全倉低溫儲糧的可行性研究

錢國良 朱 潤 丁鵬輝 曾 誠

(浙江省湖州市糧食和物資儲備局，浙江省湖州市儲備糧管理有限公司 313000)

長期儲糧實踐與研究證明，低溫儲糧可以有效限制糧堆生物體的生命活動，減少儲糧損失；可以預(yù)防和消除糧食儲藏過程中的自然發(fā)熱現(xiàn)象，降低糧食呼吸強度，保持糧食應(yīng)有品質(zhì)，延緩品質(zhì)劣變；可以少用或不用化學(xué)藥劑，降低藥劑殘留污染，有利人體健康和環(huán)境衛(wèi)生。低溫儲糧技術(shù)將是今后綠色糧食儲藏技術(shù)的發(fā)展方向。在常規(guī)儲糧實踐中，我們發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過冬季自然通風(fēng)實現(xiàn)低溫儲藏的糧食，在高溫季節(jié)(每年4月～9月)，糧堆表層和靠近倉壁0.5 m～1 m糧層的溫度會快速回升，形成了一個四周及糧面溫度高，糧堆中心溫度低的情況，即“熱皮冷心”現(xiàn)象，這已經(jīng)成為糧庫散裝糧全倉實現(xiàn)低溫儲藏的核心難題，本試驗有針對性地創(chuàng)新開發(fā)周際精準(zhǔn)控溫系統(tǒng)，探索實現(xiàn)全倉低溫儲糧可能性。

1 試驗原理

在糧堆底部四周布置周際通風(fēng)管路，與倉外環(huán)流設(shè)備連接，在糧堆四周形成上下的氣流通路，并給以外部制冷，在不破壞糧堆“冷心”情況下，實現(xiàn)糧堆四周的精準(zhǔn)降溫，達(dá)到高效控溫的目的。

2 周際精準(zhǔn)控溫系統(tǒng)

2.1 糧堆底部的風(fēng)道布置

在現(xiàn)有地上籠通風(fēng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，在糧堆底部四周(距墻20 cm)布設(shè)周際地上通風(fēng)籠(中山墻處不布設(shè))，優(yōu)化原地上籠的空氣分配箱，兩側(cè)增加2個空氣分配口，各分配口具備開關(guān)功能，周際地上通風(fēng)管道連接空氣分配箱。

2.2 糧堆表層的布置

利用薄膜覆蓋糧面，留出距墻50 cm，形成與糧堆底部四周布設(shè)周際地上通風(fēng)籠相對應(yīng)的氣流通路。

2.3 利用倉內(nèi)空調(diào)控溫

利用現(xiàn)有倉內(nèi)空調(diào)，對糧堆空間進(jìn)行降溫。

2.4 倉外回風(fēng)裝置連接

將原有倉外環(huán)流風(fēng)機連接環(huán)流回風(fēng)管和通風(fēng)口(參照環(huán)流風(fēng)機反向連接方式)，通過環(huán)流風(fēng)機將倉內(nèi)空間冷空氣通過負(fù)壓吸入糧堆四周，熱空氣通過環(huán)流回風(fēng)管送回倉內(nèi)空間，實現(xiàn)對糧堆四周的精準(zhǔn)降溫。倉外回風(fēng)裝置連接見圖1，地坪管道鋪設(shè)見圖2，糧面薄膜鋪設(shè)見圖3。

圖1 倉外回風(fēng)裝置連接示意圖

圖2 地坪管道鋪設(shè)

圖3 糧面薄膜鋪設(shè)

3 試驗倉庫及設(shè)備

3.1 試驗倉房及儲糧

12號倉、02號倉均為同一年建成的平房倉，兩倉倉容、風(fēng)道設(shè)置及空調(diào)安裝完全相同。其中12號倉為試驗倉,對通風(fēng)管道進(jìn)行了改造，02號倉為對照倉,兩倉具體情況見表1。

表1 試驗倉房及儲糧情況

3.2 試驗設(shè)備

3.2.1 環(huán)流風(fēng)機(見表2)

表2 環(huán)流風(fēng)機參數(shù)

3.2.2 制冷設(shè)備(見表3)

表3 兩倉使用制冷設(shè)備參數(shù)

3.2.3 糧情測控系統(tǒng) 河南產(chǎn)多參數(shù)糧情檢測系統(tǒng)V8.0。

4 試驗方法

4.1 溫度控制目標(biāo)

本試驗低溫技術(shù)指標(biāo)：試驗倉整個度夏過程實現(xiàn)全倉平均糧溫≤15℃，倉周和上層平均糧溫≤20℃，全倉最高糧溫點≤22℃。

當(dāng)倉內(nèi)溫度高于22℃，開啟糧堆空間部位空調(diào)，控制上層糧溫，溫度設(shè)置18℃。當(dāng)表層四周平均糧溫高于20℃，開啟環(huán)流風(fēng)機，每2 h測定一次糧溫變化，直至四周糧溫均勻，四周平均糧溫低于18℃，無高于22℃點，關(guān)閉環(huán)流風(fēng)機。

