稻谷平房倉橫向谷冷通風(fēng)試驗(yàn)研究

陳昌勇 莫韓御 甘平洋

[摘要]本研究通過使用分體式谷物冷卻機(jī)對安裝橫向通風(fēng)系統(tǒng)的24m跨度高大平房倉進(jìn)行通風(fēng)降溫試驗(yàn)，研究橫向谷冷通風(fēng)工藝的降溫效果以及能耗狀況。試驗(yàn)結(jié)果表明：橫向谷冷通風(fēng)工藝在24m跨度高大平房倉內(nèi)應(yīng)用降溫效率高、保水效果好、糧溫均勻性好且能耗低，單位能耗僅為0.185kW·h/（t·℃）。

[關(guān)鍵詞]谷冷通風(fēng)工藝;高大平房倉;橫向通風(fēng)系統(tǒng)

中圖分類號：S379.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.202005

中國是世界第一產(chǎn)糧大國，稻谷是中國主要的糧食品種，2019年產(chǎn)量達(dá)2.096億t，在我國的糧食生產(chǎn)和儲備上具有舉足輕重的地位[1]。儲藏溫度是影響稻谷儲存品質(zhì)變化的主要因素[2]，儲藏溫度過高易導(dǎo)致稻谷結(jié)露結(jié)塊、發(fā)熱霉變、品質(zhì)劣變等問題[3]，故如何有效控溫是保持稻谷原有品質(zhì)的關(guān)鍵。谷物冷卻技術(shù)是指采用谷冷機(jī)對空氣進(jìn)行冷卻降溫和調(diào)濕，并將恒溫恒濕的空氣吹入糧堆，對糧堆進(jìn)行冷卻降溫的一項(xiàng)先進(jìn)適用的控溫和低溫儲藏技術(shù)[4]。與常規(guī)自然通風(fēng)技術(shù)相比，其具有不受季節(jié)和地理位置限制、保持糧食水分、降低儲糧損耗的優(yōu)勢，特別是對于南方高溫高濕地區(qū)夏季的控溫具有重要作用。目前谷物冷卻技術(shù)在安裝有豎向通風(fēng)系統(tǒng)的平房倉和淺圓倉中得到大量應(yīng)用[5-7]，但在橫向通風(fēng)系統(tǒng)倉房中應(yīng)用的報道較少[8]，快速降溫的同時減少糧食損失和能源消耗是當(dāng)前谷物冷卻低溫儲糧的重要發(fā)展趨勢。

本研究以稻谷為試驗(yàn)對象，通過對湖南地區(qū)具有橫向通風(fēng)系統(tǒng)的24m跨度高大平房倉進(jìn)行通風(fēng)降溫試驗(yàn)研究，探索湖南地區(qū)橫向通風(fēng)平房倉的谷冷通風(fēng)降溫效果及能耗狀況，為橫向谷冷通風(fēng)工藝的進(jìn)一步推廣應(yīng)用提供基礎(chǔ)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)倉房情況

供試高大平房倉為湖南金山糧油食品有限公司開慧糧庫0P4號倉：長36m，寬24m，裝糧安全線高6m;倉內(nèi)通風(fēng)系統(tǒng)為橫向通風(fēng)系統(tǒng)，倉房南北兩側(cè)各配3個通風(fēng)口;墻面及地面用納米材料進(jìn)行了氣密性處理;倉頂噴涂聚氨酯發(fā)泡材料;糧面覆有茂金絲復(fù)合糧食專用膜，并用雙槽管密封;建筑頂部安裝有太陽能光伏板。

1.2 試驗(yàn)糧情況

供試糧食為湖南產(chǎn)晚秈稻谷2 773.6t，于2017年1月入倉，入倉水分為13.5%，雜質(zhì)含量為1.0%，儲存方式為倉內(nèi)散儲。

1.3 試驗(yàn)設(shè)備

1.3.1 GLA 55f 型分體式谷冷機(jī)（3臺）

北京東方孚德技術(shù)發(fā)展中心生產(chǎn)，標(biāo)準(zhǔn)工況制冷量為55kW，總配備功率31kW，配備溫/濕度控制系統(tǒng)、無線控制系統(tǒng)以及協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。

