淺圓倉徑向通風(fēng)技術(shù)儲(chǔ)糧全周期應(yīng)用研究

杜 浩，申志成，邱 輝，武傳森

（中央儲(chǔ)備糧日照倉儲(chǔ)有限公司，山東 日照 276826）

淺圓倉儲(chǔ)存進(jìn)口大豆時(shí)，對中心通風(fēng)死角部位的通風(fēng)降溫效率要求極高。淺圓倉在常規(guī)機(jī)械通風(fēng)條件下，需耗費(fèi)大量人力物力對中心雜質(zhì)聚集區(qū)進(jìn)行局部打管降溫處理，通風(fēng)過程中往往出現(xiàn)中心區(qū)域降溫速度滯后于周邊糧堆降溫速度的情況，造成整體通風(fēng)時(shí)間長、通風(fēng)效率低、水分丟失嚴(yán)重，從而增加儲(chǔ)糧安全保管成本。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 倉房基本條件

選取日照倉儲(chǔ)公司317 號(hào)、316 號(hào)同批次入庫的2 棟倉進(jìn)行對比試驗(yàn)，其中317 號(hào)倉為淺圓倉徑向通風(fēng)系統(tǒng)試驗(yàn)倉，316 號(hào)倉為常規(guī)倉房對照倉。2棟倉房均為2016 年投入使用，核定倉容為10600 t，頂高為31 m，設(shè)計(jì)裝糧線高度為20 m，倉內(nèi)直徑為30 m，墻體為鋼筋混凝土，屋頂為聚氨酯保溫材料。

1.1.2 儲(chǔ)糧基本情況

選取2 棟同批次入庫的進(jìn)口大豆儲(chǔ)糧倉房，儲(chǔ)糧情況如表1 所示。

表1 試驗(yàn)倉儲(chǔ)糧基本情況

1.2 試驗(yàn)方法

對入庫結(jié)束后的儲(chǔ)糧倉房進(jìn)行儲(chǔ)糧全過程數(shù)據(jù)跟蹤，主要從三個(gè)方面進(jìn)行對比分析。一是夏季入庫后，對同批次入庫的2 棟淺圓倉開展谷冷降溫通風(fēng)對比試驗(yàn)；二是冬季蓄冷通風(fēng)期間，對上述倉房開展機(jī)械通風(fēng)降溫對比試驗(yàn)；三是儲(chǔ)糧度夏期間，對上述倉房開展內(nèi)環(huán)流均溫通風(fēng)對比試驗(yàn)；四是出庫后，對損耗及單噸費(fèi)用進(jìn)行對比。

1.3 試驗(yàn)器材

試驗(yàn)采用的主要器材有：糧情測控系統(tǒng)、谷冷機(jī)、混流風(fēng)機(jī)、離心風(fēng)機(jī)、單管風(fēng)機(jī)、內(nèi)環(huán)流風(fēng)機(jī)。通風(fēng)設(shè)備具體參數(shù)見表2。

表2 通風(fēng)設(shè)備參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

2 試驗(yàn)過程

2.1 扦樣點(diǎn)布置

分別對317 倉、316 倉的糧堆水分進(jìn)行定點(diǎn)分層扦樣檢測，并做好標(biāo)記。設(shè)點(diǎn)原則：沿倉房半徑由內(nèi)向外在水平方向設(shè)7 點(diǎn)，垂直方向每2 m 設(shè)一點(diǎn)，共10 點(diǎn)；通風(fēng)結(jié)束后對試驗(yàn)倉和對照倉糧堆水分在原檢測點(diǎn)再次進(jìn)行扦樣檢測，分析2 棟倉的通風(fēng)對糧堆水分變化的影響，扦樣點(diǎn)布置見圖1。

