趙 磊 張景宇 李松偉 潘柏西 雷騰飛 王 磊

(廣東省儲備糧管理總公司東莞直屬庫 523145)

低溫儲藏通常是指利用自然低溫條件或人工冷源，降低儲糧溫度，并采取隔熱保溫措施，延長糧溫回升期，確保糧食在儲藏期間維持在一定的低溫狀態(tài)，增加糧食儲藏穩(wěn)定性的一種主要控溫儲糧技術(shù)[1]，而谷冷機控溫則是重要的措施之一。

由于不受自然條件限制且降溫效率高[2]，近年來谷物冷卻機在華南地區(qū)常用來對堆糧進行控溫。但目前國內(nèi)谷冷控溫試驗研究普遍應(yīng)用于平房倉[3-4]，對大糧堆、厚糧層的高大倉型研究較少。本研究以玉米作為試驗對象，通過對不同倉型開展谷冷降溫試驗，研究其降溫效果及能耗費用等方面的對比情況，以期為谷冷控溫技術(shù)在華南地區(qū)不同倉型中的應(yīng)用提供更多理論依據(jù)及技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1倉房條件 選取我?guī)鞙\圓倉Q21倉、大直徑筒倉Q44倉作為試驗倉房，倉房結(jié)構(gòu)如圖1所示。淺圓倉Q21倉直徑25m，設(shè)計裝糧高度28.5m，設(shè)計倉容10000t，倉內(nèi)配有中心減壓管，28根測溫電纜；大直徑筒倉Q44倉直徑29m，設(shè)計裝糧高度40.5m，設(shè)計倉容20000t，倉內(nèi)配有中心減壓管，43根測溫電纜。風(fēng)道示意圖見圖2～圖3。

圖1 倉房結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 淺圓倉風(fēng)道示意圖

圖3 大直徑筒倉風(fēng)道示意圖

1.1.2供試糧食 供試糧食情況見表1。

表1 供試糧食情況

1.1.3試驗儀器與設(shè)備 谷冷機：YGLA-130DA/A，制冷量137kW，裝機功率64.3kW，送風(fēng)量10789m3/h。

溫濕度計：VAISALA手持式溫濕度儀表，相對濕度測量范圍：0～100%RH，溫度測量范圍0～40℃。

集風(fēng)罩：定制專用集風(fēng)罩，高76cm，上口直徑7cm，下口直徑49.5cm，上下口面積比為1∶50。

低速風(fēng)表：DFA-Ⅲ型機械風(fēng)速表，測量范圍0.3m/s～0.5m/s。

糧溫檢測系統(tǒng)：GGS糧情測控系統(tǒng)。

扦樣器：糧倉深層扦樣器。

1.2 試驗方法

1.2.1谷冷通風(fēng)方案 Q44倉、Q21倉均使用2臺谷冷機進行谷冷通風(fēng)作業(yè)，谷冷機參數(shù)及設(shè)置見表2。

表2 各試驗倉谷冷機配置

1.2.2水分檢測扦樣點布置 谷冷降溫作業(yè)前后，在Q21倉距中心減壓管1m、6m和11m設(shè)置取樣點，每點取樣深度為26m，每2m扦取一份樣品，檢測其水分的變化；Q44倉距中心1m，7m和13m設(shè)置取樣點，每點取樣深度為34m，每2m扦取一份樣品，檢測其水分的變化。

1.2.3水分測定 采用GB5494-85中的105℃恒重法測定。

1.2.4糧面表觀風(fēng)速 谷冷降溫作業(yè)期間，Q21倉沿東、西、南、北四個方向在距中心減壓管1m、6m和11m處設(shè)置檢測點，檢測糧面表觀風(fēng)速；Q44倉沿東、西、南、北四個方向在距中心減壓管1m、7m和13m處設(shè)置檢測點，檢測糧面表觀風(fēng)速。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同倉房谷冷降溫效果比較

