新疆鋼板筒倉(cāng)儲(chǔ)藏適用性研究
——從夏季使用性能看鋼板筒倉(cāng)在新疆地區(qū)的儲(chǔ)藏適用性

王文越，王曉菡，李哲軍，楊雪峰

（1.新疆糧油科學(xué)研究所,烏魯木齊 830000；2.新疆工業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)校（新疆經(jīng)濟(jì)貿(mào)易技師學(xué)院），烏魯木齊 830000）

我國(guó)糧食鋼板倉(cāng)類型主要有波紋板裝配式、螺旋咬邊(利浦)式和焊接式3種[1-3],按儲(chǔ)糧計(jì)算高度與筒倉(cāng)直徑比可分為淺倉(cāng)和深倉(cāng)兩種。其建造過(guò)程中具有結(jié)構(gòu)自重輕、對(duì)場(chǎng)地及基礎(chǔ)要求低、工程造價(jià)相對(duì)較低、施工工期短等特點(diǎn)；使用過(guò)程中有標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化、機(jī)械化程度高、配套系統(tǒng)較完善、密閉性好及管理方便等優(yōu)點(diǎn)[4],能夠較好地滿足安全儲(chǔ)糧要求。我國(guó)從20世紀(jì)90年代起，鋼板筒倉(cāng)的建造和應(yīng)用逐步得到了認(rèn)可，發(fā)展迅速[5]。

2013年起，為解決倉(cāng)容不足、建設(shè)用地緊張、施工期長(zhǎng)、資金緊張等問(wèn)題，新疆北疆地區(qū)的阿勒泰地區(qū)和昌吉地區(qū)分別建設(shè)了一批鋼板筒倉(cāng)。阿勒泰地區(qū)七縣一市共建設(shè)鋼板筒倉(cāng)14.55萬(wàn)t庫(kù)容，昌吉州四縣市共建設(shè)鋼板筒倉(cāng)12萬(wàn)t庫(kù)容。目前，新疆其它地州計(jì)劃建設(shè)該類型倉(cāng)庫(kù)，鋼板筒倉(cāng)倉(cāng)型是否適合新疆氣候條件?能否達(dá)到安全儲(chǔ)糧要求?有必要針對(duì)鋼板筒倉(cāng)在新疆地區(qū)的儲(chǔ)糧適用性做研究測(cè)試。研究方式主要從鋼板筒倉(cāng)的優(yōu)缺點(diǎn)、性能、成本造價(jià)、工藝操作及適用性等方面與新疆目前大量使用的磚混結(jié)構(gòu)平房倉(cāng)做了對(duì)比分析，為新疆其它地區(qū)倉(cāng)房建設(shè)提供參考。

1 測(cè)試時(shí)間與方法

1.1 測(cè)試時(shí)間

2016年8月18日～2017年8月30日。

1.2 測(cè)試地點(diǎn)

阿勒泰地區(qū)福海中心庫(kù)、青河中心庫(kù)、富蘊(yùn)中心庫(kù)、吉木乃中心庫(kù)、阿勒泰市中心庫(kù)、昌吉州吉木薩三臺(tái)糧站、奇臺(tái)吉布庫(kù)、碧流河庫(kù)、木壘新溝庫(kù)、西吉爾庫(kù)。

1.3 測(cè)試方法

儀器設(shè)備：遼寧寬甸糧情檢測(cè)系統(tǒng)、手持式溫度計(jì)、JSTSQYQ型手提式電動(dòng)扦樣器等。

方式方法：在同一時(shí)間對(duì)鋼板筒倉(cāng)及同庫(kù)區(qū)的磚混結(jié)構(gòu)平房倉(cāng)做溫度、造價(jià)及建造時(shí)間等各個(gè)方面的數(shù)據(jù)采集，對(duì)比分析筒倉(cāng)及磚混結(jié)構(gòu)平房倉(cāng)的工藝操作及適用性等各方面參數(shù)。

