糧堆分階段通風(fēng)研究

邢乃迪　李智深

[摘要]以減少糧食水分損失，延緩糧食品質(zhì)變化和確保儲(chǔ)糧安全為目的，研究從新糧入庫(kù)到出庫(kù)各階段通風(fēng)要素。韶關(guān)庫(kù)從2018年底開(kāi)始進(jìn)行各種組合的糧堆分階段通風(fēng)試驗(yàn)，結(jié)果表明：糧堆的通風(fēng)降溫可分為3個(gè)階段，每個(gè)階段通風(fēng)方式不同，降溫目標(biāo)不同，對(duì)平房倉(cāng)利用小功率分階段緩速通風(fēng)效果好，大直徑筒倉(cāng)由于糧堆高，2.2kW的混流風(fēng)機(jī)降溫效果相對(duì)偏差，可以考慮在冬季最冷的時(shí)節(jié)用大功率風(fēng)機(jī)集中通風(fēng)，以達(dá)到降溫目標(biāo)。

[關(guān)鍵詞]糧堆;分階段通風(fēng);儲(chǔ)糧安全

中圖分類(lèi)號(hào)：S379 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.201909

糧堆通風(fēng)技術(shù)作為儲(chǔ)糧四大技術(shù)之一，是改善儲(chǔ)糧生態(tài)環(huán)境，均衡糧食水分，降低糧溫，確保儲(chǔ)糧安全的重要手段，也是糧庫(kù)建設(shè)的標(biāo)配技術(shù)。在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期，甚至具有無(wú)可替代的明顯優(yōu)勢(shì)[1-3]。然而，在使用的過(guò)程中也存在一些問(wèn)題，為了減少糧食水分損失的“保守通風(fēng)”，只關(guān)注糧溫不在乎損耗和能耗的“過(guò)度通風(fēng)”，不結(jié)合氣候條件、不關(guān)心結(jié)果的“盲目通風(fēng)”，都是儲(chǔ)糧安全的潛在隱患點(diǎn)。另外，隨著空調(diào)和谷冷技術(shù)的不斷改進(jìn)，制冷設(shè)備成本的不斷降低，越來(lái)越多城市，尤其是南方省份的糧庫(kù)，在倉(cāng)房大批量配置空調(diào)和谷冷機(jī)，大有舍棄普通機(jī)械通風(fēng)的趨勢(shì)。為了減少糧食水分損失，“少通風(fēng)、不通風(fēng)”的聲音也是此起彼伏[4-5]。

糧堆是一個(gè)由糧粒、雜質(zhì)、蟲(chóng)害、微生物和氣體組成的綜合生態(tài)體[6]，合理的通風(fēng)是維持糧堆生態(tài)平衡、確保糧食儲(chǔ)存安全的重要手段，也是開(kāi)展空調(diào)和谷冷技術(shù)的基礎(chǔ)條件，研究和發(fā)展糧堆通風(fēng)技術(shù)，減少資源能源浪費(fèi)，勢(shì)在必行[7]。

1 試驗(yàn)基本情況

本試驗(yàn)跟蹤了一個(gè)通風(fēng)周期的溫度數(shù)據(jù)，是韶關(guān)庫(kù)3年通風(fēng)試驗(yàn)的階段性成果。本試驗(yàn)研究不同階段的通風(fēng)模式、通風(fēng)設(shè)備選型、參數(shù)設(shè)定、糧食水分、質(zhì)量等與通風(fēng)方式的關(guān)系、糧溫與通風(fēng)方式變化規(guī)律等，為下一步開(kāi)展智能通風(fēng)作業(yè)提供可靠的技術(shù)參數(shù)和策略，進(jìn)一步提升糧庫(kù)智能化整體水平。

1.1 氣候綜述

廣東省屬于東亞季風(fēng)區(qū)，從北向南分別為中亞熱帶、南亞熱帶和熱帶氣候，大部分地區(qū)屬于高溫高濕的第七儲(chǔ)糧區(qū)，長(zhǎng)夏無(wú)冬，年平均氣溫為20℃～26℃。

韶關(guān)地處廣東最北部，介于第七儲(chǔ)糧區(qū)（高溫高濕）和第五儲(chǔ)糧區(qū)（中溫高濕）之間[8]，年平均氣溫為18.8℃～21.6℃，年度最低平均氣溫7℃～26℃，其中最低平均氣溫出現(xiàn)在1月份，最高平均氣溫出現(xiàn)在7月份，年度最高平均氣溫15℃～34℃，其中最低平均氣溫出現(xiàn)在1月份，最高平均氣溫出現(xiàn)在7、8月份（見(jiàn)圖1）。較廣東其他地區(qū)，特別是珠三角地區(qū)，低溫優(yōu)勢(shì)明顯，韶關(guān)地區(qū)糧堆通風(fēng)降溫階段可集中在每年的1月、2月、12月3個(gè)月中，倉(cāng)房糧堆通風(fēng)降溫有效時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。

