立筒倉谷冷通風及機械通風綜合應用

◎ 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，屬典型的亞熱帶氣候，常年處于高溫高濕狀態，儲糧易出現發熱現象。東莞庫立筒倉糧食經過附壁折板入倉，附壁折板附近粉雜聚集現象明顯[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，且中轉糧雜質、破碎較多，更易出現發熱霉變現象[2-3]。立筒倉在夏季玉米儲藏及中轉過程中常出現發熱現象，發熱部位主要集中出現于錐底、附壁折板下方、側壁發放口附近、糧面等部位。

利用谷物冷卻機降溫及機械通風降溫處理發熱糧，降溫效果顯著，作業成本低，具有較高應用價值[4]。立筒倉作為一種中轉倉型，目前國內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及機械通風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座星倉連體構成。倉房直徑15 m，裝糧線高44.8 m，倉外檐高48.5 m，設計容量5 000 t。T15、T16倉均配置有側壁發放口，附壁折板，14根測溫電纜，6條放射狀風道，倉頂1個通風口，倉下2個通風口。試驗倉風道形式為一機三道，立筒倉風道及倉房結構如圖1所示。

圖1 立筒倉風道及倉房結構示意圖

1.2 供試糧食質量情況

供試糧食質量情況如表1所示。

表1 供試糧食質量情況表

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，出現發熱現象，發熱部位處于糧堆底部及表層。表層中心1～4號測溫電纜發熱點最高糧溫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熱，發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，送風量10 789 m3·h-1；離心風機：4-72N14.0A，風機功率5.5 kW，風量10 936 m3·h-1；單管風機：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：GGS糧情測控系統，北京糧安科技有限公司；立筒倉14根測溫電纜，內圈4根，外圈10根，呈環狀分布，內圈測溫電纜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，具備對接螺紋；PVC單管：直徑11 cm，長度110 cm，PVC材質，具備對接螺紋；三通管：直徑60 cm，材質冷軋鋼；變徑彎管：直徑由70 cm轉變為60 cm，彎角45°，材質冷軋鋼。

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機械風機開展負壓局部排積熱作業，目的在于排出糧堆底部發熱點積熱，作業時氣溫平均值為30 ℃，氣濕86%；T15倉底部發熱點積熱排出后，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局部排積熱作業，目的在于排出糧堆表層發熱點積熱，設定送風溫度18 ℃，送風濕度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整倉排積熱作業，目的在于排出發熱部位積熱，均衡糧堆溫度，設定送風溫度18 ℃，送風濕度80%。T16倉于2019年7月21日至2019年7月27日增加倉內單管通風作業，目的在于谷冷通風期間助排附壁折板部位雜質聚集區積熱。

表2 試驗倉房通風方式及風機、谷冷機配置情況表

1.5.2 溫度測定

在機械通風及谷冷通風期間，每24 h利用糧情檢測系統進行一次糧食溫度、倉內溫度、倉內濕度、大氣溫度、大氣濕度測定。在機械通風期間，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。根據通風時間及風機功率計算機械通風能耗，核算費用。

2 結果與分析

2.1 降溫效果及分析

試驗倉房作業前后降溫情況如表3所示。T15倉谷冷通風結束整倉最高糧溫由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倉谷冷通風結束整倉最高糧溫由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 ℃，結果表明，試驗倉房在經過谷冷通風及機械通風作業后，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 谷冷通風倉房降溫情況表

2.2 糧溫變化情況及分析

T15倉谷冷通風期間糧溫變化情況如圖2所示。7月19日至7月20日機械通風負壓局部排積熱作業期間，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 ℃。機械通風后底部發熱部位降溫明顯，表層發熱部位糧食與空氣及未發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通風，所以平均糧溫受送風溫度影響出現上升現象。7月21日至7月24日谷冷通風處理表層發熱高溫糧食期間，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 ℃。由于出風口溫度設定為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，由于發熱點上移至糧面，通風阻力減小，降溫速率加快。整個通風周期較短，平均糧溫變化幅度較小。最高糧溫在7月23日前均為表層發熱點糧溫，7月24日表層發熱點糧溫降低后變為糧堆外圈熱皮糧溫點。

圖2 T15通風期間糧溫變化情況圖

T16倉谷冷通風期間糧溫變化情況如圖3所示。在谷冷通風期間發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聚集，熱量不能及時排出導致出現升溫現象。7月21日加入單管通風助排雜質區積熱后，糧溫由40.9 ℃降至30.6 ℃。在谷冷通風期間發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通風期間糧溫變化情況圖

以上結果表明，谷冷通風期間增加單管通風作業有助于雜質區積熱排出，可減少谷冷時間，提升降溫效果。

2.3 能耗情況分析

試驗倉房能耗統計如表4所示。T15倉機械通風負壓局部排積熱作業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倉谷冷通風局部排積熱作業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倉谷冷通風作業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谷冷作業期間單管通風作業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。結果表明，在外界氣溫氣濕相近，谷冷機送風溫度、送風濕度相同情況下，整倉谷冷通風時長、能耗明顯大于局部谷冷通風。

表4 谷冷通風倉房能耗統計表

3 結論與討論

（1）夏季高溫季節，在立筒倉綜合應用谷冷通風及機械通風，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）在谷冷通風作業期間，增加單管通風作業，可有效解決雜質聚集區熱量難以排出的問題。

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

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

（5）由于局部谷冷通風及機械通風時長、效果、能耗更低，建議儲糧保管期間應加強糧情監測，盡早發現異常糧情，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致雜質聚集，出現糧食發熱后存在通風死角，需借助單管通風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聚集問題。

（7）谷冷期間應增加糧溫檢測頻率，發現通風期間高溫點糧溫下降速率降低，應及時開展單管通風輔助作業，以縮短谷冷通風時長，降低能耗。