新型“一機多管”裝置排除倉內(nèi)積熱技術(shù)的應(yīng)用

朱 路 王偉偉 李雙元 任 忠 朱從銀

(上海海豐米業(yè)有限公司 224153)

糧堆發(fā)熱問題是高大平房倉在儲糧度夏期間最常見的問題。目前，使用谷物冷卻機降溫、高濃度磷化氫熏蒸降溫、單管風(fēng)機局部降溫等是比較普遍的處理糧堆發(fā)熱的措施。隨著國家對行業(yè)內(nèi)綠色儲糧要求的進一步提高，企業(yè)對儲糧節(jié)能減損的迫切需要，更安全、更環(huán)保、更低耗、更便捷的儲糧方式應(yīng)該是行業(yè)努力的方向。而環(huán)流風(fēng)機系統(tǒng)結(jié)合導(dǎo)風(fēng)管形成“一機多管”的排熱裝置，綜合利用糧堆冷心、空調(diào)制冷設(shè)備，能完全取代單管風(fēng)機的使用，具有低能耗、低勞動強度等特點。

本地區(qū)進入7月份之后，外溫不斷上升，倉溫以及表層糧溫受外溫影響最大，升溫幅度也最大，尤其是南墻和西墻，在墻體保溫隔熱條件沒有達到一定標(biāo)準(zhǔn)時，大量熱輻射通過倉墻進入糧堆，造成熱量聚集形成倉壁糧堆發(fā)熱。進入8月份后，靠近南墻和西墻1 m以內(nèi)的糧堆溫度高達34℃以上。隨著外界高溫的延續(xù)，熱量由倉壁向糧堆中心轉(zhuǎn)移，最后可能導(dǎo)致整倉糧溫升高、糧食發(fā)熱霉變、儲糧害蟲大量繁殖，影響儲糧的食用價值和商業(yè)價值。開啟環(huán)流風(fēng)機，將糧堆內(nèi)高溫通過導(dǎo)風(fēng)管、PVC軟管、主風(fēng)道管、環(huán)流風(fēng)機、外墻熏蒸管路排出倉外，有效降低糧堆聚集的高溫，達到延緩糧食品質(zhì)劣變的目的。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 試驗倉房 本庫區(qū)位于江蘇鹽城東部地區(qū)，冬季低溫時間較長，有比較充足的蓄冷時間，冬季機械通風(fēng)后，平均糧溫能達到5℃左右。選取兩間倉房開展應(yīng)用試驗，均為2018年建高大平房倉，實倉尺寸為29.50 m×23.50 m×8.00 m，裝糧線高度均為6.00 m。其中75號倉為試驗倉，81號倉為對照倉。兩間倉房均坐落在庫區(qū)最西側(cè)，倉房所有設(shè)施設(shè)備情況相同，入倉糧食為同批次農(nóng)場稻谷，入倉時做好清雜工作，最大程度上避免形成雜質(zhì)區(qū)。冬季蓄冷通風(fēng)后，75號倉最高糧溫10.4℃，平均糧溫5.4℃；81號倉最高糧溫10.2℃，平均糧溫5.7℃。具體糧情見表1。

表1 倉房情況

1.1.2 試驗設(shè)備

1.1.2.1 環(huán)流風(fēng)機 浙江臺州產(chǎn)，型號A02-8012，轉(zhuǎn)速2800 r/min，功率750 W，電流1.75 A，電壓380 V。每間倉南北各安裝1臺，共2臺，安裝于裝糧線以下，防潮層以上的中心位置。

1.1.2.2 外環(huán)流管路 每臺環(huán)流風(fēng)機連接一套外環(huán)流管路，管路系統(tǒng)采用雙層保溫管，外管為304不銹鋼材質(zhì)，直徑130 mm，內(nèi)管為PVC材質(zhì)，直徑為90 mm。兩個管路之間用聚氨酯保溫發(fā)泡材料填充。每條垂直管路距通風(fēng)口50 cm處有一個三通閥門開關(guān)，可自由調(diào)節(jié)風(fēng)量大小、改變氣體出口方向。

