稻谷平房仓横向谷冷通风试验研究

陈昌勇 莫韩御 甘平洋

[摘要]本研究通过使用分体式谷物冷却机对安装横向通风系统的24m跨度高大平房仓进行通风降温试验，研究横向谷冷通风工艺的降温效果以及能耗状况。试验结果表明：横向谷冷通风工艺在24m跨度高大平房仓内应用降温效率高、保水效果好、粮温均匀性好且能耗低，单位能耗仅为0.185kW·h/（t·℃）。

[關键词]谷冷通风工艺;高大平房仓;横向通风系统

中图分类号：S379.5 文献标识码：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.202005

中国是世界第一产粮大国，稻谷是中国主要的粮食品种，2019年产量达2.096亿t，在我国的粮食生产和储备上具有举足轻重的地位[1]。储藏温度是影响稻谷储存品质变化的主要因素[2]，储藏温度过高易导致稻谷结露结块、发热霉变、品质劣变等问题[3]，故如何有效控温是保持稻谷原有品质的关键。谷物冷却技术是指采用谷冷机对空气进行冷却降温和调湿，并将恒温恒湿的空气吹入粮堆，对粮堆进行冷却降温的一项先进适用的控温和低温储藏技术[4]。与常规自然通风技术相比，其具有不受季节和地理位置限制、保持粮食水分、降低储粮损耗的优势，特别是对于南方高温高湿地区夏季的控温具有重要作用。目前谷物冷却技术在安装有竖向通风系统的平房仓和浅圆仓中得到大量应用[5-7]，但在横向通风系统仓房中应用的报道较少[8]，快速降温的同时减少粮食损失和能源消耗是当前谷物冷却低温储粮的重要发展趋势。

本研究以稻谷为试验对象，通过对湖南地区具有横向通风系统的24m跨度高大平房仓进行通风降温试验研究，探索湖南地区横向通风平房仓的谷冷通风降温效果及能耗状况，为横向谷冷通风工艺的进一步推广应用提供基础依据。

1 材料与方法

1.1 试验仓房情况

供试高大平房仓为湖南金山粮油食品有限公司开慧粮库0P4号仓：长36m，宽24m，装粮安全线高6m;仓内通风系统为横向通风系统，仓房南北两侧各配3个通风口;墙面及地面用纳米材料进行了气密性处理;仓顶喷涂聚氨酯发泡材料;粮面覆有茂金丝复合粮食专用膜，并用双槽管密封;建筑顶部安装有太阳能光伏板。

1.2 试验粮情况

供试粮食为湖南产晚籼稻谷2 773.6t，于2017年1月入仓，入仓水分为13.5%，杂质含量为1.0%，储存方式为仓内散储。

1.3 试验设备

1.3.1 GLA 55f 型分体式谷冷机（3台）

北京东方孚德技术发展中心生产，标准工况制冷量为55kW，总配备功率31kW，配备温/湿度控制系统、无线控制系统以及协调控制系统。

1.3.2 智能型气密性测定装置（1台）

河南未来机电工程有限公司生产，风压990Pa，风量5 270m3/h，功率3kW。

1.3.3 粮情检测系统（1套）

郑州贝博电子股份有限公司生产，全仓共配置测温电缆48根，每根测温电缆上有4个测温传感器，共计192个测温点，其中，垂直方向上分4层（由上而下依次为一层、二层、三层、四层），水平方向上分8个截面（由南往北依次为南一截面、南二截面、南三截面、北三截面、北二截面、北一截面），具体测温点分布情况如图1所示。

1.4 试验方法

1.4.1 通风方法

检查粮面和大门薄膜密封性，关闭南北两侧横向通风主风道的隔断阀和环流阀。如图1所示，在仓房的南侧和北侧的通风口分别连接3台谷物冷却机和3台风机，仓内开启1扇排气窗，将谷物冷却机通风参数设置为出风温度12℃～13℃，出风湿度85%，开启谷物冷却机进行降温通风。当整仓平均粮温降到目标值，冷却峰面移出出风口，结束实验。

1.4.2扦样方法

在仓房四角和中央布置5个扦样点，具体布点如图2所示，每个扦样点取3层，分别在粮面以下0.5m（上层）、粮堆中间（中层）和地面以上0.5m（下层）。试验开始前和试验结束后分别扦样检测。

