cāng)房的糧溫、倉(cāng)溫、氣溫、氣濕進(jìn)行跟蹤檢測(cè)。試驗(yàn)倉(cāng)房通風(fēng)工藝設(shè)置情況見表2。

表2 試驗(yàn)倉(cāng)房通風(fēng)工藝設(shè)置情況表

2 結(jié)果與分析

2.1 不同通風(fēng)方式對(duì)降溫效果的影響

2.1.1 不同通風(fēng)方式下糧溫變化情況

兩次通風(fēng)前后，分別用糧情測(cè)控系統(tǒng)檢測(cè)9號(hào)倉(cāng)各層平均糧溫，兩種通風(fēng)方式下糧堆各層平均糧溫變化見圖2。

圖2 兩種通風(fēng)方式下糧堆各層平均糧溫變化圖

由圖2可知，9號(hào)倉(cāng)兩次通風(fēng)前各層平均糧溫分布基本趨于一致，糧堆中下層為冷心區(qū)域，通風(fēng)結(jié)束后糧堆各層溫度分布也相同，均為中下層＜下層＜中上層＜上層。采用不同通風(fēng)方式均取得了明顯的降溫效果，因2020年冬季氣溫較2019年冬季氣溫低，所以覆膜通風(fēng)后糧堆各層降溫幅度整體大于揭膜通風(fēng)。揭膜通風(fēng)后的糧堆中上層與中下層平均糧溫差值低于覆膜通風(fēng)后的糧堆中上層與中下層平均糧溫差值，其他相鄰糧層溫度相差不大，這可能是覆膜通風(fēng)時(shí)風(fēng)量大多由最短途徑經(jīng)過揭膜部位，而經(jīng)過糧堆中上層中心區(qū)域的風(fēng)量較少，造成中上層糧溫降溫緩慢。

2.1.2 通風(fēng)均勻性情況

兩次通風(fēng)結(jié)束后24 h，檢測(cè)9號(hào)倉(cāng)糧堆各層各點(diǎn)溫度，使用糧堆各層糧溫的變異系數(shù)來評(píng)價(jià)機(jī)械通風(fēng)均勻性[4]，糧溫變異系數(shù)值越小，均勻性越好。兩種通風(fēng)方式的通風(fēng)均勻性情況見表3。

表3 兩種通風(fēng)方式下糧堆通風(fēng)均勻性情況表

由表3可知，覆膜通風(fēng)后糧溫變異系數(shù)比揭膜通風(fēng)高5.1%，在保持較大的降溫幅度下，覆膜通風(fēng)最大溫度梯度值略高于揭膜通風(fēng)，說明覆膜通風(fēng)的糧堆通風(fēng)均勻性略差于揭膜通風(fēng)，糧堆內(nèi)各層點(diǎn)的溫度分布離散性較大，局部氣流阻力較大。

2.2 不同因素對(duì)覆膜通風(fēng)效果的影響

對(duì)不同品種、不同雜質(zhì)含量的糧食進(jìn)行覆膜通風(fēng)，分析不同因素對(duì)覆膜通風(fēng)效果的影響，具體情況見圖3。

圖3 覆膜通風(fēng)平均糧溫變化情況圖

由圖3可知，覆膜通風(fēng)過程中，各倉(cāng)平均糧溫整體呈下降趨勢(shì)，降溫速率在通風(fēng)中期最快，后期漸緩。通風(fēng)結(jié)束后，所有試驗(yàn)倉(cāng)房的降溫幅度基本相同。稻谷倉(cāng)在通風(fēng)初期的降溫幅度大于小麥倉(cāng)，隨著通風(fēng)時(shí)間的增長(zhǎng)，小麥降溫速率逐漸加快，8號(hào)倉(cāng)稻谷的降溫速率大于4號(hào)倉(cāng)稻谷，可能是由于4號(hào)倉(cāng)的稻谷雜質(zhì)含量比8號(hào)倉(cāng)略高，通風(fēng)阻力大。

分別對(duì)不同品種、不同雜質(zhì)含量的糧食在通風(fēng)期間的糧溫變異系數(shù)作單因素方差分析，判斷不同因素對(duì)通風(fēng)過程中均勻性的影響，分析情況見表4。

由表4可知，不同品種、不同雜質(zhì)含量對(duì)覆膜通風(fēng)過程中的均勻性無顯著影響（P＞0.05），說明在整個(gè)覆膜通風(fēng)期間，各試驗(yàn)倉(cāng)房糧堆內(nèi)冷空氣濕熱交換充分，同一通風(fēng)條件下，不同品種與不同雜質(zhì)含量的糧食在通風(fēng)期間的均勻性變化有較高的一致性。

