在建倉工藝設計中存在的共性問題與誤區(qū)*

周亞男，蔡育池，張來林，董曉歡，趙新宇，李夢一

（1.河南工大設計研究院，鄭州 450001；2.中央儲備糧廈門直屬庫有限公司，福建 廈門 361026；3.河南工業(yè)大學糧油食品學院, 鄭州 450001）

隨著國內(nèi)人民生活水平的提高， 人們對食品安全更加關注、對食品質(zhì)量提出更高要求[1]。 國家糧食和物資儲備局及時提出糧食綠色倉儲提升行動方案，并提出建設2 000 萬t 的高標準倉房，以滿足民眾對食品質(zhì)量更高的需求。在此，提出目前建倉過程中存在的共性問題與誤區(qū)[2]，為建設2000 萬t 的高標準倉房提供參考。

1 糧倉設計者需掌握必要的倉儲知識

1.1 儲糧通風系統(tǒng)的組成[3]

儲糧通風系統(tǒng)主要由風機、 通風口、 穿墻預埋管、空氣分配器、主風道、支風道及環(huán)流管等部分組成(圖1)。 空氣分配器是一個三通或四通的連接件，前端與通風口、預埋管相接，后端與主風道或支風道相連。風機經(jīng)過通風口進入糧堆的風量，是通過支風道（地上籠或地槽）表面的每一節(jié)（塊）地上籠風道或地槽蓋板上的小孔進入糧堆的， 并非從空氣分配器及主風道表面進入糧堆的。

圖1 糧倉儲糧通風道的組成

1.2 儲糧通風系統(tǒng)的功能

通風技術(shù)是20 世紀中工程技術(shù)對儲糧的一大貢獻，影響程度超過其它儲糧技術(shù)，是儲糧技術(shù)應用的基礎，在維持儲糧穩(wěn)定性、提高國家糧食安全的過程中發(fā)揮著極其重要的作用[3]。 通風系統(tǒng)的功能主要體現(xiàn)在：①糧堆通風：大風量通風降溫，小風量通風降溫，降水除濕通風；②軸流風機通風：糧食入倉時的排塵通風、糧堆上方排積熱通風、小風量降糧溫通風；③環(huán)流通風：包括環(huán)流熏蒸、均溫與補冷、充氮殺蟲等。

1.3 充氮氣調(diào)儲糧

充氮氣調(diào)是當今世界上公認的綠色儲糧技術(shù)，所以在糧倉設計中都會優(yōu)先采用充氮氣調(diào)技術(shù)。 但在設計中出現(xiàn)最多的問題是： 介紹膜分離的工作原理、配置變壓吸附的設備，其實兩種設備的工作原理是不同的。

（1）變壓吸附制氮原理：變壓吸附設備是采用變壓吸附方式，去掉外界空氣中的氧氣，從而獲得高濃度氮氣，然后充入倉內(nèi)；通過持續(xù)不斷的置換方式，實現(xiàn)倉內(nèi)空氣達到98%～99%的氮濃度，再維持30d時間，殺死糧堆內(nèi)害蟲。

（2）膜分離制氮原理：膜分離設備是利用各種氣體在高分子膜上滲透速率不同的屬性進行氣體分離的，經(jīng)過膜分離設備去掉空氣中的氧氣后，高濃度氮氣再送回倉內(nèi)；通過一次次循環(huán)除氧過程，使倉內(nèi)氣體達到高濃度氮氣的要求。

2 通風系統(tǒng)的風道布置

2.1 通風系統(tǒng)的通風口要求

通風口是風機與儲糧通風系統(tǒng)相連接的重要部件，風機通過通風口才能把外界空氣送入糧堆，達到降溫、排濕、均溫與補冷的目的。 因此，通風口要求：①通風口結(jié)構(gòu)簡單，滿足隔熱氣密要求，蓋板門開啟快捷方便；②通風口安裝高度應方便與風機、谷冷機出口對接， 操作簡單； ③通風口蓋板厚度需大于4mm，在4 個手輪緊固下不變形，且每個部件都能互換；④選用軟而厚的橡膠墊，足以充填蓋板變形形成的縫隙，達到密閉要求，以硅酮膠條或三元乙丙橡膠質(zhì)量為優(yōu)；⑤外方內(nèi)圓的通風口結(jié)構(gòu)較好，箱內(nèi)的圓孔蓋板起到密閉作用、外箱體起到隔熱作用。