2 測(cè)試結(jié)果分析

2.1 投資與建設(shè)周期分析

2.1.1 投資分析

對(duì)鋼板筒倉(cāng)和平房倉(cāng)每萬(wàn)噸倉(cāng)容的建設(shè)投資作比較。

鋼板筒倉(cāng)建設(shè)含清糧設(shè)備、進(jìn)出糧設(shè)備、自動(dòng)測(cè)溫監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，建設(shè)倉(cāng)容10 000 t 1棟，總投資為500萬(wàn)元；建設(shè)倉(cāng)容5 000 t 2棟，總投資為490萬(wàn)元。平房倉(cāng)建設(shè)含進(jìn)出倉(cāng)設(shè)備、地上籠機(jī)械通風(fēng)設(shè)備、自動(dòng)測(cè)溫系統(tǒng)等建設(shè)，建設(shè)倉(cāng)容5 000 t 2棟，總投資為680萬(wàn)元；建設(shè)倉(cāng)容2 500 t 4棟，總投資為690萬(wàn)元，如圖1所示。

圖1 單位倉(cāng)容投資與建設(shè)周期對(duì)比圖

從投資比較可以看出建設(shè)相同規(guī)模倉(cāng)容，鋼板筒倉(cāng)的投資比平房倉(cāng)投資節(jié)省投資36%～40.8%。其中，進(jìn)出糧設(shè)備的配備，鋼板筒倉(cāng)每倉(cāng)均需配備進(jìn)出糧線路1條，平房倉(cāng)進(jìn)出糧設(shè)備配備2條進(jìn)出糧線路，庫(kù)點(diǎn)有多棟平房倉(cāng)時(shí)，2條進(jìn)出糧設(shè)備可共用，因此節(jié)省10～20萬(wàn)元

2.1.2 建設(shè)周期分析

（1）鋼板筒倉(cāng)基礎(chǔ)為鋼筋砼，上部筒身由工廠生產(chǎn)組裝完成，施工期為3個(gè)半月，筒身施工完成即可投入使用，當(dāng)年建當(dāng)年投入使用。

（2）磚混結(jié)構(gòu)平房倉(cāng)，施工期為4個(gè)半月，倉(cāng)體需要1個(gè)半月左右干燥期。一般當(dāng)年建設(shè)第2年才能使用。開(kāi)工早、施工組織嚴(yán)密的當(dāng)年可投入使用。

鋼板筒倉(cāng)建設(shè)周期明顯比平房倉(cāng)短，建設(shè)速度快，當(dāng)年即可投入使用。

2.2 合理使用年限（均按設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的年限比較）

（1）鋼板筒倉(cāng) GB 50322-2011第 1.0.3.條之規(guī)定：鋼板筒倉(cāng)的設(shè)計(jì)使用年限不應(yīng)少于25年。

（2）GB 50320-2014第 6.1.1條之規(guī)定：糧食平房倉(cāng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限應(yīng)為50年，建筑結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)應(yīng)為二級(jí)，抗震預(yù)防類別應(yīng)按丙類建筑執(zhí)行。

從設(shè)計(jì)合理使用年限看，鋼板筒倉(cāng)的工作壽命只有磚混結(jié)構(gòu)平房倉(cāng)的一半多。

2.3 占地面積分析

以每萬(wàn)噸倉(cāng)容占地面積（建筑面積）作比較：

2.3.1 鋼板筒倉(cāng)占地面積

（1）1棟倉(cāng)容1萬(wàn)t、直徑27.5 m鋼板倉(cāng)占地面積約629㎡。

（2）2棟直徑22 m單倉(cāng)倉(cāng)容5 000 t的鋼板倉(cāng)占地面積為397.6㎡×2棟=795.2㎡。

2.3.2 磚混結(jié)構(gòu)平房倉(cāng)占地面積

（1）2 棟×5 000 t倉(cāng)庫(kù)面積為：21.24 m×54.39 m×2棟=2 310.1㎡。

（2）4 棟×2 500 t倉(cāng)庫(kù)面積為：15.28 m×52.74 m×4棟=3 223.5㎡。

磚混結(jié)構(gòu)平房倉(cāng)底占面積是鋼板筒倉(cāng)基地面積的3～3.78倍，且磚混結(jié)構(gòu)平房倉(cāng)倉(cāng)庫(kù)間還需留設(shè)作業(yè)場(chǎng)地、曬場(chǎng)等場(chǎng)地，相比之下鋼板筒倉(cāng)用地較少。

