大直徑筒倉不同通風方式降溫效果研究

王向陽 張景宇 李松偉 杜勇 王磊 雷騰飛

摘要：由于大直徑筒玉米倉經過夏季儲藏后，糧堆外圈受外溫影響較大，需充分利用低溫、低濕的冷空氣進行機械通風來消除局部發熱點。該實驗研究了18.5 kW風機組、谷冷機、谷冷機+18.5 kW離心風機對華南地區大直徑筒倉冬季通風降溫的效果。研究結果表明，谷冷機與離心風機都可以實現對大直徑倉的冬季通風降溫目的，其中谷冷機在降溫效果、水分減量、能耗方面相比其他兩種通風方式更具優勢，能提高儲糧安全穩定性。

關鍵詞：大直徑筒倉；水分；冬季通風；能耗

中圖分類號：S379.2 文獻標志碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20230619

Study on cooling effect of different ventilation methods in large diameter silos

Wang Xiangyang， Zhang Jingyu， Li Songwei， Du Yong， Wang Lei， Lei Tengfei

（ Dongguan direct Deport of Guangdong Grain Reserve Management Corporation， Dongguan， Guangdong 523000 ）

Abstract： Due to the influence of external temperature on the outer ring of grain pile after the storage of large diameter silo in summer， it is necessary to make full use of low temperature and low humidity cold air for mechanical ventilation to eliminate local hot spots.This experiment studied the effect of 18.5 kW wind unit， grain cooler， grain cooler +18.5 kW centrifugal fan on ventilation and cooling of large diameter silos in South China in winter. The research showed that both the grain cooler and the centrifugal fan can achieve the purpose of ventilation and cooling for the large diameter warehouse in winter， but the grain cooler has outstanding advantages compared with the other two ventilation methods in terms of cooling effect， water reduction and energy consumption， and can improve the safety and stability of grain storage.

Key words： large diameter silos， moisture， winter ventilation， energy consumption

玉米胚部較大，約占整個籽粒體積的1/3，其中含有30%以上的蛋白質和較多的可溶性糖，脂肪含量多，吸濕性強，呼吸旺盛，容易酸敗，儲藏難度較大[1]。廣東省儲備糧管理集團有限公司東莞直屬庫屬于我國第七生態儲糧區，處于高溫高濕地帶，長夏無冬。玉米不耐高溫儲藏，在30 ℃左右時籽粒中酶的活性加強，呼吸旺盛，消耗干物質，增加水分，放出大量的熱，加速品質劣變[2]，這也是南方地區很多糧庫不愿意儲備玉米的原因。不同通風方式對玉米的降溫效果具有不同程度的影響，楊雪花等[3]在夏季開展了谷冷機降溫的應用實驗，夏季適時采用谷物冷卻機降低基礎糧溫，降溫效果顯著，玉米水分損耗小，達到了控溫儲糧，實現了玉米安全度夏的目的。高慶文等[4]研究發現，利用離心風機、混流風機分階段對玉米進行冬季通風處理降低了水分、均衡了糧溫、消除了隱患。

隨著糧倉建設技術的發展以及對土地節約化使用要求，倉房高度、容量等不斷擴大，出現了單倉倉容達到2萬t左右，筒體超過50 m的倉房。這種體積容量明顯增大后的“淺圓倉”，常被稱為“大直徑筒倉”[5]。為了保證大直徑玉米筒倉的儲藏安全，需充分利用低溫、低濕的冬季季候風進行機械通風、谷冷通風，降低糧堆溫度，改變害蟲、霉菌生存環境，抑制其生長繁殖，提升糧食儲藏穩定性，為下一年安全保管奠定基礎[6]。本實驗擬研究冬季通風期間采用不同通風方式對大直徑筒倉的降溫效果，以期尋求一種既能降溫保水又經濟合理的通風方案。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

