王文越,李仁峰,袁 媛,陈 春
(新疆粮油科学研究所,乌鲁木齐830000)
2008年以来,国家以中央财政资金补助地方的形式,持续推进粮食仓储、物流设施建设和仓房维修改造,大力改善仓储条件[1]。新疆维吾尔自治区自2008年来,在全疆各地陆续开展了仓库建设。截止2018年初,南疆地区共有各类大小仓库约900栋,这些仓库的建设对保障新疆南疆地区粮食安全起到很大的作用。新疆南疆地区气候特点独特,南疆夏季平均日照时间比北疆地区日照时间长,夏季有效积温及持续日数也比北疆地区多[2],夏季6~8月是粮食收获期,入仓粮食温度高,不利于储藏。近年来南疆地区建设的仓库使用情况怎么样,储粮过程中存在的最大问题是什么,在今后的使用过程中又有哪些方面的需求?针对以上问题,对新疆南疆地区现有仓库基础设施方面进行了调研,并提出了解决问题的方法及建议。
南疆的和田、喀什、克州、阿克苏等四地州,共有库点两百余个,有各类大小仓库约900栋(数据截止日期2018年8月),主要以2 500 t的平房仓仓型为主。这些仓中,只有一半是近10年建设的储粮功能较好的新仓,其余的大多是20世纪80年代后陆续建设的仓库,大多数存在仓房储粮工艺较落后、仓房保温隔热性能不好、门窗密闭性较差等问题,储粮性能达不到要求。
在南疆四地州的12个县市的国有粮食收储企业及其14个粮站的70栋仓库做了数据采集,这些仓库有县城中心库,有乡镇粮站,可代表南疆地区仓房的基本特征。通过获取这些仓库的建设年代、气密性能、保温性能、通风技术、粮情测控技术等方面的数据,以及通过实地查看、现场问询、座谈、填写调研表等多种方式,查明南疆这几个县市的仓库设施基本情况。
本文从仓房基础性能(保温隔热性能、防水防潮性能、密闭气密性能)、设施配备(通风系统、粮情检测系统、内环流系统、熏蒸系统)等几个方面对南疆地区仓库做了基础数据统计。
目前南疆地区主要仓型是15 m跨、仓容2 500t的薄腹梁散装小麦平房仓,有些地方还有12 m跨~24 m跨度的散装小麦平房仓(如表1)。这些仓堆粮线在4.5~6 m之间,仓容量在1 000~5 500 t之间,其大多是建于2006~2019年间(如表2),调研涉及到的70栋仓房中个别仓库的建设年代更久远些。目前这些2 500 t主力仓型,经过10多年的使用,多多少少的都出现了各种问题,进而影响仓房的储粮性能,不利于粮食储存。
表1 不同跨度仓房数量及占比
表2 不同建筑年代仓房数量及占比
下面从保温隔热性能、防水防潮性能、密闭气密性能等几个方面来判定南疆地区现有仓房基础性能,判断其是否有利于粮食储存。
1.1.1 保温隔热性能
仓房内仓温升高的最主要因素是太阳直射屋顶产生的热辐射传递到仓内,引起仓温和粮温升高。影响仓房保温隔热性能的最主要因素是仓房屋顶的隔热,而仓房屋面保温层的隔热性能又是影响仓房屋顶保温隔热性能的重要因素。
南疆地区近些年建成的小麦散装平房仓,屋顶结构层基本都是采用预应力空心板,自下而上分别是板结构层、隔气层、保温层、找平层及防水层,自下而上的具体做法是:预制混凝土大型屋面板、板面刷素水泥浆一道、沥青玛蹄脂隔气层一道、板缝附加3.0 mm SBS改性沥青防水卷材(聚脂胎)一道、120厚B1级阻燃型挤塑聚苯板保温板(密度≥30 kg/m3)、25厚C20细石混凝土找平层及两层3.0 mm SBS改性沥青防水卷材(聚脂胎)错缝满铺(如图1)。