表4 通風(fēng)期間糧溫變異系數(shù)方差分析表

2.3 糧食水分變化情況

通風(fēng)前后，按照標(biāo)準(zhǔn)法扦取試驗(yàn)倉(cāng)房糧食綜合樣檢測(cè)水分，具體情況見表5。

表5 糧食水分變化情況表

由表5可知，通過冬季通風(fēng)降溫，稻谷覆膜通風(fēng)倉(cāng)的糧食整體水分基本無變化，小功率軸流風(fēng)機(jī)緩速通風(fēng)可有效減少因儲(chǔ)糧通風(fēng)造成的水分損失問題[5]。小麥皮薄，組織松軟，沒有類似于稻谷具有的外殼保護(hù)，所以吸濕與解吸能力比稻谷強(qiáng)。通風(fēng)期間外界平均相對(duì)濕度在65%～68%，遠(yuǎn)低于糧堆內(nèi)平衡濕度，引起小麥糧堆內(nèi)大量水汽隨著空氣流出倉(cāng)外，導(dǎo)致小麥倉(cāng)水分降幅高于稻谷倉(cāng)0.3%左右。兩種不同通風(fēng)方式下小麥的水分降幅僅相差0.1%，說明不同通風(fēng)方式對(duì)糧食水分降幅無明顯影響。

2.4 通風(fēng)能耗與經(jīng)濟(jì)效益分析

由表6可知，小麥倉(cāng)覆膜通風(fēng)比揭膜通風(fēng)的單位能耗低，噸糧費(fèi)用節(jié)省了0.03元。在覆膜通風(fēng)下，稻谷的糧層阻力大于小麥，降溫速度慢，所以稻谷倉(cāng)的電耗比小麥倉(cāng)高。不同雜質(zhì)含量的稻谷覆膜通風(fēng)所產(chǎn)生的電耗差異不大，說明雜質(zhì)因素對(duì)覆膜通風(fēng)過程中的氣流均勻性無明顯影響。

表6 通風(fēng)能耗情況表

本次試驗(yàn)按稻谷儲(chǔ)存3年計(jì)算覆膜通風(fēng)和揭膜通風(fēng)所需的材料費(fèi)和人工工時(shí)。材料費(fèi)：覆膜通風(fēng)100元，揭膜通風(fēng)500元；人工工時(shí)：覆膜通風(fēng)9個(gè)工時(shí)，揭膜通風(fēng)138個(gè)工時(shí)。為節(jié)約儲(chǔ)糧成本，避免資源浪費(fèi)，一般薄膜使用一個(gè)儲(chǔ)糧周期才需更換。材料費(fèi)的差異主要體現(xiàn)在覆膜通風(fēng)在全儲(chǔ)糧周期內(nèi)只壓一次薄膜，對(duì)薄膜損壞程度較小，而揭膜通風(fēng)每次壓膜都會(huì)對(duì)薄膜造成損壞，需更換部分薄膜；人工工時(shí)的差異主要體現(xiàn)在覆膜通風(fēng)安裝支撐架的人工工時(shí)很少，而揭膜通風(fēng)在全儲(chǔ)糧周期內(nèi)需揭膜3次，且期間要進(jìn)行收膜、卷膜、補(bǔ)膜、壓膜等勞動(dòng)強(qiáng)度較大、耗時(shí)較長(zhǎng)的工序。經(jīng)以上對(duì)比，覆膜通風(fēng)與揭膜通風(fēng)在材料費(fèi)方面差異不大，但在人工工時(shí)方面差異較大。在目前糧庫(kù)倉(cāng)儲(chǔ)保管員不足的情況下，創(chuàng)新作業(yè)工藝、改進(jìn)工作方式、節(jié)約人工成本的“小發(fā)明、小創(chuàng)造、小革新”活動(dòng)要鼓勵(lì)、要獎(jiǎng)勵(lì)。

3 結(jié)論與討論

（1）采用小功率軸流風(fēng)機(jī)緩速通風(fēng)，覆膜通風(fēng)與揭膜通風(fēng)均有明顯的降溫效果，且對(duì)水分損失無明顯影響。覆膜通風(fēng)的通風(fēng)均勻性略差于揭膜通風(fēng)，糧堆中上層區(qū)域溫度差異性大，存在氣流不均現(xiàn)象。

（2）覆膜通風(fēng)過程中，不同品種與不同雜質(zhì)含量的糧堆對(duì)通風(fēng)均勻性無顯著影響，小麥倉(cāng)的降溫速率比稻谷倉(cāng)快，水分損失較大。稻谷倉(cāng)通風(fēng)前后水分無明顯變化，保水效果較好，但電耗高于小麥倉(cāng)。

（3）相比揭膜通風(fēng)，覆膜通風(fēng)有良好的經(jīng)濟(jì)效益，大大減少了通風(fēng)電耗，減輕了壓膜揭膜勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了儲(chǔ)糧材料與人工成本，縮短了通風(fēng)后的充氮?dú)庹{(diào)準(zhǔn)備時(shí)間，可使糧食基本全儲(chǔ)存周期處于氣調(diào)儲(chǔ)存狀態(tài)，延緩糧食品質(zhì)變化，提高防蟲防霉的效果。

（4）本試驗(yàn)覆膜通風(fēng)僅揭開倉(cāng)房四角的薄膜，通風(fēng)均勻性優(yōu)勢(shì)不明顯，此工藝還有待于進(jìn)一步優(yōu)化以提升通風(fēng)降溫均勻性，降低各層點(diǎn)的溫度差異性，可根據(jù)通風(fēng)期間各糧層水分梯度變化，分析水分分層狀態(tài)，提高儲(chǔ)糧穩(wěn)定性。