不同儲(chǔ)糧保水通風(fēng)技術(shù)比較及儲(chǔ)糧環(huán)保通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)

賀克軍，徐衛(wèi)星

（中國(guó)儲(chǔ)備糧管理集團(tuán)有限公司廣東分公司，廣東 廣州 529200）

在儲(chǔ)藏期間糧食水分減量是一個(gè)備受關(guān)注的問(wèn)題。糧食水分的減量一方面會(huì)影響糧庫(kù)和收儲(chǔ)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，另一方面會(huì)降低糧食的加工和食用品質(zhì)。比如，水分含量過(guò)低的稻谷加工時(shí)碎米增多，出米品質(zhì)差[1-2]并且生產(chǎn)出的大米顏色暗淡，商品價(jià)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(lái)，很多糧庫(kù)通過(guò)選擇合適的通風(fēng)設(shè)備，應(yīng)用不同的通風(fēng)方式，改變通風(fēng)條件，來(lái)解決通風(fēng)期間糧食水分過(guò)快散失的問(wèn)題。不同儲(chǔ)糧保水通風(fēng)技術(shù)雖然有一定進(jìn)展，但是各種通風(fēng)技術(shù)均有其局限性，效果不太理想。

1 糧食損耗產(chǎn)生的主要原因

糧油儲(chǔ)存損耗包括自然損耗和水分雜質(zhì)減量。自然損耗是指糧油在儲(chǔ)存過(guò)程中，因正常生命活動(dòng)消耗的干物質(zhì)、計(jì)量的合理誤差、檢驗(yàn)化驗(yàn)耗用的樣品、輕微的蟲鼠雀害以及搬倒中零星拋撒等導(dǎo)致的損耗。水分雜質(zhì)減量是指糧油在入庫(kù)和儲(chǔ)存過(guò)程中，由于水分自然蒸發(fā)，以及通風(fēng)、烘曬、除雜整理等作業(yè)導(dǎo)致的水分降低或雜質(zhì)減少等損耗。根據(jù)儲(chǔ)糧保管經(jīng)驗(yàn)，糧食儲(chǔ)存損耗產(chǎn)生的主要原因有以下4個(gè)方面：計(jì)量不足、干物質(zhì)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(fēng)是糧食水分降低的主要原因。在入庫(kù)期間，為均衡糧堆的溫度、濕度以及糧食水分而采取的機(jī)械通風(fēng)，會(huì)導(dǎo)致糧食的水分降低。糧食入庫(kù)結(jié)束后，對(duì)偏高水分糧的機(jī)械通風(fēng)降水會(huì)造成糧食水分的迅速降低。糧食在正常保管過(guò)程中，冬季的機(jī)械通風(fēng)降溫，以及防止水分轉(zhuǎn)移、糧堆結(jié)露等現(xiàn)象所采取的機(jī)械通風(fēng)措施，這都是造成水分減量的重要原因。儲(chǔ)糧行業(yè)內(nèi)外研究和實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明，少通風(fēng)一次，糧食儲(chǔ)存損耗減少0.2%；一個(gè)儲(chǔ)藏周期內(nèi)綜合控溫儲(chǔ)糧水分可減少散失0.2% ~ 0.4%。使用谷冷機(jī)通風(fēng)一次，約損失0.1% ~ 0.3%的水分；冬季使用風(fēng)機(jī)通一次風(fēng)，約損失0.3% ~ 0.5%的水分；一個(gè)儲(chǔ)藏周期內(nèi)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(dāng)糧食在一定溫度、濕度的環(huán)境中儲(chǔ)藏一定的時(shí)間，就會(huì)表現(xiàn)出糧食的含水量穩(wěn)定在一定的數(shù)值不變，即糧食與環(huán)境之間達(dá)到吸濕與解吸的平衡，此時(shí)的糧食含水量被稱作糧食的平衡水分，環(huán)境濕度被稱作平衡相對(duì)濕度[5]。溫度不變時(shí)，當(dāng)空氣的濕度超過(guò)糧粒表面水汽分壓時(shí)，糧食就會(huì)吸濕，含水量增加；反之，當(dāng)空氣中的濕度低于糧粒表面的水汽分壓時(shí)，糧食就開始解吸，含水量減少。在一定的溫度（10 ~ 35 ℃）和相對(duì)濕度（65%、86%、100%）條件下，糧食水分吸附速率隨著溫度和相對(duì)濕度增加均增大。同樣的初始水分條件，暴露環(huán)境的相對(duì)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(fēng)主要技術(shù)