图1 屋面工程做法示意图
墙体的做法是:堆粮线以下采用实心粘土砖砌筑,双面抹灰;堆粮线以上采用空斗墙砌筑,双面抹灰,外墙外侧喷(刷)白色反光外墙涂料。这种屋面及墙面做法能很大程度地隔绝外界热量向仓内辐射传递,对粮食储藏有利。
此次调研的70栋仓房中,共有41栋仓房保温隔热性能较好,在夏季高温来临时能满足储粮使用要求,占调研总量的58.6%;一部分仓房保温隔热性能较为一般,夏季高温来临时仓房内温度较同条件其他仓房温度高,但也能满足储粮使用要求,这部分仓库共计20栋,占调研总量的28.6%;另有较少数的仓房由于年代久远或隔热层性能不达标等种种原因,夏季高温来临时仓房内温度较同条件仓房普遍偏高,保温隔热性能较差,这部分仓房共计9栋,占调研总量的12.8%(如表3)。有些仓库因屋面防水老化破损、保温层材料不达标等因素,导致仓库防水保温性能下降,在夏季高温时,仓温随气温变化快,粮温也随之升高,虫害虫卵情况严重影响粮食品质。
表3 不同保温降热性能仓房数量及占比
1.1.2 防水防潮性能
仓房的防水防潮性能是影响粮食储存的一个重要因素,南疆几个地州都处于环塔克拉玛干沙漠周边,气候干旱少雨,地下水埋深普遍较深,只有个别县市仓房地下水埋深较浅,且为季节性浅表水,对仓房防潮要求较低。
南疆地区近些年建成的小麦散装平房仓,设计时屋面防水等级为I级,防水层合理使用年限为15年。屋顶大多采用板缝附加一道、屋面两道共三层防水,防水材料多采用3.0 mm厚聚脂胎SBS改性沥青防水卷材错缝满铺或2.0 mm厚橡胶类EPDM三元乙丙防水卷材错缝粘贴满铺。但由于各地市施工水平不同及防水材料质量差异,调研时也发现个别仓房屋面防水出问题并做了维修改造。
仓房的防潮设计时,地面防潮层采用0.8 mm高密度聚乙烯(HDPE)土工膜,土工膜上翻压入墙面高度不小于50 cm作为竖向防潮层,墙体在标高-0.06处做30厚1:2.5水泥砂浆掺入防水剂做水平防潮层。结合南疆地区气候特点及地下水位情况,此种防潮做法可满足仓房防潮需求,调研时未发现由于防潮层出现问题而影响粮食储藏的仓房。
1.1.3 密闭气密性能
仓房的气密性差,会影响粮食储存品质,主要有以下几方面影响:①仓房密闭性差,热量会以热对流方式传导入仓内,影响仓温及粮温;②仓房密闭性差,如内环流、环流熏蒸等一些要求仓房密闭性高的储粮手段无法使用,影响储粮品质;③仓房密闭性差,仓外库区内的一些有害虫类、螨类会侵入仓内,粮食会生虫、品质下降;④仓房密闭性差,外界环境干湿变化、风雨沙尘等都会对仓内储粮水分及杂质等方面产生影响,影响仓内储粮品质和数量。
目前新疆地区仓房采用如下措施保障仓房气密性:采用粮机专业厂家制作安装的粮仓专用保温密闭门窗,其具有防虫、防鼠、气密性好的特性;仓内侧门窗洞口、堆粮线处都要设置塑料密封槽,地上笼通风洞及轴流风机洞都要做气密性处理;屋面板板缝、屋面板与墙体连接处、墙与地面连接处也要做密闭施工。建造时达到如上要求后,使建成的仓房按照国家现行标准规定,气密性指标为500 Pa压力下降至250Pa,半衰期不小于 40 s[3]。
