高温高湿区大直径浅圆仓不同风机组负压通风试验

刘进吉 王晓博 侯俊华 赵磊

【摘要】高温高湿区大直径浅圆仓负压通风应用与能耗分析缺乏报道。通过使用不同功率风机进行负压通风试验，探索高温高湿区大直径浅圆仓在负压通风方式下的通风效果和粮温的变化规律。试验结果表明：使用负压通风能够达到通风降温的目的，其中大功率风机降温效果明显，使用小功率风机的单位能耗低于大功率风机；大功率风机在负压通风后期的降温效率会有显著下降；下行式负压通风过程中粮堆内部自上而下粮温逐层降低；大功率风机有利于粮堆内部的粮温均衡，延长通风时间也可以均衡粮温。

【关键词】大直径浅圆仓；负压；通风；单位能耗；粮温

浅圆仓作为一种新兴仓型，由于其单仓仓容大、机械化程度高、气密保温性能较好等诸多优势，近年来在全国各地得到了大力发展，目前已成为大型粮库的主要仓型。机械通风作为现代化粮仓的必备技术，其处理粮堆发热以及冬季降低粮温的功能得到了仓储行业的一致认可，大量学者对机械通风技术进行了一系列探索，解决了一些技术问题。伴随着直径超过25m，装粮高度超过25m的大直径浅圆仓逐渐成为仓储企业的首选，以及节能减排和科学保粮的要求，如何合理地利用机械通风技术进行粮食保管工作，需要进行进一步的探索。

我库地处高温高湿生态区，一年内适合通风的时间较短。如何选择更合理的通风方式进行降温，一直是探索的重点。为了探索高温高湿区大直径浅圆仓通风节能减耗方法和措施，我库采取了两种不同功率的风机组合对仓房开展负压通风试验，检测各仓房的降温效果，能耗情况等。

1材料和方法

1.1试验仓房

选取我库4个大直径浅圆仓作为试验仓房，单仓直径25m，设计装粮高度27.2m，仓容10 000t，风道采用内中外3圈的环形地槽风道，仓内配有中心减压管，仓顶设有4个自然通风口和4个机械通风口。试验仓房编号分别为Q25、Q27、Q28、Q29。

1.2器材

测温系统：GGSl008粮情测控系统，精度0.1℃，单仓配有28根测温电缆，分3、9、16的内中外3圈布置，垂直层面上每隔2m一个电子传感器；手持测温仪：Vaisala HM40手持式温湿度表；风机：4-72N04.0A离心风机（5.5kW）、SWF-4A轴流风机（2.2kW）。

1.3供试粮食

试验仓粮食均为异地移库粮，采用机械入库方式，经流程由仓顶中心减压管人库，各仓粮食情况如表1所示。

1.4试验方法

冬季对各仓分别使用2台5.5kW离心风机或2台2.2kW轴流风机进行下行式负压通风。其中内圈中圈风道共用1个出气口，外圈风道1个出气口。通风过程按照冬季通风技术规程进行操作。通过降温效果、单位能耗等情况分析不同风机组负压通风的通风效果。

2结果与分析

各仓通风方式如表2所示。

2.1通风降温情况

各仓降温效果如图1所示：

从图1可以看出，各仓在通风过程中，平均粮温均随着通风时间的增加而逐渐下降。本批移库粮食均计划于2018年6月份之前进行出库，通风过程中并不要求将粮温降至极低，通风结束后各仓平均粮温均低于20℃，达到了通风降温的目的。从各仓平均粮温曲线得出，采取负压通风时，使用大功率风机的降温速度明显大于小功率风机。从Q27和Q28仓平均粮温曲线得出（见图3、图4），粮温较高的仓房降低到同样的温度需要进行更长时间的通风。从Q25和Q29仓平均粮温曲线得出（见图2、图5），同样温度的仓房进行较长时间的通风可以使粮温降至更低。通风降温过程是粮堆与通入粮堆的冷空气之间进行热交换的一个过程，风机功率越大，单位时间内通入粮堆的冷空气就越多，降温效果就越明显。同时，粮堆与冷空气之间的热交换是一个缓慢的过程，需要足夠的通风时长才能彻底的降温。

