一種具有清理及機械化進倉功能的 平房倉工藝設計

◎ 郭詩慧，倪圓圓

（1.鄭州中糧科研設計院有限公司，河南 鄭州 450001；2.河南鄭州中原國家糧食儲備有限公司，河南 鄭州 450000）

平房倉因其具有倉容大、結構可靠、施工簡單、造價低等優(yōu)點，是我國糧食倉儲行業(yè)應用最為廣泛的倉型之一[1]。但當前我國平房倉大多數(shù)為普通平房倉，大多采用移動式清理設備及移動式輸送設備搭接形式實現(xiàn)進倉作業(yè)[2]，移動式輸送設備移機時需要較多人力輔助，且需人工全程參與，勞動強度較大。同時，由于移動式設備搭接形式粉塵控制措施有限，作業(yè)環(huán)境粉塵濃度大，作業(yè)連續(xù)性差、效率低。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，勞動力使用成本越來越高，平房倉進倉機械化的需求日益提升。本文簡述了一種搭配固定式清理中心及新型輸送設備管鏈機的機械化進倉方式，以期提高進倉作業(yè)效率、降低工人勞動強度、改善作業(yè)環(huán)境。

1 倉房選擇

選擇合適的倉型是確保儲糧安全，并取得最佳投資效益的關鍵。倉型選擇是在總結以往糧庫建設經(jīng)驗，尊重和接受用戶反饋意見的基礎上，按照糧食進出機械化作業(yè)要求，充分考慮當?shù)貧夂蛱攸c、地質(zhì)結構、糧食品種、施工水平等條件，選擇儲糧安全、作業(yè)靈活、管理方便的倉型。

目前在生產(chǎn)實際中應用較為廣泛的儲備平房倉倉型主要有折線型屋架倉、拱板平房倉、雙T板平房倉、自然通風屋面平房倉等4種。各倉型的特點分別敘述如下。

1.1 折線型屋架平房倉

折線型屋架平房倉在我國北方地區(qū)使用較普遍，結構形式為鋼筋混凝土排架結構，屋頂形式為折線型屋架，上鋪大型屋面板。墻體厚度一般有370 mm或490 mm兩種，根據(jù)常用設計模數(shù)柱間距一般取6 m，裝糧高度可達6～8 m，屋面設置有保溫層。本倉型可供選用的跨度較多，工程實際中一般選用18 m、21 m、 24 m、27 m和30 m等。

折線型屋架平房倉（圖1）具有跨度大、施工技術成熟、施工周期短等特點，工程造價較低，但由于倉內(nèi)無吊頂，進出倉作業(yè)產(chǎn)生部分揚塵后容易在屋架下弦積灰，頂棚不夠美觀。同時該倉型對預應力屋架預制及鋼筋張拉和屋架吊裝等施工工藝要求較嚴，無一定施工經(jīng)驗施工質(zhì)量不易保證。倉房的防水性和氣密性一般。

圖1 折線型屋架平房倉圖

1.2 拱板屋蓋平房倉

拱板屋蓋平房倉在國內(nèi)使用較早，在四川省、云南省、安徽省等地使用較廣。拱板為板架合一的屋蓋結構，外形為二次拋物線拱，結構受力合理；結構形式為鋼筋混凝土排架結構，鋼筋混凝土拱板屋面。墻體厚度一般采用370 mm或490 mm，柱間距3～6 m，一般裝糧高度為6～8 m。屋面或拱腔內(nèi)設保溫層，適宜跨度為21 m、24 m。

拱板屋蓋平房倉（圖2）的拱板上、下弦板之間形成一個拱腔，拱腔內(nèi)空氣為自然隔熱層，可通過在山墻設置軸流風機、屋面設置屋頂風機排除拱腔內(nèi)積熱，減少倉頂對倉內(nèi)糧食的輻射熱，倉體整體保溫性能較好。拱板倉屋蓋結構板架合一，外形為二次拋物線拱，結構受力合理、整體性好，倉內(nèi)頂棚美觀且容易清掃；但預應力鋼筋混凝土拱板的制作，需要搭配大型吊裝設備，且吊裝施工難度較大；高空原位現(xiàn)澆施工時，需做滿堂腳手架，預應力張拉工藝復雜，上弦板為拱形，不易鋪設板狀保溫材料。這就要求施工單位相關技術和設備要先進，且具備類似工程施工經(jīng)驗，否則施工質(zhì)量不易保證。另外，由于倉房是由拱板進行拼裝而成，板與板之間難免會有縫隙，因此倉房的氣密性一般。

