淺析高大平房倉(cāng)自然冷源內(nèi)環(huán)流控溫儲(chǔ)糧技術(shù)

張 皓

（中央儲(chǔ)備糧天水直屬庫(kù)有限公司，甘肅 天水 741024）

糧食儲(chǔ)藏效果的好壞極大地影響著后續(xù)的加工和銷售。儲(chǔ)藏溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致糧食發(fā)生霉變、結(jié)露等現(xiàn)象，降低糧食的品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，降低糧食加工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。低溫儲(chǔ)糧技術(shù)能夠有效夠保障糧食的儲(chǔ)藏質(zhì)量，但對(duì)區(qū)域環(huán)境具有較高的要求，且儲(chǔ)藏成本較高，因此，需要根據(jù)實(shí)際需求采取合適的控溫措施。

1 內(nèi)環(huán)流控溫儲(chǔ)糧技術(shù)的基本概念

1.1 基本概念

在儲(chǔ)藏過(guò)程中控制糧食溫度的常規(guī)方式包括自然通風(fēng)、機(jī)械通風(fēng)、人工制冷和內(nèi)環(huán)流等，這些控制方式都能夠有效抑制儲(chǔ)藏中的害蟲(chóng)滋生，為糧食的品質(zhì)提供保障。其中，內(nèi)環(huán)流控溫技術(shù)由通風(fēng)管網(wǎng)和環(huán)流管道環(huán)流系統(tǒng)等部分組成，綜合利用環(huán)流技術(shù)、保溫隔熱技術(shù)和機(jī)械通風(fēng)技術(shù)，有效控制了倉(cāng)溫及上層糧溫，達(dá)到低溫、準(zhǔn)低溫儲(chǔ)糧的效果。糧堆在冬季能夠通過(guò)通風(fēng)管道降低儲(chǔ)糧溫度并儲(chǔ)存冷源，然而進(jìn)入高溫季節(jié)以后，與倉(cāng)頂和倉(cāng)墻接近的部分糧食會(huì)在環(huán)境溫度作用下急速升溫。由于糧食導(dǎo)熱困難，因此極易在糧堆內(nèi)外層形成顯著溫差，出現(xiàn)外熱內(nèi)冷現(xiàn)象。內(nèi)環(huán)流系統(tǒng)能夠在倉(cāng)溫超過(guò)24℃時(shí)抽出糧堆內(nèi)層低溫空氣并通過(guò)保溫管道將其傳輸至倉(cāng)房空間，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)倉(cāng)溫和糧堆上層糧溫的有效控制。根據(jù)區(qū)域氣候和倉(cāng)型圍護(hù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，內(nèi)環(huán)流技術(shù)又可以分為整倉(cāng)環(huán)流控溫、膜下環(huán)流控溫和局部環(huán)流控溫3 種不同的技術(shù)類型。

1.2 應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

內(nèi)環(huán)流系統(tǒng)能夠利用自身冷源快速降低糧堆溫度，提高糧食空隙間的微循環(huán)速率。由于內(nèi)環(huán)流控溫技術(shù)采用閉合循環(huán)系統(tǒng)，能夠?qū)Z堆的濕熱交換速率進(jìn)行有效改善，平衡糧倉(cāng)的內(nèi)部溫度，有效降低儲(chǔ)糧的損耗率。低糧層之間的溫差通過(guò)氣體微循環(huán)能夠明顯縮小，降低糧食霉變、結(jié)露和局部發(fā)熱等現(xiàn)象的發(fā)生概率。內(nèi)環(huán)流控溫技術(shù)具有綠色、節(jié)能、無(wú)污染等特點(diǎn)，在糧食存儲(chǔ)中應(yīng)用能夠?qū)Z倉(cāng)的溫度、濕度、表層糧溫、均衡糧溫以及有害生物的滋生實(shí)施有效控制，改善糧食品質(zhì)在儲(chǔ)藏過(guò)程中的劣化情況，降低化學(xué)藥劑在儲(chǔ)糧過(guò)程中的用量。

