◎ 李松偉，袁寶友，于文江，葉海軍，趙 磊

（1.廣東省儲備糧管理總公司東莞直屬庫，廣東 東莞 523145；2.廣東省儲備糧管理總公司，廣東 廣州 510030）

隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高和人們生活水平的提升，人們的食品安全意識逐漸加強，這就促使了糧食儲藏技術(shù)由傳統(tǒng)向綠色、低碳、生態(tài)無污染、無公害和健康安全的方向發(fā)展[1]。全面落實國家糧食安全戰(zhàn)略，確保國家糧食安全是糧食部門的政治責(zé)任，使命光榮，責(zé)任重大。低溫儲糧具備綠色環(huán)保、保持儲糧品質(zhì)、減少蟲霉損害等功能，是糧食行業(yè)重點推行的一項儲糧技術(shù)[2]。而氣調(diào)儲糧技術(shù)是在倡導(dǎo)綠色環(huán)保，提質(zhì)增效的背景下發(fā)展起來的一項綠色安全的儲糧技術(shù)[3]，是一種集殺蟲、抑霉、保鮮、儲藏、安全、綠色環(huán)保等優(yōu)點于一身，并易于實施的綠色儲糧方法[4]。良好的儲糧設(shè)施是保證儲糧安全的基礎(chǔ)條件，倉房保溫隔熱和倉房氣密性能的優(yōu)劣直接影響控溫、氣調(diào)儲糧的效果[5]。

受制于倉房隔熱、氣密性及粉塵防爆等問題，制約了氣調(diào)、控溫綠色儲糧技術(shù)在淺圓倉、大直徑筒倉的推廣和使用。為推進倉儲工作高質(zhì)量發(fā)展，根據(jù)總公司科技儲糧工作部署，廣東省儲備糧管理總公司東莞直屬庫結(jié)合前期淺圓倉氣密性改造取得的良好效果，率先開展淺圓倉“氣調(diào)+控溫”新工藝、新方法儲糧技術(shù)的探索。

1 試驗材料

1.1 試驗倉房情況

廣東省儲備糧管理總公司東莞直屬庫一二期淺圓倉倉房單倉直徑25 m，倉壁厚270 mm，倉頂為鋼筋混凝土屋頂，有50 mm的隔熱苯板；風(fēng)道采用內(nèi)中外三圈環(huán)形地槽風(fēng)道，倉內(nèi)配有中心減壓管，倉頂設(shè)有4個自然通風(fēng)口和4個機械通風(fēng)口。其中一期Q4、Q6、Q8和Q13倉裝糧高度30.4 m，倉容1.1萬t；二期Q21、Q22倉設(shè)計裝糧高度28.5 m，倉容1萬t，倉房基本情況如表1所示。

表1 倉房基本情況表

1.2 試驗糧食情況

倉內(nèi)糧食基本情況，見表2。

表2 倉內(nèi)糧食基本情況表

1.3 試驗設(shè)備情況

空調(diào)型號及其主要性能參數(shù)，見表3。

表3 空調(diào)型號及其主要性能參數(shù)表

2 試驗方法

2.1 空調(diào)安裝方式

2.1.1 Q21倉安裝情況

Q21倉為上海產(chǎn)1臺制冷量33 kW專用糧倉控溫空調(diào)機組，機組采用一體機模式安裝在室外，并通過倉頂通風(fēng)口與倉房互通，其中1號機械通風(fēng)口為送風(fēng)口，3號機械通風(fēng)口為回風(fēng)口，回風(fēng)管道安裝除塵風(fēng)箱，每個通風(fēng)口加裝一個帶氣密閥門的三通（圖1），管道選用材料采用PP管道，管道連接方式為熱熔接，管道夾層為橡塑保溫材料；管道外覆304不銹鋼保護層。

圖1 Q21倉空調(diào)安裝布置圖

2.1.2 Q22倉安裝情況

Q22倉為2臺珠海產(chǎn)制冷量22.4 kW變頻空調(diào)，其安裝形式一臺通過倉頂2號機械通風(fēng)口和2號自然通風(fēng)口與倉房相通，一臺通過4號機械通風(fēng)口和4號自然通風(fēng)口與倉房相通，機械通風(fēng)口作為進風(fēng)口，自然通風(fēng)口為回風(fēng)口，回風(fēng)管道安裝除塵風(fēng)箱，每個通風(fēng)口加裝一個帶氣密閥門的三通（圖2），管道選用材料采用PP管道，管道連接方式為熱熔接，管道夾層為橡塑保溫材料，管道外覆304不銹鋼保護層。

