立筒倉谷冷通風(fēng)及機械通風(fēng)綜合應(yīng)用

◎ 杜 勇，楊富界，簡冠熾，周小堅，李松偉

（廣東省儲備糧管理總公司東莞直屬庫，廣東 東莞 523145）

廣東省儲備糧管理總公司東莞庫位處第七儲糧區(qū)，屬典型的亞熱帶氣候，常年處于高溫高濕狀態(tài)，儲糧易出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象。東莞庫立筒倉糧食經(jīng)過附壁折板入倉，附壁折板附近粉雜聚集現(xiàn)象明顯[1]。玉米籽粒胚部很大，親水性強，微生物附著量大，容易霉變，胚部含脂肪多，容易酸敗，且中轉(zhuǎn)糧雜質(zhì)、破碎較多，更易出現(xiàn)發(fā)熱霉變現(xiàn)象[2-3]。立筒倉在夏季玉米儲藏及中轉(zhuǎn)過程中常出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象，發(fā)熱部位主要集中出現(xiàn)于錐底、附壁折板下方、側(cè)壁發(fā)放口附近、糧面等部位。

利用谷物冷卻機降溫及機械通風(fēng)降溫處理發(fā)熱糧，降溫效果顯著，作業(yè)成本低，具有較高應(yīng)用價值[4]。立筒倉作為一種中轉(zhuǎn)倉型，目前國內(nèi)對立筒倉開展谷冷控溫研究較少。本研究以立筒倉為對象，對發(fā)熱玉米糧堆使用不同的谷冷方式[5]，研究其谷冷效果及能耗費用對比情況，以期探索出谷冷通風(fēng)及機械通風(fēng)在立筒倉的合理運用方式。

1 材料和方法

1.1 試驗倉房

選取T15、T16倉作為試驗倉。兩個倉位于二期立筒倉群中，二期立筒倉群由18座筒倉及10座星倉連體構(gòu)成。倉房直徑15 m，裝糧線高44.8 m，倉外檐高48.5 m，設(shè)計容量5 000 t。T15、T16倉均配置有側(cè)壁發(fā)放口，附壁折板，14根測溫電纜，6條放射狀風(fēng)道，倉頂1個通風(fēng)口，倉下2個通風(fēng)口。試驗倉風(fēng)道形式為一機三道，立筒倉風(fēng)道及倉房結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 立筒倉風(fēng)道及倉房結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 供試糧食質(zhì)量情況

供試糧食質(zhì)量情況如表1所示。

表1 供試糧食質(zhì)量情況表

1.3 供試糧食糧溫情況

T15倉2019年7月19日平均糧溫17.1 ℃，最高糧溫48.5 ℃，最低糧溫2.1 ℃。儲糧與外界溫差過大，出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象，發(fā)熱部位處于糧堆底部及表層。表層中心1～4號測溫電纜發(fā)熱點最高糧溫48.5 ℃，最低糧溫33.6 ℃；底部外圈13號、14號測溫電纜發(fā)熱點最高糧溫39.9 ℃，最低糧溫37.1 ℃。

T16倉2019年7月9日平均糧溫29.0 ℃，最高糧溫45.8 ℃，最低糧溫18.0 ℃。出倉停滯，糧食受外界氣溫影響發(fā)熱，發(fā)熱部位處于糧堆上部。上部8～14層最高糧溫45.8 ℃，最低糧溫18 ℃。

1.4 試驗設(shè)備與器材

谷冷機：YGLA-130DA/A，上海云傲機電科技有限公司。裝機功率64.3 kW，制冷量137 kW，送風(fēng)量10 789 m3·h-1；離心風(fēng)機：4-72N14.0A，風(fēng)機功率5.5 kW，風(fēng)量10 936 m3·h-1；單管風(fēng)機：功率3.0 kW；溫濕度計：VAISALA手持式溫濕度儀表HM40系列，相對濕度測量范圍0%RH～100%RH，溫度測量范圍0～40 ℃；糧溫檢測系統(tǒng)：GGS糧情測控系統(tǒng)，北京糧安科技有限公司；立筒倉14根測溫電纜，內(nèi)圈4根，外圈10根，呈環(huán)狀分布，內(nèi)圈測溫電纜23層，外圈測溫電纜21層，傳感器間距2.0 m；扦樣器：糧倉深層扦樣器，中儲糧成都糧食儲藏科學(xué)研究所；具孔鋼單管：直徑11 cm，長度110 cm，管面分布5 cm長、2 mm寬條形孔，不銹鋼材質(zhì)，具備對接螺紋；PVC單管：直徑11 cm，長度110 cm，PVC材質(zhì)，具備對接螺紋；三通管：直徑60 cm，材質(zhì)冷軋鋼；變徑彎管：直徑由70 cm轉(zhuǎn)變?yōu)?0 cm，彎角45°，材質(zhì)冷軋鋼。