1.1.2.3 空調(diào) 分體熱泵型掛壁式房間空調(diào)器，型號KFR-72G(72556)Ba-3，功率2360 W，每間倉各配置2臺。

1.1.2.4 導(dǎo)風(fēng)管以及連接軟管 江蘇常州產(chǎn)，導(dǎo)風(fēng)管為不銹鋼材質(zhì)，內(nèi)徑為67 cm，每根長度為1.5 m，導(dǎo)風(fēng)管上的通風(fēng)孔徑小于稻谷的尺寸，開孔率大于60%；連接軟管為PVC材質(zhì)，每根長度為1m，內(nèi)徑為67 cm，柔軟易彎曲；主風(fēng)道管為PVC材質(zhì)，內(nèi)徑110 cm，每根長度4.0 m，管道最中心位置曲面上用內(nèi)徑為67 cm的開孔器開一個孔。

1.1.2.5 糧情測控系統(tǒng) 浙江杭州產(chǎn)，WXZJ測控主機，WDR測控軟件，WX009無線分機，WXJ300無線采集器，HM1500溫濕度傳感器，聯(lián)想S2014ND臺式電腦，每倉布置測溫電纜線10排，每排7根線，每根線有4層測溫點，每倉共計280個測溫點。

1.1.2.6 密閉設(shè)備 江蘇揚州產(chǎn)，12絲的聚氯乙烯塑料薄膜。

1.1.2.7 風(fēng)道 三間倉房均為東西走向，地上籠的布置為南北走向，一機四道，4個通風(fēng)口，雙向風(fēng)道，中間斷開50 cm，南北雙向通風(fēng)。

1.1.2.8 其他 電子濕度計、手動測溫桿、電動扦樣器等。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗步驟

1.2.1.1 冬季蓄冷，春季加強倉房密閉隔熱,冬季采用小功率軸流風(fēng)機進行緩釋通風(fēng)降溫，將兩間倉糧堆平均糧溫降到5℃左右，最高糧溫降到10℃左右。春季氣溫回暖前，及時做好倉房保溫隔熱工作，對倉房門窗、通風(fēng)口處用厚度12絲的塑料薄膜密封；對墻體裂縫、工藝孔洞處用防水密封膠、聚氨酯發(fā)泡劑等填塞；對外環(huán)流管道系統(tǒng)做好氣密性排查工作，確保無漏氣點。

1.2.1.2 “一機多管”排熱裝置的安裝在分別距南墻和西墻70 cm的位置，每間隔2 m垂直埋入導(dǎo)風(fēng)管，每根導(dǎo)風(fēng)管長度為1.5 m，兩根相接為一組埋入糧堆深度約3 m。南墻兩側(cè)導(dǎo)風(fēng)管分別離東西墻約1 m，西墻兩側(cè)導(dǎo)風(fēng)管分別離南北墻約2 m?？偮袢雽?dǎo)風(fēng)管26組，52根。主風(fēng)道管水平放置在分別距南墻和西墻70 cm位置的糧面上，南墻中間的主風(fēng)管用四通連接到外部環(huán)流管路，其他主風(fēng)道管通過三通相連，南墻鋪設(shè)7根主風(fēng)道管，西墻鋪設(shè)5根主風(fēng)道管，南墻和西墻的主風(fēng)道管路通過90℃直角彎頭連接。導(dǎo)風(fēng)管頂端與三通的孔口、主風(fēng)道的開孔處通過內(nèi)徑為67 cm的PVC軟管連接，確保各端口連接處不漏氣。