1.4.3 气密性测试

按照《粮油储藏平房仓气密性要求》（GB/T 25229—2010）中的负压压力衰减法进行测定。

1.4.4 水分含量测定

按照《食品安全国家标准食品中水分的测定》（GB 5009.3—2016）中的直接干燥法进行测定。

1.4.5 温度测定

使用粮情检测系统每隔1小时测定一次粮温。

1.4.6 能耗测定

试验开始时和结束时记录每台谷物冷却机和配套风机的电表读数。

2 结果与分析

2.1 横向谷冷通风温度变化情况

2.1.1整仓及各层粮温变化情况

本试验从2018年10月13日11：00开始，到10月15日14：00结束通风，共耗时51h，通风期间环境温度为14℃～21℃，相对湿度为60.2%～93.4%。整仓及各层粮温变化情况如图3所示。由图3可知，整仓平均粮温从21.0℃降到16.3℃，降温幅度为4.7℃，冷锋前沿由南向北推进速度为0.47m/h，降温速度快。通风0～12h的温度平均变化率最高，为0.13℃/h;通风12～24h的温度平均变化率为0.09℃/h;通风24～36h和36～48h的温度平均变化率均为0.08℃/h;通风48～51h的温度平均变化率为0.07℃/h。这说明通风过程中，前期的通风降温效果更明显，原因在于前期粮堆和进仓冷空气之间的温差较大，随着仓内温度的降低，温差减小，降温速度也随之降低。

各粮层（一、二、三、四层）分别从试验前的22.3℃、21.5℃、19.9℃和20.3℃降至试验后的17.3℃、15.8℃、16.0℃和16.1℃，各粮层温度变化具有很高的一致性，通风均匀。整仓最高粮温点也从通风前的32.9℃下降到19.4℃，说明横向谷冷通风工艺对粮堆局部高温点具有很好的降温处理效果。

2.1.2 各截面粮温变化情况

各截面粮温的变化情况如图4所示，通风前，各截面粮均温均在19℃以上，各截面粮均温分别为北一截面23.6℃、北二截面19.9℃、北三截面19.2℃、南一截面22.7℃，南二截面20.9℃，南三截面19.7℃。其中，南北两侧靠墙的北一截面和南一截面温度明显高于其他截面。通风后，各截面粮均温均在18℃以下，各截面粮均温分别为北一截面17.8℃，北二截面17.2℃，北三截面16.4℃，南一截面14.8℃，南二截面15.7℃，南三截面15.8℃。其中，温度最低为靠近谷冷机进风口的南一截面。在间距约为4.4m的相邻2个截面之间的平均粮温变化不大于0.9℃，沿冷风推进方向单位粮层的粮温差约为0.2℃，由此可见，本次横向谷冷通风沿冷风推进方向降温均匀一致。

在通风过程中，冷风从进风口端的南一截面逐渐向出风口端的北一截面推进。研究发现，各个截面的粮均温并不是一开始就逐渐降低的，南二截面、南三截面、北二截面和北三截面均出现先升高后降低的现象，这是因为通风前南一截面的温度高于中间四个截面，风机将南一截面原有的热风由南向北拉出，使南二截面等中间位置截面的温度暂时升高，当冷风通过时又使粮温逐渐下降。

2.2 橫向谷冷通风气密性测定情况

使用智能型气密性测定装置，测得-300Pa压力半衰期的仓房气密性为246s，接近国家一级标准。测定过程中发现通风口和薄膜的密闭情况对气密性结果的影响很大，一定要做好查漏补漏工作，确保粮仓的密闭性。

2.3 横向谷冷通风工艺对粮堆水分的影响

如图5所示，横向谷冷通风前粮堆平均水分为13.05%，通风后粮堆平均水分为13.02%，横向谷冷通风后粮堆水分基本没有降低，说明保水效果良好。

2.4 横向谷冷通风工艺对能耗的影响

根据《粮油储藏谷物冷却机应用技术规程》（GB/T 29374—2012）计算单位能耗，结果如表1所示。本次通风累计耗电量为2 415.9kw·h，单位能耗为0.185kW·h/（t·℃），仅为标准中限定的最大能耗指标0.5kW·h/（t·℃）的37%，同时也低于文献中报道的单位能耗，说明横向谷冷通风工艺试验能耗低。

3 结 论

（1）在24m跨度高大平房仓中应用横向谷冷通风工艺，整仓平均粮温从21.0℃降至16.3℃，降温幅度为4.7℃，单位能耗仅为0.185kW·h/（t·℃），显著低于国标中限定的最大能耗指标，具有冷却效率高、降温均匀性好、保水效果显著和能耗低的特点。

（2）横向谷冷通风降温效果与仓房气密性和保温隔热性紧密相关，气密性和保温隔热性效果越好，冷气流从南至北推进的速度越快，降温速度越快，降温效果越好，横向谷冷通风工艺实施成本越低。横向谷冷通风前应做好仓房气密性检查、补漏、改造以及保温隔热改造工作。

参考文献

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