3.1 軸流風(fēng)機(jī)保水通風(fēng)

軸流風(fēng)機(jī)功率小，耗能低，在保水通風(fēng)中得到了廣泛的應(yīng)用[6]。薛勇等[7]在冬季利用軸流風(fēng)機(jī)對(duì)高大平房倉(cāng)中的小麥進(jìn)行降溫保水試驗(yàn)，通風(fēng)結(jié)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(kù)中，應(yīng)用的軸流風(fēng)機(jī)有固定式和移動(dòng)式兩種。固定式一般安裝在山墻，移動(dòng)式通常與地上籠連接。用軸流風(fēng)機(jī)保水通風(fēng)時(shí)，多選擇固定式軸流風(fēng)機(jī)，關(guān)閉所有門窗，打開底部通風(fēng)口，采取吸出式通風(fēng)方式。

3.2 環(huán)流保水通風(fēng)

環(huán)流保水通風(fēng)可分為內(nèi)環(huán)流保水通風(fēng)和膜下環(huán)流保水通風(fēng)。內(nèi)環(huán)流通風(fēng)一般應(yīng)用在隔熱密閉性較好的倉(cāng)房，此類倉(cāng)房中內(nèi)環(huán)流不僅能有效控制倉(cāng)溫和糧溫，還能起到保水效果[8]。針對(duì)隔熱和氣密性差的倉(cāng)房，應(yīng)用膜下環(huán)流技術(shù)能夠起到保水減損效果。基本原理都是利用糧堆“冷芯”來(lái)均衡糧溫，使糧堆長(zhǎng)期保持低溫狀態(tài)。通風(fēng)可分3個(gè)階段，低溫季節(jié)通風(fēng)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(jù)具體情況設(shè)定內(nèi)環(huán)流通風(fēng)的自動(dòng)控溫器啟動(dòng)溫度的上限和下限。

3.3 谷物冷卻保水通風(fēng)

谷物冷卻機(jī)的應(yīng)用不受自然條件的限制，可以在外界條件不適宜時(shí)根據(jù)參數(shù)的設(shè)定將外界空氣轉(zhuǎn)化為與設(shè)定參數(shù)相符的氣體。應(yīng)用谷物冷卻機(jī)進(jìn)行保水通風(fēng)時(shí)參數(shù)的設(shè)定至關(guān)重要，不僅影響保水效果還影響耗能。為了防止通風(fēng)的溫度過(guò)低而引發(fā)結(jié)露，送風(fēng)濕度的絕對(duì)值不應(yīng)低于糧堆濕度的絕對(duì)值。

3.4 相對(duì)濕度控制保水技術(shù)

3.4.1 噴霧加濕

噴霧加濕就是通過(guò)模擬人工產(chǎn)生的水霧來(lái)增加周圍環(huán)境的空氣濕度，然后借助風(fēng)機(jī)將濕空氣通入到糧堆中，達(dá)到提高糧食水分、減少糧食出庫(kù)前損失的目的。

3.4.2 超聲波智能調(diào)質(zhì)