2.2 平房倉的風道布置

多年的生產(chǎn)應用證明： 平房倉內(nèi)可選用一機二道、一機三道、一機四道和圭字形等風道布置形式，風道均布后，依靠厚糧層產(chǎn)生的巨大糧層阻力，可基本實現(xiàn)均勻送風。風道選用與布置原則：①風機與通風口方便對接，并保持通風口處的密閉；②與通風口對接的空氣分配器，基本位于風道的居中位置；③選用出風面大、 通風阻力小， 可在倉內(nèi)實現(xiàn)均布的風道；④風道布置不得影響倉門開啟和關閉。

在1998 年全國500 億斤建倉期間，平房倉風道設計中有調(diào)節(jié)板和風量調(diào)節(jié)器的要求，應用發(fā)現(xiàn)：只要風道布置基本對稱， 就能依靠巨大的糧層阻力實現(xiàn)糧堆內(nèi)氣流的均勻分布，調(diào)節(jié)板、風量調(diào)節(jié)器和空倉通風系統(tǒng)調(diào)試的意義不大。所以，在后期設計中取消了調(diào)節(jié)板和對風道調(diào)試要求， 但部分設計圖中仍有此內(nèi)容，需要修改。

另外須注意：①平房倉地上籠風道布置時，在倉四周每個墻角安裝一根開孔率20%左右的引風管，可解決墻角處糧食因自動分級形成的通風不良現(xiàn)象；②在地上籠風道設計圖中，需在每節(jié)地上籠風道的沖孔板內(nèi)外兩側(cè)支撐拉桿上加螺母緊固， 防止地上籠受糧食壓力后半圓形地上籠風道撐開或收縮。

2.3 淺圓倉的風道布置

2.3.1 淺圓倉內(nèi)風道布置形式

在淺圓倉內(nèi)有多種地槽風道布置形式[4]，如圖2所示，2 組通風口的地上籠布置形式有放射形、梳形和“圭”字形等風道形式，需用2 臺風機同時通風；4組通風口的地上籠布置形式有“豐”字形風道和環(huán)形風道，此形式需用4 臺風機同時通風。

圖2 淺圓倉內(nèi)風道布置形式

當倉房、風機確定后，通風面積與風機功率為定值， 在通風時：4 臺風機的糧層阻力比2 臺風機大2.5 倍，根據(jù)流體力學原理，面對急劇增大的阻力值，風機自動調(diào)整新的通風平衡點，即進行提風壓、降風量的相互轉(zhuǎn)換和維持正常的運行， 代價是使通風效果大打折扣，風量大并未取得好的通風效果。

淺圓倉內(nèi)布置2 組風道的優(yōu)勢： ①通風量降低一半，通風阻力小，而降溫效果與4 臺風機無顯著差異，但耗電量減少；②在淺圓倉的兩側(cè)各建一組環(huán)流系統(tǒng)， 將用于氣體均布與糧堆內(nèi)均溫補冷的環(huán)流管合并(圖3)，簡化環(huán)流系統(tǒng)的設計；③2 臺谷冷機與環(huán)流管和通風口可直接對接， 操作簡單， 冷量損失少、補冷均溫效果好；④2 組風道所需的通風口、環(huán)流系統(tǒng)數(shù)、 風機和谷冷機使用數(shù)量等比4 組風道減少一半，降低建造成本并便于操作管理。

圖3 淺圓倉氣體均布與均溫補冷兩環(huán)流管合并

中儲糧廣東新沙港糧庫曾做過4 臺與2 臺風機通風降溫的應用試驗[5]，之后從2000 年使用淺圓倉起， 一直采用2 組獨立風道和使用2 臺風機的通風模式。

2.3.2 淺圓倉內(nèi)風道布置形式選擇

通過對比現(xiàn)有風道的特點后，以“圭”字形風道為優(yōu)：①支風道為直長管道，結(jié)構(gòu)簡單、施工方便；②出風面大，通風阻力小，通風降溫或冷卻的效果好；③采用倉底的橫向通風方式可消除倉底中央的糧食積熱[6](圖4)；④有利于在風道內(nèi)投藥，時間短、操作快，保管員樂意做，是熏蒸作業(yè)費用最低施藥方式。

