冬季內環流均溫技術在淺圓倉中的應用研究*

杜 娟 高玉升 王立宇 張 偉 郭建偉 孫振睿

[中儲糧(天津)倉儲物流有限公司 300452]

夏季運用內環流控溫技術能有效控制倉溫及表層糧溫,維持倉溫及表層糧溫在23℃～25℃,達到準低溫儲糧標準。但采用內環流技術安全度夏后,隨著外界氣溫逐漸下降至0℃以下,糧堆表層糧溫受倉溫及外溫影響,變化劇烈,導致倉溫和表層糧溫快速下降,會逐漸出現“冷皮熱心”現象,因大豆富含不飽和脂肪酸和蛋白質,易發生氧化變質、吸濕生霉、結塊、發熱等儲糧隱患。

為解決上述問題,參考相關研究成果[1-5],天津倉儲公司開展了冬季內環流控溫技術的研究,通過環流風機將糧堆內部的濕熱空氣送至倉內空間,以均衡倉溫、倉濕和表層糧溫,有效解決了夏季內環流倉房在過冬時出現的表層生霉、結露等儲糧安全隱患,在華北地區實現了冬季內環流均溫儲糧。

1 試驗材料

1.1 試驗倉房

天津倉儲公司淺圓倉于2014年6月交付使用,墻體為鋼筋混凝土,倉頂使用聚氨酯發泡保溫,地面為混凝土,淺圓倉內直徑25.0 m,裝糧線高度27.15 m,核定倉容10500 t;倉頂4個自然通風口,4個軸流風機口,通風方式為地下槽,通風道為梳狀,一機八道,配備2臺4 kW的環流離心風機,直徑300 mm的環流保溫管道。

選擇經過夏季內環流安全度夏的202號倉(試驗倉)和105號倉(對照倉)作為試驗倉房。

1.2 試驗糧食

202號倉和105號倉儲存的糧食均為同國別、同批次入倉的進口大豆,質量接近,糧溫情況基本一致。詳情見表1。

表1 試驗糧食基本情況

1.3 內環流控溫設備

兩倉安裝了相同的內環流控溫系統,包括倉房現場控制柜(1臺)、環流風機(2臺)、倉內溫濕度傳感器(1個)、倉外保溫環流管道(2套,保溫棉3 cm厚)。

倉房現場控制柜采用集中控制,包括主控制模塊、分控制模塊、電氣控制回路和現場手動按鈕開關;環流風機選用BHKF-400-Ⅱ型離心風機,安裝于倉房的對稱位置,風量5000 m3/h,風壓1250 Pa,功率4 kW,轉速1450 r/min,電壓380 V;倉外保溫環流管道利用淺圓倉兩側的谷冷機回風管作為內環流管道,倉外環流管網最小管徑300 mm。內環流控溫系統示意圖見圖1。

圖1 內環流控溫系統示意圖

在環流風機的作用下,將糧堆內部濕熱空氣從淺圓倉通風道抽出,通過環流管道送至倉內空間,從而達到均衡倉內溫濕度和表層糧溫的目的。

2 試驗方法

2.1 冬季通風蓄冷

202號倉和105號倉在2020年11月底至2021年1月中旬,選擇冬季氣溫較低的時機進行整倉機械通風降溫蓄冷。當整倉平均糧溫不超過5℃,單點最高糧溫不超過10℃時結束通風,此時糧堆內部已存有大量冷源。

2.2 夏季內環流控溫系統參數設置

為滿足準低溫儲存條件,202號倉和105號倉于2021年6月25日開始夏季內環流試驗,設置啟停參數為:當系統檢測倉溫≥26℃時,內環流控溫系統自動開啟離心風機;當倉溫≤24℃時,內環流控溫系統自動關閉離心風機。

2.3 冬季內環流控溫系統參數設置

為滿足均衡儲存條件,202號倉(試驗倉)于2021年10月27日開始冬季內環流試驗。試驗時,開啟內環流系統,參數設置為:每日分三個時段自動啟停內環流風機,2:00、5:00、22:00自動開啟離心風機;4:00、7:00、24:00自動關閉離心風機。105號倉(對照倉)采用常規處理方法,包括局部打管通風、人工挖溝處理、防護等。

2.4 冬季內環流控溫過程記錄

2021年10月27日～12月21日開展了冬季內環流試驗。當氣溫、倉溫及表層糧溫溫差小于5℃,停止內環流通風,累計通風時長為336 h。通風期間檢測出風口風速為4.4 m/s左右,出風口溫度在11℃～13℃,出風口濕度在55%～67%。202號倉試驗數據詳見表2。

