稻谷平房倉橫向谷冷通風試驗研究

陳昌勇 莫韓御 甘平洋

[摘要]本研究通過使用分體式谷物冷卻機對安裝橫向通風系統的24m跨度高大平房倉進行通風降溫試驗，研究橫向谷冷通風工藝的降溫效果以及能耗狀況。試驗結果表明：橫向谷冷通風工藝在24m跨度高大平房倉內應用降溫效率高、保水效果好、糧溫均勻性好且能耗低，單位能耗僅為0.185kW·h/（t·℃）。

[關鍵詞]谷冷通風工藝;高大平房倉;橫向通風系統

中圖分類號：S379.5 文獻標識碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.202005

中國是世界第一產糧大國，稻谷是中國主要的糧食品種，2019年產量達2.096億t，在我國的糧食生產和儲備上具有舉足輕重的地位[1]。儲藏溫度是影響稻谷儲存品質變化的主要因素[2]，儲藏溫度過高易導致稻谷結露結塊、發熱霉變、品質劣變等問題[3]，故如何有效控溫是保持稻谷原有品質的關鍵。谷物冷卻技術是指采用谷冷機對空氣進行冷卻降溫和調濕，并將恒溫恒濕的空氣吹入糧堆，對糧堆進行冷卻降溫的一項先進適用的控溫和低溫儲藏技術[4]。與常規自然通風技術相比，其具有不受季節和地理位置限制、保持糧食水分、降低儲糧損耗的優勢，特別是對于南方高溫高濕地區夏季的控溫具有重要作用。目前谷物冷卻技術在安裝有豎向通風系統的平房倉和淺圓倉中得到大量應用[5-7]，但在橫向通風系統倉房中應用的報道較少[8]，快速降溫的同時減少糧食損失和能源消耗是當前谷物冷卻低溫儲糧的重要發展趨勢。

本研究以稻谷為試驗對象，通過對湖南地區具有橫向通風系統的24m跨度高大平房倉進行通風降溫試驗研究，探索湖南地區橫向通風平房倉的谷冷通風降溫效果及能耗狀況，為橫向谷冷通風工藝的進一步推廣應用提供基礎依據。

1 材料與方法

1.1 試驗倉房情況

供試高大平房倉為湖南金山糧油食品有限公司開慧糧庫0P4號倉：長36m，寬24m，裝糧安全線高6m;倉內通風系統為橫向通風系統，倉房南北兩側各配3個通風口;墻面及地面用納米材料進行了氣密性處理;倉頂噴涂聚氨酯發泡材料;糧面覆有茂金絲復合糧食專用膜，并用雙槽管密封;建筑頂部安裝有太陽能光伏板。

1.2 試驗糧情況

供試糧食為湖南產晚秈稻谷2 773.6t，于2017年1月入倉，入倉水分為13.5%，雜質含量為1.0%，儲存方式為倉內散儲。

1.3 試驗設備

1.3.1 GLA 55f 型分體式谷冷機（3臺）

北京東方孚德技術發展中心生產，標準工況制冷量為55kW，總配備功率31kW，配備溫/濕度控制系統、無線控制系統以及協調控制系統。

1.3.2 智能型氣密性測定裝置（1臺）

河南未來機電工程有限公司生產，風壓990Pa，風量5 270m3/h，功率3kW。

1.3.3 糧情檢測系統（1套）

鄭州貝博電子股份有限公司生產，全倉共配置測溫電纜48根，每根測溫電纜上有4個測溫傳感器，共計192個測溫點，其中，垂直方向上分4層（由上而下依次為一層、二層、三層、四層），水平方向上分8個截面（由南往北依次為南一截面、南二截面、南三截面、北三截面、北二截面、北一截面），具體測溫點分布情況如圖1所示。

1.4 試驗方法

1.4.1 通風方法

檢查糧面和大門薄膜密封性，關閉南北兩側橫向通風主風道的隔斷閥和環流閥。如圖1所示，在倉房的南側和北側的通風口分別連接3臺谷物冷卻機和3臺風機，倉內開啟1扇排氣窗，將谷物冷卻機通風參數設置為出風溫度12℃～13℃，出風濕度85%，開啟谷物冷卻機進行降溫通風。當整倉平均糧溫降到目標值，冷卻峰面移出出風口，結束實驗。

1.4.2扦樣方法

在倉房四角和中央布置5個扦樣點，具體布點如圖2所示，每個扦樣點取3層，分別在糧面以下0.5m（上層）、糧堆中間（中層）和地面以上0.5m（下層）。試驗開始前和試驗結束后分別扦樣檢測。