1.3.2 智能型氣密性測定裝置（1臺）

河南未來機(jī)電工程有限公司生產(chǎn)，風(fēng)壓990Pa，風(fēng)量5 270m3/h，功率3kW。

1.3.3 糧情檢測系統(tǒng)（1套）

鄭州貝博電子股份有限公司生產(chǎn)，全倉共配置測溫電纜48根，每根測溫電纜上有4個測溫傳感器，共計(jì)192個測溫點(diǎn)，其中，垂直方向上分4層（由上而下依次為一層、二層、三層、四層），水平方向上分8個截面（由南往北依次為南一截面、南二截面、南三截面、北三截面、北二截面、北一截面），具體測溫點(diǎn)分布情況如圖1所示。

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 通風(fēng)方法

檢查糧面和大門薄膜密封性，關(guān)閉南北兩側(cè)橫向通風(fēng)主風(fēng)道的隔斷閥和環(huán)流閥。如圖1所示，在倉房的南側(cè)和北側(cè)的通風(fēng)口分別連接3臺谷物冷卻機(jī)和3臺風(fēng)機(jī)，倉內(nèi)開啟1扇排氣窗，將谷物冷卻機(jī)通風(fēng)參數(shù)設(shè)置為出風(fēng)溫度12℃～13℃，出風(fēng)濕度85%，開啟谷物冷卻機(jī)進(jìn)行降溫通風(fēng)。當(dāng)整倉平均糧溫降到目標(biāo)值，冷卻峰面移出出風(fēng)口，結(jié)束實(shí)驗(yàn)。

1.4.2扦樣方法

在倉房四角和中央布置5個扦樣點(diǎn)，具體布點(diǎn)如圖2所示，每個扦樣點(diǎn)取3層，分別在糧面以下0.5m（上層）、糧堆中間（中層）和地面以上0.5m（下層）。試驗(yàn)開始前和試驗(yàn)結(jié)束后分別扦樣檢測。

1.4.3 氣密性測試

按照《糧油儲藏平房倉氣密性要求》（GB/T 25229—2010）中的負(fù)壓壓力衰減法進(jìn)行測定。

1.4.4 水分含量測定

按照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測定》（GB 5009.3—2016）中的直接干燥法進(jìn)行測定。

1.4.5 溫度測定

使用糧情檢測系統(tǒng)每隔1小時測定一次糧溫。

1.4.6 能耗測定

試驗(yàn)開始時和結(jié)束時記錄每臺谷物冷卻機(jī)和配套風(fēng)機(jī)的電表讀數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 橫向谷冷通風(fēng)溫度變化情況

2.1.1整倉及各層糧溫變化情況

本試驗(yàn)從2018年10月13日11：00開始，到10月15日14：00結(jié)束通風(fēng)，共耗時51h，通風(fēng)期間環(huán)境溫度為14℃～21℃，相對濕度為60.2%～93.4%。整倉及各層糧溫變化情況如圖3所示。由圖3可知，整倉平均糧溫從21.0℃降到16.3℃，降溫幅度為4.7℃，冷鋒前沿由南向北推進(jìn)速度為0.47m/h，降溫速度快。通風(fēng)0～12h的溫度平均變化率最高，為0.13℃/h;通風(fēng)12～24h的溫度平均變化率為0.09℃/h;通風(fēng)24～36h和36～48h的溫度平均變化率均為0.08℃/h;通風(fēng)48～51h的溫度平均變化率為0.07℃/h。這說明通風(fēng)過程中，前期的通風(fēng)降溫效果更明顯，原因在于前期糧堆和進(jìn)倉冷空氣之間的溫差較大，隨著倉內(nèi)溫度的降低，溫差減小，降溫速度也隨之降低。

各糧層（一、二、三、四層）分別從試驗(yàn)前的22.3℃、21.5℃、19.9℃和20.3℃降至試驗(yàn)后的17.3℃、15.8℃、16.0℃和16.1℃，各糧層溫度變化具有很高的一致性，通風(fēng)均勻。整倉最高糧溫點(diǎn)也從通風(fēng)前的32.9℃下降到19.4℃，說明橫向谷冷通風(fēng)工藝對糧堆局部高溫點(diǎn)具有很好的降溫處理效果。

