淺圓倉大豆儲存中不同通風方式的探究

◎ 馬國平，李龍飛，楊穎頔，何雅楠

（1.中央儲備糧新鄭直屬庫有限公司，河南 新鄭 451100；2.河南工業大學，河南 鄭州 450001）

進口大豆有出油率高、蛋白質含量高、雜質率較高的特點[1]。淺圓倉的糧堆大、糧層厚，在糧堆內外因素的影響下，易出現熱量聚積、水分轉移、發熱和結拱掛壁等現象，尤其是在儲藏進口大豆過程中，因大豆發熱升溫速度較快，會造成大豆走油赤變、霉變、生蟲、結塊等儲糧劣變情況。且淺圓倉儲糧受自動分級影響，通風死角嚴重，通風期間需耗費大量的人力、物力進行局部處理，通風效率低，通風時間長，給儲糧安全造成極大隱患[2-3]，因此采取合適的通風方式勢在必行[4]。機械通風在儲糧中的應用是利用風機產生的壓力[5]，將外界低溫低濕的空氣用機械輸入糧堆，促進糧堆內外氣體之間進行濕熱交換，降低糧堆的溫度和水分，以達到安全儲糧。新鄭市處于暖溫帶和亞熱帶的過渡地帶，位于河南省中部、華北平原西緣、鄭州市東南部，介于北緯34°16′～34°39′，東經113°30′～113°54′。新鄭屬暖溫帶大陸性季風氣候，四季分明、雨熱同期。

本試驗主要通過對比兩種通風方式下糧溫、水分及單位能耗的變化情況，分析、研究負壓通風和負壓通風結合內環流通風這兩種通風方式的通風效果，為找出適合淺圓倉進口大豆安全儲存的低成本、高效通風方法提供參考。

1 通風試驗

1.1 倉房條件及配套設施

中央儲備糧新鄭直屬庫有限公司儲糧倉房為淺圓倉，倉房直徑30.00 m，裝糧線高20.00 m。倉房墻體、倉頂和地面為鋼筋混凝土結構；通風系統采用梳形地槽結構，倉底對稱分布共4個地槽通風口，倉壁外側對稱分布2個回風管作為谷物冷卻、環流熏蒸和氮氣氣調的倉外循環通道，倉頂分布4個自然通風口和4個軸流通風口。倉房示意圖如圖1所示。

圖1 淺圓倉房示意圖

1.2 試驗設備

4.0 kW的軸流風機4臺（表1）、18.5 kW的離心風機2臺（表1）、數字式糧情測控系統、快速水分測定儀。

表1 風機類型和性能參數表

1.3 試驗倉房

根據儲糧及通風情況，選擇11號倉和63號倉作為試驗倉，表2為兩倉的基本儲量情況。

表2 試驗倉儲量基本情況表

1.4 通風方案

11號倉大豆于2020年7月30日入庫，同年11月23日開始進行倉頂負壓通風，之后于12月18日進行內環流通風，在2021年1月7日停止。63號倉大豆于2020年8月1日入庫，同年11月23日開始倉頂負壓通風直至2021年1月11日停止。

倉頂負壓通風。保證倉頂4個自然通風口均處于關閉狀態，倉底4個地槽風口均處于開啟狀態，利用倉頂軸流風機進行吸出式通風，保證外界冷空氣能夠從地槽風口進入糧堆，糧堆內熱空氣逐步通過軸流風機的吸出排出倉外，實現糧堆溫度的逐步降低,輔以單管風機吸出式通風用于處理通風死角和中心雜質區高溫聚集。

倉底內環流通風。利用倉外回風管，將淺圓倉上部空間、糧堆和下部風道間構成一閉合回路[6-8]。環流時在風機推動下，可促使倉內氣體均布、糧溫均衡或補冷均溫，減少糧食水分的過量損失，提高儲糧穩定性。

倉頂負壓通風與倉底環流通風的通風方案的詳細信息如下。

（1）倉頂負壓通風。使用設備：軸流風機（功率為4.0 kW）4臺；開始條件：t2-t1≥8.0 ℃，Ps1≤Ps2；進行條件：t2-t1≥4.0 ℃；結束條件：t1-t2≤4.0 ℃，最高糧溫低于20.0 ℃，平均糧溫低于15 ℃。

注：t1-大氣溫度；t2-糧堆溫度；Ps1-大氣絕對濕度（%）；Ps2-當前糧溫t2下的糧食絕對濕度（%）。

（2）倉底環流通風。使用設備：離心風機（功率為18.5 kW）2臺；開始條件：t2-t1≥8.0 ℃，Ps1≤Ps2；進行條件：t2-t1≥4.0 ℃；結束條件：t1-t2≤4.0 ℃，最高糧溫低于20.0 ℃，平均糧溫低于10.0 ℃。

注：t1-大氣溫度；t2-糧堆溫度；Ps1-大氣絕對濕度（%）；Ps2-當前糧溫t2下的糧食絕對濕度（%）。

1.5 水分測定方法

用谷物快速水分測定儀測定。

1.6 糧溫測定方法

全倉測溫電纜分三圈分布，內圈有4根測溫電纜，中圈有10根測溫電纜，外圈16根測溫電纜，中間雜質區增設5根手動測溫電纜。每根測溫電纜垂直方向均有11個檢查測點。具體分布見圖2。

