不同儲糧保水通風技術比較及儲糧環保通風機設計

賀克軍，徐衛星

（中國儲備糧管理集團有限公司廣東分公司，廣東 廣州 529200）

在儲藏期間糧食水分減量是一個備受關注的問題。糧食水分的減量一方面會影響糧庫和收儲企業的經濟效益，另一方面會降低糧食的加工和食用品質。比如，水分含量過低的稻谷加工時碎米增多，出米品質差[1-2]并且生產出的大米顏色暗淡，商品價值受到影響[3]，同樣的原因也使得碾米的能耗增加[4]。近年來，很多糧庫通過選擇合適的通風設備，應用不同的通風方式，改變通風條件，來解決通風期間糧食水分過快散失的問題。不同儲糧保水通風技術雖然有一定進展，但是各種通風技術均有其局限性，效果不太理想。

1 糧食損耗產生的主要原因

糧油儲存損耗包括自然損耗和水分雜質減量。自然損耗是指糧油在儲存過程中，因正常生命活動消耗的干物質、計量的合理誤差、檢驗化驗耗用的樣品、輕微的蟲鼠雀害以及搬倒中零星拋撒等導致的損耗。水分雜質減量是指糧油在入庫和儲存過程中，由于水分自然蒸發，以及通風、烘曬、除雜整理等作業導致的水分降低或雜質減少等損耗。根據儲糧保管經驗，糧食儲存損耗產生的主要原因有以下4個方面：計量不足、干物質消耗、害蟲蛀蝕、水分減量，其中水分減量是糧食損耗偏大的最主要原因。

2 糧食水分變化基本情況

通風是糧食水分降低的主要原因。在入庫期間，為均衡糧堆的溫度、濕度以及糧食水分而采取的機械通風，會導致糧食的水分降低。糧食入庫結束后，對偏高水分糧的機械通風降水會造成糧食水分的迅速降低。糧食在正常保管過程中，冬季的機械通風降溫，以及防止水分轉移、糧堆結露等現象所采取的機械通風措施，這都是造成水分減量的重要原因。儲糧行業內外研究和實際應用結果表明，少通風一次，糧食儲存損耗減少0.2%；一個儲藏周期內綜合控溫儲糧水分可減少散失0.2% ~ 0.4%。使用谷冷機通風一次，約損失0.1% ~ 0.3%的水分；冬季使用風機通一次風，約損失0.3% ~ 0.5%的水分；一個儲藏周期內水分可減少0.5% ~ 1.5%，品種不同，水分散失程度不同，糧食初始水分不同水分散失也不同。

當糧食在一定溫度、濕度的環境中儲藏一定的時間，就會表現出糧食的含水量穩定在一定的數值不變，即糧食與環境之間達到吸濕與解吸的平衡，此時的糧食含水量被稱作糧食的平衡水分，環境濕度被稱作平衡相對濕度[5]。溫度不變時，當空氣的濕度超過糧粒表面水汽分壓時，糧食就會吸濕，含水量增加；反之，當空氣中的濕度低于糧粒表面的水汽分壓時，糧食就開始解吸，含水量減少。在一定的溫度（10 ~ 35 ℃）和相對濕度（65%、86%、100%）條件下，糧食水分吸附速率隨著溫度和相對濕度增加均增大。同樣的初始水分條件，暴露環境的相對濕度越高，糧食水分吸附速率越大。溫度越高，糧食吸附/解吸速率越大。

3 保水通風主要技術

3.1 軸流風機保水通風

軸流風機功率小，耗能低，在保水通風中得到了廣泛的應用[6]。薛勇等[7]在冬季利用軸流風機對高大平房倉中的小麥進行降溫保水試驗，通風結束后糧溫下降了6 ℃，平均水分僅降低0.1%，起到了很好的保水效果。在糧庫中，應用的軸流風機有固定式和移動式兩種。固定式一般安裝在山墻，移動式通常與地上籠連接。用軸流風機保水通風時，多選擇固定式軸流風機，關閉所有門窗，打開底部通風口，采取吸出式通風方式。

3.2 環流保水通風

環流保水通風可分為內環流保水通風和膜下環流保水通風。內環流通風一般應用在隔熱密閉性較好的倉房，此類倉房中內環流不僅能有效控制倉溫和糧溫，還能起到保水效果[8]。針對隔熱和氣密性差的倉房，應用膜下環流技術能夠起到保水減損效果。基本原理都是利用糧堆“冷芯”來均衡糧溫，使糧堆長期保持低溫狀態。通風可分3個階段，低溫季節通風降低糧溫蓄冷，如果氣候條件適合，盡量將糧溫控制在0 ℃以下；春季隔熱密閉，減少糧食與外界熱源交換；夏季控溫，根據具體情況設定內環流通風的自動控溫器啟動溫度的上限和下限。