圖2 拱板屋蓋平房倉圖

1.3 雙T板平房倉

雙T板平房倉在我國北方應用較為普遍，其結構形式為鋼筋混凝土排架結構，為梁板合一的雙“T”板屋面。墻體厚度一般采用370 mm或490 mm，適宜的裝糧高度一般為6～8 m。屋面設保溫層，長度超過60 m時，中間設變形縫，工程實際中常用跨度有21 m、24 m、27 m和30 m等。

雙T板平房倉（圖3）施工方便，運輸至現(xiàn)場后可直接吊裝，能夠明顯縮短施工工期，工程造價較低，比折線型屋架平房倉及拱板倉造價節(jié)約10%以上。但由于雙T板倉屋面也是由一榀一榀屋架拼接而成，且板間空隙呈倒“V”形，施工中較難處理，因此倉房整體氣密性一般，同時雙T板需專業(yè)廠家進行預制，運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場進行吊裝，受施工條件的限制較多。

圖3 雙T板平房倉圖

1.4 自然通風屋面平房倉

自然通風屋面平房倉采用鋼筋混凝土排架結構，為鋼筋混凝土坡屋面。墻體厚度一般采用370 mm或490 mm，適宜的裝糧高度一般為6～8 m。倉內(nèi)在檐墻標高設一層鋼筋混凝土現(xiàn)澆板，和坡屋面之間形成一道空氣隔熱層，有利于保糧，適宜跨度為21 m、24 m等。

自然通風屋面平房倉（圖4）采用雙層屋面形式，倉體整體防水性能及保溫密閉性能好，兩層屋面間空氣夾層可有效保溫隔熱，保糧效果較好。本倉型無特殊施工工序，相比其他倉型對施工技術要求不高，但工程造價較高。兩層板空間較大，方便檢修維護，且可利用空間進行機械化進倉。倉內(nèi)空間較小，頂板平整，便于通風及控溫作業(yè)，易于清理。

圖4 自然通風屋面平房倉圖

倉型的選擇主要依據(jù)當?shù)氐膬Z條件、儲糧品質(zhì)要求、項目所在地的經(jīng)濟技術發(fā)展水平等情況綜合考量后確定。本項目地點屬于亞熱帶季風濕潤氣候，是對儲糧不利的濕潤高溫地區(qū)，糧食品種是儲存要求較高的稻谷，需要建設儲糧安全、技術水平高的氣調(diào)平房倉，經(jīng)多方案比選，倉型選用自然通風屋面平房倉最適合，該平房倉主體采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土排架結構，氣密性能好，整體性好，結構安全。

2 工藝流程

2.1 工藝設備布置

本方案兩棟自然通風屋面平房倉可共用一組清理中心，清理中心功能多樣，包含有汽車卸糧站、清理塔及控制室等，可實現(xiàn)汽車來糧集中接收、雜質(zhì)超標糧集中清理、凈糧提升進倉、吸風除塵等功能。整體布局圖及設備布置見圖5、圖6。

圖5 總體布局圖

圖6 設備布置圖

汽車卸糧站主要包括汽車卸糧罩棚及汽車卸糧坑，卸糧斗有一定的容量，能滿足集中來糧時多車型快速卸車要求，有效減少車輛排隊等候時間。同時汽車卸糧站搭配自卸車，可實現(xiàn)糧食大產(chǎn)量、連續(xù)式自動卸車，避免傳統(tǒng)操作中卸糧到移動式接糧機并需要大量人工全程輔助作業(yè)的情況。

同時針對汽車卸糧區(qū)糧食卸車時粉塵大量外溢的情況，本卸糧站配備了先進的通風除塵系統(tǒng)，并采用了“圍”“吸”“蔽”3種具體處理措施。①“圍”是利用快速卷簾、軟簾等將接糧斗上方產(chǎn)生粉塵最多的區(qū)域“密閉”起來，形成一個相對密閉的空間，這樣可以避免以往除塵設施對著整個連續(xù)的大氣環(huán)境吸風的情況，符合除塵“密閉為主、吸風為輔”的基本原則[3]；兩端設置快速卷簾門之后，也可以避免卸糧罩棚內(nèi)穿堂風的形成，防止風塵快速、大量外溢。②吸是利用離心風機形成的負壓，防止粉塵外溢的同時將產(chǎn)塵區(qū)域的含塵空氣通過除塵風箱及風網(wǎng)管道快速吸走，在脈沖除塵器進行過濾后排出潔凈空氣。③“蔽”是利用卸糧格柵下設置的蔽塵裝置將進入接糧斗內(nèi)的灰塵封閉在接料斗內(nèi)，避免更多的粉塵外溢。