圖4 采用橫向通風方式消除倉底中央部位糧食積熱

2.3.3 倉內(nèi)無卸糧口的落地式淺圓倉建議采用地槽風道

為方便清糧設備進倉清糧操作， 建議倉內(nèi)無卸糧口的落地式淺圓倉采用地槽風道，理由：①即使有高(低)位發(fā)放管的淺圓倉，倉內(nèi)大多數(shù)糧食仍需從倉門處排出，地上籠風道會影響擋糧門的開啟，使開門時間延長； ②地上籠風道影響清倉設備在倉內(nèi)的操作；③采用地上籠風道雖節(jié)約了建倉費用，但會增大了機械化出倉操作的難度和工人作業(yè)量， 隨著招工難、 人工費用增加的矛盾更加突出， 糧食出倉更難、費用會更高。 因此，在落地淺圓倉內(nèi)布置地上籠風道是一種得不償失方案。

2.3.4 避免采用窄風道、小通風口的設計方案[3]

在儲糧通風系統(tǒng)設計中， 通常選取較大單位通風量，設計的風道出風面較大：糧情正常時可采用小風量通風，通風效果好、糧食失水少、還能達到節(jié)能目的；糧情異常時，可大風量通風，及時消除隱患，確保糧食安全。 若設計只考慮正常糧情采用小風量通風的情景，將淺圓倉內(nèi)通風系統(tǒng)設計成窄風道、小通風口時，在糧情異常時采用大風量通風，會造成阻力大、時間長、效果差的結(jié)果，還會給糧庫帶來較大地經(jīng)濟損失，也違背通風系統(tǒng)的設計原則，設計單位應在設計時主動與建設方說明此方案的不合理性與存在的弊端。

2.3.5 淺圓倉環(huán)流管布置須靠近通風口并方便與倉外設備對接

在生產(chǎn)中， 風機或谷冷機分別與通風口和環(huán)流管相接，可完成環(huán)流熏蒸、環(huán)流均溫或補冷均溫等作業(yè)。 因此，環(huán)流管須安放在靠近通風口處，尤其注意架空式淺圓倉下的環(huán)流管如何與谷冷機等設備對接（圖5a），在倉下圍壁上開窗（圖5b），方便倉外設備與通風口、環(huán)流管對接是一種很好的方案。

圖5 淺圓倉下圍壁上開窗，方便倉外設備與通風口、環(huán)流管對接

3 擋糧門及倉房門窗的選用

3.1 擋糧門的設計

3.1.1 擋糧門出糧口距地面太高的憋端

平房倉設計中沒有考慮實際工作的難度， 如擋糧門大多選用為對開3~4 節(jié)門扇的擋糧門(圖6a)，每個門扇上有一出糧口， 最下面門扇上的出糧口距地高850 mm。 在實際工作中，工作人員需花費1 d時間才能將倉門完全打開，使清倉設備進倉清糧。

3.1.2 擋糧門出糧口改進設計

圖6 不同結(jié)構(gòu)的擋糧門

現(xiàn)在已經(jīng)有內(nèi)外開門相結(jié)合(圖6b 及圖6c)或門板相結(jié)合(圖7a)的擋糧門[7]：對開、4~5 節(jié)門扇，平房倉最下面門扇高300～400 mm， 為外開式門扇或擋糧板結(jié)構(gòu)，上設清糧口；其它門扇均分剩余高度，在下面第2 節(jié)門扇上設出糧口。 此結(jié)構(gòu)擋糧門開啟操作方便，能節(jié)約1/4 的開門時間，方便清倉設備進倉清糧。