圖1 糧堆水分扦樣點(diǎn)示意圖

2.2 基礎(chǔ)糧情穩(wěn)定性對比分析

入庫平倉結(jié)束后，對試驗(yàn)倉與對照倉的糧溫進(jìn)行跟蹤統(tǒng)計(jì)，具體數(shù)據(jù)詳見表3。

表3 入庫后糧溫變化對比

通過數(shù)據(jù)可以看出，2 棟淺圓倉入庫后試驗(yàn)倉和對照倉基礎(chǔ)糧溫基本一致，經(jīng)過10 d 的儲(chǔ)存后試驗(yàn)倉平均糧溫和最高糧溫基本無變化，平均溫保持在27.5 ℃左右，最高溫保持在28.9 ℃左右，中心部位糧溫出現(xiàn)不同程度地下降，分析原因?yàn)樵囼?yàn)倉多功能中心管改造后的風(fēng)網(wǎng)面積增加，垂直通風(fēng)管的煙囪效應(yīng)使中心雜質(zhì)區(qū)的糧溫得到有效控制。對照倉平均糧溫變化不大，基本維持在28.5 ℃，但最高糧溫由31.1 ℃上升至36.3 ℃，主要出現(xiàn)在中心雜質(zhì)聚集部位。

2.3 谷冷作業(yè)對比分析

2.3.1 作業(yè)方式

對2 棟倉房采用谷冷機(jī)進(jìn)行組合式降溫通風(fēng)，其中，317 倉谷冷降溫期間，將冷風(fēng)通過側(cè)壁回風(fēng)管壓入倉房空間，利用中心管配置的離心風(fēng)機(jī)，將倉房空間的冷風(fēng)壓入中心通風(fēng)道，通風(fēng)期間氣流經(jīng)糧面及中心通風(fēng)道進(jìn)入糧堆，中上部糧堆氣流斜向下，底部氣流水平進(jìn)入垂直支風(fēng)道，最后匯入四周環(huán)形主風(fēng)道，經(jīng)混流風(fēng)機(jī)排出倉外，實(shí)現(xiàn)降溫通風(fēng)的目的；316 倉谷冷降溫期間，在317 倉的基礎(chǔ)上還需配合人工布管，對中心部位雜質(zhì)區(qū)開展單管通風(fēng)作業(yè)，每天根據(jù)糧溫變化，不斷加深通風(fēng)單管在糧堆內(nèi)的深度，將空間冷風(fēng)壓入糧堆內(nèi)部，快速降低通風(fēng)死角部位的糧溫，使整倉糧溫能夠均勻下降。通過對比試驗(yàn)驗(yàn)證徑向通風(fēng)工藝的可行性。

2.3.2 通風(fēng)效率對比

通過谷冷通風(fēng)作業(yè)，317 倉與316 倉糧堆溫度均得到有效控制，具體數(shù)據(jù)見表4。

表4 谷冷通風(fēng)前后溫度對比

通過谷冷通風(fēng)降溫作業(yè)，317 倉最高糧溫主要分布在倉房四周下部，經(jīng)過半個(gè)月的儲(chǔ)存后全倉糧溫變化正常，最高糧溫由28.9 ℃降至27.1 ℃；316倉在317 倉停止通風(fēng)后繼續(xù)作業(yè)9 d，高溫點(diǎn)主要集中在中心落料點(diǎn)附近，谷冷作業(yè)結(jié)束后又對高溫部位進(jìn)行單管局部處理，經(jīng)過一周的處理，最高溫由36.3 ℃降至31.2 ℃。由此可見，試驗(yàn)倉通風(fēng)效率和通風(fēng)均勻性明顯高于對照倉。

2.3.3 水分變化對比

谷冷降溫通風(fēng)前后分別對2 倉進(jìn)行定點(diǎn)分層扦樣檢測水分含量，具體數(shù)據(jù)見表5。

表5 谷冷作業(yè)前后各層平均水分值 %

317 倉通風(fēng)前水分為12.3%，通風(fēng)后水分為11.8%，水分降幅為0.5%。316 倉通風(fēng)前水分為12.4%，通風(fēng)后水分為11.4%，水分降幅為1%。試驗(yàn)倉因谷冷通風(fēng)時(shí)間短，水分變化幅度較??；對照倉因處理中心部位發(fā)熱點(diǎn)，谷冷通風(fēng)作業(yè)時(shí)間較長，水分損失大于試驗(yàn)倉，兩倉對比，試驗(yàn)倉相較對照倉水分損失減少0.5%,因此徑向通風(fēng)保水效果更佳。