氣象資料顯示：韶關(guān)地區(qū)自2011年1月1日—2018年7月1日，共出現(xiàn)雨1283d，占47.8%，多云887d，占33.1%，晴351d，占13.1%，陰155d，占5.8%雪2d，占0.2%，可忽略不計(jì)。歷史風(fēng)向：微風(fēng)1510d，無(wú)持續(xù)風(fēng)向438d，南風(fēng)及偏南風(fēng)向413d，北風(fēng)及偏北風(fēng)向254d，其他風(fēng)向63d，其中北風(fēng)天氣占9.5%。

通過(guò)歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，韶關(guān)地區(qū)每年最低溫度集中在1月份，有效通風(fēng)降溫時(shí)間約30d，其他時(shí)段天氣可根據(jù)通風(fēng)目的不同進(jìn)行選擇。

1.2 試驗(yàn)倉(cāng)房基本情況

本次試驗(yàn)倉(cāng)型為高大平房倉(cāng)（P2、P6、P9）和大直徑筒倉(cāng)（Q2、Q3）。高大平房倉(cāng)：長(zhǎng)60m，寬24m，裝糧線高度6m;1機(jī)3道，4組地上籠通風(fēng)道。大直徑筒倉(cāng)：直徑25m，錐頂高度40.5m。Q2、Q3實(shí)際裝糧高度為30.9m、35.4m。

1.3 糧食基本情況

P2倉(cāng)正在入糧，擬裝糧4 800t稻谷，可完全記錄入糧階段通風(fēng)數(shù)據(jù)。P6、P9倉(cāng)已分別裝4 800t稻谷，熏蒸結(jié)束后，轉(zhuǎn)入靜態(tài)儲(chǔ)糧，進(jìn)行冬季通風(fēng)降溫試驗(yàn)。Q2倉(cāng)12 750t小麥正在入倉(cāng)，可開(kāi)展筒倉(cāng)全過(guò)程通風(fēng)試驗(yàn)。Q3倉(cāng)1萬(wàn)t稻谷擬出庫(kù)后入倉(cāng)，可開(kāi)展不同入糧時(shí)間段通風(fēng)試驗(yàn)。

2 試驗(yàn)器材

0.55kW軸流風(fēng)機(jī)、1.1kW墻風(fēng)機(jī)（軸流）、2.2kW混流風(fēng)機(jī)、7.5kW離心風(fēng)機(jī)、電子測(cè)溫系統(tǒng)、倉(cāng)溫實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)、風(fēng)速測(cè)定儀。

3 試驗(yàn)方法

由于一次性通風(fēng)方式（即不管新舊糧，只在冬季低溫時(shí)間通風(fēng)的方法）具有很高的風(fēng)險(xiǎn)性，因此本試驗(yàn)方案只研究不同階段不同通風(fēng)模式，并以此作為分階段通風(fēng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

3.1 通風(fēng)準(zhǔn)備工作

3.1.1 通風(fēng)方式與機(jī)型配置

通風(fēng)方式與機(jī)型配置（見(jiàn)表1）。

3.1.2 降溫目標(biāo)

入庫(kù)開(kāi)始的通風(fēng)要達(dá)到正常糧溫均衡，最高和最低點(diǎn)不大于2℃;冬季降溫目標(biāo)設(shè)定為全倉(cāng)平均糧溫15℃以下。

3.2 分階段通風(fēng)

（1）第1階段：P2倉(cāng)正在入庫(kù)，可以開(kāi)展入庫(kù)階段的通風(fēng)，通風(fēng)口安裝4臺(tái)0.55kW軸流風(fēng)機(jī)，根據(jù)入糧進(jìn)度和地上籠覆蓋情況，分組通風(fēng)，由于10月底—11月初溫度已下降，因此擬利用晚間低溫時(shí)段進(jìn)行通風(fēng)。Q2倉(cāng)通風(fēng)方式同上。

（2）第2階段：P2、Q2倉(cāng)成貨位后，平整糧面。使用0.55kW軸流風(fēng)機(jī)下行式通風(fēng)，排出把糧堆內(nèi)的濕熱氣體，消除亂溫，均溫均濕，及時(shí)密閉熏蒸殺蟲(chóng)。

（3）第3階段： 熏蒸結(jié)束后的通風(fēng)（11月底—12月初）。2019年第1波冷空氣來(lái)臨，整體氣溫下降，相對(duì)恒定且氣溫較低時(shí)。P6倉(cāng)采用墻風(fēng)機(jī)上行負(fù)壓通風(fēng)，P9倉(cāng)采用大功率離心風(fēng)機(jī)上行式通風(fēng)。P2、Q2倉(cāng)繼續(xù)使用小功率風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)。