3.1.3 倉內(nèi)有卸糧口的淺圓倉

對倉內(nèi)有卸糧口的淺圓倉， 應在擋糧門內(nèi)側(cè)附近設1 個卸糧口，方便倉門內(nèi)糧食的排放，可以最快速度打開擋糧門， 使清倉設備早點進入倉內(nèi)進行清糧；淺圓倉采用門板結(jié)合的擋糧門(圖7b)，其結(jié)構(gòu)與平房倉的不同，使擋糧門開啟更快、出倉更容易。

圖7 門板結(jié)合的擋糧門

3.2 倉房窗戶的設計

現(xiàn)在平房倉倉窗主要功能是通風換氣與補倉操作，照明與自然通風功能基本消失，所以倉窗數(shù)量可減少，開窗位置不能隨意放置，但一定要注意均布，要考慮倉窗用于滿足補倉和換氣要求和操作方便性。 盡量不要在倉門上方設置倉窗，此窗開啟不便。

另外，市場上已有質(zhì)量很好的氣密倉窗，關閉倉窗后不用封薄膜就能達到很好的氣密性。

3.3 倉門的布置設計

對于落地式倉內(nèi)無卸糧口的淺圓倉， 倉門偏置中軸線布置， 可有效縮小倉間距和方便較長進出倉機械進倉操作； 另外，1 個倉門已經(jīng)滿足進出糧需求，沒有必要設置2 個倉門，雙倉門設置使倉房氣密性變差。

4 倉房氣密性要求

4.1 倉房氣密性的重要性與氣密性標準

糧倉氣密性至關重要，它與儲糧殺蟲效果、儲糧成本和糧倉保溫效果密切相關。 尤其是現(xiàn)在要實現(xiàn)綠色儲糧、用充氮儲糧替代化學熏蒸，氣密性是不可缺少的要求，否則綠色就是一句空話。現(xiàn)有糧倉氣密性國標要求：500→250 Pa 的壓力半衰期一級氣調(diào)倉不低于300 s、 二級氣調(diào)倉在240 s 至300 s 之間三級氣調(diào)倉不低于120 s。 在氣密標準修改稿中，倉型由平房倉擴展到淺圓倉、 筒倉， 準備將倉房標準500→250 Pa 的壓力半衰期提高到10 min， 增加對門窗、通風口、氣密閘板等工藝孔洞配套器具的氣密性要求： 即在1 000→500 Pa 的壓力半衰期不低于10 min；只有對部件氣密要求高了，才能確保整倉氣密性達到要求[8]。 若設計中對倉房氣密要求不高，壓力半衰期為40 s 或2 min 的要求，就無法使用充氮氣調(diào)技術(shù)， 更談不上建設2 000 萬t 綠色倉儲的高標準倉了。

另外，由于現(xiàn)有平房倉的氣密性大多較差，只能靠預埋塑料槽管加密封薄膜的密封工藝來提高倉房的氣密性， 但此做法是目前糧庫最為繁重且保管員不想做、又不得不做的工作，隨著招人難、人工貴的矛盾突出， 靠人工操作用薄膜密閉糧堆的做法更不可取。因此，通過修改國標、提高氣密性要求，以達到提高倉房氣密性能、減少人工作業(yè)、取消薄膜密閉的目的。

4.2 倉房最易漏氣的部位

倉房施工易出現(xiàn)漏氣的部位：沙漿不飽滿、砌磚泡水不足、 二次澆注面清理不到位、 混凝土振搗不實、墻面與預制板間充填不實等部位，這些漏氣點難發(fā)現(xiàn)且不好治理；還有工藝孔洞的位置，如門窗、通風口、進入孔等部位。 設備安裝部位：倉頂通風口和進糧管與倉頂接觸部位， 進卸糧口與連接管處的氣密閘門等位置，這些漏氣點可檢測出且好治理。

解決辦法：首先選用優(yōu)質(zhì)的工藝孔洞配套器具，其次需嚴格按照規(guī)程進行施工與安裝， 最后要加強監(jiān)理與甲方的監(jiān)督作用， 凡不符合要求的施工作業(yè)都推倒重來、絕不姑息，建設好符合儲糧要求的高質(zhì)量糧倉。