2.4 機(jī)械通風(fēng)作業(yè)對比

2.4.1 作業(yè)方式

機(jī)械通風(fēng)模式與谷冷通風(fēng)模式相同，由外界自然冷源替代谷冷機(jī)機(jī)械制冷，減少了谷冷機(jī)的使用。

2.4.2 通風(fēng)效率對比

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，317 試驗(yàn)倉和316 對照倉機(jī)械通風(fēng)時(shí)長及糧溫變化見表6。

表6 機(jī)械通風(fēng)時(shí)長及前后溫度對比

317 倉機(jī)械通風(fēng)作業(yè)時(shí)長為592 h，316 倉機(jī)械通風(fēng)時(shí)長為855 h，在通風(fēng)降溫目標(biāo)基本一致的情況下，試驗(yàn)倉通風(fēng)時(shí)間明顯少于對照倉的通風(fēng)時(shí)間，通風(fēng)效率更高。

2.4.3 水分變化對比

機(jī)械通風(fēng)作業(yè)前后，分別對317 試驗(yàn)倉與316對照倉進(jìn)行水分檢測，具體情況見表7。

表7 機(jī)械通風(fēng)前后各層平均水分值 %

通過表7 可以看出，試驗(yàn)倉與對照倉機(jī)械通風(fēng)期間水分損失分別為0.7%、0.9%，試驗(yàn)倉比對照倉理論水分減量少0.2%。相比之下，采用徑向通風(fēng)模式開展機(jī)械通風(fēng)作業(yè)，保水減損效果更優(yōu)。

2.5 內(nèi)環(huán)流均溫通風(fēng)均勻性對比分析

鑒于徑向通風(fēng)系統(tǒng)與常規(guī)機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)道設(shè)置不同，為驗(yàn)證該系統(tǒng)對內(nèi)環(huán)流均溫通風(fēng)作業(yè)是否產(chǎn)生影響，在儲(chǔ)糧度夏期間，對試驗(yàn)倉與對照倉同時(shí)開展了內(nèi)環(huán)流均溫通風(fēng)試驗(yàn)，通風(fēng)期間，兩棟倉作業(yè)啟停時(shí)間及通風(fēng)時(shí)長基本一致。

2.5.1 倉溫及糧溫

度夏期間，利用內(nèi)環(huán)流系統(tǒng)對試驗(yàn)倉和對照倉分別進(jìn)行均溫通風(fēng)，截止到9 月15 日，試驗(yàn)倉與對照倉倉溫總體控制在25～26℃之間，兩棟倉的糧溫均隨著外溫升高逐漸上升，試驗(yàn)倉上三層平均糧溫19.2℃，對照倉上三層平均糧溫20.2℃。內(nèi)環(huán)流均溫期間，兩棟倉設(shè)備運(yùn)行時(shí)長一致，降溫效果無明顯差別，糧溫正常，倉溫均控制在可控范圍內(nèi)，詳見圖2。

圖2 內(nèi)環(huán)流均溫作業(yè)溫度對比曲線圖

2.5.2 倉濕

利用內(nèi)環(huán)流系統(tǒng)進(jìn)行均溫通風(fēng)，通風(fēng)期間，317試驗(yàn)倉與316 對照倉的倉濕均能有效控制在40%以內(nèi)。截至9 月15 日，內(nèi)環(huán)流效果良好，倉濕得到有效控制。

經(jīng)驗(yàn)證分析，淺圓倉徑向通風(fēng)系統(tǒng)與常規(guī)機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)在開展內(nèi)環(huán)流均溫通風(fēng)作業(yè)時(shí)，控溫效果無明顯差異。

3 結(jié)果分析

進(jìn)口大豆經(jīng)過1 個(gè)存儲(chǔ)周期（2 年），試驗(yàn)倉和對照倉于2021 年11 月完成出庫任務(wù)，2 棟倉在靜態(tài)保管期間糧情穩(wěn)定，糧溫正常，無蟲害、無霉變、無事故。通過對通風(fēng)能耗、成本效益及儲(chǔ)存損耗進(jìn)行對比分析，使用徑向通風(fēng)系統(tǒng)的倉房相比常規(guī)儲(chǔ)存的倉房在能耗、成本及損耗方面有大幅減少。