（4）第4階段：12月中—1月底，強(qiáng)冷空氣來(lái)襲，氣溫下降至7℃左右。所有試驗(yàn)倉(cāng)房按照既定方式通風(fēng)，直到達(dá)到目標(biāo)溫度。

（5）第5階段：1月底—2月初，根據(jù)冷空氣狀況，對(duì)各試驗(yàn)場(chǎng)補(bǔ)充通風(fēng)，或進(jìn)行局部通風(fēng)。

3.3 其他通風(fēng)方式

2019年根據(jù)我?guī)斓妮啌Q入庫(kù)計(jì)劃，選擇一座倉(cāng)房進(jìn)行多種方式混合式通風(fēng)，具體通風(fēng)作業(yè)方式參照總公司下發(fā)的分階段通風(fēng)試驗(yàn)方案。

4 試驗(yàn)過(guò)程數(shù)據(jù)記錄

4.1 通風(fēng)記錄

記錄通風(fēng)期間的風(fēng)機(jī)參數(shù)，通風(fēng)時(shí)長(zhǎng)等內(nèi)容。所有試驗(yàn)倉(cāng)房在冬季通風(fēng)過(guò)程中，只有Q3倉(cāng)分為“三階段”通風(fēng)（見(jiàn)表2）。

4.2 溫度記錄

記錄通風(fēng)期間的大氣溫濕度、試驗(yàn)倉(cāng)倉(cāng)溫、糧溫等數(shù)據(jù)（見(jiàn)表3～表7）。

5 結(jié)果與分析

由圖2可知：P2倉(cāng)經(jīng)歷一個(gè)通風(fēng)周期后，平均糧溫由20.4℃降至10.8℃，降幅9.6℃。達(dá)到冬季降溫目標(biāo)。累計(jì)通風(fēng)時(shí)間320h，總耗電704kW·h，單位能耗0.02 kW·h/（℃·t）。

由圖3可知：P6倉(cāng)經(jīng)歷一個(gè)通風(fēng)周期后，平均糧溫由25.6℃降至10.8℃，降幅14.8℃。達(dá)到冬季降溫目標(biāo)。累計(jì)通風(fēng)時(shí)間450h，總耗電935kW·h，單位能耗0.04kW·h/（℃·t）。

由圖4可知：P9倉(cāng)經(jīng)歷一個(gè)通風(fēng)周期后，平均糧溫由23.2℃降至10.8℃，降幅12.4℃。達(dá)到冬季降溫目標(biāo)。累計(jì)通風(fēng)時(shí)間429h，總耗電944kW·h，單位能耗0.02kW·h/（℃·t）。

由圖5可知：Q2倉(cāng)經(jīng)歷一個(gè)通風(fēng)周期后，平均糧溫由19.3℃降至16.4℃，降幅2.9℃。未達(dá)到冬季降溫目標(biāo)。累計(jì)通風(fēng)時(shí)間219 h，總耗電1 927kWh，單位能耗0.05kW·h/（℃·T）。

由圖5可知：Q2倉(cāng)經(jīng)歷一個(gè)通風(fēng)周期后，平均糧溫由19.3℃降至16.4℃，降幅2.9℃。未達(dá)到冬季降溫目標(biāo)。累計(jì)通風(fēng)時(shí)間219 h，總耗電1927kW·h，單位能耗0.05kW·h/（℃·T）。

由圖6可知：Q3倉(cāng)經(jīng)歷一個(gè)通風(fēng)周期后，平均糧溫由18.7℃降至11.8℃，降幅6.9℃。達(dá)到冬季降溫目標(biāo)。累計(jì)通風(fēng)時(shí)間243h，總耗電7290kW·h，單位能耗0.13kW·h/（℃·T）。

高大平房倉(cāng)：從表8可以看出，經(jīng)過(guò)一個(gè)通風(fēng)周期后，3座平房倉(cāng)平均糧溫均降至10.8℃，達(dá)到冬季通風(fēng)降溫目標(biāo)。P6倉(cāng)的降溫效果相對(duì)P2和P9倉(cāng)，降幅偏大，但是其通風(fēng)所需時(shí)間較長(zhǎng)，單位能耗較高。

