一種低噪音環(huán)保風(fēng)機(jī)在儲(chǔ)糧中的應(yīng)用效果研究

郭 續(xù)，陳玉峰，汪福友，代子尚，王紅亮

（中央儲(chǔ)備糧沈丘直屬庫有限公司，河南 沈丘 466315）

糧食在儲(chǔ)存過程中保持低溫可以抑制蟲霉活動(dòng)及糧食本身的呼吸作用，低溫是保證糧食儲(chǔ)藏安全的重要條件之一。為了保證糧食在夏季安全儲(chǔ)藏、延緩糧食品質(zhì)劣變，糧庫會(huì)在冬季外界溫度較低的時(shí)候進(jìn)行通風(fēng)降溫，以儲(chǔ)蓄冷源[1]。目前通風(fēng)降溫的方式一般有大功率離心風(fēng)機(jī)通風(fēng)、軸流風(fēng)機(jī)通風(fēng)及自然通風(fēng)等，不同通風(fēng)方式優(yōu)缺點(diǎn)不同，選擇合適風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)具有事半功倍的作用[2]。

離心風(fēng)機(jī)是利用高速運(yùn)轉(zhuǎn)的葉輪在機(jī)殼內(nèi)將空氣加速然后減速、改變流向，使動(dòng)能轉(zhuǎn)換成勢能，沿機(jī)殼向出風(fēng)口不斷增壓，最后在出風(fēng)口釋放出具有一定壓力的氣體[3]，離心通風(fēng)機(jī)是儲(chǔ)糧降溫中的主力風(fēng)機(jī)。在通風(fēng)過程中它具有功率大、降溫速度快的優(yōu)點(diǎn)，但是會(huì)導(dǎo)致水分的大量散失與巨大的噪音污染，不符合儲(chǔ)糧保水的要求，也不符合綠色儲(chǔ)糧的要求。離心風(fēng)機(jī)在使用過程中會(huì)產(chǎn)生90 dB以上的噪音，對(duì)現(xiàn)場保管員和一些靠近糧庫的居民會(huì)產(chǎn)生巨大的影響。有研究表明安全水分狀態(tài)的儲(chǔ)糧使用離心風(fēng)機(jī)一次通風(fēng)中的水分損失可達(dá)到0.3%，底層糧食水分最低可降到10%以下[4-5]。為降低風(fēng)機(jī)通風(fēng)產(chǎn)生的噪音和儲(chǔ)糧水分損失，可使用軸流風(fēng)機(jī)緩速通風(fēng)、離心風(fēng)機(jī)雙向保水通風(fēng)、環(huán)流保水通風(fēng)、空調(diào)保水通風(fēng)等降溫措施[6-10]，雖然能取得一定的保水效果，但是在降溫效果、通風(fēng)時(shí)機(jī)的把握、能耗等方面都有不同程度的缺點(diǎn)。本試驗(yàn)在現(xiàn)有離心風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)上，研究了一種新型的低噪音環(huán)保風(fēng)機(jī)，可以在滿足通風(fēng)降溫保水的基礎(chǔ)上，將工作環(huán)境噪音降到75 dB以下，為科學(xué)儲(chǔ)糧、綠色儲(chǔ)糧提供新型設(shè)備。

1 風(fēng)機(jī)的研發(fā)與制作

1.1 風(fēng)機(jī)葉輪

風(fēng)機(jī)葉輪的高速轉(zhuǎn)動(dòng)是風(fēng)機(jī)產(chǎn)生噪音的主要原因，為了降低風(fēng)機(jī)在運(yùn)行中的噪聲，新型風(fēng)機(jī)在研發(fā)過程中創(chuàng)新使用了新型的前傾式葉輪（圖1A），該葉輪在傳統(tǒng)葉輪的基礎(chǔ)上，調(diào)整了葉片數(shù)量，使用42片葉片，并優(yōu)化了葉片的角度，可以使得葉輪出口周向氣流的散布更加均勻，氣流與周圍非軸對(duì)稱散布的靜止部件發(fā)生碰撞的強(qiáng)度和頻率降低，從而降低噪聲的大小。

圖1 新型環(huán)保風(fēng)機(jī)葉輪及外框

1.2 風(fēng)機(jī)外框

風(fēng)機(jī)外框（圖1B）選用鍍鋁鋅板，外觀噴塑處理，內(nèi)打螺絲，能降低風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的共振噪聲；外框內(nèi)裝有一層聚氨酯發(fā)泡隔音材料與吸音巖棉，隔離噪聲；出風(fēng)口處加裝吸音材料，降低噪聲。

1.3 風(fēng)機(jī)其它降噪音裝置設(shè)計(jì)