圖1 “一機多管”排熱裝置部分示意圖

1.2.1.3 夏季控溫 75號倉采用空調(diào)控溫+“一機多管”排熱裝置；81號倉僅采用空調(diào)控溫。當(dāng)表層均溫達到23℃時，開啟空調(diào)控溫。當(dāng)75號倉南墻或西墻表層均溫達到26℃時，開啟環(huán)流風(fēng)機，利用“一機多管”排熱裝置排除倉壁高溫。

1.2.2 試驗進度

1.2.2.1 做好溫控布點，跟蹤兩倉各層平均糧溫，重點監(jiān)測距南墻和西墻1 m以內(nèi)糧堆各層溫度的變化；固定扦樣點(南墻和西墻1 m以內(nèi)分別距糧堆底層30 cm處、糧高1/2處、糧面30 cm處)，定期扦樣，跟蹤稻谷儲藏品質(zhì)(水分、脂肪酸值)、品嘗評分值的變化情況。

1.2.2.2 整個試驗階段從開啟空調(diào)控溫開始，即2020年7月5日～9月7日，兩倉每天選取高溫時間段08:00～18:00進行溫控，累計500 h。75號倉從2020年7月18日～8月30日，間歇性開啟環(huán)流風(fēng)機，當(dāng)倉壁表層均溫達到26℃以下時，關(guān)閉環(huán)流風(fēng)機，累計開機168 h。

1.2.2.3 試驗期間安排人員值班，監(jiān)測環(huán)流風(fēng)機運行情況，準(zhǔn)確記錄風(fēng)機運行時間，每天至少兩次入倉查詢糧情，在電子測溫盲區(qū)，添加手動測溫桿，密切關(guān)注邊壁糧堆內(nèi)部溫度的變化，確保儲糧安全。

1.2.2.4 試驗期間，每倉定期安排人員扦樣，檢測相關(guān)指標(biāo)并整理、分析數(shù)據(jù)。

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 75號倉和81號倉南墻各層糧溫變化對比

由圖3可以看出，南墻各層糧溫隨外溫的升高而升溫幅度較大，盡管開啟了空調(diào)控溫，但是對倉壁糧堆高溫的控制有限。75號倉糧堆高度為6 m，導(dǎo)風(fēng)管插入糧堆的深度為3 m，開啟環(huán)流風(fēng)機排熱后，南墻表層和第二層降溫幅度明顯，南墻邊壁熱量有從底部往上層轉(zhuǎn)移的過程，第三層和底層糧溫也逐漸上升。隨著外溫的持續(xù)攀升，雖然各層溫度略有上升，但是遠低于81號倉南墻各層糧溫上升的幅度，降溫效果明顯。

圖3 75號倉和81號倉南墻各層糧溫變化對比圖

2.2 75號倉和81號倉西墻各層糧溫變化對比

由圖4可知，75號倉和81號倉位于庫區(qū)最西側(cè)，“西曬”現(xiàn)象對糧倉也有較大的影響，控制西墻邊壁糧溫是減少糧食發(fā)熱霉變的有效途徑。75號倉開啟環(huán)流風(fēng)機之后，表層和第二層的平均糧溫明顯降低，表層均溫始終控制在26℃以內(nèi)；隨著排熱過程的持續(xù)，邊壁中層和下層糧溫逐漸升高，但是升溫幅度有限，低于81號倉西墻中層和下層的升溫幅度。

圖4 75號倉和81號倉西墻各層糧溫變化對比圖

2.3 兩倉平均糧溫變化對比圖

根據(jù)圖5監(jiān)測數(shù)據(jù)得出，75號倉整倉平均糧溫略低于81號倉?？v使開啟空調(diào)控溫，兩倉整倉的平均糧溫依然是逐步升高的，這也是客觀規(guī)律。75號倉開啟環(huán)流風(fēng)機排熱后，延緩了南墻和西墻糧溫的上升，有效排除了倉壁糧堆的積熱。但是，在邊壁排積熱的過程中，糧堆內(nèi)部氣體的流動和溫差的形成是一個動態(tài)的過程，倉壁糧溫的下降勢必消耗掉糧堆中間區(qū)域的冷心，這可能也是導(dǎo)致兩倉平均糧溫溫差較小的原因。