3.1 能耗對比分析

試驗(yàn)倉和對照倉在整個(gè)保管儲(chǔ)存過程中，分別進(jìn)行了谷冷通風(fēng)、機(jī)械降溫通風(fēng)和內(nèi)環(huán)流均溫通風(fēng)，通風(fēng)能耗對比如下：

由表8 可以看出，入庫后開展谷冷通風(fēng)降溫作業(yè)，試驗(yàn)倉與對照倉相比，谷冷通風(fēng)單位能耗節(jié)約0.12 kW·h/（℃·t）。

表8 谷冷通風(fēng)能耗分析

由表9 可以看出冬季降溫蓄冷通風(fēng)作業(yè)期間，試驗(yàn)倉與對照倉相比，機(jī)械通風(fēng)單位能耗減少0.07 kW·h/(℃·t)。

表9 機(jī)械通風(fēng)能耗分析

由表10 看出在度夏期間采用內(nèi)環(huán)流均溫通風(fēng)，試驗(yàn)倉與對照倉單位能耗均為0.071kW·h/(℃·t)。

表10 內(nèi)環(huán)流通風(fēng)能耗分析

通過谷冷通風(fēng)、機(jī)械通風(fēng)和內(nèi)環(huán)流均溫通風(fēng)單位能耗可以看出，在一個(gè)輪換周期內(nèi)，試驗(yàn)倉相比對照倉整體單位能耗可減少0.19 kW·h/(℃·t)。

3.2 保管成本對比分析

試驗(yàn)倉和對照倉整個(gè)儲(chǔ)存期間的作業(yè)電費(fèi)、人工費(fèi)用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，詳見表11。

表11 電費(fèi)、人工費(fèi)對比分析

通過表11 可以看出，試驗(yàn)倉噸糧費(fèi)用比對照倉噸糧費(fèi)用低4.34 元/t。

3.3 保管損耗對比分析

2021 年，根據(jù)出庫計(jì)劃安排，先后對對照倉（出庫時(shí)間：2021 年10 月20～26 日）、試驗(yàn)倉（出庫時(shí)間：2021 年11 月1～6 日）進(jìn)行出庫作業(yè)，并對出庫進(jìn)行全過程監(jiān)控，2 棟倉整體出庫流暢，均無板結(jié)現(xiàn)象，無料堵現(xiàn)象。出庫結(jié)束后，對2 棟倉入庫數(shù)據(jù)、出庫數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，并統(tǒng)計(jì)損耗，具體數(shù)據(jù)見表12。

通過上表可以看出，試驗(yàn)倉實(shí)際儲(chǔ)存損耗為81.905 t，損耗率為0.79%，對照倉實(shí)際儲(chǔ)存損耗為128.51 t，損耗率為1.24%，試驗(yàn)倉比對照倉減少0.45%的儲(chǔ)存損耗。

由此可見，通過對同批次的2 棟倉房進(jìn)行全過程監(jiān)控，對谷冷通風(fēng)、機(jī)械通風(fēng)、內(nèi)混流均溫通風(fēng)的數(shù)據(jù)全過程跟蹤發(fā)現(xiàn)，徑向通風(fēng)系統(tǒng)對淺圓倉節(jié)能減損、降本增效成果顯著，為后期推廣提供有力數(shù)據(jù)支撐。

4 總結(jié)

4.1 經(jīng)濟(jì)效益分析

綜合以上數(shù)據(jù)分析，使用徑向通風(fēng)系統(tǒng)的倉房相比常規(guī)儲(chǔ)存的倉房，淺圓倉儲(chǔ)存1 萬t 計(jì)算，效益分析如下：