1.5 試驗方法

1.5.1 降溫方式

T15倉于2019年7月19日至2019年7月20日使用2臺5.5 kW機械風(fēng)機開展負壓局部排積熱作業(yè)，目的在于排出糧堆底部發(fā)熱點積熱，作業(yè)時氣溫平均值為30 ℃，氣濕86%；T15倉底部發(fā)熱點積熱排出后，于2019年7月21日至2019年7月24日使用一臺谷冷機開展谷冷通風(fēng)局部排積熱作業(yè)，目的在于排出糧堆表層發(fā)熱點積熱，設(shè)定送風(fēng)溫度18 ℃，送風(fēng)濕度80%。

T16倉于2019年7月9日至2019年7月27日使用一臺谷冷機開展谷冷通風(fēng)整倉排積熱作業(yè)，目的在于排出發(fā)熱部位積熱，均衡糧堆溫度，設(shè)定送風(fēng)溫度18 ℃，送風(fēng)濕度80%。T16倉于2019年7月21日至2019年7月27日增加倉內(nèi)單管通風(fēng)作業(yè)，目的在于谷冷通風(fēng)期間助排附壁折板部位雜質(zhì)聚集區(qū)積熱。

表2 試驗倉房通風(fēng)方式及風(fēng)機、谷冷機配置情況表

1.5.2 溫度測定

在機械通風(fēng)及谷冷通風(fēng)期間，每24 h利用糧情檢測系統(tǒng)進行一次糧食溫度、倉內(nèi)溫度、倉內(nèi)濕度、大氣溫度、大氣濕度測定。在機械通風(fēng)期間，每天8:00、12:00、14:00、17:00、22:00使用溫濕度計測量大氣溫度和大氣濕度。

1.5.3 耗電量計算

利用谷冷機電表測量耗電量，每24 h記錄一次，并核算費用。根據(jù)通風(fēng)時間及風(fēng)機功率計算機械通風(fēng)能耗，核算費用。

2 結(jié)果與分析

2.1 降溫效果及分析

試驗倉房作業(yè)前后降溫情況如表3所示。T15倉谷冷通風(fēng)結(jié)束整倉最高糧溫由48.5 ℃降至28.8 ℃，降幅19.7 ℃，平均糧溫由17.1 ℃降至16.1 ℃，降低1.0 ℃。T16倉谷冷通風(fēng)結(jié)束整倉最高糧溫由45.8 ℃降至30.6 ℃，降幅15.2 ℃，平均糧溫由29.0 ℃降至23.3 ℃，降幅5.7 ℃，結(jié)果表明，試驗倉房在經(jīng)過谷冷通風(fēng)及機械通風(fēng)作業(yè)后，最高糧溫可降至31 ℃以下，平均糧溫可降至25 ℃以下，達到了降溫目的。

表3 谷冷通風(fēng)倉房降溫情況表

2.2 糧溫變化情況及分析

T15倉谷冷通風(fēng)期間糧溫變化情況如圖2所示。7月19日至7月20日機械通風(fēng)負壓局部排積熱作業(yè)期間，底部最高糧溫由39.9 ℃降至22.3 ℃，表層最高糧溫（最高糧溫）由48.5 ℃降至41.9 ℃，平均糧溫由17.1 ℃升至17.5 ℃。機械通風(fēng)后底部發(fā)熱部位降溫明顯，表層發(fā)熱部位糧食與空氣及未發(fā)熱部位糧食進行熱量交換也有所下降，由于是夏季高溫季節(jié)通風(fēng)，所以平均糧溫受送風(fēng)溫度影響出現(xiàn)上升現(xiàn)象。7月21日至7月24日谷冷通風(fēng)處理表層發(fā)熱高溫糧食期間，底部最高糧溫變化較小，由22.3 ℃降至22.1 ℃，表層最高糧溫由41.9 ℃逐步將至23.8 ℃，倉房最高糧溫由41.9 ℃降至28.8 ℃，平均糧溫由17.5 ℃降至16.1 ℃。由于出風(fēng)口溫度設(shè)定為18 ℃，與底部糧溫接近，故底部最高糧溫變化不大。表層最高糧溫降溫效果理想，在降溫初期，發(fā)熱部位糧溫與周圍糧溫差異大，熱量交換速率快，降溫效果明顯；在降溫末期，由于發(fā)熱點上移至糧面，通風(fēng)阻力減小，降溫速率加快。整個通風(fēng)周期較短，平均糧溫變化幅度較小。最高糧溫在7月23日前均為表層發(fā)熱點糧溫，7月24日表層發(fā)熱點糧溫降低后變?yōu)榧Z堆外圈熱皮糧溫點。