2 內(nèi)循環(huán)控溫儲(chǔ)糧技術(shù)與其他儲(chǔ)糧技術(shù)的對(duì)比分析

糧堆是由糧食、微生物和害蟲(chóng)共同組成的生態(tài)體系，溫度的提升會(huì)提高這3類生物呼吸活動(dòng)的活躍程度?？焖偕L(zhǎng)和繁殖的有害生物會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)糧的品質(zhì)迅速降低，隨著呼吸作用的增長(zhǎng)，糧食的損耗量也會(huì)相應(yīng)提高，導(dǎo)致出庫(kù)效益降低。應(yīng)用低溫儲(chǔ)糧能夠?qū)Ω叽笃椒總}(cāng)儲(chǔ)糧的溫度進(jìn)行很好的控制，儲(chǔ)糧的穩(wěn)定程度能夠通過(guò)糧溫和倉(cāng)溫的變化得到準(zhǔn)確的反應(yīng)。本文對(duì)常規(guī)儲(chǔ)存、全倉(cāng)內(nèi)循環(huán)通風(fēng)技術(shù)和膜下內(nèi)環(huán)流通風(fēng)技術(shù)條件下電子測(cè)溫系統(tǒng)提供的各層糧溫變化規(guī)律以及儲(chǔ)糧穩(wěn)定性展開(kāi)分析。

2.1 試驗(yàn)材料

2.1.1 倉(cāng)房情況

本次研究活動(dòng)在同批建設(shè)的磚混結(jié)構(gòu)高大平房倉(cāng)內(nèi)進(jìn)行，倉(cāng)房尺寸均為60 m×30 m，裝糧高度均為6 m，設(shè)計(jì)倉(cāng)容7 143 t。實(shí)驗(yàn)倉(cāng)房采用的通風(fēng)系統(tǒng)均為一機(jī)四道的地上龍通風(fēng)系統(tǒng)，設(shè)有6 個(gè)安裝了3 kW 軸流風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口，半圓直徑400 mm 的支風(fēng)道共計(jì)24 個(gè)，地上籠之間保持5 m 的間距，孔板的開(kāi)孔率控制在25%～35%，1∶1.5 的通風(fēng)途徑比。試驗(yàn)前對(duì)所有倉(cāng)房通過(guò)外墻噴刷反光涂料、加裝彩鋼板建立10 cm隔熱層、加裝雙層保溫結(jié)構(gòu)門窗、采用中性硅酮膠對(duì)屋檐和墻面的裂紋進(jìn)行填充等方式采取了一系列的隔熱保溫措施。

2.1.2 全倉(cāng)內(nèi)環(huán)流系統(tǒng)

本次研究活動(dòng)中應(yīng)用的全倉(cāng)內(nèi)環(huán)流系統(tǒng)采用管套管結(jié)構(gòu)的保溫環(huán)流管道，外層采用厚度不低于1.2 mm 的304 不銹鋼管，直徑133 mm，內(nèi)層的PVC管直徑為90 mm，管道之間填充厚度＞25 mm 的聚氨酯發(fā)泡，采用聚苯乙烯泡沫對(duì)通風(fēng)口進(jìn)行保溫。環(huán)流風(fēng)機(jī)功率為0.75 kW，全壓能夠達(dá)到1 400～1 700 Pa，風(fēng)量能夠達(dá)到800～1 000 m3/h，與軸流風(fēng)機(jī)一一對(duì)應(yīng)，數(shù)量共計(jì)6 臺(tái)。GGS 內(nèi)環(huán)流控制系統(tǒng)控制箱由北京良安公司生產(chǎn)，對(duì)系統(tǒng)的開(kāi)啟和關(guān)閉實(shí)施操控，對(duì)環(huán)流風(fēng)機(jī)運(yùn)行的時(shí)間及開(kāi)啟次數(shù)進(jìn)行記錄，以此實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)在自動(dòng)和手動(dòng)之間的自由轉(zhuǎn)換。

2.1.3 膜下內(nèi)環(huán)流系統(tǒng)