超聲波加濕器采用電子超頻震蕩，通過(guò)震蕩片的高頻諧振，將水拋離水面而產(chǎn)生自然飄逸的水霧，不需加熱或化學(xué)藥品而產(chǎn)生1 ~ 10 μm的水顆粒漂浮于空氣中，達(dá)到空氣濕潤(rùn)效果。調(diào)質(zhì)機(jī)內(nèi)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(fēng)機(jī)從糧堆抽出的空氣在汽化箱內(nèi)相互融合，使霧化水吸收空氣中的熱量汽化成濕空氣，通過(guò)糧堆通風(fēng)系統(tǒng)通入糧堆，加大糧堆中的空氣濕度，使糧堆內(nèi)水汽壓大于糧粒內(nèi)的水汽壓，形成壓力差，促使糧粒不斷吸收水汽，達(dá)到調(diào)質(zhì)，減少糧食出庫(kù)前損失的目的。

4 保水通風(fēng)技術(shù)存在的問(wèn)題

保水通風(fēng)技術(shù)在一定程度上可以解決糧庫(kù)通風(fēng)后水分下降過(guò)快，出庫(kù)損耗較大的問(wèn)題，但是也存在一些不足。比如：軸流風(fēng)機(jī)保水通風(fēng)簡(jiǎn)單易行且成本低，但是受自然氣候的影響較大，對(duì)我國(guó)某些地方來(lái)說(shuō)，能夠利用自然空氣進(jìn)行保水通風(fēng)的時(shí)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(qū)；環(huán)流保水通風(fēng)要求冬季要積蓄足夠冷源，但是南方地區(qū)難以實(shí)現(xiàn)；谷物冷卻保水通風(fēng)雖然不受自然環(huán)境限制，但是價(jià)格高、運(yùn)行成本費(fèi)用高且谷冷機(jī)組運(yùn)行中實(shí)際送風(fēng)濕度小于指令濕度，對(duì)很多糧庫(kù)來(lái)說(shuō)成本太高，難以推廣；噴霧加濕和超聲波智能調(diào)質(zhì)對(duì)糧食儲(chǔ)存安全存在隱患，應(yīng)用不廣泛。另外，以上通風(fēng)技術(shù)使用主要是通過(guò)風(fēng)道將濕冷空氣送入糧堆，如果風(fēng)道設(shè)計(jì)不合理，無(wú)論是采取壓入式還是吸出式，都容造成通風(fēng)死角，很容易導(dǎo)致糧堆內(nèi)部結(jié)露等問(wèn)題。

5 儲(chǔ)糧環(huán)保通風(fēng)機(jī)基本情況

儲(chǔ)糧環(huán)保通風(fēng)機(jī)是主要用于糧庫(kù)通風(fēng)時(shí)，有效減少糧食水分散失的通風(fēng)設(shè)備。設(shè)備通過(guò)控制通風(fēng)時(shí)空氣相對(duì)濕度原理，既能實(shí)現(xiàn)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(fēng)均勻性好、抑塵和改善糧食加工品質(zhì)等特點(diǎn)。

5.1 設(shè)備研發(fā)基本情況

5.1.1 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)

儲(chǔ)糧環(huán)保通風(fēng)機(jī)主要由通風(fēng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、控濕系統(tǒng)三部分組成，見圖1。通風(fēng)系統(tǒng)包括風(fēng)機(jī)、通風(fēng)軟管、倉(cāng)內(nèi)固定窗；控制系統(tǒng)包括配電箱、控制軟件、觸控屏、溫濕度傳感器；控濕系統(tǒng)包括供濕裝置、紙簾等。設(shè)備總功率4.3 kW，與倉(cāng)房排氣扇（4×1.1 kW）能耗相當(dāng)，使用成本低。

圖1 儲(chǔ)糧環(huán)保通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

5.1.2 基本原理

儲(chǔ)糧環(huán)保通風(fēng)機(jī)工作原理如圖2所示。紙簾是一種特種紙制蜂窩結(jié)構(gòu)材料，當(dāng)水在紙簾中從上往下流時(shí)，在紙簾波紋狀的纖維表面形成水膜，快速流動(dòng)的空氣穿過(guò)紙簾水膜時(shí)，會(huì)吸收小水滴汽化的水蒸氣，空氣的含濕量增加、相對(duì)濕度增大，空氣相對(duì)濕度一般能達(dá)到75% ~ 99%；同時(shí)，水膜中的小水滴汽化會(huì)吸收空氣中大量的熱量，使經(jīng)過(guò)濕簾的空氣溫度降低從而達(dá)到降溫的目的，一般空氣溫度會(huì)下降3～5 ℃。