2.4 隔熱材料、性能及溫度測(cè)試

2.4.1 建筑材料及結(jié)構(gòu)

（1）鋼板筒倉(cāng)建筑材料及結(jié)構(gòu)：本次測(cè)試的鋼板筒倉(cāng)筒身材料為M型鋼骨架，內(nèi)壁2 mm壓型鋼板，筒身下半部分二層相疊，上半部分11 m以上為一層板。直徑大于27 m的倉(cāng)筒身下部4 m以下為三層相疊。筒身外壁均為單層2 mm壓型鋼板保護(hù)層。中空100 mm填充巖棉或玻璃絲綿保溫夾心層。部分鋼板倉(cāng)筒身是巖棉保溫，倉(cāng)頂采用苯板保溫。個(gè)別鋼板筒倉(cāng)全倉(cāng)采用苯板保溫。

（2）磚混結(jié)構(gòu)平房倉(cāng)建筑材料及結(jié)構(gòu)：墻體堆糧線以下采用490 mm厚實(shí)心磚墻，堆糧線以上是490 mm厚空心磚墻。屋頂為鋼筋砼屋面板外加100 mm厚苯板保溫層，上做找平層及防水層。

2.4.2 儲(chǔ)糧溫度測(cè)試

測(cè)試時(shí)間：2017年6月13日14∶38，2017年6月20日18∶00。

測(cè)試地點(diǎn)：木壘新溝糧站，福海中心庫(kù)。

測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1和圖2。由表1和圖2可以看出，鋼板筒倉(cāng)保溫隔熱性能較差，由于鋼板倉(cāng)薄壁在夏季太陽(yáng)高溫照射吸熱迅速，升溫快。從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可以看出，中午倉(cāng)溫和氣溫基本相差不大，下午太陽(yáng)西下氣溫下降時(shí)倉(cāng)溫由于積熱的影響反而持續(xù)上升。

表1 鋼板筒倉(cāng)與平房倉(cāng)實(shí)地測(cè)試溫度 ℃

圖2 鋼板筒倉(cāng)與平房倉(cāng)氣溫-倉(cāng)溫對(duì)比圖

從現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)測(cè)及對(duì)數(shù)據(jù)分析可知，倉(cāng)內(nèi)壁南面溫度比北面溫度高約5℃左右。屋頂是積熱傳熱最嚴(yán)重的部位，但使用巖棉或玻璃絲綿作保溫材料時(shí)效果較好，使用苯板保溫材料時(shí)效果較差。

以上測(cè)試的幾個(gè)鋼板筒倉(cāng)和平房倉(cāng)，儲(chǔ)存品種都為小麥。糧食入倉(cāng)后于2016年冬季均進(jìn)行過(guò)谷物冷卻通風(fēng)，倉(cāng)內(nèi)小麥溫度都將在零度以下。測(cè)試時(shí)鋼板筒倉(cāng)和平房倉(cāng)的糧倉(cāng)溫度都不高，表面在20℃左右。周邊靠倉(cāng)壁1 m以下糧溫16℃左右，距倉(cāng)壁4m、糧面下1 m處糧溫5℃左右，倉(cāng)中心1 m以下0℃左右。由圖2可知，平房倉(cāng)保溫隔熱性能比鋼板筒倉(cāng)好，平房倉(cāng)倉(cāng)溫變化明顯滯后于氣溫變化，而鋼板筒倉(cāng)倉(cāng)溫與氣溫變化趨勢(shì)趨近，氣溫和倉(cāng)溫在中午即達(dá)到一樣高，而下午氣溫下降后鋼板筒倉(cāng)倉(cāng)溫繼續(xù)上升，反而倉(cāng)溫比氣溫高3℃左右。