當(dāng)室外自然冷源溫度低于空調(diào)設(shè)定溫度時，采取自然冷源降溫，當(dāng)日平均氣溫低于糧堆平均溫度時，試驗結(jié)束。

4.2 溫度監(jiān)測

用糧情測控系統(tǒng)監(jiān)測糧溫，非試驗期間，每周兩次監(jiān)測糧溫。啟動試驗后，每2 h監(jiān)測一次糧溫，并做好記錄工作。

4.3 能耗監(jiān)測

試驗倉安裝智能電表進(jìn)行用電能耗監(jiān)測，并每日統(tǒng)計試驗?zāi)芎摹?/p>

5 試驗數(shù)據(jù)分析

5.1 糧溫變化情況

從圖4～圖7對比看出，試驗倉通過控溫有效延緩溫度上升，倉溫、平均糧溫、上層糧溫、上層周邊糧溫6月～9月的的溫升都沒有超過3℃。但6月～7月試驗倉在延緩溫度上升上較對照倉沒有體現(xiàn)出明顯優(yōu)勢，隨著8月高溫季節(jié)來臨，試驗倉對于周際的控溫效果開始顯現(xiàn)。

圖4 倉溫對比圖

圖5 平均糧溫對比圖

圖6 上層平均糧溫對比圖

圖7 上層周邊糧溫對比圖

5.2 蟲害發(fā)生情況

試驗倉試驗期間未發(fā)生蟲害情況，實現(xiàn)免熏蒸。對照倉8月中旬出現(xiàn)蟲害，8月16日采取熏蒸作業(yè)。

6 結(jié)論

6.1 本試驗自制的周際精準(zhǔn)控溫系統(tǒng)能有效控制糧堆四周的糧溫，緩解“熱皮”現(xiàn)象，同時不破壞糧堆“冷心”，實現(xiàn)精準(zhǔn)控溫。周際精準(zhǔn)控溫系統(tǒng)制作簡單，投入小，易操作，拓展現(xiàn)有通風(fēng)系統(tǒng)的使用功能，巧妙利用薄膜的密閉和張開程度，實現(xiàn)對通風(fēng)量的調(diào)整，下步在局部冬季通風(fēng)、熏蒸環(huán)流等倉儲作業(yè)也可實施運用。

6.2 本試驗的降溫效果雖然未達(dá)到設(shè)定目標(biāo)，但顯著降低糧堆四周的糧溫，特別是上層四周的糧溫；減小了糧堆溫度梯度差，特別上層四周糧溫與空調(diào)控溫的倉內(nèi)上層空間之間的溫度差；在倉溫維持18℃的情況下，未出現(xiàn)結(jié)露等儲糧安全隱患，為進(jìn)一步降低糧堆上層溫度提供可能，增加實現(xiàn)免熏蒸可能性。

6.3 本試驗有效保護(hù)糧堆“冷心”，盡可能實現(xiàn)糧堆溫度穩(wěn)定，保持糧堆生態(tài)穩(wěn)定性，相較于谷冷機的整體通風(fēng)降溫有助于降低能耗和水分散失。

7 討論

7.1 本試驗自制的周際精準(zhǔn)控溫系統(tǒng)未經(jīng)科學(xué)計算，通風(fēng)均勻性還有不足。下步可以針對倉房進(jìn)行科學(xué)設(shè)計和風(fēng)量測定，不過夏季控溫通風(fēng)需要考慮墻面熱傳導(dǎo)不同，風(fēng)管通風(fēng)量設(shè)計難度較大。

7.2 由于夏季控溫通風(fēng)溫差較小，選擇小風(fēng)量的風(fēng)機降溫效果不明顯，大風(fēng)量的風(fēng)機能耗增加比較明顯，選擇合適風(fēng)機也是后期試驗的改進(jìn)點。

7.3 此次試驗?zāi)芎妮^大，主要是控溫溫度目標(biāo)降低以后，控溫的溫度差明顯增大，倉外熱傳導(dǎo)和空調(diào)制冷強度呈現(xiàn)拋物線增長。由于控溫制冷全部依靠倉內(nèi)空間部位空調(diào)，所以空間部分的隔熱尤為重要。同時周際精準(zhǔn)控溫系統(tǒng)在高溫來臨之前效果不明顯，可以選擇更加科學(xué)經(jīng)濟的啟動時間，減低能耗。

7.4 由于空調(diào)使用時間變長和制冷量需求增加，空調(diào)的節(jié)能降耗便更有成效，本次試驗采用水冷型空調(diào)，制冷量選擇30 kW，由于是新開發(fā)的空調(diào)，且其他影響因素較多，沒有取得有效節(jié)能數(shù)據(jù)。但可以預(yù)見選擇更加節(jié)能的水冷型空調(diào)在低溫儲糧運用中經(jīng)濟效益將更加明顯。同時空調(diào)冷風(fēng)不斷穿透糧堆帶走水分，今后空調(diào)的保水性能將成為糧庫專用空調(diào)的重要參數(shù)指標(biāo)。