圖2 儲(chǔ)糧環(huán)保通風(fēng)機(jī)工作原理

5.1.3 通風(fēng)方式

儲(chǔ)糧環(huán)保通風(fēng)機(jī)的通風(fēng)方式為糧面正壓下行式通風(fēng)，即從糧面上方進(jìn)風(fēng)，從倉(cāng)房底部風(fēng)道口自然排風(fēng)，目前主要應(yīng)用于平房倉(cāng)。通風(fēng)機(jī)具備降溫通風(fēng)、保水通風(fēng)兩種模式。從糧面上方進(jìn)風(fēng)就能比較好地解決通風(fēng)不均衡的問(wèn)題，糧面發(fā)生異常糧情也能及時(shí)被發(fā)現(xiàn)和處理。

5.2 設(shè)備應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

5.2.1 設(shè)備連接

儲(chǔ)糧環(huán)保通風(fēng)機(jī)使用前，通風(fēng)軟管一端接在通風(fēng)機(jī)頂部出風(fēng)口，另一端從倉(cāng)房窗戶進(jìn)入糧面，安裝在專用固定窗上，通風(fēng)軟管須連接牢固，防止折疊或彎曲。定制固定窗，要準(zhǔn)確測(cè)量倉(cāng)房窗戶尺寸，確保大小適用、密封良好。

5.2.2 倉(cāng)房密閉

通風(fēng)時(shí)倉(cāng)房底部風(fēng)道口一般全部開啟，在需要單獨(dú)降低某部分糧堆糧溫時(shí)，相應(yīng)開啟對(duì)應(yīng)通風(fēng)口。倉(cāng)房糧面內(nèi)窗戶和軸流風(fēng)機(jī)口要進(jìn)行密封，通風(fēng)軟管與窗戶之間必須密封到位。

5.2.3 通風(fēng)過(guò)程管理

根據(jù)冬季外界溫濕度條件，通過(guò)控制軟件設(shè)定濕度控制參數(shù)，選擇合適時(shí)機(jī)通風(fēng)。通風(fēng)過(guò)程中，要根據(jù)糧堆面層糧食水分變化情況隨時(shí)調(diào)整進(jìn)風(fēng)濕度。設(shè)備停機(jī)時(shí)機(jī)選擇除了根據(jù)糧堆已達(dá)到通風(fēng)目標(biāo)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(jié)束通風(fēng)。

儲(chǔ)糧環(huán)保通風(fēng)機(jī)使用前，必須掌握糧堆溫度、水分、雜質(zhì)等原始數(shù)據(jù)，用來(lái)判斷通風(fēng)效果。雨天空氣濕度較大，在通風(fēng)過(guò)程中，糧堆面層糧食水分會(huì)變化，若遇連續(xù)雨天要停止使用。

5.3 應(yīng)用效果

5.3.1 實(shí)驗(yàn)效果對(duì)比

廣州直屬庫(kù)在儲(chǔ)糧環(huán)保通風(fēng)機(jī)的研究應(yīng)用方面起步較早，經(jīng)過(guò)近10年的探索、實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用，取得了一定成效。廣州直屬庫(kù)在2016、2017年未使用儲(chǔ)糧環(huán)保通風(fēng)機(jī)時(shí)，稻谷平均損耗率分別為1.66%、1.74%；稻谷單倉(cāng)損耗基本都超1.3%。而在2018、2019、2020年使用了環(huán)保通風(fēng)機(jī)后，稻谷單倉(cāng)損耗率在0.28% ~ 0.90%，各倉(cāng)的單倉(cāng)損耗均控制在1.0%以內(nèi)。