如表3所示，淺圓倉和大直徑筒倉按照設(shè)定溫度谷冷降溫后，平均糧溫降幅在8.0℃左右，內(nèi)、中、外圈均可達到理想降溫效果；谷冷能夠有效降低糧堆溫差，可將淺圓倉、大直徑筒倉的內(nèi)、中、外圈平均糧溫差值保持在2.0℃以內(nèi)；淺圓倉內(nèi)、中、外圈降溫幅度大小與谷冷前的基礎(chǔ)糧溫有關(guān)，基礎(chǔ)糧溫越高的圈層，降溫幅度越大；大直徑筒倉外圈基礎(chǔ)糧溫較高，但降溫幅度卻偏低，這可能與大直徑筒倉外圈風(fēng)道較長，風(fēng)壓損失較大有關(guān)。

表3 谷冷倉房糧溫變化情況(單位：℃)

2.2 不同倉房谷冷降溫速率比較

從表4得知，糧層高度低的淺圓倉Q21倉平均降溫速率比糧層高度較高的大直徑筒倉Q44倉高0.5℃/d，且其高溫糧層向上推移速度接近Q44倉的2倍。其主要原因是大直徑筒倉Q44倉糧堆高、糧層阻力大，同時Q44倉雜質(zhì)含量為0.8%，明顯高于淺圓倉雜質(zhì)含量，較多的雜質(zhì)會增大糧層阻力，易形成通風(fēng)死角，從而減緩整體降溫速率。

表4 谷冷倉房降溫速率情況

2.3 谷冷降溫前后水分變化情況

從表5可以看出，淺圓倉和大直徑筒倉按照設(shè)定出風(fēng)濕度75%谷冷降溫后，平均水分含量均有不同程度的下降，其中大直徑筒倉Q44倉由于基礎(chǔ)水分高、谷冷時間長，水分下降幅度較大，Q21倉由于基礎(chǔ)水分低，水分下降幅度較??；谷冷后倉內(nèi)水分基本一致，谷冷降溫對內(nèi)、中、外圈水分含量的均勻性有一定提升作用。

表5 谷冷倉房水分變化情況

2.4 谷冷降溫期間糧面表觀風(fēng)速

從表6～表8可知，在2臺谷冷機運行時，淺圓倉各圈層、各點位表觀風(fēng)速均大于大直徑筒倉，平均表觀風(fēng)速高出大直徑筒倉2/3；大直徑筒倉4臺谷冷機運行時，平均表觀風(fēng)速較2臺運行時有大幅提高；在2臺谷冷機運行時，淺圓倉各點位平均表觀風(fēng)速均勻性好，差值為0.001m/s，遠低于大直徑筒倉，大直徑筒倉存在個別點位平均表觀風(fēng)速偏低情況，特別是南側(cè)方位，在4臺谷冷機運行時平均表觀風(fēng)速為0.011m/s，比北側(cè)方位低0.007m/s，這可能與大直徑筒倉南側(cè)糧堆下方存在雜質(zhì)聚集區(qū)有關(guān)。

表6 Q21倉2臺谷冷機運行時表觀風(fēng)速檢測記錄(單位:m/s)

表7 Q44倉2臺谷冷機運行時表觀風(fēng)速檢測記錄(單位:m/s)

表8 Q44倉4臺谷冷機運行時表觀風(fēng)速檢測記錄(單位:m/s)