傳統(tǒng)進倉方式中用于清理糧食的設備主要是移動式清理篩，目前也有選用具有一定吸風除塵效果的振動篩或雙層圓筒初清篩。振動篩具有雙層篩面，上層篩面主要用來清除秸稈、土塊等大雜，下層篩面用于清除砂粒、破碎粒等小雜，但是由于其上篩面無自清裝置，篩面容易被大雜纏繞、堵塞，要人工定時對其進行清理，且其下層篩面只有一層，有效篩理面積小，因此一般清理產(chǎn)量較小、清理效果一般。雙層圓筒初清篩具有內(nèi)外兩層篩筒，谷物從進料口流入內(nèi)篩筒中，在篩筒的轉動下，大雜留在內(nèi)篩筒從大雜口流出，小雜從外篩孔流出至小雜出口。雙層圓筒篩谷物在篩面停留時間較短，因此清理效果不佳，同時移動式設備所配置風機風量及除塵器過濾面積有限，容易有部分粉塵溢出，對庫區(qū)環(huán)境和作業(yè)人員身心健康會造成一定的危害。

針對傳統(tǒng)操作的缺點，本方案設置了固定式清理塔，在清理塔對含雜超標糧進行集中清理，集中清理中心采用初清和細清兩道清理作業(yè)，小麥清理產(chǎn)量可達150 t·h-1。含雜超標糧在進倉之前首先經(jīng)過初清，初清選用圓筒初清篩，除去糧食中的大雜質(zhì)，如麻繩、磚塊等，之后經(jīng)過組合清理篩進行二次清理，除去大雜、細雜、輕雜等。組合清理篩自帶吸風分離、沉降排雜系統(tǒng)，有效清理輕雜、灰塵（外接吸風）并隨時排出機外。篩體同時并行清理物料（大中雜、小雜），有效篩理面積大，清理產(chǎn)量高，除雜效果好。物料均勻分配至各層篩格，保證篩理及分級效率。組合吊桿懸吊篩體，運轉平穩(wěn)，對樓層及地面振動小。金屬篩理格厚度小，強度、剛度高，篩面平整，篩理格裝取方便簡單，互換性好。防爆制動電機，安全可靠，游動時間短，動耗小，有效解決清理過程因選型不當造成的堵、漏、停等問題。

經(jīng)過清理可充分降低糧食雜質(zhì)含量，避免糧食在儲存過程中因雜質(zhì)聚集造成局部出現(xiàn)發(fā)熱、蟲害等糧情，更有利于糧食的長時間儲存[4]。同時為保證清理系統(tǒng)的靈活性，在一次提升出料口位置設置有三通閥門，對于通過檢驗較為干凈、能夠滿足安全儲存條件的原糧，則可以跳過清理環(huán)節(jié)直接進倉，降低能耗。

2.2 原糧進倉流程

原糧進倉流程詳見圖7。

圖7 工藝流程圖

（1）原糧需要清理。汽車散、包糧→取樣檢化驗→汽車衡檢斤→卸車（包糧需拆包）→卸糧坑底部刮板機→提升機→三通閥門→圓筒初清篩→組合清理篩→提升機→刮板機→管鏈機→平房倉內(nèi)布糧。

（2）原糧不需要清理。汽車散、包糧→取樣檢化驗→汽車衡檢斤→卸車（包糧需拆包）→卸糧坑底部刮板機→提升機→三通閥門→刮板機→管鏈機→平房倉內(nèi)布糧。

3 主機設備選用

3.1 提升設備選用

物料提升主要有提升機提升及斜皮帶爬升兩種形式，使用斗式提升機的主要優(yōu)點是垂直提升、設備占地少，布置方便，不足之處是對糧食會有一定的增碎效果。斜皮帶爬升的主要優(yōu)點是糧食破碎少、設備運行平穩(wěn)，后期運營維修工作量小，但皮帶機受爬升角度限制，一般需要有足夠的水平空間，占地面積較大[5]。

受項目用地面積及空間限制，清理塔一般不具備使用斜皮帶爬升的基本條件，故垂直提升設備一般采用斗式提升機。

3.2 進倉設備選用

目前倉儲物流行業(yè)常用的進倉輸送設備有刮板機、氣墊機搭接、回拋式皮帶機、多點卸料皮帶機和管鏈機等。①刮板機的優(yōu)點是設備密閉性能好，體積相對較小，能夠實現(xiàn)多點卸料，物料分配靈活，可雙向輸送。但刮板輸送機能耗大，維修不方便，且易造成物料的破碎。②氣墊帶式輸送機在工程實際中應用廣泛，此種輸送設備技術成熟，利用氣膜支撐輸送帶因此動力配置較小，適合長距離輸送，設備維護量少。缺點是為滿足進糧要求，氣墊皮帶機必須一個搭接一個，平房倉進糧時需要多次的提升、落下，造成能耗增加，且多臺皮帶機的搭接，每一臺皮帶機都有機頭和機尾，無形中又增加了設備總體的投資，且皮帶機荷載較大，對平房倉倉頂結構造成很大的影響。③多點卸料皮帶機封閉性能好、增碎少、運行穩(wěn)定。但目前每個中間卸料點的價格均較高，設備總體投資較高，且中間卸料點和機頭、機尾等荷載較大，會給倉頂結構的設計帶來一定的挑戰(zhàn)[5]。④管鏈機是一種新興的可實現(xiàn)多點卸料的輸送設備，與現(xiàn)有多點卸料設備相比其具有體積小、自身重量輕等優(yōu)點，適合平房倉進倉使用。

