一种低噪音环保风机在储粮中的应用效果研究

郭 续，陈玉峰，汪福友，代子尚，王红亮

（中央储备粮沈丘直属库有限公司，河南 沈丘 466315）

粮食在储存过程中保持低温可以抑制虫霉活动及粮食本身的呼吸作用，低温是保证粮食储藏安全的重要条件之一。为了保证粮食在夏季安全储藏、延缓粮食品质劣变，粮库会在冬季外界温度较低的时候进行通风降温，以储蓄冷源[1]。目前通风降温的方式一般有大功率离心风机通风、轴流风机通风及自然通风等，不同通风方式优缺点不同，选择合适风机进行通风具有事半功倍的作用[2]。

离心风机是利用高速运转的叶轮在机壳内将空气加速然后减速、改变流向，使动能转换成势能，沿机壳向出风口不断增压，最后在出风口释放出具有一定压力的气体[3]，离心通风机是储粮降温中的主力风机。在通风过程中它具有功率大、降温速度快的优点，但是会导致水分的大量散失与巨大的噪音污染，不符合储粮保水的要求，也不符合绿色储粮的要求。离心风机在使用过程中会产生90 dB以上的噪音，对现场保管员和一些靠近粮库的居民会产生巨大的影响。有研究表明安全水分状态的储粮使用离心风机一次通风中的水分损失可达到0.3%，底层粮食水分最低可降到10%以下[4-5]。为降低风机通风产生的噪音和储粮水分损失，可使用轴流风机缓速通风、离心风机双向保水通风、环流保水通风、空调保水通风等降温措施[6-10]，虽然能取得一定的保水效果，但是在降温效果、通风时机的把握、能耗等方面都有不同程度的缺点。本试验在现有离心风机的基础上，研究了一种新型的低噪音环保风机，可以在满足通风降温保水的基础上，将工作环境噪音降到75 dB以下，为科学储粮、绿色储粮提供新型设备。

1 风机的研发与制作

1.1 风机叶轮

风机叶轮的高速转动是风机产生噪音的主要原因，为了降低风机在运行中的噪声，新型风机在研发过程中创新使用了新型的前倾式叶轮（图1A），该叶轮在传统叶轮的基础上，调整了叶片数量，使用42片叶片，并优化了叶片的角度，可以使得叶轮出口周向气流的散布更加均匀，气流与周围非轴对称散布的静止部件发生碰撞的强度和频率降低，从而降低噪声的大小。

图1 新型环保风机叶轮及外框

1.2 风机外框

风机外框（图1B）选用镀铝锌板，外观喷塑处理，内打螺丝，能降低风机运行时的共振噪声；外框内装有一层聚氨酯发泡隔音材料与吸音岩棉，隔离噪声；出风口处加装吸音材料，降低噪声。

1.3 风机其它降噪音装置设计

为了防止进风口产生的噪声及应对雨雪对风机的影响，创新式的将进风口设计到风机下方，加钢丝滤网，固定牢固，减少共振；电机轴承采用低转速静音轴承，可显著降低风机运转时轴承产生的噪声；风机采用福马轮移动，在保证调整方便的前提下，降低了风机重心，减少风机工作时的抖动产生的噪音。

2 材料与方法

2.1 试验仓房及储粮情况

试验仓房选用高大平房仓，分别为中储粮沈丘直属库65号仓、69号仓，两仓房大小完全一致，通风系统均为一机三道，仓房信息及小麦品质见表1。

表1 试验仓房信息及粮情

2.2 试验方法及设备

试验时间为2020年12月，此时两栋仓房内的粮食均已进入正常储藏。试验期间仓温在4～10℃之间，试验期间数据监测为温度取上、中、下三层，其中上层为距粮面0.5 m处，中层为距地面2.5 m处，下层为距地面0.5 m处。试验前后抽取仓房内上、中、下层小麦混合样做品质指标及虫害分析。具体设备信息见表2。

表2 试验设备

65号仓采用低噪音环保风机，采用8台风机压入式双面通风的方式，12月1日开启风机，12月8日关闭，期间遇雨、雾等天气暂停通风，累计通风140 h。通风降温温度变化见表3。

表3 65号仓新型低噪音风机通风温度变化 ℃

69号仓采用普通离心风机，采用8台风机双面压入式通风的方式，12月1日开启风机，12月7日关闭，期间遇雨、雾等天气暂停通风，累计通风120h。69号仓通风降温温度变化见表4。

