新型“一机多管”装置排除仓内积热技术的应用

朱 路 王伟伟 李双元 任 忠 朱从银

(上海海丰米业有限公司 224153)

粮堆发热问题是高大平房仓在储粮度夏期间最常见的问题。目前，使用谷物冷却机降温、高浓度磷化氢熏蒸降温、单管风机局部降温等是比较普遍的处理粮堆发热的措施。随着国家对行业内绿色储粮要求的进一步提高，企业对储粮节能减损的迫切需要，更安全、更环保、更低耗、更便捷的储粮方式应该是行业努力的方向。而环流风机系统结合导风管形成“一机多管”的排热装置，综合利用粮堆冷心、空调制冷设备，能完全取代单管风机的使用，具有低能耗、低劳动强度等特点。

本地区进入7月份之后，外温不断上升，仓温以及表层粮温受外温影响最大，升温幅度也最大，尤其是南墙和西墙，在墙体保温隔热条件没有达到一定标准时，大量热辐射通过仓墙进入粮堆，造成热量聚集形成仓壁粮堆发热。进入8月份后，靠近南墙和西墙1 m以内的粮堆温度高达34℃以上。随着外界高温的延续，热量由仓壁向粮堆中心转移，最后可能导致整仓粮温升高、粮食发热霉变、储粮害虫大量繁殖，影响储粮的食用价值和商业价值。开启环流风机，将粮堆内高温通过导风管、PVC软管、主风道管、环流风机、外墙熏蒸管路排出仓外，有效降低粮堆聚集的高温，达到延缓粮食品质劣变的目的。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 试验仓房 本库区位于江苏盐城东部地区，冬季低温时间较长，有比较充足的蓄冷时间，冬季机械通风后，平均粮温能达到5℃左右。选取两间仓房开展应用试验，均为2018年建高大平房仓，实仓尺寸为29.50 m×23.50 m×8.00 m，装粮线高度均为6.00 m。其中75号仓为试验仓，81号仓为对照仓。两间仓房均坐落在库区最西侧，仓房所有设施设备情况相同，入仓粮食为同批次农场稻谷，入仓时做好清杂工作，最大程度上避免形成杂质区。冬季蓄冷通风后，75号仓最高粮温10.4℃，平均粮温5.4℃；81号仓最高粮温10.2℃，平均粮温5.7℃。具体粮情见表1。

表1 仓房情况

1.1.2 试验设备

1.1.2.1 环流风机 浙江台州产，型号A02-8012，转速2800 r/min，功率750 W，电流1.75 A，电压380 V。每间仓南北各安装1台，共2台，安装于装粮线以下，防潮层以上的中心位置。

1.1.2.2 外环流管路 每台环流风机连接一套外环流管路，管路系统采用双层保温管，外管为304不锈钢材质，直径130 mm，内管为PVC材质，直径为90 mm。两个管路之间用聚氨酯保温发泡材料填充。每条垂直管路距通风口50 cm处有一个三通阀门开关，可自由调节风量大小、改变气体出口方向。

1.1.2.3 空调 分体热泵型挂壁式房间空调器，型号KFR-72G(72556)Ba-3，功率2360 W，每间仓各配置2台。

1.1.2.4 导风管以及连接软管 江苏常州产，导风管为不锈钢材质，内径为67 cm，每根长度为1.5 m，导风管上的通风孔径小于稻谷的尺寸，开孔率大于60%；连接软管为PVC材质，每根长度为1m，内径为67 cm，柔软易弯曲；主风道管为PVC材质，内径110 cm，每根长度4.0 m，管道最中心位置曲面上用内径为67 cm的开孔器开一个孔。

1.1.2.5 粮情测控系统 浙江杭州产，WXZJ测控主机，WDR测控软件，WX009无线分机，WXJ300无线采集器，HM1500温湿度传感器，联想S2014ND台式电脑，每仓布置测温电缆线10排，每排7根线，每根线有4层测温点，每仓共计280个测温点。