5 倉房有的所有設計應緊緊圍繞安全儲糧展開

創(chuàng)新是維持企業(yè)不斷發(fā)展的推動力， 一個新倉型推出后，設計者需深入生產(chǎn)一線，傾聽一線生產(chǎn)人員的看法，對不足部位進行改進，提高新倉型的使用效果。 例如：將散裝樓房倉二、三層廒間倉門外的卸糧口移至樓房倉擋糧門內(nèi)側(cè)建議深受糧庫歡迎：①大大縮短打開擋糧門時間； ②每次使用可多自流260 多噸糧食； ③倉內(nèi)各角落糧食可按直線方向?qū)⒓Z食送入卸糧口而不用二次轉(zhuǎn)接[9]。 但這些合理化建議至今未被采納。

6 設計時需注意的方面

6.1 平房倉的糧情檢查門

條件允許時， 最好在倉房北側(cè)檐墻上設置糧情檢查門， 以減少夏天高溫季節(jié)查糧時帶入的大量熱量；對于單側(cè)設置的通風口，最好設置于北側(cè)。另外，現(xiàn)在倉房規(guī)模較大，1 棟倉大多分有2 個以上廒間，將糧情檢查小門設在北側(cè)，2 個廒間可共用1 個步梯，此方案優(yōu)點：①比設在山墻處減少投資；②減少高溫季節(jié)查倉帶入的熱量；③提高查倉效率，保管員上下倉一次，可檢查2 個廒間糧情，工作效率提高。

另外現(xiàn)有平房倉設計中都有糧情檢查門， 倉大門上進人小門可取消。

6.2 自動控制部分應預留手動控制裝置

在倉房設置自動控制功能時， 一定要預留手動操作功能， 以防沒法進行啟閉通風口或門窗等部件的工作。

6.3 倉內(nèi)氣體濃度檢測管、回風管等布置

氣體濃度檢測管在倉內(nèi)的布置應居中， 盡量使每一根管子的檢測距離要短。

在平房倉的廒間外檐墻上布置回風管（均溫時的大直徑環(huán)流管）時，要盡量居于倉房廒間的中部，不要偏居倉房一端，這樣作業(yè)時氣流分布會更均勻；在架空式淺圓倉下布置回風管時， 一是要靠近通風口，二是需考慮如何方便與谷冷機對接。

6.4 淺圓倉充氮氣調(diào)的尾氣利用

淺圓倉群中各倉的間距小， 氣調(diào)后期排空的尾氣中氮氣濃度較高、有回收利用價值，可為糧庫節(jié)約30%充氮費用， 在設計時建議加上可回收利用尾氣的預埋管道。

6.5 筒式倉進糧口優(yōu)化設計

現(xiàn)有的筒式倉進糧口多用連接溜管與倉頂輸送設備相直接連接， 進糧結(jié)束后倉頂連接溜管和氣密閘門處易積塵、生蟲、發(fā)霉，稍有震動還會落入倉內(nèi)，引起糧面感染蟲霉。 若在進糧口與輸送設備相接的溜管間，增加一個具有上下伸縮功能溜管：進糧時，伸縮段下放，糧食通過溜管進倉(如圖8a)；進糧結(jié)束后，伸縮端上提并固定，進糧口上端用盲板封閉(如圖8b)，達到密閉作用，其好處：①杜絕進糧口處漏氣； ②可節(jié)省一個氣密閘門； ③杜絕連接管內(nèi)有積塵、蟲霉對倉內(nèi)儲糧的影響。

圖8 帶有過渡管的連接溜管

6.6 控制箱內(nèi)的電動閥

充氮控制多采用電動蝶閥， 實際使用過程中可靠性很差、損壞率高，應改用電動球閥。另外，當倉房選定后可采用的充氮方式只有2～3 種，控制箱內(nèi)配備多達7 個以上的電動閥是浪費， 實際上配備3～4個電動閥就夠用。

6.7 密封槽管的選用與施工

在槽管施工過程中， 一定要使用優(yōu)質(zhì)的密封槽管，并在倉大門、倉窗、裝糧線等處按鑲嵌式施工法預埋密封槽管，槽管表面與墻面平齊，拐角處使用彎頭連接；表面貼附式施工法屬臨時措施，倉門處槽管易損壞，也不能持久保持薄膜密封糧堆的氣密性，密封效果也不是太好。