此次调研的70栋仓房中,有很大一部分仓房的气密性能都较差,因仓库保温密闭门窗密封胶条老化、门窗长期使用变形、门窗破损、有些仓房无密封槽等原因,仓库气密性一般,达不到仓库密闭性要求。这些老化门窗,可导致储粮害虫通过门窗缝隙进入仓库中,危害储粮安全。在这次调研中,存在这种情况的仓型约有12~15栋,占此次调研仓库总数的17%~21%。一部分仓房基础设施条件较好,门窗洞口堆粮线的密封槽可用,老化变形门窗及密封槽及时修理更换,在装满粮后,通过封闭门、窗洞口,使得仓房具有较好的气密性能,很好地保障了储粮安全,这种情况的仓型约有25栋,约占此次调研仓库总数的36%。其余仓库密闭气密性能一般。如表4。
表4 不同气密性能仓房数量及占比
按照平房仓规范要求,平房仓工艺设计应包括清理输送系统、通风系统、熏蒸系统、冷却系统和气调系统等内容,同时,工艺设计方案应根据建设规模、气候条件、使用功能、粮食种类、粮食接收与发放条件及储存时间等具体情况,经技术经济比较后确定[4]。按照新疆南疆地区的使用要求及气候特点,南疆地区平房仓工艺设计时只做了输送系统、通风系统、粮情测控系统、环流熏蒸系统。
1.2.1 通风系统
目前南疆地区建设的粮库,普遍已安装通风系统,只有极少数乡镇的周转仓库因为使用要求未安装,且通风系统都是采用竖向通风系统。根据仓型特点,风道布置多采用一机三道或一机四道,风道形式采用倒“U”字形地上笼风道;移动风机多选择3~7.5 kW风机。仓上设轴流风机排除粮面以上空气积热,每幢仓房的两侧墙上各设2台0.55 kW轴流风机。此次调研的70栋仓房中,全都设通风系统,普及率达到100%。除了一些短时间储备的商品粮外,绝大多数仓房进粮前都会铺设地上笼通风道,以保障粮食收储过程中的储藏安全。
调研时发现南疆地区的地笼在使用过程中存在不少问题:①竖向通风地上笼铺装需要大量的人力劳动,耗时较长。由于机械进粮操作需要,不可在收粮前全部铺设完地上笼,只能在进粮时按需要逐段、分风道铺设地上笼,铺一段风道,进一部分粮。如此以来,仓房接收端处便成了短板,大大降低了整条进粮生产线运转效率。在南疆地区6月起夏粮收获季节,农民粮食收获后拉到粮站卖粮时,便易造成农民排队长、进仓慢的现象。②地上笼在出粮拆卸时,需要边出粮边拆地笼。每截地笼约1 m长、设8~12个螺栓,一个熟练工每拆卸一截地笼,大约需要5 min左右,一条风道约有13 m,拆卸完大约需要1.2 h,影响出仓效率,出粮较慢。③地上笼经每次进出粮时反复拆卸,地笼材料反复被工人敲击拆卸,密闭性能逐渐下降,进出粮时易造成漏粮进虫等现象发生。目前南疆地区地上笼通风系统已普及,怎么解决上述出现的问题,怎么用好通风系统,怎么改进现有通风系统的弊端,便成了南疆储粮面临的重要问题。
1.2.2 粮情测控系统
粮情测控系统由测温电缆、分线器、测温计算机和通风机控制器等设备组成,能够对仓房各廒间内的仓温、仓湿及粮温进行实时监控。当该系统对某一廒间进行报警后,工作人员将移动式通风风机移至该廒间。该系统即可根据事先设定测控曲线和实测的各种参数,自动控制通风风机的启停。目前南疆地区大多数储备库均已安装粮情测控线缆及主机,此次调研过程中,大多数的县级中心仓库依托智能化粮库建设中粮情测控设计已改装增加了粮情测控系统,替代原有的粮情测控系统。但很多作为周转的乡镇粮站仓房没有装配粮情测控系统,还有些仓房的粮情测控系统已经安装但未使用。此次调研的70栋仓房中,未安装粮情测控系统的仓房有9栋,约占仓房总数的13%,其余仓房均已安装粮情测控系统。