圖5 75號倉和81號倉平均糧溫變化對比圖

2.4 兩倉各部位糧食水分檢測記錄

開啟空調(diào)控溫后，必然會造成表層糧堆水分的流失，但是空調(diào)對表層以下的糧堆水分影響有限。75號倉開啟環(huán)流風(fēng)機排熱的過程中隨著氣體的流動，確實存在水分散失的問題，邊壁各層水分的降幅明顯要大于81號倉。對整個倉進行綜合扦樣分析，兩倉各層平均水分降幅差別不大。兩倉水分變化見圖6、圖7。

圖6 75號倉和81號倉局部各層水分變化對比圖

圖7 75號倉和81號倉整倉各層水分變化對比圖

2.5 試驗前后糧食脂肪酸值和品嘗評分值變化情況

對兩倉各部位進行綜合扦樣分析，由表2可以看出，81號倉南墻和西墻稻谷脂肪酸值增幅明顯大于75號倉，且81號倉黃粒米率增幅明顯偏大，這與兩倉南墻和西墻糧堆溫度是密切相關(guān)的，糧溫越高以及保持高溫的時間越長，脂肪酸值以及黃粒米率增加的風(fēng)險越大。對兩間倉綜合樣進行化驗分析，75號倉的脂肪酸值、品嘗評分值變化幅度要小于81號倉；同一間倉，南墻和西墻的脂肪酸值、品嘗評分值、黃粒米率的變化幅度都明顯大于整倉的變化幅度。

2.6 兩倉能耗情況說明

進入8月底，81倉南墻和西墻表層平均糧溫達到了30℃以上，局部高溫達到了34℃,盡管發(fā)熱區(qū)域在南墻和西墻邊壁，為防止熱量進一步向中心區(qū)域轉(zhuǎn)移，2020年9月8日～9月10日晚間，選取外界低溫低濕有利條件，采用大功率混流風(fēng)機、合理調(diào)整通風(fēng)道，排除邊壁積熱，累計通風(fēng)24 h。綜合計算兩倉能耗，發(fā)現(xiàn)75號倉每噸糧能耗要小于81號倉，見表3。

表3 75號倉和81號倉試驗過程的能耗

3 結(jié)語

外界熱輻射進入倉內(nèi)的薄弱環(huán)節(jié)是倉頂和倉壁。由倉頂進入糧堆的熱量直接影響倉溫，利用空調(diào)控溫能有效降低熱輻射對倉溫的影響，但無法降低倉壁糧堆的高溫。利用“一機多管”排熱裝置，能有效緩解倉壁糧溫過高的情況。如果糧堆冷心足夠，在排熱過程中，邊壁各層糧溫可以保持更低水平。本庫區(qū)所有的環(huán)流熏蒸系統(tǒng)均為正壓式，外環(huán)流管路中氣體的流向是自上而下，這是本試驗中排熱裝置的基礎(chǔ)。實際上，本裝置和單管風(fēng)機具有相似的工作原理，相較于單管風(fēng)機的“一機一管”，本裝置可以“一機多管”，不僅增加了降溫效率，還極大地降低了勞動強度，從糧堆內(nèi)部抽出的高溫直接通過管道排出倉外，避免了單管風(fēng)機通風(fēng)過程中可能出現(xiàn)的糧堆表層結(jié)露。本裝置的使用并不局限于四周倉壁，對于糧堆內(nèi)部任何區(qū)域的局部高溫，都可以實現(xiàn)有效排熱。75號倉和81號倉分別于9月底和10月中旬出倉加工，出倉過程中對局部進行取樣化驗，原糧品質(zhì)沒有發(fā)熱發(fā)霉的跡象。