高溫高濕區(qū)大直徑淺圓倉(cāng)不同風(fēng)機(jī)組負(fù)壓通風(fēng)試驗(yàn)

劉進(jìn)吉 王曉博 侯俊華 趙磊

【摘要】高溫高濕區(qū)大直徑淺圓倉(cāng)負(fù)壓通風(fēng)應(yīng)用與能耗分析缺乏報(bào)道。通過(guò)使用不同功率風(fēng)機(jī)進(jìn)行負(fù)壓通風(fēng)試驗(yàn)，探索高溫高濕區(qū)大直徑淺圓倉(cāng)在負(fù)壓通風(fēng)方式下的通風(fēng)效果和糧溫的變化規(guī)律。試驗(yàn)結(jié)果表明：使用負(fù)壓通風(fēng)能夠達(dá)到通風(fēng)降溫的目的，其中大功率風(fēng)機(jī)降溫效果明顯，使用小功率風(fēng)機(jī)的單位能耗低于大功率風(fēng)機(jī)；大功率風(fēng)機(jī)在負(fù)壓通風(fēng)后期的降溫效率會(huì)有顯著下降；下行式負(fù)壓通風(fēng)過(guò)程中糧堆內(nèi)部自上而下糧溫逐層降低；大功率風(fēng)機(jī)有利于糧堆內(nèi)部的糧溫均衡，延長(zhǎng)通風(fēng)時(shí)間也可以均衡糧溫。

【關(guān)鍵詞】大直徑淺圓倉(cāng)；負(fù)壓；通風(fēng)；單位能耗；糧溫

淺圓倉(cāng)作為一種新興倉(cāng)型，由于其單倉(cāng)倉(cāng)容大、機(jī)械化程度高、氣密保溫性能較好等諸多優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)在全國(guó)各地得到了大力發(fā)展，目前已成為大型糧庫(kù)的主要倉(cāng)型。機(jī)械通風(fēng)作為現(xiàn)代化糧倉(cāng)的必備技術(shù)，其處理糧堆發(fā)熱以及冬季降低糧溫的功能得到了倉(cāng)儲(chǔ)行業(yè)的一致認(rèn)可，大量學(xué)者對(duì)機(jī)械通風(fēng)技術(shù)進(jìn)行了一系列探索，解決了一些技術(shù)問(wèn)題。伴隨著直徑超過(guò)25m，裝糧高度超過(guò)25m的大直徑淺圓倉(cāng)逐漸成為倉(cāng)儲(chǔ)企業(yè)的首選，以及節(jié)能減排和科學(xué)保糧的要求，如何合理地利用機(jī)械通風(fēng)技術(shù)進(jìn)行糧食保管工作，需要進(jìn)行進(jìn)一步的探索。

我?guī)斓靥幐邷馗邼裆鷳B(tài)區(qū)，一年內(nèi)適合通風(fēng)的時(shí)間較短。如何選擇更合理的通風(fēng)方式進(jìn)行降溫，一直是探索的重點(diǎn)。為了探索高溫高濕區(qū)大直徑淺圓倉(cāng)通風(fēng)節(jié)能減耗方法和措施，我?guī)觳扇×藘煞N不同功率的風(fēng)機(jī)組合對(duì)倉(cāng)房開(kāi)展負(fù)壓通風(fēng)試驗(yàn)，檢測(cè)各倉(cāng)房的降溫效果，能耗情況等。

1材料和方法

1.1試驗(yàn)倉(cāng)房

選取我?guī)?個(gè)大直徑淺圓倉(cāng)作為試驗(yàn)倉(cāng)房，單倉(cāng)直徑25m，設(shè)計(jì)裝糧高度27.2m，倉(cāng)容10 000t，風(fēng)道采用內(nèi)中外3圈的環(huán)形地槽風(fēng)道，倉(cāng)內(nèi)配有中心減壓管，倉(cāng)頂設(shè)有4個(gè)自然通風(fēng)口和4個(gè)機(jī)械通風(fēng)口。試驗(yàn)倉(cāng)房編號(hào)分別為Q25、Q27、Q28、Q29。