選擇大直徑筒倉作為供試倉房，倉房體積30 071 m3，頂高51.5 m，裝糧線高度41.0 m，其他信息見表1。

1.2 實驗設備

4-72-5.5A型離心風機：單臺功率18.5 kW，風量20 070 m3/h，廣東省韶關市華洋工業風機有限公司；YGLA-130DA/A型谷冷機：單臺功率64.3 kW，風量10 785 m3/h，上海云傲機電科技有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 通風方案

Q43倉采用2臺谷冷機正壓上行通風，Q44倉采用兩臺18.5 kW風機進行負壓下行通風，Q45先采用兩臺18.5 kW風機進行正壓上行通風，后采用兩臺谷冷機（谷冷機前風溫度8 ℃，送風溫度12 ℃，谷冷機出風相對濕度75%）進行正壓上行通風。每個實驗倉房內圈通風口、外圈通風口各接一臺通風設備，大直徑筒倉風道采用內中外三圈環形風道，示意圖見圖1[7]。

1.3.2 通風時間

通風從2022年12月5日開始至2023年1月30日結束。通風按照《儲糧機械通風技術規程》中允許通風降溫的條件進行。糧堆平均糧溫-倉外大氣溫度≥6 ℃、糧堆的平衡濕度≥大氣濕度時開始通風；糧堆平均溫度-倉外大氣溫度≤4 ℃、溫度梯度≤1 ℃/m時結束通風。

通風期間溫濕度變化見圖2。

1.3.3 水分測定

距中心減壓管1、7 、14 m處設置取樣點，每點取樣深度為30 m，每6 m扦取一份樣品，共15個樣品，檢測通風前后水分的變化。冬季通風前后取內圈、中圈、外圈混合樣品測得平均水分。

1.4 數據分析

每組實驗數據取3次結果的平均值，采用Orign 8.5軟件繪圖，Excel 2017作表。

2 結果與分析

2.1 降溫效果

在合適的冬季通風時間，采用壓入式通風或者吸出式通風的方式，降低糧堆溫度，確保玉米能夠安全度夏[8]。由圖3～圖5可以看出，Q43倉采用壓入式通風，平均糧溫從20.9 ℃降到13.4 ℃，最高糧溫從30.8 ℃降至18.8 ℃。Q44倉由于底部存在異常糧溫點，故采用兩臺18.5 kW風機接內外圈進行吸出式通風，平均糧溫從20.0 ℃降到12.0 ℃，最高糧溫從30.8 ℃降至19.7 ℃。Q45倉平均糧溫從19.9 ℃降到13.4 ℃，最高糧溫從31.1 ℃降至19.2 ℃。Q43倉采用兩臺谷冷機正壓上行通風37 d，平均糧溫降低7.5 ℃，最高糧溫降低了12 ℃。Q44倉采用兩臺18.5 kW風機負壓通風57 d，平均糧溫降低8.0 ℃，最高糧溫降低了11.1 ℃。Q45倉采用谷冷機搭配離心風機通風44 d，平均糧溫降低6.5 ℃，最高糧溫降低了11.9 ℃。由此可以得出降溫速度：Q43>Q45>Q44，表明谷冷機降溫效果優于其他兩種通風方式。

整體來看，糧堆局部存在的高溫點消除，糧溫均衡，通風效果良好，符合準低溫儲糧的要求，通風各層平均糧溫溫差小于1 ℃/m，達到結束通風的條件。冬季通風期間，并無通風死角出現，表明大直徑筒倉環形風道設計較為合理，通風效果良好。各倉在通風前10 d降溫效果較為明顯，10 d以后糧溫下降幅度明顯減緩。主要原因：一是冬季冷空氣在華南地區停留時間較短，通風期間的外界平均氣溫一般要求在15 ℃以下，需要根據氣溫、氣濕適時開關機；二是糧溫降至15 ℃時，氣溫和糧溫溫差減小，通風降溫效果變差；三是外界冷空氣首先進入糧堆內部，與糧堆內部高溫氣體進行熱交換，隨糧堆高度增加，冷空氣穿過較厚的糧層，阻力不斷增加，通風效率下降。