1.1.2.6 密闭设备 江苏扬州产，12丝的聚氯乙烯塑料薄膜。

1.1.2.7 风道 三间仓房均为东西走向，地上笼的布置为南北走向，一机四道，4个通风口，双向风道，中间断开50 cm，南北双向通风。

1.1.2.8 其他 电子湿度计、手动测温杆、电动扦样器等。

1.2 试验方法

1.2.1 试验步骤

1.2.1.1 冬季蓄冷，春季加强仓房密闭隔热,冬季采用小功率轴流风机进行缓释通风降温，将两间仓粮堆平均粮温降到5℃左右，最高粮温降到10℃左右。春季气温回暖前，及时做好仓房保温隔热工作，对仓房门窗、通风口处用厚度12丝的塑料薄膜密封；对墙体裂缝、工艺孔洞处用防水密封胶、聚氨酯发泡剂等填塞；对外环流管道系统做好气密性排查工作，确保无漏气点。

1.2.1.2 “一机多管”排热装置的安装在分别距南墙和西墙70 cm的位置，每间隔2 m垂直埋入导风管，每根导风管长度为1.5 m，两根相接为一组埋入粮堆深度约3 m。南墙两侧导风管分别离东西墙约1 m，西墙两侧导风管分别离南北墙约2 m。总埋入导风管26组，52根。主风道管水平放置在分别距南墙和西墙70 cm位置的粮面上，南墙中间的主风管用四通连接到外部环流管路，其他主风道管通过三通相连，南墙铺设7根主风道管，西墙铺设5根主风道管，南墙和西墙的主风道管路通过90℃直角弯头连接。导风管顶端与三通的孔口、主风道的开孔处通过内径为67 cm的PVC软管连接，确保各端口连接处不漏气。

图1 “一机多管”排热装置部分示意图

1.2.1.3 夏季控温 75号仓采用空调控温+“一机多管”排热装置；81号仓仅采用空调控温。当表层均温达到23℃时，开启空调控温。当75号仓南墙或西墙表层均温达到26℃时，开启环流风机，利用“一机多管”排热装置排除仓壁高温。

1.2.2 试验进度

1.2.2.1 做好温控布点，跟踪两仓各层平均粮温，重点监测距南墙和西墙1 m以内粮堆各层温度的变化；固定扦样点(南墙和西墙1 m以内分别距粮堆底层30 cm处、粮高1/2处、粮面30 cm处)，定期扦样，跟踪稻谷储藏品质(水分、脂肪酸值)、品尝评分值的变化情况。

1.2.2.2 整个试验阶段从开启空调控温开始，即2020年7月5日～9月7日，两仓每天选取高温时间段08:00～18:00进行温控，累计500 h。75号仓从2020年7月18日～8月30日，间歇性开启环流风机，当仓壁表层均温达到26℃以下时，关闭环流风机，累计开机168 h。

1.2.2.3 试验期间安排人员值班，监测环流风机运行情况，准确记录风机运行时间，每天至少两次入仓查询粮情，在电子测温盲区，添加手动测温杆，密切关注边壁粮堆内部温度的变化，确保储粮安全。

1.2.2.4 试验期间，每仓定期安排人员扦样，检测相关指标并整理、分析数据。

2 试验结果与分析

2.1 75号仓和81号仓南墙各层粮温变化对比

由图3可以看出，南墙各层粮温随外温的升高而升温幅度较大，尽管开启了空调控温，但是对仓壁粮堆高温的控制有限。75号仓粮堆高度为6 m，导风管插入粮堆的深度为3 m，开启环流风机排热后，南墙表层和第二层降温幅度明显，南墙边壁热量有从底部往上层转移的过程，第三层和底层粮温也逐渐上升。随着外温的持续攀升，虽然各层温度略有上升，但是远低于81号仓南墙各层粮温上升的幅度，降温效果明显。