2.1.2 各截面糧溫變化情況

各截面糧溫的變化情況如圖4所示，通風(fēng)前，各截面糧均溫均在19℃以上，各截面糧均溫分別為北一截面23.6℃、北二截面19.9℃、北三截面19.2℃、南一截面22.7℃，南二截面20.9℃，南三截面19.7℃。其中，南北兩側(cè)靠墻的北一截面和南一截面溫度明顯高于其他截面。通風(fēng)后，各截面糧均溫均在18℃以下，各截面糧均溫分別為北一截面17.8℃，北二截面17.2℃，北三截面16.4℃，南一截面14.8℃，南二截面15.7℃，南三截面15.8℃。其中，溫度最低為靠近谷冷機(jī)進(jìn)風(fēng)口的南一截面。在間距約為4.4m的相鄰2個截面之間的平均糧溫變化不大于0.9℃，沿冷風(fēng)推進(jìn)方向單位糧層的糧溫差約為0.2℃，由此可見，本次橫向谷冷通風(fēng)沿冷風(fēng)推進(jìn)方向降溫均勻一致。

在通風(fēng)過程中，冷風(fēng)從進(jìn)風(fēng)口端的南一截面逐漸向出風(fēng)口端的北一截面推進(jìn)。研究發(fā)現(xiàn)，各個截面的糧均溫并不是一開始就逐漸降低的，南二截面、南三截面、北二截面和北三截面均出現(xiàn)先升高后降低的現(xiàn)象，這是因?yàn)橥L(fēng)前南一截面的溫度高于中間四個截面，風(fēng)機(jī)將南一截面原有的熱風(fēng)由南向北拉出，使南二截面等中間位置截面的溫度暫時升高，當(dāng)冷風(fēng)通過時又使糧溫逐漸下降。

2.2 橫向谷冷通風(fēng)氣密性測定情況

使用智能型氣密性測定裝置，測得-300Pa壓力半衰期的倉房氣密性為246s，接近國家一級標(biāo)準(zhǔn)。測定過程中發(fā)現(xiàn)通風(fēng)口和薄膜的密閉情況對氣密性結(jié)果的影響很大，一定要做好查漏補(bǔ)漏工作，確保糧倉的密閉性。

2.3 橫向谷冷通風(fēng)工藝對糧堆水分的影響

如圖5所示，橫向谷冷通風(fēng)前糧堆平均水分為13.05%，通風(fēng)后糧堆平均水分為13.02%，橫向谷冷通風(fēng)后糧堆水分基本沒有降低，說明保水效果良好。

2.4 橫向谷冷通風(fēng)工藝對能耗的影響

根據(jù)《糧油儲藏谷物冷卻機(jī)應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（GB/T 29374—2012）計(jì)算單位能耗，結(jié)果如表1所示。本次通風(fēng)累計(jì)耗電量為2 415.9kw·h，單位能耗為0.185kW·h/（t·℃），僅為標(biāo)準(zhǔn)中限定的最大能耗指標(biāo)0.5kW·h/（t·℃）的37%，同時也低于文獻(xiàn)中報道的單位能耗，說明橫向谷冷通風(fēng)工藝試驗(yàn)?zāi)芎牡汀?/p>

3 結(jié) 論

（1）在24m跨度高大平房倉中應(yīng)用橫向谷冷通風(fēng)工藝，整倉平均糧溫從21.0℃降至16.3℃，降溫幅度為4.7℃，單位能耗僅為0.185kW·h/（t·℃），顯著低于國標(biāo)中限定的最大能耗指標(biāo)，具有冷卻效率高、降溫均勻性好、保水效果顯著和能耗低的特點(diǎn)。

（2）橫向谷冷通風(fēng)降溫效果與倉房氣密性和保溫隔熱性緊密相關(guān)，氣密性和保溫隔熱性效果越好，冷氣流從南至北推進(jìn)的速度越快，降溫速度越快，降溫效果越好，橫向谷冷通風(fēng)工藝實(shí)施成本越低。橫向谷冷通風(fēng)前應(yīng)做好倉房氣密性檢查、補(bǔ)漏、改造以及保溫隔熱改造工作。

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