3.3 谷物冷卻保水通風

谷物冷卻機的應用不受自然條件的限制，可以在外界條件不適宜時根據參數的設定將外界空氣轉化為與設定參數相符的氣體。應用谷物冷卻機進行保水通風時參數的設定至關重要，不僅影響保水效果還影響耗能。為了防止通風的溫度過低而引發結露，送風濕度的絕對值不應低于糧堆濕度的絕對值。

3.4 相對濕度控制保水技術

3.4.1 噴霧加濕

噴霧加濕就是通過模擬人工產生的水霧來增加周圍環境的空氣濕度，然后借助風機將濕空氣通入到糧堆中，達到提高糧食水分、減少糧食出庫前損失的目的。

3.4.2 超聲波智能調質

超聲波加濕器采用電子超頻震蕩，通過震蕩片的高頻諧振，將水拋離水面而產生自然飄逸的水霧，不需加熱或化學藥品而產生1 ~ 10 μm的水顆粒漂浮于空氣中，達到空氣濕潤效果。調質機內裝有集成化超聲波霧化器，在高頻電磁波的作用下，使水霧化成霧狀送入汽化箱，與風機從糧堆抽出的空氣在汽化箱內相互融合，使霧化水吸收空氣中的熱量汽化成濕空氣，通過糧堆通風系統通入糧堆，加大糧堆中的空氣濕度，使糧堆內水汽壓大于糧粒內的水汽壓，形成壓力差，促使糧粒不斷吸收水汽，達到調質，減少糧食出庫前損失的目的。

4 保水通風技術存在的問題

保水通風技術在一定程度上可以解決糧庫通風后水分下降過快，出庫損耗較大的問題，但是也存在一些不足。比如：軸流風機保水通風簡單易行且成本低，但是受自然氣候的影響較大，對我國某些地方來說，能夠利用自然空氣進行保水通風的時間很少，比如氣候干燥的西北、冬季濕度較低和冷空氣極少的南方地區；環流保水通風要求冬季要積蓄足夠冷源，但是南方地區難以實現；谷物冷卻保水通風雖然不受自然環境限制，但是價格高、運行成本費用高且谷冷機組運行中實際送風濕度小于指令濕度，對很多糧庫來說成本太高，難以推廣；噴霧加濕和超聲波智能調質對糧食儲存安全存在隱患，應用不廣泛。另外，以上通風技術使用主要是通過風道將濕冷空氣送入糧堆，如果風道設計不合理，無論是采取壓入式還是吸出式，都容造成通風死角，很容易導致糧堆內部結露等問題。

5 儲糧環保通風機基本情況

儲糧環保通風機是主要用于糧庫通風時，有效減少糧食水分散失的通風設備。設備通過控制通風時空氣相對濕度原理，既能實現降溫效果，又能降低糧食的水分損失，具有能耗低、降溫速度快、通風均勻性好、抑塵和改善糧食加工品質等特點。

5.1 設備研發基本情況

5.1.1 基礎結構

儲糧環保通風機主要由通風系統、控制系統、控濕系統三部分組成，見圖1。通風系統包括風機、通風軟管、倉內固定窗；控制系統包括配電箱、控制軟件、觸控屏、溫濕度傳感器；控濕系統包括供濕裝置、紙簾等。設備總功率4.3 kW，與倉房排氣扇（4×1.1 kW）能耗相當，使用成本低。

圖1 儲糧環保通風機結構示意圖

5.1.2 基本原理

儲糧環保通風機工作原理如圖2所示。紙簾是一種特種紙制蜂窩結構材料，當水在紙簾中從上往下流時，在紙簾波紋狀的纖維表面形成水膜，快速流動的空氣穿過紙簾水膜時，會吸收小水滴汽化的水蒸氣，空氣的含濕量增加、相對濕度增大，空氣相對濕度一般能達到75% ~ 99%；同時，水膜中的小水滴汽化會吸收空氣中大量的熱量，使經過濕簾的空氣溫度降低從而達到降溫的目的，一般空氣溫度會下降3～5 ℃。

圖2 儲糧環保通風機工作原理

5.1.3 通風方式

儲糧環保通風機的通風方式為糧面正壓下行式通風，即從糧面上方進風，從倉房底部風道口自然排風，目前主要應用于平房倉。通風機具備降溫通風、保水通風兩種模式。從糧面上方進風就能比較好地解決通風不均衡的問題，糧面發生異常糧情也能及時被發現和處理。