圖2 Q22倉空調(diào)安裝布置圖

2.1.3 Q4、Q6、Q8和Q13倉安裝情況

Q4、Q6、Q8和Q13倉均為1臺制冷量40 kW江蘇永昇空調(diào)，其安裝方式是選擇2#機械通風(fēng)口作為進風(fēng)口，對角4#自然通風(fēng)口作為回風(fēng)口，2#機械通風(fēng)口、4#自然通風(fēng)口加裝三通，三通管水平方向加裝氣密閘板，管道采用PPS材質(zhì)，外包30 mm阻燃橡塑保溫棉以及0.5 mm厚的304拉絲不銹鋼板。并在前期試驗的基礎(chǔ)上，在散熱器進風(fēng)窗以及回風(fēng)口三通處增加了方便拆卸的過濾網(wǎng)，避免糧庫大氣環(huán)境以及倉內(nèi)高粉塵環(huán)境下粉塵吸附散熱器及蒸發(fā)器，從而對機組換熱能力造成影響。Q4、Q6、Q8和Q13倉安裝情況見圖3。

圖3 Q6等倉空調(diào)安裝布置圖

2.2 氮氣濃度

全倉共設(shè)置10個測氣點，其中空間1個，糧堆內(nèi)部7個，通風(fēng)管道2個。糧面下1 m檢測點采用不銹鋼探頭，內(nèi)置過濾網(wǎng)進行防堵塞處理；深層檢測點采用紗布包裹海綿進行防堵塞處理，采取深層扦樣方式進行糧堆內(nèi)部排布。各檢測點與氮氣智能控制系統(tǒng)檢測裝置相連，具有自動檢測功能，氣調(diào)期間每天定時檢測倉內(nèi)各點的氮氣濃度；“氣調(diào)+控溫”試驗期間，在倉房充氮及氣調(diào)期間，開啟空調(diào)設(shè)備進行同步控溫，定期檢測氮氣濃度，分析空調(diào)控溫效果及空調(diào)設(shè)備對氮氣濃度和糧堆的影響；8月10日，Q6倉控溫空調(diào)送風(fēng)風(fēng)機加裝變頻器，頻率調(diào)整為35 Hz。檢測點具體分布如圖4所示。

圖4 淺圓倉氣調(diào)檢測點布局圖

2.3 溫濕度檢測

根據(jù)試驗方案，設(shè)定25.0 ℃的倉溫控制目標(biāo)，自2020年5月5日開啟空調(diào)控溫，前期5月5日至6月27日采取定時控溫模式（每天6:00開啟，23:00關(guān)閉），6月28日以后采用自動控溫模式。且每天定時檢測氣溫、氣濕，并通過糧面上方約2 m位置的測溫電纜檢測的溫度代表倉溫，以倉內(nèi)濕度傳感器監(jiān)測的數(shù)據(jù)代表倉內(nèi)濕度。

2.4 水分檢測

在 Q21倉 內(nèi) 圈 1#、 中 圈 4#、8#、 外 圈 16#、20#、24#和28#測溫電纜附近選取7個點進行水分跟蹤檢測，跟蹤控溫前后糧堆表層及糧面下0.5 m、1 m的水分變化；試驗期間做好各倉空調(diào)開關(guān)機記錄、冷凝水搜集和電表運行數(shù)據(jù)的監(jiān)測等工作。

3 結(jié)果與分析

3.1 控溫情況

從圖5、圖6、圖7可以看出，Q21倉采用1臺空調(diào)，送風(fēng)和回風(fēng)選擇對角機械通風(fēng)，控溫期間各點倉溫在20.7～24.7 ℃，除送風(fēng)口旁測溫電纜外，其余各點溫差最大為1.1 ℃，整體上各點倉溫基本均衡；Q6倉1臺空調(diào)控溫期間各檢測點倉溫在23.7～25.0 ℃，各點倉溫基本均衡；Q22倉2臺空調(diào)控溫期間各監(jiān)測點的倉溫在23.5～24.8 ℃，控溫均勻性更好。綜上所述，采用1臺制冷量33 kW、1臺制冷量40 kW糧倉專用控溫空調(diào)或2臺22.4 kW制冷量的控溫空調(diào)均能夠?qū)崿F(xiàn)倉內(nèi)溫度分布均勻，糧面水平方向溫差在2.0 ℃以內(nèi)，且2臺控溫空調(diào)控溫均勻性比一臺空調(diào)更好，但安裝成本較高。