1.2器材

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

1.3供試糧食

試驗(yàn)倉(cāng)糧食均為異地移庫(kù)糧，采用機(jī)械入庫(kù)方式，經(jīng)流程由倉(cāng)頂中心減壓管人庫(kù)，各倉(cāng)糧食情況如表1所示。

1.4試驗(yàn)方法

冬季對(duì)各倉(cāng)分別使用2臺(tái)5.5kW離心風(fēng)機(jī)或2臺(tái)2.2kW軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行下行式負(fù)壓通風(fēng)。其中內(nèi)圈中圈風(fēng)道共用1個(gè)出氣口，外圈風(fēng)道1個(gè)出氣口。通風(fēng)過(guò)程按照冬季通風(fēng)技術(shù)規(guī)程進(jìn)行操作。通過(guò)降溫效果、單位能耗等情況分析不同風(fēng)機(jī)組負(fù)壓通風(fēng)的通風(fēng)效果。

2結(jié)果與分析

各倉(cāng)通風(fēng)方式如表2所示。

2.1通風(fēng)降溫情況

各倉(cāng)降溫效果如圖1所示：

從圖1可以看出，各倉(cāng)在通風(fēng)過(guò)程中，平均糧溫均隨著通風(fēng)時(shí)間的增加而逐漸下降。本批移庫(kù)糧食均計(jì)劃于2018年6月份之前進(jìn)行出庫(kù)，通風(fēng)過(guò)程中并不要求將糧溫降至極低，通風(fēng)結(jié)束后各倉(cāng)平均糧溫均低于20℃，達(dá)到了通風(fēng)降溫的目的。從各倉(cāng)平均糧溫曲線得出，采取負(fù)壓通風(fēng)時(shí)，使用大功率風(fēng)機(jī)的降溫速度明顯大于小功率風(fēng)機(jī)。從Q27和Q28倉(cāng)平均糧溫曲線得出（見(jiàn)圖3、圖4），糧溫較高的倉(cāng)房降低到同樣的溫度需要進(jìn)行更長(zhǎng)時(shí)間的通風(fēng)。從Q25和Q29倉(cāng)平均糧溫曲線得出（見(jiàn)圖2、圖5），同樣溫度的倉(cāng)房進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的通風(fēng)可以使糧溫降至更低。通風(fēng)降溫過(guò)程是糧堆與通入糧堆的冷空氣之間進(jìn)行熱交換的一個(gè)過(guò)程，風(fēng)機(jī)功率越大，單位時(shí)間內(nèi)通入糧堆的冷空氣就越多，降溫效果就越明顯。同時(shí)，糧堆與冷空氣之間的熱交換是一個(gè)緩慢的過(guò)程，需要足夠的通風(fēng)時(shí)長(zhǎng)才能徹底的降溫。

從平均糧溫曲線得出，在負(fù)壓通風(fēng)過(guò)程中，各倉(cāng)平均糧溫的下降速度均呈現(xiàn)出先快后慢的情況，說(shuō)明各倉(cāng)的通風(fēng)降溫效率均隨著通風(fēng)時(shí)間的增加而逐漸降低。在通風(fēng)前期冷空氣被抽入糧堆，糧堆與空氣溫差較大，進(jìn)行充分的熱交換。隨著通風(fēng)時(shí)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(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)的Q25、Q29倉(cāng)平均糧溫下降速度變化幅度較大，使用小功率風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)的Q27、Q28倉(cāng)平均糧溫下降速度變化幅度較小，說(shuō)明使用大功率風(fēng)機(jī)在通風(fēng)后期效率明顯降低，而小功率風(fēng)機(jī)在通風(fēng)期間均維持著較高的通風(fēng)效率。

從最高糧溫曲線可以看出，各倉(cāng)最高糧溫在通風(fēng)期間均呈現(xiàn)出先平緩波動(dòng)后急劇下降的趨勢(shì)。說(shuō)明在整個(gè)通風(fēng)過(guò)程中，糧堆內(nèi)部的糧溫并不是均衡變化。只有在通風(fēng)一定時(shí)間后，糧堆的最高糧溫才會(huì)開(kāi)始明顯降低，這意味著糧堆整體開(kāi)始逐漸通透。