表4 69号仓离心风机通风温度变化 ℃

3 结果与分析

3.1 两种风机对粮堆的降温效果

由表3可看出，在开始通风之前，由于没有提前开启窗户自然散气，粮堆中表层及下层温度要高于中层粮温，粮堆整体呈现为“热皮冷心”。使用新型低噪音风机降温中，上层粮温一直呈下降趋势，且前3d下降幅度最大，截止到12月8日结束通风，可降至9.8℃，降温7.9℃。中层粮温在2 d前为小幅上升，最高可升至12℃，其后逐渐下降，截止通风结束可降至8.3℃。下层粮温变化趋势同上层粮温，截止通风结束可降至9.1℃，降温4.2℃。粮堆平均温度在7 d的时间里由14.5℃降至8.5℃，降温6.0℃。

由表4可以看出，使用离心风机通风降温，粮堆中各层粮温变化趋势与新型低噪音风机通风一致。在6 d的时间内，上层粮温降低5.1℃，中层粮温降低4.4℃，下层粮温降低4.2℃，平均粮温降低7.2℃。同新型低噪音风机降温相比，降温速度与幅度更加显著。分析原因新型低噪音风机为了降低运转过程中产生的噪音，在风机转速与叶轮的大小、数量做了改变，风量相较于传统离心风机有所降低，从而导致其降温效果不如传统离心风机，但是通过适当延长通风时间，也能达到相同的降温效果。

通过对通风前后两仓粮堆各层粮温进行对比分析可以看出，两试验仓在通风前各层粮温差异性显著，温差较大，在通风后各层之间温差均可降至1.5℃以内，差异性不显著，表明经过通风两仓均实现了均衡降温，达到了通风降温的目的，且在通风过程中不存在通风死角。

3.2 两种风机对小麦部分品质及虫害发生影响对比

通风前后试验仓与对照仓小麦品质及虫害见表5。由表5可以看出，两试验仓小麦在通风前后面筋吸水率变化不显著，在试验前后均未发现有害虫活动，这与在通风期间温度较低而且试验时间较短有关[11]。使用新型低噪音风机通风前后小麦水分仅下降了0.1%，变化并不显著，可以很好地保持小麦的水分不散失，但是使用传统离心风机进行通风，可以使水分降低0.3%，通风前后差异性显著。表明新型低噪音风机虽然在降温效果上不如传统的离心风机，但是可以有效减少粮堆水分散失。

表5 通风前后两仓小麦品质及虫害情况

3.3 两种风机能耗对比

在整个通风过程中，65号仓耗电6 000 kW·h，单位能耗 0.10 kW·h（℃·t），69 号仓耗电 6900 kW·h，单位能耗 0.11 kW·h（℃·t）。可以看出使用新型低噪音风机虽然开启时间更长，但是单位耗能要低于传统的离心风机，在保证降温效果的前提下，产生了良好的经济效益。

4 结论与讨论

随着城市化速度的加快，当前有相当一部分原处于偏远郊区的粮库逐渐被居民区所包围，甚至已身处繁华的市区，随之而来的粮食出入库过程中的粉尘大、通风期间的噪音大、熏蒸散气后的有害气体排放及药剂残渣的产生等问题都受到了人们的关注。其中在通风期间，由于新建仓房的装粮线都在6 m以上，使用轴流风机或混流风机会出现通风降温不均匀的问题，尤其是在南方地区，低温天气时间短，为了快速降温，都会选择大功率离心风机进行通风[12]。新型低噪音环保风机在工作时距离设备1 m处的噪音在75 dB以下，距离20 m处可以达到40 dB以下，能有效减少风机产生的噪音污染，做到通风不扰民。

采用轴流风机或排气扇进行保水通风，由于轴流风机受风压及风量的限制，降温过程缓慢，一般要通风200 h以上，时间上是离心风机的2～3倍[13-14]，它只适用于在我国中部及北部低温时间长的地区而不适用我国南方地区。本研究对风机转速和叶轮进行调整，新型低噪音风机的出风量有所降低，在通风过程中，要达到相同的降温效果要比传统的离心风机多1～2 d，但是具有良好的保水效果，在南方地区使用也很适合。值得注意的是，通风降温的过程必然伴随着储粮降水，这在新粮入库后及时将多余水分降至安全水分具有积极作用，但是在储粮的第二年及以后，通风造成的降水势必会造成储粮数量的损失，因此通风保水的意义重大，在储粮过程中要明确通风的目的，再根据本地区储粮的实际特点，灵活选用不同的通风设备及方法，以期获得良好的经济效益、社会效益与生态效益。