圖5 Q6倉空調(diào)控溫云圖（倉溫）

圖6 Q21倉空調(diào)控溫云圖（倉溫）

圖7 Q22倉空調(diào)控溫云圖（倉溫）

3.2 濕度控制

通過跟蹤分析，倉房濕度和糧面水分在空調(diào)運行期間，倉內(nèi)濕度保持在35.5%～50.2%，比未開空調(diào)低20%～40%，其中Q21倉空調(diào)控溫期間的倉內(nèi)濕度在35.5%～40.2%，Q22倉在41.0%～47%，Q6、Q8倉江蘇永昇空調(diào)濕度在45.1%～50.2%。其主要原因是為了達到快速控溫目的，目前空調(diào)設(shè)備的蒸發(fā)溫度一般在6～8 ℃，而倉溫控制目標(biāo)為25 ℃，回風(fēng)溫度和蒸發(fā)溫度溫差在17～19 ℃，致使控溫期間倉內(nèi)濕度下降明顯，Q6、Q8機組因采用采用小焓差工作模式，以接近空氣露點溫度狀態(tài)運行，以最大程度減少冷凝水析出，因此倉內(nèi)相對濕度稍高。

3.3 水分變化

由圖8可知，通過對Q21糧食表面水分跟蹤檢測，發(fā)現(xiàn)空調(diào)開啟2周左右，糧面糧食水分下降較為明顯，Q21倉水分從入庫時的12.5%降低到12.0%，降低了0.5%；經(jīng)過在Q21倉全倉選取7個扦樣位置進行深層扦樣，每個位置在不同深度各選擇11個扦樣點，共扦取樣品77份，分別對其進行水分檢測，發(fā)現(xiàn)空調(diào)控溫對糧面1 m以下水分變化無明顯影響。

3.4 “氣調(diào)+控溫”情況

由表4可知，3個空調(diào)倉氣調(diào)期間Q22倉平均每天下降0.26%，影響最大；Q4倉平均每天下降0.14%，Q6倉平均每天下降0.111%，影響次之；Q21倉經(jīng)過氣密性改造后平均每天下降0.045%，影響最小，且氣調(diào)控溫期間，氮氣濃度下降較靜態(tài)氣調(diào)較快。其主要原因是Q21倉氣密性能好，空調(diào)機組蒸發(fā)器采取密閉處理，設(shè)備原送風(fēng)機軸承部位漏氣改進后氣密性大幅提高，設(shè)備及管道機組氣密性30 min以上，實倉氣密性3 631 s，滿足“氣調(diào)+控溫”的設(shè)備氣密要求；Q4、Q6倉江蘇永昇空調(diào)在前期試驗的基礎(chǔ)上，對蒸發(fā)器進行了氣密改造，送風(fēng)風(fēng)機改為內(nèi)置式風(fēng)機，成功解決送風(fēng)風(fēng)機漏氣問題，且設(shè)備出廠前和管道安裝后均進行氣密檢測，未發(fā)現(xiàn)漏氣現(xiàn)象。氣調(diào)控溫期間，氮氣濃度下降較靜態(tài)氣調(diào)較快的主要原因為倉房本身氣密性較差，空調(diào)運行期間倉內(nèi)不同部位存在壓力差，加大N2滲漏。

從表1、表4可以看出，相同機型及同一廠家的控溫設(shè)備，氣密性差Q4倉N2濃度下降速度比氣密性稍好的Q6倉快。

表4 氣調(diào)控溫期間N2濃度變化情況表

由圖9可知，氣密性較高的Q21倉，設(shè)備經(jīng)過氣密改造后，6月5日充氮至99.1%，期間未進行補氣，98%以上保持32 d，成功實現(xiàn)了“氣調(diào)+控溫”的儲糧，其主要原因是。①倉房與設(shè)備氣密性能較高，機組運行期間對倉房影響相對較小。②Q21倉送風(fēng)風(fēng)機采用變頻形式，可根據(jù)控溫情況自動調(diào)節(jié)風(fēng)壓和風(fēng)量，降低倉內(nèi)壓差對N2濃度的影響。試驗表明，在倉房氣密性較好、控溫設(shè)備氣密性較好地情況下，可以實現(xiàn)淺圓倉夏季“氣調(diào)+控溫”綠色儲糧。