圖2 T15通風(fēng)期間糧溫變化情況圖

T16倉谷冷通風(fēng)期間糧溫變化情況如圖3所示。在谷冷通風(fēng)期間發(fā)熱部位最高糧溫即為整倉最高糧溫。最高糧溫在7月9日至7月11日由45.8 ℃升至47.5 ℃，因為測溫電纜測溫點存在間隔，經(jīng)氣流推動，間隔中熱量上移被檢測到所致。7月11日至7月21日，最高糧溫由47.5 ℃降至40.9 ℃，整體呈先下降后上升趨勢是因為附壁折板附近雜質(zhì)聚集，熱量不能及時排出導(dǎo)致出現(xiàn)升溫現(xiàn)象。7月21日加入單管通風(fēng)助排雜質(zhì)區(qū)積熱后，糧溫由40.9 ℃降至30.6 ℃。在谷冷通風(fēng)期間發(fā)熱部位平均糧溫逐步由30.7 ℃降至24.5 ℃，平均糧溫逐步由29.0 ℃降至23.3 ℃，變化趨勢相對平緩。

圖3 T16通風(fēng)期間糧溫變化情況圖

以上結(jié)果表明，谷冷通風(fēng)期間增加單管通風(fēng)作業(yè)有助于雜質(zhì)區(qū)積熱排出，可減少谷冷時間，提升降溫效果。

2.3 能耗情況分析

試驗倉房能耗統(tǒng)計如表4所示。T15倉機械通風(fēng)負壓局部排積熱作業(yè)17.2 h，耗電量為189.0 kW·h，單位能耗 0.06（kW·h）·℃-1·t-1，噸糧成本 0.04 元 /t。T15倉谷冷通風(fēng)局部排積熱作業(yè)77.0 h，耗電量為1 976.0 kW·h，單位能耗 0.32（kW·h）·℃-1·t-1，噸糧成本0.39元/t。T16倉谷冷通風(fēng)作業(yè)315.4 h，耗電量為16 001.5 kW·h，單位能耗 0.58（kW·h）·℃-1·t-1，噸糧成本2.63元/t。T16谷冷作業(yè)期間單管通風(fēng)作業(yè)140.1 h，耗電量為 420.3 kW·h，單位能耗 0.03（kW·h）·℃-1·t-1，噸糧成本0.07元/t。結(jié)果表明，在外界氣溫氣濕相近，谷冷機送風(fēng)溫度、送風(fēng)濕度相同情況下，整倉谷冷通風(fēng)時長、能耗明顯大于局部谷冷通風(fēng)。

表4 谷冷通風(fēng)倉房能耗統(tǒng)計表

3 結(jié)論與討論

（1）夏季高溫季節(jié)，在立筒倉綜合應(yīng)用谷冷通風(fēng)及機械通風(fēng)，可有效降低糧溫，可將最高糧溫控制在32 ℃以下，將平均糧溫控制在25 ℃以下。

（2）在谷冷通風(fēng)作業(yè)期間，增加單管通風(fēng)作業(yè)，可有效解決雜質(zhì)聚集區(qū)熱量難以排出的問題。

（3）糧堆表層及底部的局部糧溫發(fā)熱處理方式的時長、效果、成本均優(yōu)于整倉發(fā)熱糧處理方式。

（4）由于立筒倉的結(jié)構(gòu)問題，致使谷冷機出風(fēng)口與倉下通風(fēng)口距離超過25 m，谷冷通風(fēng)過程中使用了較多的彎管、軟連接，整條風(fēng)管轉(zhuǎn)彎較多，所以谷冷期間風(fēng)量、風(fēng)壓、冷量有較大損失。但本次因進出庫作業(yè)需要，未進行測量。谷冷期間風(fēng)量、風(fēng)壓、冷量損失待進一步探究，管道連接方式待進一步優(yōu)化。

（5）由于局部谷冷通風(fēng)及機械通風(fēng)時長、效果、能耗更低，建議儲糧保管期間應(yīng)加強糧情監(jiān)測，盡早發(fā)現(xiàn)異常糧情，為異常糧情處理取得先機。

（6）立筒倉通過附壁折板入糧，主要為了減少破碎，但該處因自動分級導(dǎo)致雜質(zhì)聚集，出現(xiàn)糧食發(fā)熱后存在通風(fēng)死角，需借助單管通風(fēng)在谷冷期間對該處積熱進行處理，下一步需進一步研究更加合理的入糧方式或解決該處雜質(zhì)聚集問題。

（7）谷冷期間應(yīng)增加糧溫檢測頻率，發(fā)現(xiàn)通風(fēng)期間高溫點糧溫下降速率降低，應(yīng)及時開展單管通風(fēng)輔助作業(yè)，以縮短谷冷通風(fēng)時長，降低能耗。