2.5 糧情自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)分析

2.5.1 鋼板筒倉(cāng)

測(cè)溫電纜布置方式為從筒倉(cāng)頂向下通到筒倉(cāng)底布置。直徑27.5 m筒身高23 m，倉(cāng)容10 000 t的鋼板筒倉(cāng)，共設(shè)置11條電纜，布置的比較稀疏，外圈線纜距筒壁5 m左右。直徑22 m的倉(cāng)筒身高19 m，倉(cāng)容5 000 t的鋼板筒倉(cāng)大部分設(shè)置14條線纜，個(gè)別倉(cāng)設(shè)置了20條線纜，外圈線纜布置的距筒壁2.5m左右。

2.5.2 平房倉(cāng)

測(cè)溫電纜從糧面到倉(cāng)底分層分列布置，平面上呈距陣排布，測(cè)溫電纜布置較為規(guī)范。

以上兩者相比，鋼板筒倉(cāng)測(cè)溫電纜平面上較稀疏，特別是27.5 m直徑的筒倉(cāng)，線纜只有11條，不滿足平面分布線纜間距不超過(guò)5 m的要求，檢測(cè)糧溫時(shí)需要人工從倉(cāng)壁補(bǔ)測(cè)，平房倉(cāng)排布則較平均，較易檢測(cè)。

2.6 機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)分析

2.6.1 鋼板筒倉(cāng)通風(fēng)系統(tǒng)

（1）直徑22 m筒設(shè)2～4個(gè)地槽通風(fēng)口，通風(fēng)口對(duì)稱設(shè)置，倉(cāng)地面下設(shè)地槽均勻分配風(fēng)量，選用11 kW風(fēng)機(jī)通風(fēng)。

（2）直徑27.5 m筒倉(cāng)設(shè)2～8個(gè)地槽通風(fēng)口，通風(fēng)口對(duì)稱設(shè)置，倉(cāng)地面下設(shè)地槽均勻分配風(fēng)量，選用15 kW風(fēng)機(jī)通風(fēng)。

倉(cāng)頂部均設(shè)3個(gè)軸流風(fēng)機(jī)，采用底部進(jìn)風(fēng)頂部出風(fēng)的通風(fēng)模式。鋼板筒倉(cāng)直徑27.5 m、倉(cāng)高23 m，通風(fēng)時(shí)從底部進(jìn)風(fēng)頂部出風(fēng)，2 min即可滿足通風(fēng)要求，通風(fēng)效果較好。

2.6.2 平房倉(cāng)通風(fēng)系統(tǒng)

平房倉(cāng)目前采用的都是地上籠通風(fēng)系統(tǒng)，采用正壓式通風(fēng)與負(fù)壓式通風(fēng)兩種形式。

鋼板筒倉(cāng)和平房倉(cāng)兩種倉(cāng)型均可達(dá)到較好通風(fēng)效果。

2.7 消防設(shè)施配套情況分析

2.7.1 鋼板筒倉(cāng)

（1）5 000 t倉(cāng)總空間容量為 8 000 m3。

（2）10 000 t倉(cāng)總空間容量為 15 000 m3。

2.7.2 平房倉(cāng)

（1）5 000 t庫(kù)總空間容量為 12 000 m3。

（2）10 000 t庫(kù)總空間容量為 15 000 m3，一般分設(shè)不同廒間。

從總空間對(duì)比，需要配備消防水池容量基本相同，但鋼板筒倉(cāng)倉(cāng)高30 m左右，需要配備高揚(yáng)程、大壓力的消防設(shè)備。