膜下內(nèi)循環(huán)的通風(fēng)管道孔洞設(shè)置在靠近風(fēng)機(jī)端的空氣分配器旁貼墻處，回流管道和通風(fēng)道在此處相連。本次試驗(yàn)研究活動(dòng)為了與軸流風(fēng)機(jī)對(duì)應(yīng)采用了6 臺(tái)0.75kW 的環(huán)流風(fēng)機(jī)。為了保證氣流能夠均勻分布，降低通風(fēng)阻力，環(huán)流管道應(yīng)當(dāng)盡量對(duì)稱布置，且與糧堆下的通風(fēng)道均勻錯(cuò)開(kāi)，鋪設(shè)于糧面下30 cm 處。糧堆內(nèi)的環(huán)流管道系統(tǒng)由地上通風(fēng)籠、平鋪管道、豎直回流管道共同組成，環(huán)流風(fēng)道應(yīng)當(dāng)在跨度60 m的高大平房倉(cāng)內(nèi)采用兩側(cè)一機(jī)五道的形式進(jìn)行布置，并采用密封膠對(duì)回流管道接口進(jìn)行密封處理。

2.1.4 檢測(cè)系統(tǒng)

本次研究活動(dòng)采用的CDAS-128DT/TF 實(shí)時(shí)數(shù)字傳感式糧情測(cè)控系統(tǒng)由赤峰金晨電子有限責(zé)任公司提供，測(cè)溫電纜按照LS/T 1203-2002 中的要求在東西兩側(cè)間隔4.53 m 各布置13組，在南北兩側(cè)間隔4.14 m各布置7組，共計(jì)91組，并在每組測(cè)溫電纜的垂直方向布置4 個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，測(cè)溫點(diǎn)的數(shù)量共計(jì)364個(gè)。

2.2 試驗(yàn)方法

首先采用軸流風(fēng)機(jī)在冬季1 月—2 月氣溫較低時(shí)進(jìn)行機(jī)械通風(fēng)降溫儲(chǔ)蓄冷源，直至儲(chǔ)糧的平均溫度降至-5℃以下后采用隔熱密封技術(shù)對(duì)倉(cāng)房的門窗和通風(fēng)口等部位進(jìn)行處理。在夏季6 月—9 月的試驗(yàn)期間，當(dāng)倉(cāng)溫比外界氣溫高出5℃以上時(shí)利用夜間低溫時(shí)段自動(dòng)開(kāi)啟排風(fēng)扇和窗戶對(duì)常規(guī)儲(chǔ)存?zhèn)}房進(jìn)行艙內(nèi)排積熱，從而避免白天倉(cāng)內(nèi)的積熱影響到糧溫，試驗(yàn)全程采用的操作均為常規(guī)儲(chǔ)存操作。首先采用PEF板對(duì)采用膜下內(nèi)環(huán)流儲(chǔ)糧技術(shù)的倉(cāng)房進(jìn)行糧面壓蓋，密封處理采用的聚氯乙烯薄膜厚度為0.16 mm。環(huán)流風(fēng)機(jī)當(dāng)上層糧溫超過(guò)20℃時(shí)開(kāi)啟，低于16℃時(shí)關(guān)閉，自動(dòng)排積熱應(yīng)在夜間低溫時(shí)段進(jìn)行，避免上層糧溫受到倉(cāng)溫的影響。環(huán)流風(fēng)機(jī)在全倉(cāng)內(nèi)環(huán)流儲(chǔ)糧的倉(cāng)溫超過(guò)23℃時(shí)應(yīng)自動(dòng)開(kāi)啟，并在倉(cāng)溫低于20℃時(shí)自動(dòng)關(guān)閉。每周采用糧情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)糧堆內(nèi)部各層溫度變化進(jìn)行一次檢測(cè)，記錄檢測(cè)數(shù)據(jù)并繪制溫度分布變化趨勢(shì)圖。

3 結(jié)果與分析

3.1 上層糧溫變化

數(shù)據(jù)顯示，外界氣溫和倉(cāng)溫對(duì)常規(guī)儲(chǔ)存條件下的上層糧溫具有較大影響，溫度基本控制在20℃上下，最高溫度為24.3℃。采用膜下內(nèi)環(huán)流控溫儲(chǔ)糧技術(shù)的糧堆，上層糧溫下降了3.4℃，由20.2℃降至16.8℃，上層糧溫始終比采用常規(guī)儲(chǔ)糧的糧堆低（P＜0.05）。由此可見(jiàn)，采用保溫板和薄膜對(duì)糧面進(jìn)行壓蓋后有效壓縮了空間體積，縮小了需要進(jìn)行控溫的儲(chǔ)糧空間，因此環(huán)流風(fēng)機(jī)開(kāi)啟后能夠?qū)ι蠈蛹Z溫產(chǎn)生顯著的降溫作用。采用全倉(cāng)內(nèi)環(huán)流控溫儲(chǔ)糧技術(shù)的上層糧溫降低了2.6℃，從21.7℃降至19.1℃，上層糧溫的降幅低于采用膜下內(nèi)環(huán)流控溫儲(chǔ)糧技術(shù)的糧堆，可見(jiàn)對(duì)于糧堆的上層溫度采用膜下內(nèi)環(huán)流控溫儲(chǔ)糧技術(shù)能夠比采用全倉(cāng)內(nèi)環(huán)流控溫儲(chǔ)糧技術(shù)取得更好的效果。