通過(guò)對(duì)廣州直屬庫(kù)近5年未使用和使用儲(chǔ)糧環(huán)保通風(fēng)機(jī)的數(shù)據(jù)對(duì)比分析，使用儲(chǔ)糧環(huán)保通風(fēng)機(jī)可以使稻谷出庫(kù)損耗控制在比較低的水平。

5.3.2 推廣應(yīng)用效果

江門直屬庫(kù)2021年使用了儲(chǔ)糧環(huán)保通風(fēng)機(jī)后，稻谷總共出庫(kù)3倉(cāng)，損耗率分別為0.56%、0.09%、0.67%，平均損耗為0.51%；河源直屬庫(kù)2021年使用了儲(chǔ)糧環(huán)保通風(fēng)機(jī)后，稻谷總共出庫(kù)4倉(cāng)，損耗率分別為0.00%、0.53%、0.19%、0.65%，平均損耗為0.33%。揭陽(yáng)直屬庫(kù)2021年使用了儲(chǔ)糧環(huán)保通風(fēng)機(jī)后，稻谷總共出庫(kù)1倉(cāng)，損耗率為0.47%。通過(guò)對(duì)江門、河源、揭陽(yáng)直屬庫(kù)近兩年未使用和使用儲(chǔ)糧環(huán)保通風(fēng)機(jī)的數(shù)據(jù)對(duì)比分析，稻谷出庫(kù)損耗得到了明顯的下降。

5.3.3 實(shí)際應(yīng)用數(shù)據(jù)

根據(jù)《華南地區(qū)環(huán)保風(fēng)機(jī)保水降耗應(yīng)用試驗(yàn)》相關(guān)數(shù)據(jù)，惠州直屬庫(kù)選擇基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備、倉(cāng)型、儲(chǔ)糧品種均一致的兩座高大平房倉(cāng)進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)倉(cāng)倉(cāng)房長(zhǎng)54 m，寬30 m，糧高6 m；對(duì)照倉(cāng)倉(cāng)房長(zhǎng)48 m，寬30 m，糧高6 m。通風(fēng)系統(tǒng)為均為地上籠，一機(jī)三道，南北雙通道。2個(gè)倉(cāng)均為稻谷倉(cāng)，環(huán)保通風(fēng)時(shí)間為5—10月，水分變化數(shù)據(jù)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(fēng)結(jié)果：實(shí)驗(yàn)倉(cāng)入庫(kù)時(shí)數(shù)量5 507.860 t，出庫(kù)數(shù)量5 473.242 t，損耗34.618 t，損耗率0.63%；對(duì)照倉(cāng)入庫(kù)時(shí)數(shù)量4 949.067 t，出庫(kù)時(shí)數(shù)量4 887.92 t，損耗61.147 t，損耗率1.23%，損耗率較實(shí)驗(yàn)倉(cāng)高出近1倍[9]。

6 結(jié) 論

（1） 儲(chǔ)糧環(huán)保通風(fēng)機(jī)具有較好的保水效果。近幾年廣東轄區(qū)部分直屬庫(kù)使用了儲(chǔ)糧環(huán)保通風(fēng)機(jī)，一般可以使出庫(kù)損耗率降到0.2% ~ 0.7%，2019、2020年轄區(qū)糧食儲(chǔ)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(kù)過(guò)程使用環(huán)保通風(fēng)時(shí)，由于倉(cāng)內(nèi)濕度較大，能大大降低粉塵雜質(zhì)損失，一定程度上能夠降低損耗。

（3） 儲(chǔ)糧環(huán)保通風(fēng)機(jī)能耗較低。能耗與倉(cāng)房排氣扇（4×1.1 kW）相當(dāng)，使用成本較低。

（4） 儲(chǔ)糧環(huán)保通風(fēng)機(jī)使用相對(duì)安全。由于通風(fēng)方式是從糧面上方進(jìn)風(fēng)，通風(fēng)比較均勻，基本無(wú)通風(fēng)死角，糧面出現(xiàn)異常糧情也能及時(shí)被發(fā)現(xiàn)和處理。