图3 75号仓和81号仓南墙各层粮温变化对比图

2.2 75号仓和81号仓西墙各层粮温变化对比

由图4可知，75号仓和81号仓位于库区最西侧，“西晒”现象对粮仓也有较大的影响，控制西墙边壁粮温是减少粮食发热霉变的有效途径。75号仓开启环流风机之后，表层和第二层的平均粮温明显降低，表层均温始终控制在26℃以内；随着排热过程的持续，边壁中层和下层粮温逐渐升高，但是升温幅度有限，低于81号仓西墙中层和下层的升温幅度。

图4 75号仓和81号仓西墙各层粮温变化对比图

2.3 两仓平均粮温变化对比图

根据图5监测数据得出，75号仓整仓平均粮温略低于81号仓。纵使开启空调控温，两仓整仓的平均粮温依然是逐步升高的，这也是客观规律。75号仓开启环流风机排热后，延缓了南墙和西墙粮温的上升，有效排除了仓壁粮堆的积热。但是，在边壁排积热的过程中，粮堆内部气体的流动和温差的形成是一个动态的过程，仓壁粮温的下降势必消耗掉粮堆中间区域的冷心，这可能也是导致两仓平均粮温温差较小的原因。

图5 75号仓和81号仓平均粮温变化对比图

2.4 两仓各部位粮食水分检测记录

开启空调控温后，必然会造成表层粮堆水分的流失，但是空调对表层以下的粮堆水分影响有限。75号仓开启环流风机排热的过程中随着气体的流动，确实存在水分散失的问题，边壁各层水分的降幅明显要大于81号仓。对整个仓进行综合扦样分析，两仓各层平均水分降幅差别不大。两仓水分变化见图6、图7。

图6 75号仓和81号仓局部各层水分变化对比图

图7 75号仓和81号仓整仓各层水分变化对比图

2.5 试验前后粮食脂肪酸值和品尝评分值变化情况

对两仓各部位进行综合扦样分析，由表2可以看出，81号仓南墙和西墙稻谷脂肪酸值增幅明显大于75号仓，且81号仓黄粒米率增幅明显偏大，这与两仓南墙和西墙粮堆温度是密切相关的，粮温越高以及保持高温的时间越长，脂肪酸值以及黄粒米率增加的风险越大。对两间仓综合样进行化验分析，75号仓的脂肪酸值、品尝评分值变化幅度要小于81号仓；同一间仓，南墙和西墙的脂肪酸值、品尝评分值、黄粒米率的变化幅度都明显大于整仓的变化幅度。

2.6 两仓能耗情况说明

进入8月底，81仓南墙和西墙表层平均粮温达到了30℃以上，局部高温达到了34℃,尽管发热区域在南墙和西墙边壁，为防止热量进一步向中心区域转移，2020年9月8日～9月10日晚间，选取外界低温低湿有利条件，采用大功率混流风机、合理调整通风道，排除边壁积热，累计通风24 h。综合计算两仓能耗，发现75号仓每吨粮能耗要小于81号仓，见表3。

表3 75号仓和81号仓试验过程的能耗

3 结语

外界热辐射进入仓内的薄弱环节是仓顶和仓壁。由仓顶进入粮堆的热量直接影响仓温，利用空调控温能有效降低热辐射对仓温的影响，但无法降低仓壁粮堆的高温。利用“一机多管”排热装置，能有效缓解仓壁粮温过高的情况。如果粮堆冷心足够，在排热过程中，边壁各层粮温可以保持更低水平。本库区所有的环流熏蒸系统均为正压式，外环流管路中气体的流向是自上而下，这是本试验中排热装置的基础。实际上，本装置和单管风机具有相似的工作原理，相较于单管风机的“一机一管”，本装置可以“一机多管”，不仅增加了降温效率，还极大地降低了劳动强度，从粮堆内部抽出的高温直接通过管道排出仓外，避免了单管风机通风过程中可能出现的粮堆表层结露。本装置的使用并不局限于四周仓壁，对于粮堆内部任何区域的局部高温，都可以实现有效排热。75号仓和81号仓分别于9月底和10月中旬出仓加工，出仓过程中对局部进行取样化验，原粮品质没有发热发霉的迹象。