杭州市粮食收储有限公司半山中心粮库地处第五生态储粮区, 属中温高湿气候, 年平均气温28℃, 夏季极端高温达到42℃, 冬季最低气温徘徊于0℃上下。根据本地区气候特点, 近年来中心粮库着重实施冬季机械通风降温、夏季空调制冷控温、富氮气调杀虫等储粮技术, 多措并举, 开展绿色储粮工作。因此, 抓好冬季有效的通风降温工作是保障粮食安全、顺利完成绿色储粮工作的重要途径之一。
中心粮库2005年设计建造的散装仓通风设施均是以地上笼或地槽为主的竖向机械通风。近年来, 为顺应绿色储粮技术发展的主流趋势, 一方面持续推进对原有的包装仓进行散装化技术改造, 一方面积极引入先进的仓储技术设施。横向通风技术是以风道上墙、负压通风、全程覆膜为技术特性, 由国家粮食局科学研究院创新发明。中心粮库在2016年包装仓散装化技术改造中, 将该项新仓储设施引进安装, 并于2017年1月首次应用该项新技术。本课题主要通过试验, 探讨横向通风技术的降温效果、降温均匀性、能耗等方面, 研究分析与竖向通风的不同以及实际效能。
试验仓P22仓为2016年包改散仓库, 长40 m, 宽17.5 m, 改造后堆粮线高4.2 m, 仓容1350 t。
对照仓P24仓为2015年包改散仓库, 长35 m, 宽17.5 m, 改造后堆粮线高4.2 m, 仓容1200 t。
试验仓南北檐墙各开2个直径为600 mm通风口, 南檐墙2个为进风口, 北檐墙2个为出风口, 北通风口内固定安装功率4 k W、风量18000 m3/h、风压750 Pa的轴流风机, 4个通风口处均用塑料角垫和搭扣密封紧固。
南北檐墙底部固定安装长为32 m的主风道, 主风道与通风口相通。主风道截面为半圆弧形, 高度850 mm, 半径300 mm, 弧形的下半段接近高度300 mm处开有小孔。主风道过南北仓库大门之处用直径75 mm的PVC管连接。
主风道上连接支风道, 南北檐墙分别安装18支高度为3.2 m的支风道。支风道截面为半圆弧形, 半径250 mm, 高度345 mm, 支风道间距1.5 m, 支风道顶部距离梯形钢砼板27 cm。支风道为厚度1.5 mm的冲孔筛冷轧板制作而成, 开孔率30%。
对照仓北檐墙开2个直径为500 mm的通风口, 每个通风口均连接有空气分配器, 每个空气分配器按“山”字形、1机3道的模式布排仓内的地上笼。
P22仓储存粳稻谷, 入库时间2017年1月, 粮食数量1644.320 t, 产地黑龙江, 收获年份2016年, 原始水分14.2%, 杂质0.3%。
P24仓储存粳稻谷, 入库时间2016年1月, 粮食数量1492.840 t, 产地浙江湖州, 收获年份2015年, 原始水分13.6%, 杂质1.0%。
根据横向通风的技术要点, 在粮食入库结束后, 对该仓在完成卫生清扫、粮面平整、走道包铺设、测温电缆线埋设等保管基础工作后, 进行单面覆膜密闭。同时, 对前后仓门外侧进行薄膜压槽密封, 4个通风口进行密闭紧固。在完成全部仓房和粮面测漏补洞后, 进行了气密性检测。测试结果为245 s, 符合横向通风技术所要求的50 s标准。
在埋设测温电缆线时, 由于檐墙布排主风道, 因此在布点第一排第1号测温位电缆线时, 设定距离檐墙的位置是70 cm~75 cm。同理, 第一排的其他测温位电缆线10、11、20、21、30、31号均距离檐墙70 cm~75 cm;第二排的测温位电缆线距离第一排约3.8 m, 以此类推, 共埋设35根测温电缆线。
根据竖向通风的技术要点, P24仓不需进行单面封密闭和气密性检测。
分别制定试验仓与对照仓的机械通风工作方案, 每4 h检测一次粮温, 采集粮情数据, 记录用电能耗, 密切关注通风过程中可能存在的结露现象。
从1月20日上午8∶30, 同时对试验仓和对照仓实施机械通风降温作业。当天的气温最低-3℃, 最高7℃。试验仓打开南进风口, 开启北出风口的轴流风机, 从1月20日8∶30开始至25日8∶00结束, 共通风82 h。对照仓采用7.5 k W离心风机压入式通风, 从20日8∶30开始至22日上午8∶00结束, 共通风35 h。