圖2 溫度檢測點平面分布圖

2 結果與分析

2.1 倉溫變化結果分析

11倉和63倉試驗期間的倉溫變化如圖3所示。由圖3可知，在試驗期間，11倉和63倉的倉溫在通風后，整體倉溫降低。根據11倉和63倉倉溫與外溫的變化趨勢，可以看出倉溫會受到外溫的影響，但影響較小。截至2021年1月7日，11倉的倉溫從8.7 ℃下降至5.5 ℃，63倉的倉溫從8.2 ℃下降至3.2 ℃。63倉降溫的幅度大于11倉，并且63倉的倉溫較為穩定，受外溫的影響較小。淺圓倉的倉溫變化會受到外溫的影響，通風方式的合理選擇可以降低外溫對倉溫的影響。

圖3 11倉和63倉倉溫變化圖

2.2 倉濕變化結果分析

11倉和63倉在試驗期間的倉濕變化情況，見圖4。由圖4可知，隨著倉外濕度的變化，兩個倉的倉濕也發生了變化，其中63倉的倉濕變化趨勢和外濕的變化趨勢相似，11倉的倉濕變化趨勢與外濕的變化趨勢不同。試驗期間，11倉的倉濕從75%升高到90%，63倉的倉濕從76%降低至54%。這表明了內環流通風技術可以在降溫的同時有效減少糧堆水分的散失。

圖4 11倉和63倉倉濕變化圖

2.3 糧溫變化結果分析

2.3.1 雜質區平均糧溫對比分析

11倉和63倉的中間雜質區平均溫度變化如圖5所示。由圖5可知，在2020年12月17日之前，11倉中間雜質區平均溫度下降速率低于63倉中間雜質區平均溫度下降速率。在2020年12月20日之后，11倉中間雜質區平均溫度下降速率高于63倉中間雜質區平均溫度下降速率。中間雜質區含有大量的雜質，極易形成通風死角，嚴重降低通風效率。由圖5可知，倉頂負壓通風后期采用內環流通風較單純使用倉頂負壓通風，更有利于中間雜質區溫度的降低。

圖5 11倉和63倉中間雜質區平均溫度變化圖

2.3.2 平均糧溫對比分析

11倉和63倉在試驗期間的平均糧溫變化如圖6所示。由圖6可知，11倉在試驗期間，平均糧溫從18.5 ℃下降至10.0 ℃，共下降了8.5 ℃。63倉在試驗期間，平均糧溫從19 ℃下降至6.2 ℃，共下降了12.8 ℃。11倉和63倉在試驗期間平均糧溫均在緩速下降，后期逐步趨于穩定。2020年12月17日后，11倉采用內環流的通風方式后，較63倉的平均糧溫更加穩定。采用倉頂負壓通風利用倉外的冷量，使糧堆平均溫度降低到目標溫度后，再采用內環流通風可以維持淺圓倉內糧堆平均溫度的穩定。

圖6 11倉和63倉平均糧溫折線圖

2.4 通風前后水分對比結果分析

在儲糧過程中，機械通風過程中易造成水分的散失，帶來水分的損耗。通風期間水分的損耗情況見表3。由表3可知，11倉在通風作業前后大豆的水分含量沒有變化，63倉在通風作業后水分含量下降了0.3%。這表明倉頂負壓通風結合內環流的通風方式較但對使用倉頂負壓負壓通風的方式在儲糧保水減耗上的效果顯著，這與前面2.2中通風后11倉的倉濕大于63倉的結果相呼應。內環流的通風方式可以有效保持倉內濕度，維持倉內糧食的水分含量。

表3 通風前后各倉水分變化表

2.5 通風前后能耗對比結果分析

通風期間主要的能耗費用項目是電費，試驗中11倉和63倉的能耗情況如表4所示。由表4可知，11倉的倉頂負壓通風時長總計584 h、內環流通風的時長為487 h，63倉的通風時長總計840 h。11倉大于63倉的總電耗。11倉內環流通風期間，總電耗量和單位能耗均為最大值。11倉噸糧在通風期間的費用為1.418元/t，63倉的噸糧費用為0.924元/t。因受條件限制，試驗期間僅能采用離心風機進行環流，而1臺離心風機的功率相當于4臺軸流風機的功率，因此11倉的耗電量大于63倉，且其噸糧費用比11倉高。

表4 試驗中各倉能耗情況表

3 結論

（1）在冬季儲糧過程中，兩種類型的通風方式均能降低糧溫，保證大豆的安全儲藏。負壓通風結合內環流的通風方式能夠更好的均衡層溫，防止在秋冬季節轉換期，糧堆表層產生結露現象。負壓通風結合內環流的通風方式的最高糧溫梯度差低于單一的負壓通風方式，使大豆的糧溫處于更為均衡的狀態。

（2）倉頂負壓通風降溫效果顯著，但是其儲糧的水分損失相對較大。倉頂負壓結合內環流通風降溫的方式，可以有效提高保水效果。

（3）本次試驗受條件限制，在內環流通風過程中用到的離心風機功率較大，導致耗用電量大，噸糧費用稍高，若使用功率較小的離心風機或者混流風機進行環流通風，則會相應降低噸糧費用。

（4）在儲糧通風過程中，可以適當的結合倉頂負壓通風與內環流通風，即降低儲糧的溫度，減少糧堆的水分損耗，又控制耗電量，控制噸糧費用。