从平均粮温曲线得出，在负压通风过程中，各仓平均粮温的下降速度均呈现出先快后慢的情况，说明各仓的通风降温效率均随着通风时间的增加而逐渐降低。在通风前期冷空气被抽入粮堆，粮堆与空气温差较大，进行充分的热交换。随着通风时间的增加，粮堆平均粮温逐渐降低，与空气的温差逐渐缩小，热交换效率逐渐下降。使用大功率风机进行通风的Q25、Q29仓平均粮温下降速度变化幅度较大，使用小功率风机进行通风的Q27、Q28仓平均粮温下降速度变化幅度较小，说明使用大功率风机在通风后期效率明显降低，而小功率风机在通风期间均维持着较高的通风效率。

从最高粮温曲线可以看出，各仓最高粮温在通风期间均呈现出先平缓波动后急剧下降的趋势。说明在整个通风过程中，粮堆内部的粮温并不是均衡变化。只有在通风一定时间后，粮堆的最高粮温才会开始明显降低，这意味着粮堆整体开始逐渐通透。

2.2各仓各层粮温变化情况

为研究通风过程中粮堆各层粮温变化规律，在试验过程中将粮堆垂直平均分为12层，自下而上分别为1～12层。

在通风作业开始前，第12层和1层平均粮温明显低于其他各层粮温。说明了粮堆与外界接触部位较易受外界气温影响。

从图2～5各仓各层粮温变化图得出，在整个负压通风过程中，各层粮温呈现着相同的变化趋势，下层较上层有明显的滞后：开始通风后，第12层粮温开始明显下降，其他各层粮温没有明显变化；在第12层粮温下降到一定程度后，第11层粮温才开始出现明显下降，其他各层粮温没有明显变化；以此类推直至第1层粮温下降。同时各层粮温下降幅度相差不大。这说明在负压通风过程中，粮堆粮温并不是整体均衡降低，而是呈现出非常规律性的自上而下逐层降低。

Q25仓通风结束后各层粮温温差明显小于Q29仓，Q28仓通风结束后各层粮温温差明显小于Q27仓。说明使用相同的风机进行通风作业，随着通风时间的增加，粮堆内部的粮温会更加均衡。同时可以得出，大功率风机更有利于粮温的均衡。

2.3能耗情况

从表3得知，使用两台2.2kW风机通风降温的单位能耗低于使用两台5.5kW风机的单位能耗。我库大直径筒仓粮堆高度较高，需要足够的通风时间才能达到彻底的降温效果，功率较大的风机相应的能耗大。

各仓单位能耗均低于国家地槽机械通风的0.075kW·h/（t·℃）的能耗标准，并且低于相关研究的能耗情况。主要是因为该批粮食为夏季高温季节来粮，进粮结束后没有采取降温措施。通风前原始粮温较高，通风过程中平均粮温降幅较大，所以单位能耗较低。

3讨论与建议

从降温效果来看，负压通风可以达到通风降温的目的。使用大功率风机的降温速度大于小功率风机，粮温更加均衡；使用小功率风机的单位能耗较低，这些规律均与已经报道的正压通风研究相似。下行式负压降温过程中，粮堆温度自上而下逐层降低，粮面与空气间没有明显温差，在整个通风过程中，粮堆表面不会出现结露现象。

本次试验是负压通风初步探索，并未针对粮食水分的变化进行研究，也没有与正压通风效果进行直接对比。粮食水分在通风过程中的变化一直是仓储企业关注的重点，下一步需对此进行跟踪试验，并与正压通风进行通风效果比较，探索更适合的通风方式。针对高温高湿区“长夏无冬”的气候特点，合理根据粮食轮换情况以及自然条件选择合适的风机进行通风，可以在确保降温效果的前提下有效地节省能源。