隨著“以人為本、環(huán)境友好、降本增效”等觀念越來越深入人心，糧庫對改進傳統(tǒng)進倉方式、提高作業(yè)機械化程度的需求也越來越高。但部分糧倉非近期設計，原有倉頂沒有考慮進倉設備荷載，因此無法承載皮帶機、刮板機等自身荷載大的設備，導致很多糧庫無法進行進倉機械化改造。而管鏈機的國產(chǎn)化則給老倉改造提供了可能性，也給新建倉房實現(xiàn)機械化進倉多了一種選擇性。管鏈機可實現(xiàn)輸送過程全密閉，設備安裝完成后可一次性裝倉達到額定倉容，無需補倉作業(yè)，設備效率高，整機性價比可觀，產(chǎn)品綜合優(yōu)勢突出，可有效解決平房倉/樓房倉出入倉多次移動設備、現(xiàn)場粉塵大的缺點。因此，綜合以上設備自身性能特點、造價及荷載等因素，平房倉進倉適宜采用較為輕便的管鏈機。

3.3 清理設備選用

糧食的清理設備采用圓筒初清篩和組合清理篩相結合的方式，圓筒初清篩去除糧食中的大雜，組合清理篩去除糧食中的大雜、細雜和輕雜，同時對清理設備按照風量要求配置除塵系統(tǒng)，大大減少糧食在清理時的粉塵外溢，改善了作業(yè)環(huán)境，糧食雜質(zhì)的去除保證了其儲存過程中的穩(wěn)定性，可有效避免出現(xiàn)糧情。

4 重點、難點分析

平房倉機械化進倉需要在倉房屋面上布置設備，同時開設糧食進倉的溜管洞口，所以平房倉機械化進倉重點、難點主要體現(xiàn)在如何保證屋面的防水性能和如何保證倉房的氣密性兩個方面。

4.1 屋面防水問題

普通單層屋面平房倉進倉設備直接放置在屋面上，在屋面開設進倉溜管洞口，這就給后期屋面的防水性能帶來一定隱患，對施工單位的施工水平、施工質(zhì)量要求高。因此建議平房倉采用雙層頂形式，屋面下層為現(xiàn)澆混凝土板，并做聚氨酯發(fā)泡防水層，增加密閉性及保溫性，屋面上層為大型屋面板掛瓦屋面，形成隔熱層，利用結構形式自然空腔，進倉管鏈機布置在空腔內(nèi)，和上層屋面不發(fā)生關系，不對上層屋面結構造成破壞，不在上層屋面上開設進倉洞口，能夠保證上層屋面防水的連續(xù)性，同時在空腔的下部（即檐墻部位）和屋脊處分別設置防水百葉窗，使得空腔內(nèi)空氣流通順暢，利用“煙囪效應”帶走積熱，避免下傳至糧堆表面，為平房倉安全儲糧提供可靠保障。

4.2 氣密性問題

在保證糧食一次進倉量的前提下盡量減少屋面開孔數(shù)量，減少對倉房整體性的干擾和破壞。同時進倉溜管在設置時避免采用直接預留洞口的形式，而改為預埋套管的形式，并在最接近屋面的位置加設手動氣密閘門，保證倉房的氣密性。也可在管鏈機下方設置活動節(jié)，與預埋套管固定，進糧結束后去掉活動節(jié)，利用盲板對預埋套管洞口進行密封處理，解決氣密性問題。

5 結語

在“以人為本”“綠色環(huán)?！薄肮?jié)能降耗”等理念的引領下，減少人工作業(yè)量、實現(xiàn)進出倉的機械化乃至智能化將是一個趨勢，和其他新興的物流行業(yè)相對比糧食倉儲物流行業(yè)科技、智能的元素含量較低，但未來機械設備、信息技術的跨界運用也會成為一種常態(tài)，糧食倉儲行業(yè)的新設備、新工藝、新倉型等在未來也會紛紛涌現(xiàn)，以技術創(chuàng)新推動產(chǎn)業(yè)進步，實現(xiàn)綠色建筑人性化、信息管理數(shù)字化、生態(tài)儲糧智能化、規(guī)模作業(yè)自動化，實現(xiàn)“專業(yè)、高效、節(jié)能、環(huán)保、綠色、生態(tài)、智慧”等目標。