1.4.3 氣密性測試

按照《糧油儲藏平房倉氣密性要求》（GB/T 25229—2010）中的負壓壓力衰減法進行測定。

1.4.4 水分含量測定

按照《食品安全國家標準食品中水分的測定》（GB 5009.3—2016）中的直接干燥法進行測定。

1.4.5 溫度測定

使用糧情檢測系統每隔1小時測定一次糧溫。

1.4.6 能耗測定

試驗開始時和結束時記錄每臺谷物冷卻機和配套風機的電表讀數。

2 結果與分析

2.1 橫向谷冷通風溫度變化情況

2.1.1整倉及各層糧溫變化情況

本試驗從2018年10月13日11：00開始，到10月15日14：00結束通風，共耗時51h，通風期間環境溫度為14℃～21℃，相對濕度為60.2%～93.4%。整倉及各層糧溫變化情況如圖3所示。由圖3可知，整倉平均糧溫從21.0℃降到16.3℃，降溫幅度為4.7℃，冷鋒前沿由南向北推進速度為0.47m/h，降溫速度快。通風0～12h的溫度平均變化率最高，為0.13℃/h;通風12～24h的溫度平均變化率為0.09℃/h;通風24～36h和36～48h的溫度平均變化率均為0.08℃/h;通風48～51h的溫度平均變化率為0.07℃/h。這說明通風過程中，前期的通風降溫效果更明顯，原因在于前期糧堆和進倉冷空氣之間的溫差較大，隨著倉內溫度的降低，溫差減小，降溫速度也隨之降低。

各糧層（一、二、三、四層）分別從試驗前的22.3℃、21.5℃、19.9℃和20.3℃降至試驗后的17.3℃、15.8℃、16.0℃和16.1℃，各糧層溫度變化具有很高的一致性，通風均勻。整倉最高糧溫點也從通風前的32.9℃下降到19.4℃，說明橫向谷冷通風工藝對糧堆局部高溫點具有很好的降溫處理效果。

2.1.2 各截面糧溫變化情況

各截面糧溫的變化情況如圖4所示，通風前，各截面糧均溫均在19℃以上，各截面糧均溫分別為北一截面23.6℃、北二截面19.9℃、北三截面19.2℃、南一截面22.7℃，南二截面20.9℃，南三截面19.7℃。其中，南北兩側靠墻的北一截面和南一截面溫度明顯高于其他截面。通風后，各截面糧均溫均在18℃以下，各截面糧均溫分別為北一截面17.8℃，北二截面17.2℃，北三截面16.4℃，南一截面14.8℃，南二截面15.7℃，南三截面15.8℃。其中，溫度最低為靠近谷冷機進風口的南一截面。在間距約為4.4m的相鄰2個截面之間的平均糧溫變化不大于0.9℃，沿冷風推進方向單位糧層的糧溫差約為0.2℃，由此可見，本次橫向谷冷通風沿冷風推進方向降溫均勻一致。

在通風過程中，冷風從進風口端的南一截面逐漸向出風口端的北一截面推進。研究發現，各個截面的糧均溫并不是一開始就逐漸降低的，南二截面、南三截面、北二截面和北三截面均出現先升高后降低的現象，這是因為通風前南一截面的溫度高于中間四個截面，風機將南一截面原有的熱風由南向北拉出，使南二截面等中間位置截面的溫度暫時升高，當冷風通過時又使糧溫逐漸下降。

2.2 橫向谷冷通風氣密性測定情況

使用智能型氣密性測定裝置，測得-300Pa壓力半衰期的倉房氣密性為246s，接近國家一級標準。測定過程中發現通風口和薄膜的密閉情況對氣密性結果的影響很大，一定要做好查漏補漏工作，確保糧倉的密閉性。

2.3 橫向谷冷通風工藝對糧堆水分的影響

如圖5所示，橫向谷冷通風前糧堆平均水分為13.05%，通風后糧堆平均水分為13.02%，橫向谷冷通風后糧堆水分基本沒有降低，說明保水效果良好。

2.4 橫向谷冷通風工藝對能耗的影響

根據《糧油儲藏谷物冷卻機應用技術規程》（GB/T 29374—2012）計算單位能耗，結果如表1所示。本次通風累計耗電量為2 415.9kw·h，單位能耗為0.185kW·h/（t·℃），僅為標準中限定的最大能耗指標0.5kW·h/（t·℃）的37%，同時也低于文獻中報道的單位能耗，說明橫向谷冷通風工藝試驗能耗低。

3 結 論

（1）在24m跨度高大平房倉中應用橫向谷冷通風工藝，整倉平均糧溫從21.0℃降至16.3℃，降溫幅度為4.7℃，單位能耗僅為0.185kW·h/（t·℃），顯著低于國標中限定的最大能耗指標，具有冷卻效率高、降溫均勻性好、保水效果顯著和能耗低的特點。

（2）橫向谷冷通風降溫效果與倉房氣密性和保溫隔熱性緊密相關，氣密性和保溫隔熱性效果越好，冷氣流從南至北推進的速度越快，降溫速度越快，降溫效果越好，橫向谷冷通風工藝實施成本越低。橫向谷冷通風前應做好倉房氣密性檢查、補漏、改造以及保溫隔熱改造工作。

參考文獻

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