5.2 設備應用實驗

5.2.1 設備連接

儲糧環保通風機使用前，通風軟管一端接在通風機頂部出風口，另一端從倉房窗戶進入糧面，安裝在專用固定窗上，通風軟管須連接牢固，防止折疊或彎曲。定制固定窗，要準確測量倉房窗戶尺寸，確保大小適用、密封良好。

5.2.2 倉房密閉

通風時倉房底部風道口一般全部開啟，在需要單獨降低某部分糧堆糧溫時，相應開啟對應通風口。倉房糧面內窗戶和軸流風機口要進行密封，通風軟管與窗戶之間必須密封到位。

5.2.3 通風過程管理

根據冬季外界溫濕度條件，通過控制軟件設定濕度控制參數，選擇合適時機通風。通風過程中，要根據糧堆面層糧食水分變化情況隨時調整進風濕度。設備停機時機選擇除了根據糧堆已達到通風目標糧溫外，還要檢查糧堆面層及其下方20 cm處的糧食水分為安全水分以下，才能結束通風。

儲糧環保通風機使用前，必須掌握糧堆溫度、水分、雜質等原始數據，用來判斷通風效果。雨天空氣濕度較大，在通風過程中，糧堆面層糧食水分會變化，若遇連續雨天要停止使用。

5.3 應用效果

5.3.1 實驗效果對比

廣州直屬庫在儲糧環保通風機的研究應用方面起步較早，經過近10年的探索、實驗及應用，取得了一定成效。廣州直屬庫在2016、2017年未使用儲糧環保通風機時，稻谷平均損耗率分別為1.66%、1.74%；稻谷單倉損耗基本都超1.3%。而在2018、2019、2020年使用了環保通風機后，稻谷單倉損耗率在0.28% ~ 0.90%，各倉的單倉損耗均控制在1.0%以內。

通過對廣州直屬庫近5年未使用和使用儲糧環保通風機的數據對比分析，使用儲糧環保通風機可以使稻谷出庫損耗控制在比較低的水平。

5.3.2 推廣應用效果

江門直屬庫2021年使用了儲糧環保通風機后，稻谷總共出庫3倉，損耗率分別為0.56%、0.09%、0.67%，平均損耗為0.51%；河源直屬庫2021年使用了儲糧環保通風機后，稻谷總共出庫4倉，損耗率分別為0.00%、0.53%、0.19%、0.65%，平均損耗為0.33%。揭陽直屬庫2021年使用了儲糧環保通風機后，稻谷總共出庫1倉，損耗率為0.47%。通過對江門、河源、揭陽直屬庫近兩年未使用和使用儲糧環保通風機的數據對比分析，稻谷出庫損耗得到了明顯的下降。

5.3.3 實際應用數據

根據《華南地區環保風機保水降耗應用試驗》相關數據，惠州直屬庫選擇基礎設施設備、倉型、儲糧品種均一致的兩座高大平房倉進行對比實驗，實驗倉倉房長54 m，寬30 m，糧高6 m；對照倉倉房長48 m，寬30 m，糧高6 m。通風系統為均為地上籠，一機三道，南北雙通道。2個倉均為稻谷倉，環保通風時間為5—10月，水分變化數據為糧堆上層水分升幅較大，平均升幅在1.3 g/100 g左右；中層水分升幅在0.6 g/100 g左右；下層水分升幅在0.6 g/100 g左右。通風結果：實驗倉入庫時數量5 507.860 t，出庫數量5 473.242 t，損耗34.618 t，損耗率0.63%；對照倉入庫時數量4 949.067 t，出庫時數量4 887.92 t，損耗61.147 t，損耗率1.23%，損耗率較實驗倉高出近1倍[9]。

6 結 論

（1） 儲糧環保通風機具有較好的保水效果。近幾年廣東轄區部分直屬庫使用了儲糧環保通風機，一般可以使出庫損耗率降到0.2% ~ 0.7%，2019、2020年轄區糧食儲存損耗率分別下降至0.64%和0.72%，取得了比較理想的效果。

（2） 出庫過程使用環保通風時，由于倉內濕度較大，能大大降低粉塵雜質損失，一定程度上能夠降低損耗。

（3） 儲糧環保通風機能耗較低。能耗與倉房排氣扇（4×1.1 kW）相當，使用成本較低。

（4） 儲糧環保通風機使用相對安全。由于通風方式是從糧面上方進風，通風比較均勻，基本無通風死角，糧面出現異常糧情也能及時被發現和處理。