平房倉稻谷通風(fēng)、環(huán)流一體化系統(tǒng)強力環(huán)流+空調(diào)控溫降溫低溫儲糧度夏試驗*

揣宗赫，史鋼強

（中央儲備糧哈爾濱直屬庫有限公司，哈爾濱 150069）

新型糧倉通風(fēng)、環(huán)流一體化系統(tǒng)已經(jīng)在降溫通風(fēng)和強力環(huán)流方面進(jìn)行了廣泛的驗證試驗，但還沒有對稻谷進(jìn)行實倉試驗，和空調(diào)的結(jié)合試驗也沒有進(jìn)行。試驗倉同時具備品種稻谷，空調(diào)系統(tǒng)和通風(fēng)、環(huán)流一體化系統(tǒng)，為本次試驗提供了硬件條件。

1 試驗倉通風(fēng)、環(huán)流一體化系統(tǒng)組成

試驗倉為簡易平房倉，其通風(fēng)、環(huán)流一體化系統(tǒng)主要由雙向混流風(fēng)機、通風(fēng)環(huán)流轉(zhuǎn)換箱、環(huán)流管及風(fēng)機自動控制裝置組成。該系統(tǒng)應(yīng)用非常簡捷，打開通風(fēng)籠口蓋板和窗戶即可雙向通風(fēng)降糧溫；關(guān)閉通風(fēng)籠口蓋板和窗戶即可雙向環(huán)流控糧溫。此系統(tǒng)有三種通風(fēng)模式。①降糧溫通風(fēng)模式，關(guān)閉環(huán)流管，打開通風(fēng)籠蓋板，雙向混流風(fēng)機壓入或吸出完成降糧溫通風(fēng)；②環(huán)流控制模式，關(guān)閉通風(fēng)籠口蓋板，打開環(huán)流管，雙向混流風(fēng)機壓入或吸出，環(huán)流通風(fēng)則為上行或下行通風(fēng)（圖1）；③“尾氣”回收增濕模式通風(fēng)，打開通風(fēng)籠口蓋板和環(huán)流管，雙向混流風(fēng)機壓入式通風(fēng)，在混流風(fēng)機的負(fù)壓端，通過環(huán)流管會吸收一部分糧堆內(nèi)排出的高溫高濕氣體，混合外界低溫低濕空氣壓入糧堆，達(dá)到部分增溫增濕通風(fēng)作用。

圖1 壓入式環(huán)流控溫通風(fēng)模式

2 試驗方法

2.1 通風(fēng)形式

試驗采用了連續(xù)式壓入式環(huán)流通風(fēng)形式，風(fēng)機

*基金項目：“十三五”國家重點研發(fā)計劃，課題編號：2016YFD0401605

收稿日期：2021-12-09

作者簡介：揣宗赫，男，本科，助理工程師，從事糧食檢測與儲藏工作。采用人工手動控制。

2.2 試驗倉條件

選擇哈爾濱直屬庫平房倉107倉。該試驗倉具備鎂菱板吊頂式保溫隔熱層，門窗和通風(fēng)籠口均設(shè)有保溫層改造。

試驗倉糧堆，長63.54 m，寬20.46 m，裝糧線高4.46 m。儲存黑龍江產(chǎn)稻谷3 397 t，生產(chǎn)年限為2019年，等級2等，水分14.3%,雜質(zhì)0.5%。

2.3 雙向混流風(fēng)機配置

試驗倉采用4臺上海理通雙向混流式管道風(fēng)機，電機功率4.0 kW，風(fēng)機型號SWF-Ⅲ型，流量11800～5 900 m3/h，全壓580～960 Pa。

3 試驗控制效果

3.1 糧堆控溫控濕監(jiān)測方法

為準(zhǔn)確監(jiān)測107倉環(huán)流通風(fēng)期間糧堆內(nèi)糧溫糧濕情況，特別制造了5根糧溫糧濕檢測探子，探測糧堆深度分別為0.0 m、1.0 m、1.5 m和2.0 m深。該糧溫糧濕檢測探子會自動記錄數(shù)據(jù)，最大記錄數(shù)據(jù)量為40萬組，自動記錄時間間隔為1 h，從2019年12月10日10時開始記錄,截止到2020年8月31日23時,共收集數(shù)量29 882組倉溫倉濕及糧堆溫濕度數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量非常大。