6.8 筒式倉使用抑塵漏斗發(fā)放糧食

筒式倉高位側(cè)壁發(fā)放管或發(fā)放倉采用普通溜管直接裝車時， 整個工作環(huán)境粉塵飛揚、 空氣污染嚴重，改用抑塵漏斗(圖9)則顯著改善環(huán)境條件，大幅度減少粉塵污染，環(huán)保效果非常明顯。

6.9 淺圓倉進人孔的設計

圖9 抑塵漏斗的結(jié)構(gòu)與生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境對比圖

目前的淺圓倉進人孔大多為900×900 mm 方孔或φ900 mm 圓孔布置于倉頂，人員通過人孔內(nèi)爬梯進入倉內(nèi)，極為不便。若使人員由垂直爬梯入倉改成沿步梯入倉的方案，可大大方便人員進出倉作業(yè)，其設計有兩種：①效仿平房倉入倉方式，由棧橋或檐口處下至倉壁，再由倉壁處進入倉內(nèi)平臺(圖10)；②加大倉頂進人孔處檢查間的面積（尺寸不小于2 500×1 500 mm），并增強檢查間的氣密措施，人員由倉頂經(jīng)步梯下至倉內(nèi)平臺上。

圖10 淺圓倉倉壁設置糧情檢查門

6.10 預留專用空調(diào)的安裝位置

低溫儲糧術(shù)是現(xiàn)在糧庫首選的儲糧技術(shù)， 空調(diào)因之成為倉儲必配設備， 用于控制倉內(nèi)空間溫度與表層糧溫。因此，在倉房設計時應預留出空調(diào)的安裝位置，如在淺圓倉頂上，可將其中的1 個軸流風機孔與1 個自然通風孔用作空調(diào)的進出風口的連接管道，如圖11 所示。

圖11 淺圓倉頂使用的控溫空調(diào)

6.11 筒式倉頂部通風孔的密閉

筒式倉頂?shù)耐L孔（自然通風孔、軸流風機孔）通常采用電動蝶閥密閉，使用中故障率極高、且密閉時閘板很難保證關閉到位，漏氣現(xiàn)象普遍。采用翻板式氣密裝置(圖12)，不僅密閉效果好，還工作可靠、檢修方便。

圖12 翻板式通風孔氣密門

6.12 淺圓倉的雙重屋頂

立筒倉的上通廊層已經(jīng)普遍使用， 既保護設備免受風吹雨打，也大幅度減少倉頂漏水和吸熱，有利于儲糧安全。 雙重屋頂?shù)臏\圓倉(圖13)也在逐步推廣，有利于大幅減少倉頂設備的維護量、減弱倉頂輻射傳熱對倉溫的影響、解決倉頂漏水問題，而造價增加不多，值得推廣。

6.13 加大淺圓倉內(nèi)的平臺面積

保管員進入淺圓倉后， 需先下到進人孔下方的平臺上，再經(jīng)倉內(nèi)爬梯下到糧面上，進行糧情檢查。若平臺面積過小，人員站立、放置器材極為不便，建議加大到2 000×2 000 mm。

6.14 淺圓倉內(nèi)安裝防分級裝置

淺圓倉屬集中進糧倉型， 在進糧時會在倉中心的落糧點處形成嚴重的自動分級現(xiàn)象——垂直狀的雜質(zhì)聚積區(qū)，其通風降溫、熏蒸殺蟲的效果極差，為安全儲糧的隱患點。 若在淺圓倉內(nèi)安裝如閥控式等防分級裝置(圖14)，通過增加落糧點、分散入倉雜質(zhì)的方式，可較好解決淺圓倉中心雜質(zhì)聚積問題。

圖14 閥控式防分級裝置

7 結(jié)語

糧倉建造不僅是土建施工的過程， 其中需要多個專業(yè)的配合。要把飯碗端牢在自己手中，更迫切需要解決讓糧食有一個安全存放的“房子”。 通過總結(jié)在設計過程中存在的工藝問題以及需要優(yōu)化的內(nèi)容，為下一步高標準倉建設提供參考，避免現(xiàn)有倉房存在的不足，進一步確保儲糧安全。