2.5 谷冷降溫能耗比較

從表9可知，淺圓倉Q21倉谷冷時間217h，糧堆平均糧溫降溫幅度8.0℃，耗電量14360kW·h，單位能耗0.18(kW·h)/℃·t，噸糧成本1.23元/t。大直徑筒倉Q44倉谷冷時間674h，糧堆平均糧溫降溫幅度8.6℃，耗電量62906kW·h，單位能耗0.40(kW·h)/℃·t，噸糧成本2.86元/t。結(jié)果表明，在降溫幅度相差較小的情況下，大直徑筒倉耗電量與單位能耗均明顯高于淺圓倉。其原因主要是：①大直徑筒倉Q44倉平均降溫速率比淺圓倉Q21倉的低一半。②淺圓倉Q21倉谷冷環(huán)境溫度與送風(fēng)溫度差值7℃左右，而大直徑筒倉Q44倉谷冷期間環(huán)境溫度與送風(fēng)溫度差值15℃左右，降溫幅度比淺圓倉大1倍。③根據(jù)本次試驗取樣質(zhì)量檢驗情況，Q44倉內(nèi)圈平均雜質(zhì)含量為3.0%，中圈和外圈平均雜質(zhì)含量分別為0.6%和0.4%，中心進糧口單點進料使內(nèi)圈雜質(zhì)出現(xiàn)嚴(yán)重聚集，導(dǎo)致谷冷期間內(nèi)圈1號測溫電纜等幾處位置糧溫不降反而上升，出現(xiàn)積熱不散現(xiàn)象。雖經(jīng)單管通風(fēng)結(jié)合谷冷降溫處理得到有效解決，但對整倉的降溫速率及能耗費用產(chǎn)生了重要影響。Q44倉谷冷28d共用時674h，但在谷冷第22d，整倉平均糧溫已由26℃降至18℃，最高糧溫(除1號測溫電纜外)由31℃降至25℃以內(nèi)，整體高溫糧層已基本排出。但由于1號測溫電纜降溫緩慢的影響，谷冷機作業(yè)時間延長6d，大幅增加了降溫能耗。

表9 谷冷倉房能耗對比

3 討論與建議

3.1谷冷控溫技術(shù)可有效運用于淺圓倉、大直徑筒倉降低糧溫及均衡溫差。針對大直徑筒倉體積大，糧堆高、降溫速率低的情況，建議嘗試采用更大功率風(fēng)機的谷冷機進行探索試驗，對比找出更適合該倉型的谷冷設(shè)備。

3.2設(shè)定出風(fēng)濕度75%時，淺圓倉和大直徑筒倉谷冷降溫后平均水分含量均有不同程度的下降，為降低水分損失，建議谷冷通風(fēng)期間適當(dāng)調(diào)整送風(fēng)濕度。

3.3針對大直徑筒倉糧面表觀風(fēng)速低且各方位均勻性差的問題，建議嚴(yán)格把好糧食入庫質(zhì)量關(guān)，盡量減少雜質(zhì)含量，降低糧層阻力。

3.4大直徑筒倉沒有在風(fēng)道內(nèi)安裝擋風(fēng)板前，不建議使用4臺谷冷機同時運行。大直徑筒倉Q44倉谷冷降溫期間曾嘗試采用4臺谷冷機同時降溫通風(fēng)，但在啟用不久后便發(fā)現(xiàn)其中1臺谷冷機發(fā)生反轉(zhuǎn)，該機冷量無法輸送出去，而水冷系統(tǒng)仍在持續(xù)制冷降溫導(dǎo)致水冷銅管發(fā)生凍裂。引起谷冷機反轉(zhuǎn)的原因可能是該倉入糧前未安裝風(fēng)道擋板，4臺谷冷機同時運行時產(chǎn)生強烈的對沖現(xiàn)象。建議以后在大直徑筒倉谷冷降溫前(入糧前)，采用擋板隔開風(fēng)道，嘗試分別接入2臺、3臺、4臺谷冷機進行對比降溫試驗，探索更適合該倉型或特殊降溫需求的谷冷降溫方式。

3.5在允許選擇谷冷時機的情況下，建議將環(huán)境溫度作為重要參考因素之一，盡量選擇環(huán)境溫度相對較低的時期作業(yè)，從而降低整體能耗。

3.6建議研制單管通風(fēng)布管裝置，以提高單管通風(fēng)布管效率，減輕布管勞動強度，從而實現(xiàn)早布管、早降溫、減能耗。