3.2 試驗倉過夏前糧堆溫濕度變化情況

試驗倉冬季入倉,儲存了充足的冷源，但按照傳統(tǒng)的儲存方式，為提高儲糧的穩(wěn)定性，在春季的3月要對新糧進(jìn)行均溫均質(zhì)的通風(fēng)。但這種做法對有強力內(nèi)環(huán)流的倉房來說，就是一個嚴(yán)重的浪費，既消耗了大量的糧堆冷資源，浪費了大量的電力，同時還造成通風(fēng)的失水，而春季干燥，失水特別嚴(yán)重。綜合考慮，取消春季通風(fēng)的均溫均質(zhì)通風(fēng)，密切觀察糧堆內(nèi)溫濕度變化情況，即使有糧情變化，也是采用強力內(nèi)環(huán)流通風(fēng)方式解決。

從圖2可以看出，倉溫和氣溫的趨勢性非常好，說明試驗倉有一定的保溫隔熱能力但還不夠完善，到5月末，倉溫已經(jīng)超過20℃，這說明不依靠空調(diào)的制冷是無法將倉溫持續(xù)控制在20℃以下的。氣濕的變化幅度很大，主要受天氣的晝夜溫差變化和降雨量影響。而倉濕的變化卻很小，說明試驗倉有很好的氣密性。增加了降雨量參數(shù)，是因為每年過夏只有2次或3次壓入式強力環(huán)流通風(fēng)機會，選擇的時機至關(guān)重要，最佳的天氣是雨天。

圖2 2019年12月10日至2020年5月31日氣溫氣濕倉溫倉濕降雨量變化圖

從圖3可以看出,0.0 m的糧溫糧濕變化趨勢比較穩(wěn)定,幅度更小，與倉溫倉濕的趨勢基本一致。

圖3 2019年12月10日至2020年5月31日0.0 m糧溫糧濕變化圖

從圖4可以看出,隨著氣溫的逐漸升高,4月中期開始,1.0 m糧濕開始反復(fù)波動，由50%升高到60%以上，儲存安全性呈下降的趨勢。這是稻谷基礎(chǔ)水分高于其它品種的顯著特點。

圖4 2019年12月10日至2020年5月31日1.0 m糧溫糧濕變化圖

從圖5可以看出,從2020年4中旬開始,2.0 m糧濕開始反復(fù)波動并呈升高趨勢,隨后變化幅度逐漸縮小并趨于穩(wěn)定，這點可能與4月大風(fēng)天氣,糧堆內(nèi)部微氣流擾動影響有關(guān)。2.0 m糧溫變化不大,基本穩(wěn)定在0℃附近。

圖5 2020年2月2日至5月31日2.0 m糧溫糧濕變化圖

3.3 試驗倉過夏期間糧堆溫濕度變化情況

試驗倉于2020年6月17日開始進(jìn)行空調(diào)制冷控溫,溫度設(shè)置為20℃,隨后倉溫穩(wěn)定地控制在20℃左右。

為驗證強力壓入式內(nèi)環(huán)流通風(fēng)和空調(diào)的降糧溫能力，試驗倉于8月14日停止空調(diào)運行，可以看到倉溫逐漸回升，進(jìn)而提高上層糧溫,為環(huán)流和空調(diào)降糧溫做準(zhǔn)備（如圖6）。2020年8月26日18時，開啟強力壓入式內(nèi)流通風(fēng)+空調(diào)降糧溫操作，共進(jìn)行16 h。開啟內(nèi)環(huán)流通風(fēng)前，先進(jìn)行空調(diào)降倉溫操作，設(shè)置溫度為17℃，這也是空調(diào)能夠設(shè)置的最低溫度，等倉溫降至最低時再啟動強力內(nèi)環(huán)流通風(fēng)，將最低倉溫空氣引入糧堆，再利用糧堆自身的冷資源，實現(xiàn)降溫通風(fēng)。

圖6 2020年6月1日至8月31日氣溫氣濕降雨量倉溫倉濕變化圖

從圖7可以看出，0.0 m糧溫有兩次顯著下降，分別是內(nèi)環(huán)流和空調(diào)協(xié)同降糧溫操作的時間。

圖7 2020年6月1日至8月31日0.0 m糧溫糧濕變化圖

從圖8可以看出,內(nèi)環(huán)流+空調(diào)通風(fēng)運行期間,0.0 m糧溫由18℃下降到11.3℃,下降了6.7℃。0.0 m糧濕由60.7%下降至45.4%,下降了15.3%。