為了防止進(jìn)風(fēng)口產(chǎn)生的噪聲及應(yīng)對(duì)雨雪對(duì)風(fēng)機(jī)的影響，創(chuàng)新式的將進(jìn)風(fēng)口設(shè)計(jì)到風(fēng)機(jī)下方，加鋼絲濾網(wǎng)，固定牢固，減少共振；電機(jī)軸承采用低轉(zhuǎn)速靜音軸承，可顯著降低風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)軸承產(chǎn)生的噪聲；風(fēng)機(jī)采用福馬輪移動(dòng)，在保證調(diào)整方便的前提下，降低了風(fēng)機(jī)重心，減少風(fēng)機(jī)工作時(shí)的抖動(dòng)產(chǎn)生的噪音。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)倉房及儲(chǔ)糧情況

試驗(yàn)倉房選用高大平房倉，分別為中儲(chǔ)糧沈丘直屬庫65號(hào)倉、69號(hào)倉，兩倉房大小完全一致，通風(fēng)系統(tǒng)均為一機(jī)三道，倉房信息及小麥品質(zhì)見表1。

表1 試驗(yàn)倉房信息及糧情

2.2 試驗(yàn)方法及設(shè)備

試驗(yàn)時(shí)間為2020年12月，此時(shí)兩棟倉房內(nèi)的糧食均已進(jìn)入正常儲(chǔ)藏。試驗(yàn)期間倉溫在4～10℃之間，試驗(yàn)期間數(shù)據(jù)監(jiān)測為溫度取上、中、下三層，其中上層為距糧面0.5 m處，中層為距地面2.5 m處，下層為距地面0.5 m處。試驗(yàn)前后抽取倉房內(nèi)上、中、下層小麥混合樣做品質(zhì)指標(biāo)及蟲害分析。具體設(shè)備信息見表2。

表2 試驗(yàn)設(shè)備

65號(hào)倉采用低噪音環(huán)保風(fēng)機(jī)，采用8臺(tái)風(fēng)機(jī)壓入式雙面通風(fēng)的方式，12月1日開啟風(fēng)機(jī)，12月8日關(guān)閉，期間遇雨、霧等天氣暫停通風(fēng)，累計(jì)通風(fēng)140 h。通風(fēng)降溫溫度變化見表3。

表3 65號(hào)倉新型低噪音風(fēng)機(jī)通風(fēng)溫度變化 ℃

69號(hào)倉采用普通離心風(fēng)機(jī)，采用8臺(tái)風(fēng)機(jī)雙面壓入式通風(fēng)的方式，12月1日開啟風(fēng)機(jī)，12月7日關(guān)閉，期間遇雨、霧等天氣暫停通風(fēng)，累計(jì)通風(fēng)120h。69號(hào)倉通風(fēng)降溫溫度變化見表4。

表4 69號(hào)倉離心風(fēng)機(jī)通風(fēng)溫度變化 ℃

3 結(jié)果與分析

3.1 兩種風(fēng)機(jī)對(duì)糧堆的降溫效果

由表3可看出，在開始通風(fēng)之前，由于沒有提前開啟窗戶自然散氣，糧堆中表層及下層溫度要高于中層糧溫，糧堆整體呈現(xiàn)為“熱皮冷心”。使用新型低噪音風(fēng)機(jī)降溫中，上層糧溫一直呈下降趨勢，且前3d下降幅度最大，截止到12月8日結(jié)束通風(fēng)，可降至9.8℃，降溫7.9℃。中層糧溫在2 d前為小幅上升，最高可升至12℃，其后逐漸下降，截止通風(fēng)結(jié)束可降至8.3℃。下層糧溫變化趨勢同上層糧溫，截止通風(fēng)結(jié)束可降至9.1℃，降溫4.2℃。糧堆平均溫度在7 d的時(shí)間里由14.5℃降至8.5℃，降溫6.0℃。

由表4可以看出，使用離心風(fēng)機(jī)通風(fēng)降溫，糧堆中各層糧溫變化趨勢與新型低噪音風(fēng)機(jī)通風(fēng)一致。在6 d的時(shí)間內(nèi)，上層糧溫降低5.1℃，中層糧溫降低4.4℃，下層糧溫降低4.2℃，平均糧溫降低7.2℃。同新型低噪音風(fēng)機(jī)降溫相比，降溫速度與幅度更加顯著。分析原因新型低噪音風(fēng)機(jī)為了降低運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的噪音，在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與葉輪的大小、數(shù)量做了改變，風(fēng)量相較于傳統(tǒng)離心風(fēng)機(jī)有所降低，從而導(dǎo)致其降溫效果不如傳統(tǒng)離心風(fēng)機(jī)，但是通過適當(dāng)延長通風(fēng)時(shí)間，也能達(dá)到相同的降溫效果。