2.8 糧食清理及進(jìn)出倉(cāng)設(shè)備配置分析

（1）由于鋼板筒倉(cāng)進(jìn)出倉(cāng)系統(tǒng)須防粉塵爆炸，需要配置除塵效果較好的清理設(shè)備或清理塔。

（2）平房倉(cāng)配置一般性能的清理設(shè)備即可滿足要求，不需要專門(mén)清理塔。

2.9 進(jìn)糧設(shè)施分析

（1）鋼板筒倉(cāng)由于倉(cāng)體高度大進(jìn)糧時(shí)容易引起糧食自動(dòng)分級(jí)，需設(shè)防分級(jí)降碎裝置。另一方面糧食進(jìn)出倉(cāng)機(jī)械化程度高，作業(yè)方便省工省力效率高。

（2）平房倉(cāng)相對(duì)裝糧高度低，不需要考慮糧食自動(dòng)分級(jí)問(wèn)題，糧食進(jìn)出倉(cāng)機(jī)械化程度低，地上通風(fēng)籠需人工擺放和拆卸，進(jìn)出糧時(shí)需大量人工，效率低、成本高。

2.10 扦樣檢驗(yàn)工作分析

（1）鋼板筒倉(cāng)5 000 t倉(cāng)直徑22 m，筒身高19m，糧堆深17 m；10 000 t倉(cāng)直徑 27.5 m，筒身高23 m，糧堆深21 m；兩種倉(cāng)型都需要深層扦樣器取樣。第一次去昌糧集團(tuán)三臺(tái)庫(kù)，用JSTSQYQ型手提式電動(dòng)扦樣器只能扦到7 m，實(shí)驗(yàn)測(cè)試過(guò)程中選擇了5.5 kW大功率電動(dòng)扦樣器于2016年11月10日13點(diǎn)20分完成21 m深度扦樣作業(yè)，用時(shí)25 min。

（2）磚混結(jié)構(gòu)平房倉(cāng)堆糧4～8 m高，用電動(dòng)扦樣器和人工扦樣桿都可完成扦樣工作。

2.11 糧堆局部發(fā)熱處理分析

（1）鋼板筒倉(cāng)如果出現(xiàn)局部發(fā)熱，且無(wú)法用通風(fēng)等方法解決的情況時(shí)，需做全倉(cāng)倒糧，進(jìn)出量大、費(fèi)用高。

（2）磚混結(jié)構(gòu)平房倉(cāng)如果出現(xiàn)局部發(fā)熱而無(wú)法用通風(fēng)等方法解決時(shí)可局部倒倉(cāng)，處置相對(duì)方便。

2.12 糧食儲(chǔ)藏安全性能分析

鋼板筒倉(cāng)與平房倉(cāng)同時(shí)間測(cè)溫，測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表2所示。

表2 鋼板筒倉(cāng)與平房倉(cāng)溫度數(shù)據(jù) ℃

由表2可以看出，中午2:00左右倉(cāng)溫和氣溫已基本一致，到下午4：00～5：00倉(cāng)溫明顯高于氣溫。鋼板筒倉(cāng)頂部的太陽(yáng)直射積熱性能使倉(cāng)溫持續(xù)升高，且散熱降溫很慢。倉(cāng)頂?shù)妮S流風(fēng)機(jī)無(wú)法達(dá)到及時(shí)散熱作用，負(fù)壓排熱基本無(wú)效果，倉(cāng)體傳熱也比平房倉(cāng)嚴(yán)重，用手觸摸內(nèi)倉(cāng)壁鋼板有熱感。鋼板筒倉(cāng)冬季進(jìn)行谷物冷卻后，度夏過(guò)程中糧堆的冷芯熱皮現(xiàn)象非常嚴(yán)重。

平房倉(cāng)從溫度測(cè)試數(shù)據(jù)看，氣溫、倉(cāng)溫、糧溫滯后的趨勢(shì)明顯，倉(cāng)溫始終低于氣溫在10℃以上，而且糧面上部軸流風(fēng)機(jī)通風(fēng)可以形成過(guò)堂氣流，迅速降低倉(cāng)溫。