目前南疆地区粮情测控系统存在着不少问题。一部分仓房的粮情测控系统由于建成时间较长,设备已老化,技术已落后,探头准确性变低,保管员反应部分测控系统探测的准确性较低,局部点处电脑测温与人工温度采集有较大的差距,不利于随时掌握仓房内粮温。目前县一级中心库通过智能化粮库改造可以解决这个问题,但乡镇级粮站未经智能化改造的库房仍有部分库房存在这个问题。
1.2.3 环流熏蒸系统
环流熏蒸系统按粮面下是否设管道又可以分为整仓环流熏蒸和膜下环流熏蒸。整仓环流熏蒸时粮面时不铺塑料薄膜,熏蒸气体在粮面以上空间及粮堆组成的整个仓房内循环,这种方式用于气密性好的仓房。膜下环流熏蒸是在粮面下铺设管道,粮面上覆盖塑料薄膜,熏蒸气体在粮面以下的粮堆内循环,适用于各种气密性条件的仓房。目前南疆地区大部分仓房的气密性能不理想(表4),环流熏蒸技术目前使用较少,需推广使用环流系统冬季储冷、夏季使用内环流去除表面热皮现象的技术,从而用内环流通风技术达到绿色科学储粮保障储粮安全目的。
此次调研约70栋仓库中,大多数仓型未安装内环流熏蒸系统设备,仅有喀什市、库车市等少数库点共计18栋仓库安装有内环流系统,占此次调研仓库总数的26%。且这18栋仓库中有几栋仓库安装好的内环流系统还从未使用过,如喀什市英吾斯塘乡粮站仓房的内环流系统是借今年智能化粮库改造安装,未投入使用。其余50余栋库房皆无内环流设施设备,无法使用“四合一”等先进的储粮技术,其数量占此次调研仓库总数的74%(如表5)。
表5 仓房环流熏蒸系统安装的数量及占比
从这些调研数据可以看出,南疆地区粮库仓房仍有很大的改进空间,通过改进升级仓房基础设施设备,可进一步提升仓房储藏性能,保障储粮安全。
(1)部分仓房因屋面防水老化破损、建设时保温层材料不达标等因素,导致仓库防水保温性能下降,保温隔热性能较差,在夏季高温来临时,仓温随气温变化快,粮温也随之升高,虫害虫卵情况严重,影响粮食品质。通过改造屋顶保温层、加设架空屋面等方式改造屋顶,可以改善仓房保温隔热性能。
(2)南疆地区目前有很大一部分仓房的气密性能都较差,因仓房保温密闭门窗密封胶条老化、门窗长期使用变形、门窗破损、有些仓房无密封槽等原因,导致仓库气密性较差,达不到仓库密闭性要求,危害储粮安全。通过对门窗等密封设施的更换及改造,可以提高仓房的气密性水平,今后可使用更为先进的储粮技术。
(3)目前南疆地区建设的粮库,普遍安装通风系统且能满足基本通风需求,但存在着通风设备铺设影响进粮生产线作业效率等问题,改进通风设施铺装工艺,可提高整条进粮生产线生产效率。南疆地区粮情测控技术、内环流及环流熏蒸技术等仍需逐步普及,使得储粮水平向国内先进水平看齐,保障粮食安全。
目前南疆地区仓房可以满足基本储粮要求,但受限于基础设施设备较差,一些较为先进的储粮手段如四合一储粮技术、内环流技术等无法应用于所有库点。后期若能通过改造提升部分落后仓房基础设施、设备性能,可整体提升南疆地区储粮水平,更好地保障南疆地区粮食安全。