大直徑筒倉(cāng)：Q2和Q3倉(cāng)經(jīng)過(guò)冬季通風(fēng)，倉(cāng)房平均糧溫分別降至16.4℃、11.8℃。其中Q2倉(cāng)未達(dá)到通風(fēng)降溫目標(biāo)，Q3倉(cāng)雖然達(dá)到通風(fēng)降溫目標(biāo)，但是單位能耗相對(duì)偏大。因?yàn)榇笾睆酵矀}(cāng)倉(cāng)容較大，裝糧高度較高，必然導(dǎo)致通風(fēng)阻力增大，達(dá)到降溫目標(biāo)所需要的時(shí)間較長(zhǎng)。對(duì)于大直筒倉(cāng)（淺圓倉(cāng)）來(lái)講，利用秋冬通風(fēng)降糧溫通風(fēng)需要做好兩點(diǎn)：第一點(diǎn)緊抓時(shí)機(jī)，對(duì)于南方地區(qū)，整個(gè)冬季的有效通風(fēng)時(shí)間較短，只有1個(gè)月左右。第二點(diǎn)選用大功率（7.5kW）的離心風(fēng)機(jī)，雖然成本投入較大，但是可以有效降低糧溫，保障儲(chǔ)糧安全。

6 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)P2、P6、P9、Q3 4個(gè)倉(cāng)的平均糧溫變化進(jìn)行對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，2018—2019年冬季通風(fēng)整體大致可分為3個(gè)階段：

第1階段在11月份左右，通風(fēng)降溫效果最為明顯，降幅較高。但此階段氣溫仍然偏高，降溫目標(biāo)不低于15℃為宜，過(guò)低則不經(jīng)濟(jì)。平房倉(cāng)可選擇低功率的風(fēng)機(jī)或自然通風(fēng)，大直徑筒倉(cāng)（淺圓倉(cāng)）建議選擇大功率（7.5kW）離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行初步通風(fēng)。

第2階段在12月份左右，這一階段氣溫明顯下降并有寒流南下，尤其在夜間溫度較低。對(duì)比P2、P6和P9倉(cāng)12月初降溫效果，雖然1.1kW的墻風(fēng)機(jī)與0.55kW的軸流風(fēng)機(jī)相比，其降溫效果更佳明顯，但是通風(fēng)時(shí)長(zhǎng)相對(duì)較長(zhǎng)，單位能耗較高。由此，建議此階段平房倉(cāng)選擇0.55kW的軸流風(fēng)機(jī)，下行式通風(fēng)。大直徑筒倉(cāng)或淺圓倉(cāng)繼續(xù)選擇大功率（7.5kW）風(fēng)機(jī)，上行式通風(fēng)。但是由于12月份的氣溫還未達(dá)到最低，因此在考慮成本的情況下，第二階段目標(biāo)溫度不宜低于10℃。

第3階段在1月份左右，每年此階段氣溫最低，也是達(dá)到降溫目標(biāo)最關(guān)鍵的階段。通風(fēng)方式可結(jié)合前兩個(gè)階段的通風(fēng)效果，可繼續(xù)選擇0.55kW的軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)。但是對(duì)圖4和圖5進(jìn)行比較分析可得，2.2kW軸流風(fēng)機(jī)對(duì)大直徑筒倉(cāng)的通風(fēng)降溫效果較差。因而，對(duì)于大直徑筒倉(cāng)或者淺圓倉(cāng)來(lái)說(shuō)，要根據(jù)氣溫的情況選擇合適的離心風(fēng)機(jī)。為了爭(zhēng)取時(shí)間可以考慮采用7.5kW大功率的離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)，從而達(dá)到冬季降溫目標(biāo)。

7 討論與建議

在本次試驗(yàn)過(guò)程中，由于實(shí)際工作情況，水分測(cè)定工作無(wú)法完成，因此導(dǎo)致本次試驗(yàn)存在不足之處，水分?jǐn)?shù)據(jù)可能影響到最終結(jié)論的判定。比如，選取大功率的風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)，一方面可以有效降低糧溫，儲(chǔ)糧安全得到保障;而另一方面糧食水分有可能大幅度下降，導(dǎo)致糧食損耗增大。

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Study on Phased Ventilation of Grain Piles

Xing Naidi，Li Zhishen

（Guangdong Province Grain Reserves Corporation Shaoguan subordinate Depot，Shaoguan，Guangdong 512023）

Abstract：In order to reduce the loss of grain moisture， delay the change of grain quality and ensure the safety of grain storage， the ventilation elements from New grain into and out of storage were studied. From the end of 2018， Shaoguan Library began to conduct various combinations of phased ventilation experiments for grain piles. The results showed that the ventilation and cooling of grain piles can be divided into three stages. Each stage has different ventilation methods and different cooling goals. The use of small power for bungalows is phased and the speed of ventilation is good. Due to the height of the grain stack，the cooling effect of the 2.2kW mixed flow fan is relatively poor.It can be considered to use high-power fans to concentrate ventilation in the coldest season of winter to achieve the cooling goal.

Key Words：grain piles，phased ventilation，grain storage safety