兩者儲(chǔ)糧性能相比平房倉(cāng)明顯優(yōu)于鋼板筒倉(cāng)。

3 結(jié)果分析

（1）投資：平房倉(cāng)單位倉(cāng)容投資比鋼板筒倉(cāng)投資高36%～40%，但平房倉(cāng)合理設(shè)計(jì)使用年限50年。而鋼板筒倉(cāng)合理設(shè)計(jì)使用年限25年多，從長(zhǎng)遠(yuǎn)投資看，即使考慮后期平房倉(cāng)維修費(fèi)用，平房倉(cāng)比鋼板筒倉(cāng)投資更少，也更適合。

（2）占地和施工期及消防：平房倉(cāng)占地大，是鋼板筒倉(cāng)占地的3倍以上；鋼板筒倉(cāng)施工期短4個(gè)月可達(dá)到裝糧要求，鋼板筒倉(cāng)比平房倉(cāng)施工工期短，且施工方便；鋼板筒倉(cāng)所使用的消防設(shè)施比平房倉(cāng)要求要高。

（3）進(jìn)出糧及清理要求：鋼板筒倉(cāng)比平房倉(cāng)進(jìn)出糧機(jī)械化程度高，但清理要求也較高，須防止粉塵爆炸的隱患；平房倉(cāng)對(duì)清理設(shè)備要求相對(duì)較低。鋼板筒倉(cāng)進(jìn)糧高度近30 m，破碎率嚴(yán)重時(shí)在1%以上。

（4）局部發(fā)熱等特殊糧情處理：平房倉(cāng)局部發(fā)熱時(shí)處理方便，鋼板筒倉(cāng)局部發(fā)熱處理費(fèi)用大。

（5）保溫隔熱效果和儲(chǔ)糧性能：鋼板筒倉(cāng)因壁薄、鋼板吸熱快，形成積溫，夏季從中午14：00～18：00倉(cāng)溫比氣溫高5℃左右形成悶倉(cāng)，影響儲(chǔ)糧安全；平房倉(cāng)倉(cāng)溫隨氣溫變化較慢，夏季高溫時(shí)較厚墻體隔熱好、糧倉(cāng)升溫慢，有利于糧食長(zhǎng)期儲(chǔ)藏。

4 結(jié)論

通過(guò)從昌吉地區(qū)及阿勒泰地區(qū)收集到的鋼板筒倉(cāng)和平房倉(cāng)各項(xiàng)對(duì)比數(shù)據(jù)，做不同角度的對(duì)比分析后可以看出，夏季平均氣溫較低、有效積溫及持續(xù)日數(shù)較少的北疆地區(qū)在夏季高溫來(lái)臨時(shí)，鋼板筒倉(cāng)做儲(chǔ)備倉(cāng)時(shí)尚且存在著倉(cāng)溫隨氣溫變化幅度較大、倉(cāng)內(nèi)積溫較高、有問(wèn)題糧時(shí)較難處理等問(wèn)題，若放在南疆盆地沙漠周邊地區(qū)做儲(chǔ)備倉(cāng)則更有可能出現(xiàn)倉(cāng)溫隨氣溫變化幅度更大、倉(cāng)內(nèi)積溫較高、局部發(fā)熱且無(wú)法用通風(fēng)解決的嚴(yán)重問(wèn)題，不利于糧食儲(chǔ)藏，故鋼板筒倉(cāng)也不適用于南疆地區(qū)糧食儲(chǔ)藏。

由此可以分析得知，在新疆地區(qū)，鋼板筒倉(cāng)較低的造價(jià)、較快的建設(shè)工期及較高的機(jī)械化水平，可作為生產(chǎn)加工企業(yè)臨時(shí)收納倉(cāng)或中轉(zhuǎn)倉(cāng)使用，不宜作為糧食儲(chǔ)備倉(cāng)使用。相比較而言，磚混結(jié)構(gòu)平房倉(cāng)更適宜作為長(zhǎng)期儲(chǔ)藏的倉(cāng)型使用。

若后期鋼板倉(cāng)技術(shù)更加成熟后，可有效解決倉(cāng)溫隨氣溫變化大、積溫較高等問(wèn)題后，北疆部分地區(qū)也可考慮采用鋼板筒倉(cāng)做儲(chǔ)備倉(cāng)使用。