表2 內環流控溫試驗數據

3 結果與分析

3.1 控制效果分析

3.1.1 倉溫 兩倉倉溫變化情況見圖2。

圖2 202號倉和105號倉倉溫變化

由圖2可知,試驗期間,202號倉倉溫在外界氣溫突然下降時,利用糧堆氣體與倉內氣體的共同作用,倉溫變化波動小;105號倉倉溫因外溫變化倉溫變化較大。由此可見,試驗倉比對照倉的倉溫更加均衡,并且倉溫變化較為平穩,受外溫影響較小。

3.1.2 倉濕 試驗期間兩倉倉濕變化情況見圖3。

圖3 兩倉倉濕變化

由圖3可知,在試驗期間,105號倉倉濕隨外濕變化而變化;202號倉倉濕相對平穩。說明開展冬季內環流技術倉濕幾乎不受外濕影響,利用倉內空氣進行密閉環流控濕,可以有效控制倉濕,減少因濕度變化出現水分損耗或結露等現象。

3.1.3 最高糧溫與整倉平均糧溫 試驗期間兩倉最高糧溫、表層糧溫與整倉平均糧溫變化情況,見圖4～圖6。

圖4 兩倉最高糧溫變化

由圖4和圖5可知,試驗期間,兩倉最高糧溫均有變化。202號倉在內環流風機通風的作用下,最高糧溫一直處于穩步降低的趨勢,且糧堆表層溫度隨倉溫變化逐漸降低;而105號倉在氣溫下降的季節,最高糧溫和表層糧溫有升高現象,經糧情檢查后發現,糧堆表面局部區域出現輕微結露發霉現象,導致糧溫出現異常。這說明經夏季內環流的倉房在不進行糧面翻倒、單管通風等儲糧措施的情況下,在冬季易出現結露發霉現象;而采用冬季內環流均溫技術的202號倉最高糧溫和表層糧溫呈緩慢下降趨勢,利用糧堆氣體和倉內氣體的中和作用可以有效控制倉溫對表層糧溫的影響,不會因溫濕度驟降而出現異常糧情。

圖5 兩倉表層平均糧溫變化

由圖6可知,兩倉平均糧溫都呈緩慢下降趨勢,202號倉環流通風氣體交換量相對較大,降溫幅度較大,105號倉為自然降溫,只能降低表層和墻壁邊緣的糧溫,降溫幅度較小,由此證明,冬季內環流不會引起倉內平均糧溫的升高,反而會利用均衡后的倉溫在糧堆內部環流,從而降低整體平均糧溫,更有利于安全儲糧。

圖6 兩倉整倉平均糧溫變化

3.2 冬季內環流控溫前后水分對比分析

試驗前后,按照GB/T 5491-1985《糧食、油料檢驗、扦樣、分樣法》和GB 5009.3-2016《食品安全國家標準食品中水分的測定》要求,每半月扦取試驗倉樣品并檢測水分,詳見表3。

表3 試驗前后糧食基本情況

由表3可見,試驗前后202號倉水分在內環流試驗期間基本無變化,說明內環流控溫不會引起儲糧水分的明顯變化,有一定的保水作用。

3.3 糧情穩定性分析

202號倉在試驗期間糧情穩定,未發生結露生霉、儲糧害蟲孳生、糧溫異常等情況;105號倉在試驗期間倉溫和表層糧溫溫差較大,中心表層區域出現局部輕微結露、發熱等現象,其它區域糧面下15 cm處也出現糧食發硬情況,采取單管通風降溫處理及翻動糧面等措施后達到安全儲糧條件,且在結露區域發現少量儲糧害蟲(書虱),使用惰性粉進行糧面防護。

由此可見,冬季內環流控溫技術能有效解決冬季溫差過大引發的糧堆表層結露,霉變結塊,內部發熱等難題,并能有效預防儲糧害蟲孳生,確保糧食品質良好。

3.4 經濟效益分析

兩倉在試驗期間產生的具體費用見表4。

表4 202號倉與105號倉費用情況

由表4可看出,105號倉噸糧費用0.37元/t,202號倉噸糧費用0.20元/t,采用冬季內環流控溫系統的試驗倉實現了儲糧安全過冬,節省了對異常糧情處理產生的費用,同時也減少勞務人員和保管人員的勞動量,經濟效益和環境效益顯著。

4 試驗結論

4.1 冬季內環流均溫技術能有效均衡倉溫、倉濕和表層糧溫,解決冬季氣溫急劇下降造成的糧堆表層生霉、結露等問題。

4.2 冬季內環流控溫可以降低倉儲作業人員的勞動強度。

4.3 冬季內環流控溫系統運行成本低,降低了異常糧情處理的人工費、電費、藥劑費用,總體經濟效益明顯。

4.4 冬季內環流控溫不會引起儲糧水分的明顯變化。

4.5 采取冬季內環流控溫通風的倉房冬季儲糧更加穩定。