（1）按照保管成本折算：1 棟倉1 個(gè)輪換周期可節(jié)約成本4.34 萬元。

（2）按照保管損耗折算：1 棟倉1 個(gè)輪換周期可減少損耗45 t，大豆單價(jià)4 500 元/t 計(jì)算，節(jié)約費(fèi)用20.25 萬元。

綜合分析，每保管1 萬t 大豆，單個(gè)輪換周期可節(jié)約24.59 萬元。

4.2 建設(shè)成本分析

安裝徑向通風(fēng)系統(tǒng)的倉房，可取消常規(guī)地槽風(fēng)道（單倉16 萬元）和地槽蓋板（單倉16.8 萬元）、降低單倉滑模高度（因倉內(nèi)地坪降低減少的倉體的高度60 cm，成本約5 萬元），單倉可節(jié)約建設(shè)成本37.8萬元，剔除徑向通風(fēng)系統(tǒng)安裝費(fèi)用31 萬元，單倉仍可節(jié)約建設(shè)成本6.8 萬元。

4.3 推廣的可行性分析

（1）平臺(tái)功能強(qiáng)。安裝徑向通風(fēng)系統(tǒng)后的淺圓倉能夠與倉房現(xiàn)有儲(chǔ)糧功能完美融合在一起，可以實(shí)現(xiàn)谷物冷卻、機(jī)械通風(fēng)、內(nèi)環(huán)流均溫、環(huán)流熏蒸、充氮?dú)庹{(diào)等科學(xué)保糧技術(shù)，兼容性強(qiáng)。

（2）應(yīng)用途徑廣。無論夏季入庫谷冷通風(fēng)亦或是冬季機(jī)械降溫通風(fēng)，徑向通風(fēng)系統(tǒng)中的中心通風(fēng)裝置以及環(huán)形主風(fēng)道、豎向支風(fēng)道能夠縮短通風(fēng)途徑比，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)倉內(nèi)循環(huán)降溫，還可實(shí)現(xiàn)倉外取風(fēng)降溫，通風(fēng)應(yīng)用率高。

（3）安全性能強(qiáng)。中心通風(fēng)管的主體結(jié)構(gòu)頂天立地，處于倉房的正中心，倉頂由槽鋼焊接在倉頂部，倉底焊接在地面，入庫作業(yè)時(shí)糧食由中心落料，由出料口穩(wěn)定、緩慢溢出，出庫作業(yè)時(shí)糧食由中心口穩(wěn)定、緩慢出料，且能夠減小出庫的動(dòng)力載荷，減小糧食對倉體的損傷。

（4）通風(fēng)效率高。確定每倉通風(fēng)是否結(jié)束，主要以雜質(zhì)聚集區(qū)能否處理徹底為準(zhǔn)，淺圓倉徑向通風(fēng)模式首先處理雜質(zhì)聚集區(qū)，相比常規(guī)機(jī)械通風(fēng)，淺圓倉徑向通風(fēng)作業(yè)時(shí)間更短，通風(fēng)效率更高。

（5）通風(fēng)均勻好。徑向通風(fēng)模式對解決淺圓倉單點(diǎn)落料產(chǎn)生的中心通風(fēng)死角問題效果顯著，能促進(jìn)外界冷風(fēng)快速穿透中心糧堆，實(shí)現(xiàn)全倉均衡通風(fēng)。

（6）保水效果優(yōu)。徑向通風(fēng)相比常規(guī)機(jī)械通風(fēng)模式通風(fēng)時(shí)間縮短，可大幅減少儲(chǔ)糧通風(fēng)水分損失，有效實(shí)現(xiàn)了保水減損，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

（7）人工成本低。淺圓倉徑向通風(fēng)作業(yè)期間無需額外采取單管通風(fēng)等輔助措施，避免了打單管作業(yè)產(chǎn)生的人工勞動(dòng)量，節(jié)約了勞動(dòng)成本費(fèi)用。

（8）自控程度高。淺圓倉徑向通風(fēng)模式實(shí)現(xiàn)了糧情處理過程中人工“零參與”，若將該系統(tǒng)并入智能通風(fēng)控制系統(tǒng)，將全面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，有助于推動(dòng)智能化糧庫建設(shè)向縱深發(fā)展。