圖9 Q21倉氮氣濃度變化曲線圖

由圖10可知，Q22倉5月15日前后氮氣濃度下降速度略有不同，開啟空調(diào)后N2濃度下降速度加快，其主要原因是Q22倉控溫空調(diào)為普通工業(yè)空調(diào)，蒸發(fā)器為風(fēng)管機，原設(shè)計安裝在室內(nèi)，未進行專門的氣密處理，氣密性能差，氣調(diào)控溫期間倉內(nèi)氮氣通過風(fēng)管和機組產(chǎn)生漏氣，從而造成倉內(nèi)N2衰減較快（Q22未開啟空調(diào)管道閥門氣密性47 min，開啟后降為22 min）。

圖10 Q22倉氮氣濃度變化曲線圖

由圖11可知，Q4倉充氮氣調(diào)期間，5月空調(diào)開啟后氮氣濃度快于5月前未開啟空調(diào)，其主要原因是該倉雖然設(shè)備達到了密閉效果，但倉房自身氣密性較差（不足20 min），氣調(diào)期間開啟空調(diào)，控溫機組送風(fēng)風(fēng)機產(chǎn)生的風(fēng)壓一定程度上加大了倉內(nèi)漏氣部位N2的滲漏。

圖11 Q4倉氮氣濃度變化曲線圖

3.5 空調(diào)送風(fēng)風(fēng)機頻率對N2的影響

從圖9、圖12可以看出，Q21倉N2濃度下降速度明顯低于Q6倉N2濃度下降速率，其主要原因是Q21倉氣密性能較好，另外Q21倉控溫機組送風(fēng)風(fēng)機采用變頻形式，其功率5.5 kW雖然高于Q6倉4 kW，但Q21控溫期間在保證效果的情況下，實際送風(fēng)機運行頻率大多在25 HZ，其送風(fēng)風(fēng)機的風(fēng)量和風(fēng)壓都大大降低，從而降低空調(diào)運行期間對倉內(nèi)氣流擾動和N2濃度的影響；Q6倉8月10日送風(fēng)風(fēng)機加裝變頻器，將送風(fēng)風(fēng)機頻率從50 Hz降為35 Hz，后期倉內(nèi)N2濃度下降速度明顯低于改造之前的情況，證明送風(fēng)機較大的風(fēng)壓、風(fēng)量一定程度上加大倉內(nèi)N2的滲漏。

圖12 Q6倉氮氣濃度變化曲線圖

3.6 品質(zhì)變化情況

由表5、表6可知，Q21、X3倉2019年入庫玉米，經(jīng)過一年儲存和度夏，采用空調(diào)控溫的Q21倉玉米的脂肪酸值上升了5.6，Q6倉玉米脂肪酸值上升了3.9，未采取空調(diào)控溫的X3倉脂肪酸值上升了11.1，空調(diào)控溫有效緩解玉米儲藏期間的品質(zhì)下降；Q6倉空調(diào)開啟前2個月，玉米表層脂肪酸值上升5.7，開啟空調(diào)后5個月，玉米表層脂肪酸值上升4.6，并在7—9月份高溫季節(jié)，糧面脂肪酸值基本沒有變化，通過氣調(diào)和控溫技術(shù)綜合應(yīng)用，達到較好的控溫保鮮的效果。

表5 不同倉玉米脂肪酸值變化表

表6 Q6倉表層玉米脂肪酸值變化表

3.7 能耗情況

從不同倉型不同品牌空調(diào)控溫對比情況看，3種不同形式的控溫空調(diào)，按照控溫25.0 ℃全天候開啟自動控溫，控溫成本114.05～232.6 kW·h·d-1，且單位能耗均隨著環(huán)境溫度的升高而增加，定時開啟期間能耗比全天候開啟能耗降低了25%。

從全年控溫情況看，截至2020年10月，不同機型Q21上海云傲空調(diào)機組能耗低于Q4、Q6倉江蘇永昇空調(diào)，其主要原因是。①Q(mào)21倉頂平臺較大，太陽直射面積小。②云傲空調(diào)裝機制冷量33 kW相對小，且送風(fēng)機為變頻風(fēng)機，在滿足控溫要求情況下可以自動變頻調(diào)節(jié)，控溫能耗低。相同機型Q4倉2.74 元/t高于Q6倉2.14 元/t，其主要原因是。①Q(mào)4倉空間體積較大。②屋頂上方太陽直射面積大，從而造成Q4控溫成本較高。