通過對(duì)通風(fēng)前后兩倉糧堆各層糧溫進(jìn)行對(duì)比分析可以看出，兩試驗(yàn)倉在通風(fēng)前各層糧溫差異性顯著，溫差較大，在通風(fēng)后各層之間溫差均可降至1.5℃以內(nèi)，差異性不顯著，表明經(jīng)過通風(fēng)兩倉均實(shí)現(xiàn)了均衡降溫，達(dá)到了通風(fēng)降溫的目的，且在通風(fēng)過程中不存在通風(fēng)死角。

3.2 兩種風(fēng)機(jī)對(duì)小麥部分品質(zhì)及蟲害發(fā)生影響對(duì)比

通風(fēng)前后試驗(yàn)倉與對(duì)照倉小麥品質(zhì)及蟲害見表5。由表5可以看出，兩試驗(yàn)倉小麥在通風(fēng)前后面筋吸水率變化不顯著，在試驗(yàn)前后均未發(fā)現(xiàn)有害蟲活動(dòng)，這與在通風(fēng)期間溫度較低而且試驗(yàn)時(shí)間較短有關(guān)[11]。使用新型低噪音風(fēng)機(jī)通風(fēng)前后小麥水分僅下降了0.1%，變化并不顯著，可以很好地保持小麥的水分不散失，但是使用傳統(tǒng)離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)，可以使水分降低0.3%，通風(fēng)前后差異性顯著。表明新型低噪音風(fēng)機(jī)雖然在降溫效果上不如傳統(tǒng)的離心風(fēng)機(jī)，但是可以有效減少糧堆水分散失。

表5 通風(fēng)前后兩倉小麥品質(zhì)及蟲害情況

3.3 兩種風(fēng)機(jī)能耗對(duì)比

在整個(gè)通風(fēng)過程中，65號(hào)倉耗電6 000 kW·h，單位能耗 0.10 kW·h（℃·t），69 號(hào)倉耗電 6900 kW·h，單位能耗 0.11 kW·h（℃·t）?？梢钥闯鍪褂眯滦偷驮胍麸L(fēng)機(jī)雖然開啟時(shí)間更長，但是單位耗能要低于傳統(tǒng)的離心風(fēng)機(jī)，在保證降溫效果的前提下，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)論與討論

隨著城市化速度的加快，當(dāng)前有相當(dāng)一部分原處于偏遠(yuǎn)郊區(qū)的糧庫逐漸被居民區(qū)所包圍，甚至已身處繁華的市區(qū)，隨之而來的糧食出入庫過程中的粉塵大、通風(fēng)期間的噪音大、熏蒸散氣后的有害氣體排放及藥劑殘?jiān)漠a(chǎn)生等問題都受到了人們的關(guān)注。其中在通風(fēng)期間，由于新建倉房的裝糧線都在6 m以上，使用軸流風(fēng)機(jī)或混流風(fēng)機(jī)會(huì)出現(xiàn)通風(fēng)降溫不均勻的問題，尤其是在南方地區(qū)，低溫天氣時(shí)間短，為了快速降溫，都會(huì)選擇大功率離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)[12]。新型低噪音環(huán)保風(fēng)機(jī)在工作時(shí)距離設(shè)備1 m處的噪音在75 dB以下，距離20 m處可以達(dá)到40 dB以下，能有效減少風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的噪音污染，做到通風(fēng)不擾民。

采用軸流風(fēng)機(jī)或排氣扇進(jìn)行保水通風(fēng)，由于軸流風(fēng)機(jī)受風(fēng)壓及風(fēng)量的限制，降溫過程緩慢，一般要通風(fēng)200 h以上，時(shí)間上是離心風(fēng)機(jī)的2～3倍[13-14]，它只適用于在我國中部及北部低溫時(shí)間長的地區(qū)而不適用我國南方地區(qū)。本研究對(duì)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和葉輪進(jìn)行調(diào)整，新型低噪音風(fēng)機(jī)的出風(fēng)量有所降低，在通風(fēng)過程中，要達(dá)到相同的降溫效果要比傳統(tǒng)的離心風(fēng)機(jī)多1～2 d，但是具有良好的保水效果，在南方地區(qū)使用也很適合。值得注意的是，通風(fēng)降溫的過程必然伴隨著儲(chǔ)糧降水，這在新糧入庫后及時(shí)將多余水分降至安全水分具有積極作用，但是在儲(chǔ)糧的第二年及以后，通風(fēng)造成的降水勢必會(huì)造成儲(chǔ)糧數(shù)量的損失，因此通風(fēng)保水的意義重大，在儲(chǔ)糧過程中要明確通風(fēng)的目的，再根據(jù)本地區(qū)儲(chǔ)糧的實(shí)際特點(diǎn)，靈活選用不同的通風(fēng)設(shè)備及方法，以期獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益與生態(tài)效益。