2.2 徑向降溫效果

從圖6～圖8可以看出，3個倉通風期間內、中、外三圈平均糧溫均呈下降趨勢。通風后期三圈平均糧溫溫差逐漸減小，溫度趨向一致。通風期間外圈降溫幅度和速率較大，內圈和中圈糧溫變化趨勢一致。主要原因是實驗倉為大直徑筒倉，經前一年高溫度夏后，外圈靠近倉壁受環境溫度影響，糧溫明顯升高，而內圈和中圈糧溫受外界影響小，平均溫度在17～18 ℃，形成“冷芯熱皮”現象，外圈通風前平均糧溫在21.6～23.5 ℃，由于氣溫與糧溫溫差較大，冷熱氣體交換充分，降溫較為明顯。同時實驗倉所在地的通風溫度一般在15 ℃以下，中圈和內圈的溫差相對較小，所以外圈通風效果優于中圈和內圈。另一方面，可能是因為實驗所選大直徑筒倉為中心進料方式，經中心減壓管后，糧食自動分級形成中心呈圓環狀雜質聚集區，同時還會增加一個中心部位圓柱狀雜質區，導致冷空氣穿透能力降低，通風期間內圈、中圈降溫速率較為緩慢[9]。

2.3 通風前后水分變化

由表2、表3可以看出，Q43倉通風期間谷冷機采用保水模式（保持出風濕度75%～80%），通風前平均水分12.9%、通風后12.9%，水分幾乎無變化，達到降溫保水目的。Q44倉采用負壓通風消除底部積熱，通風前平均水分含量13.3%，通風后平均水分13.0%。通風期間采用18.5 kW離心風機，風壓風量較大，使得外部冷空氣進入糧堆內部進行熱交換期間，造成水分減少0.3%。Q45倉采用離心風機+谷冷機通風模式，通風前后水分變化0.2%。由圖2可知，通風環境濕度基本在65%以上，并且谷冷機采用保水模式，出風相對濕度在75%～80%，濕冷空氣從倉堆底部吹向頂部，進風濕度提高，所以出現水分減量：Q45內圈水分減量>中圈水分減量，下層水分減量>中層圈水分減量>上層水分減量。

2.4 能耗情況分析

由表4可以看出，噸糧成本：Q44>Q45>Q43，雖然Q43噸糧成本略高于Q45倉，但Q43倉保水能力優于Q45倉。通風后Q44的糧食平均水分少了0.3%，Q44倉容18 300 t，按照玉米價格2 000元/t計算，單倉損耗費用遠遠超過其他兩倉用電費用。上述試驗表明，在華南地區的冬季，大直徑玉米倉使用谷物冷卻機進行通風降溫，具有良好的通風降溫效果，并能達到保水的目的，減少糧食保管過程中的水分損耗，增加經濟效益，完全符合“安全、經濟、有效”的儲糧原則。

3 結 論

大直徑筒倉采用谷冷機、離心風機、谷冷機+離心風機3種不同的通風模式，都可以實現玉米通風降溫的目的。但是隨著通風時間的增加，糧堆高度增加，冷空氣穿過較厚的糧層，阻力不斷增加，濕冷空氣行走路線的加長，導致前期通風降溫效果優于后期。谷冷機相比離心風機、離心風機+谷冷機組合還可以達到保水的目的，減少糧食保管過程中的水分損耗。從降溫效果、水分減量、能耗等方面來看，大直徑玉米筒倉采用谷冷機進行通風降溫效果優于其他兩種通風方式。

由于本實驗是在玉米糧堆冷心熱皮狀態下進行的，當整倉糧溫較高或小麥、稻谷等其他品種的糧堆采取不同通風方式進行降溫是否仍具上述的降溫效果仍需要進一步的實驗探究； 谷冷機采用變頻模式進行冬季通風，通過調整谷冷機不同的頻率，選擇合適的通風參數，調整風壓風量，從而做到節能減損，仍需要進一步的實驗探究；還可以探究不同功率下離心風機對大直徑筒倉儲藏的小麥、玉米的效果的影響。

參 考 文 獻

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