2.2各倉(cāng)各層糧溫變化情況

為研究通風(fēng)過(guò)程中糧堆各層糧溫變化規(guī)律，在試驗(yàn)過(guò)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(fēng)作業(yè)開(kāi)始前，第12層和1層平均糧溫明顯低于其他各層糧溫。說(shuō)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(cāng)各層糧溫變化圖得出，在整個(gè)負(fù)壓通風(fēng)過(guò)程中，各層糧溫呈現(xiàn)著相同的變化趨勢(shì)，下層較上層有明顯的滯后：開(kāi)始通風(fēng)后，第12層糧溫開(kāi)始明顯下降，其他各層糧溫沒(méi)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(kāi)始出現(xiàn)明顯下降，其他各層糧溫沒(méi)有明顯變化；以此類推直至第1層糧溫下降。同時(shí)各層糧溫下降幅度相差不大。這說(shuō)明在負(fù)壓通風(fēng)過(guò)程中，糧堆糧溫并不是整體均衡降低，而是呈現(xiàn)出非常規(guī)律性的自上而下逐層降低。

Q25倉(cāng)通風(fēng)結(jié)束后各層糧溫溫差明顯小于Q29倉(cāng)，Q28倉(cāng)通風(fēng)結(jié)束后各層糧溫溫差明顯小于Q27倉(cāng)。說(shuō)明使用相同的風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)作業(yè)，隨著通風(fēng)時(shí)間的增加，糧堆內(nèi)部的糧溫會(huì)更加均衡。同時(shí)可以得出，大功率風(fēng)機(jī)更有利于糧溫的均衡。

2.3能耗情況

從表3得知，使用兩臺(tái)2.2kW風(fēng)機(jī)通風(fēng)降溫的單位能耗低于使用兩臺(tái)5.5kW風(fēng)機(jī)的單位能耗。我?guī)齑笾睆酵矀}(cāng)糧堆高度較高，需要足夠的通風(fēng)時(shí)間才能達(dá)到徹底的降溫效果，功率較大的風(fēng)機(jī)相應(yīng)的能耗大。

各倉(cāng)單位能耗均低于國(guó)家地槽機(jī)械通風(fēng)的0.075kW·h/（t·℃）的能耗標(biāo)準(zhǔn)，并且低于相關(guān)研究的能耗情況。主要是因?yàn)樵撆Z食為夏季高溫季節(jié)來(lái)糧，進(jìn)糧結(jié)束后沒(méi)有采取降溫措施。通風(fēng)前原始糧溫較高，通風(fēng)過(guò)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(lái)看，負(fù)壓通風(fēng)可以達(dá)到通風(fēng)降溫的目的。使用大功率風(fēng)機(jī)的降溫速度大于小功率風(fēng)機(jī)，糧溫更加均衡；使用小功率風(fēng)機(jī)的單位能耗較低，這些規(guī)律均與已經(jīng)報(bào)道的正壓通風(fēng)研究相似。下行式負(fù)壓降溫過(guò)程中，糧堆溫度自上而下逐層降低，糧面與空氣間沒(méi)有明顯溫差，在整個(gè)通風(fēng)過(guò)程中，糧堆表面不會(huì)出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象。

本次試驗(yàn)是負(fù)壓通風(fēng)初步探索，并未針對(duì)糧食水分的變化進(jìn)行研究，也沒(méi)有與正壓通風(fēng)效果進(jìn)行直接對(duì)比。糧食水分在通風(fēng)過(guò)程中的變化一直是倉(cāng)儲(chǔ)企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)，下一步需對(duì)此進(jìn)行跟蹤試驗(yàn)，并與正壓通風(fēng)進(jìn)行通風(fēng)效果比較，探索更適合的通風(fēng)方式。針對(duì)高溫高濕區(qū)“長(zhǎng)夏無(wú)冬”的氣候特點(diǎn)，合理根據(jù)糧食輪換情況以及自然條件選擇合適的風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)，可以在確保降溫效果的前提下有效地節(jié)省能源。