3.2 中層糧溫變化

采用常規(guī)儲(chǔ)糧方式的小麥倉(cāng)，中上層糧溫從1.9℃升到19.4℃，說(shuō)明小麥倉(cāng)中上層糧溫在夏季會(huì)明顯上升。采用膜下環(huán)流控溫儲(chǔ)糧技術(shù)的小麥倉(cāng)，中上層糧溫從6.8℃下降到4.3℃，降幅達(dá)到2.5℃，與上層糧溫的變化規(guī)律相同。7 月中旬—9月中旬，儲(chǔ)糧中后期，采用內(nèi)環(huán)流儲(chǔ)糧控溫技術(shù)的小麥倉(cāng)中上層糧溫比采用其他儲(chǔ)藏技術(shù)的小埋藏更低（P＜0.05）。由于全倉(cāng)內(nèi)環(huán)流控溫儲(chǔ)糧技術(shù)的吸出方式會(huì)引起表層熱氣流下行，導(dǎo)致中上層糧溫上升，因此采用該技術(shù)的小麥倉(cāng)中上層糧溫從2.9℃上升到18.7℃，上升了15.8℃。

3.3 中下層和下層糧溫變化

采用常規(guī)儲(chǔ)糧技術(shù)的小麥倉(cāng)試驗(yàn)結(jié)束后中下層和下層的糧溫依然處于較低狀態(tài)，采用膜下內(nèi)環(huán)流控溫儲(chǔ)糧技術(shù)的小麥倉(cāng)則分別上升了6.7℃和7.7℃，達(dá)到11.8℃和10.4℃。由此可見(jiàn)，采用膜下內(nèi)環(huán)流控溫儲(chǔ)糧技術(shù)的小麥倉(cāng)在夏季能夠?qū)⑸蠈訙囟瓤刂圃跍?zhǔn)低溫范圍內(nèi)，同時(shí)保持中下層糧溫處于低溫狀態(tài)。采用全倉(cāng)內(nèi)環(huán)流控溫儲(chǔ)糧技術(shù)的小麥倉(cāng)，中下層糧溫的升幅達(dá)到了10.2℃，從4.1℃上升到14.3℃，下層糧溫的平均升幅為12.7℃，從1.4℃上升到14.1℃。由此可見(jiàn)，采用全倉(cāng)內(nèi)環(huán)流控溫儲(chǔ)糧技術(shù)能夠?qū)⑿←渹}(cāng)的夏季糧溫基本控制在低溫狀態(tài)。

通過(guò)對(duì)3種儲(chǔ)糧技術(shù)的對(duì)比可以得出，采用常規(guī)儲(chǔ)存方式的小麥倉(cāng)，上層糧溫基本控制在20℃上下，采用膜下內(nèi)環(huán)流控溫儲(chǔ)糧技術(shù)的上層糧溫下降了3.4℃，采用全倉(cāng)內(nèi)環(huán)流控溫儲(chǔ)糧技術(shù)的上層糧溫下降了2.6℃。采用常規(guī)儲(chǔ)存方式的小麥倉(cāng)，中上層糧溫的上升幅度為17.5℃，采用全倉(cāng)內(nèi)環(huán)流控溫儲(chǔ)糧技術(shù)的中上層糧溫升幅為15.8℃，僅采用膜下內(nèi)循環(huán)控溫儲(chǔ)糧技術(shù)的中上層糧溫出現(xiàn)了下降，降幅為2.5℃。由此可見(jiàn)，夏季上層糧溫控制效果最佳的控溫儲(chǔ)糧方式為膜下內(nèi)環(huán)流控溫儲(chǔ)糧技術(shù)。