圖8 2020年6月22日內(nèi)環(huán)流+空調(diào)降糧溫通風(fēng)0.0 m糧溫糧濕變化圖

圖9中，前5 h僅開空調(diào),0.0 m糧溫由23.5℃下降至17.8℃。隨后開啟內(nèi)環(huán)流通風(fēng)，空調(diào)不停止運行。此時的通風(fēng)為降糧溫模式，引入的低溫氣體是倉溫空氣。0.0 m的糧溫和糧濕都經(jīng)歷上升、下降過程,與常規(guī)壓入式通風(fēng)規(guī)律基本相同。

圖9 2020年8月26日內(nèi)環(huán)流+空調(diào)降糧溫通風(fēng)0.0 m糧溫糧濕變化圖

從圖10可以看出,1.0處糧溫由11.5℃下降至3.5℃,下降了8.0℃。

圖10 2020年6月22日內(nèi)環(huán)流+空調(diào)降糧溫通風(fēng)1.0 m糧溫糧濕變化圖

從圖11、圖12可以看出,壓入式強力內(nèi)環(huán)流+空調(diào)雖然能夠?qū)⑸蠈蛹Z食的溫度和濕度大幅下降,但吸入的制冷空氣溫度最低也只有17~19℃,相對于底層糧溫也是偏高的,所以產(chǎn)生了糧溫上升的現(xiàn)象。但如果我們采用逆向思維和底線思維去看這個問題，即使溫度再高不會超過19℃，而且該倉配置的強力內(nèi)環(huán)流通風(fēng)系統(tǒng),可克服糧堆內(nèi)60℃溫差而不結(jié)露,不會對糧食儲存安全造成任何影響,這點在實踐中已經(jīng)得到反復(fù)證明,完全可以達(dá)到低溫倉的要求，這點跟糧堆有沒有冷源沒有必然聯(lián)系，這也是可用于全國糧倉的原因。其次，還需要制冷能力更強的空調(diào)或采用新型地源熱泵空調(diào)等新能源空調(diào)，不斷降低空調(diào)的制冷成本，為將來的廣泛應(yīng)用打下堅實的基礎(chǔ)。

圖11 2020年6月1日至8月31日2.0 m糧溫糧濕變化圖

圖12 試驗倉107倉2020年6月~8月電子檢溫系統(tǒng)糧溫變化曲線圖

經(jīng)檢測，試驗倉壓入式環(huán)流通風(fēng)總風(fēng)量達(dá)到28 080 m3/h,單臺風(fēng)機風(fēng)量達(dá)到7 020 m3/h,單位通風(fēng)量為8.3 m3/（h·t），已經(jīng)達(dá)到通風(fēng)降溫單位通風(fēng)量的一半以上，可以克服糧堆內(nèi)的60℃溫差而不結(jié)露。

3.4 連續(xù)壓入式環(huán)流通風(fēng)經(jīng)濟(jì)效果分析

由表1計算的環(huán)流通風(fēng)費用為0.30元/（t·年）?？照{(diào)的運行電耗目前無法統(tǒng)計，電表誤差較大。新糧每年3月的均溫均質(zhì)通風(fēng)一般進(jìn)行3 d即72 h，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過試驗倉夏季環(huán)流通風(fēng)的時間64 h,綜合效益非常顯著。

表1 107倉環(huán)流通風(fēng)過夏電費計算表

4 總結(jié)

平房倉通風(fēng)、環(huán)流一體化系統(tǒng)融合了當(dāng)前先進(jìn)風(fēng)機制造技術(shù)，克服了離心式通風(fēng)機電耗高，失水嚴(yán)重的弊端，同時克服了緩式通風(fēng)通風(fēng)期長，通風(fēng)后糧情狀態(tài)不佳，對倉房和吊頂?shù)钠茐淖饔么螅瑢}房氣密性質(zhì)量要求高的弊端，讓通風(fēng)和環(huán)流通風(fēng)技術(shù)向前邁進(jìn)了一大步，也為未來的儲糧通風(fēng)技術(shù)發(fā)展指明了方向。在通風(fēng)技術(shù)上，實現(xiàn)了保水通風(fēng)、環(huán)流通風(fēng)且操作便利，避免了離心通風(fēng)的移動困難和現(xiàn)場接線煩惱，極大地降低了糧食保管員的勞動強度，是廣大基層最受歡迎的技術(shù)，一次投入長期使用。該試驗進(jìn)一步證明了通風(fēng)、環(huán)流一體化系統(tǒng)+空調(diào)有很強的糧堆降溫能力，這點在全國可用，且沒有南北差異，是未來可堪重任的先進(jìn)儲糧技術(shù)。