从表1中三项数据比较, 试验仓平均降温幅度7.7℃, 对照仓降温幅度5.9℃, 两者相差1.8℃, 试验仓降温效果优于对照仓。
从表2数据分析, 首先试验仓与对照仓的表层、中层、下层平均粮温基本接近, 两者相差不大, 说明通风均匀性较好。其次通过观察发现, 试验仓表层粮温的变化均匀性要好于对照仓。此外, 比较整个通风降温变化的均匀性, 发现试验仓与对照仓均存在通风死角。
P22仓各测温点位的布排方式见图1。各测温点位温度经过通风后达到的温度与时间点见表3。
从表3数据可以看出, 粮堆在横向通风过程中的整个降温变化趋势。从进风口到出风口, 第一排测温点位 (1、10、11、20、21、30、31) 的粮温最先下降, 继续通风至22日早上8∶00, 由于白天气温升高, 平均粮温与气温的差值已经小于4℃, 因此考虑白天关闭风机。在22日14∶00, 检测第二排 (2, 9, 12, 19, 22, 29, 32) 的粮温已经达到预期值。22日晚上气温下降, 又达到可以通风的气候条件, 继续通风至23日早上, 检测第三排 (3, 8, 13, 18, 23, 28, 33) 的粮温达到通风目标值。白天继续关机, 晚上开机至24日下午, 检测粮温数据, 第四排达到通风目标值, 同时观察到4、7、14、17测温点位的上、中、下层温差梯度较大。晚上继续通风至25日上午, 第五排粮温下降, 前期个别点位的粮温也逐步下降。整个试验仓的平均粮温已经降至6.7℃, 且当时的气温条件已经不允许继续通风。
对照仓按照常规机械通风方法, 通风35 h后, 粮堆平均粮温降至6.6℃, 关机。
以上分析可以看出, 横向通风与竖向通风的明显不同在于, 横向通风的降温过程是从进风口到出风口, 逐排前移, 直至通透整个粮堆。竖向压入式通风的降温过程是从进风口至粮面, 从下至上, 直至粮堆高温逐渐移出粮面。尽管两者有差别, 但通风降温的方向与通风气流的流向是保持一致的。
从表4可以看出, 虽然试验仓通风时间比对照仓长, 但通风能耗低于对照仓;通风后, 水分下降幅度试验仓高于对照仓, 但两仓储粮水分均在保水通风降温可控范围内。
观察整个通风过程, 试验仓与对照仓均没有发现粮堆有明显结露现象。
横向通风技术在通风降温效果、通风均匀性、能耗等方面优于竖向通风技术, 且适用于目前正在进行的散装化技术改造仓库。
横向通风风道上墙, 无需拆卸安装, 仓内空间利于输送设备搬运, 方便进出仓作业;同时, 竖向通风每年需在气温回升前覆膜, 秋冬季节气温下降时揭膜, 而横向通风从入库到出库, 只需粮面一次单面覆膜, 大大减轻了保管员的劳动强度。
横向通风所需的连续或者间歇通风时间比竖向通风要长得多, 因此横向通风在适宜通风气候条件的捕捉上比竖向通风更为严格, 在通风过程中粮情观察时间需更长。
由于试验仓P22仓是改造仓库, 前后仓门处约5 m左右的距离没有安装风道, 仅用一段直径75 mm的PVC管连接。表5中的15、16号测温点位正好处于这段没有风道的位置, 这可能是导致通风死角存在的直接原因。如果改造过程中, 在不影响粮食进出仓的前提下, 能考虑将仓库后门封闭, 在这约5 m的距离内布排3个支风道, 通风死角的现象可能会消除, 通风的均匀性会更好。对照仓通风死角的原因相对复杂, 粮食杂质聚集或者地上笼漏粮、风道被堵等均可能引起通风死角现象。
横向通风设施在包改散仓库设计安装时需要改进进风口的位置, 我们认为可以考虑将进风口安装在背阴面, 因为冬天背阴面的气温比向阳面低2℃~3℃, 更利于通风降温。
由于受试验条件的局限, 本次试验没有对通风阻力、总通风量、单位通风量等参数的进行测定, 下一步将继续更深一步的探讨与研究。
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