此外，由表7可知，Q4、Q6倉江蘇永昇和Q22倉珠海格力糧倉專用控溫機組的單位能耗在10.6～11.97 kW·h-1，盡管Q22倉格力2臺控溫空調(diào)制冷量44.8 kW大于Q4、Q6倉江蘇永昇糧倉專用空調(diào)40 kW，但實際運行期間珠海格力控溫空調(diào)平均單位小時能耗較低。主要原因是Q4、Q6為定頻空調(diào)，Q22倉為變頻空調(diào)，變頻空調(diào)相對更加節(jié)能。

表7 各品牌空調(diào)控溫能耗情況表

在25.0 ℃控溫目標(biāo)不變情況下，Q6倉將送風(fēng)風(fēng)機頻率從50 HZ降至35 Hz，設(shè)備運行期間每小時平均能耗從10.8 kW·h降至8.1 kW·h，每天能耗從263 kW·h·d-1降至204 kW·h·d-1，能耗降低25%。

4 結(jié)論

（1）在華南地區(qū)，對于直徑25 m，空間體積2 500 m3左右的淺圓倉，單位制冷量按15～18 W·m-3計算，采用一臺制冷量33 kW專用空調(diào)或1臺制冷量40 kW控溫機組均能夠達到全年控制倉溫25.0 ℃以下的目標(biāo)，且制冷量大的空調(diào)機組降溫效果快。

（2）從控溫均勻性來看，3種空調(diào)安裝方式均能達到倉內(nèi)倉溫基本均勻，糧面水平方向最大溫差2.0 ℃，但2臺空調(diào)安裝方式比1臺空調(diào)控溫均勻性好。

（3）空調(diào)控溫能有效降低倉內(nèi)濕度，濕度比未開空調(diào)低20%～40%，同時會造成糧面糧食水分明顯下降，但對糧面下1 m及以下糧食水分無明顯影響。

（4）從“氣調(diào)+控溫”開展情況來看，進行密封設(shè)計的糧倉專用空調(diào)能減小氣調(diào)期間控溫對倉內(nèi)N2濃度的影響，但倉房自身氣密性的好壞也影響“氣調(diào)+控溫”的倉內(nèi)N2濃度保持效果。

（5）淺圓倉“氣調(diào)+控溫”綠色儲糧可以實現(xiàn)。從試驗情況看，經(jīng)過氣密性改造的控溫機組在氣密性較好的倉房可以實現(xiàn)控溫期間氣調(diào)殺蟲，且經(jīng)過1～2次補氣，可以實現(xiàn)N2濃度98%以上保持28 d殺蟲目標(biāo)，實現(xiàn)“氣調(diào)+控溫”綠色儲糧。

5 相關(guān)建議

（1）控溫期間倉內(nèi)濕度在30%～50%，造成表層糧食水分失水嚴(yán)重，需進一步優(yōu)化和改進空調(diào)控溫保水功能，通過加裝冷凝水回收及濕度調(diào)節(jié)裝置（超聲波霧化）降低控溫期間的水分流失，減少儲藏期間的損耗。

（2）空調(diào)控溫的成本整體偏高，下一步建議一方面根據(jù)不同儲糧品種設(shè)定目標(biāo)溫度，并且對糧面?zhèn)}溫提出要求，錐頂非糧食接觸部位可降低控溫要求。

（3）建議淺圓倉空調(diào)的配置根據(jù)倉房空間體積和隔熱性能進行配置，并預(yù)留余量，避免不同品種或等級糧食裝糧后空間體積差異較大，影響控溫效果。

（4）建議進一步優(yōu)化空調(diào)送風(fēng)風(fēng)機，通過調(diào)節(jié)送風(fēng)風(fēng)機頻率，降低風(fēng)機運行的風(fēng)壓、風(fēng)量，減少空調(diào)運行對倉內(nèi)氣流的擾動和對倉內(nèi)N2濃度的影響。

（5）建議開展“氣調(diào)+控溫”淺圓倉氣密性不低于20 min，同時全面排查倉房滲漏部位，進行精準(zhǔn)氣密改造，提高“氣調(diào)+控溫”綠色儲糧技術(shù)的應(yīng)用效果。

（6）目前控溫成本主要是根據(jù)設(shè)定目標(biāo)溫度自動控溫，后期建議通過對倉房重點部位進行隔熱改造、提高倉房氣密性能和利用夜間低溫時段開展控溫等措施，進一步研究降低淺圓倉“氣調(diào)+控溫”綠色儲糧能耗的方法和措施。