谷物冷却机在筒仓中的应用能耗研究*

祁正亚 夏永刚 赖新华 肖铭凯 冯 硕 胡 斌

(广东省储备粮管理集团有限公司顺德直属库 5283085)

谷物冷却机作为一种绿色储粮技术,可以降低储粮的基础粮温,排除粮堆内的湿热气体,维持储粮低温状态,从而延缓粮食品质劣变,实现保鲜保质。其在储粮中的应用范围不断扩大,除对难以储存的大豆、玉米等品种进行降温控温处理外,近年来在其它品种中的应用比例也逐渐增多。尤其在南方地区,冬季低温期较短,通风期难以满足降温要求的,谷物冷却机成为较好的降温辅助设备。此外,谷物冷却机较普通离心风机,还具有变频、噪音低等优点,适于对降噪要求较高的库区粮堆的降温工作。为提高控温储粮水平,近年来我库开始大力推广应用谷物冷却机,尤其针对筒仓粮层厚,通风时间长以及外界低温通风时机短等不利条件,我库将谷物冷却机应用作为主要通风降温措施。本文通过对2021年我库谷物冷却机在筒仓中应用能耗跟踪,对比在不同条件下的能耗,进而分析影响谷冷机能耗的重要因素,为谷物冷却机的高效应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验仓型

由于谷物冷却机在我库几种筒仓仓型中均进行了应用,而各仓型的结构及通风系统具有明显不同,如表1。

表1 几种不同的筒仓结构特点

上述仓型均配备测温系统、气调及环流系统等。

1.2 试验粮种

除大直径筒仓储存稻谷、小麦、玉米品种外,其余仓型仅储存小麦。入库粮食的质量均符合国标三等以上的质量标准要求。

1.3 主要试验设备

采用6台YGLA-130型谷物冷却机轮流试验,谷冷机参数为:名义制冷量137 kW,额定总功率为67.8 kW,风机转速2900转(变频控制),风机风量14500 m3/h,风机全压4300 Pa,风级2级,温度控制范围7℃～25℃,湿度控制范围60%～95%,出风口直径DN600。

1.4 试验方法

1.4.1 谷冷方法 根据控温需要,对粮堆进行谷冷降温。主要包括两种方式:入库时,边入边谷冷,均温、稳粮情;整仓处理,降低基础粮温。其中大直径筒仓谷冷时,受风压过大限制,底部接3台谷物冷却机(a、b、c),其中1台与通往内圈的通风口相连,另外2台与通往外圈的通风口相连。而其它筒仓底部通风口只接1台谷物冷却机。采用通风保温软管与底部通风口连接,连接时确保风管无漏气。谷冷时,一般采用连续不间断谷冷方式。

1.4.2 能耗核算 采用计算单位能耗方法。即:单位能耗(kW·h/℃/t)=总能耗/平均降温差/粮堆数量。

2 结果与分析

2.1 不同季节谷冷能耗对比

表2为2021年8月、9月、12月对大直径筒仓小麦、稻谷进行谷冷降温时的单位能耗,从表2中可看出,8月、9月的谷冷能耗明显高于12月,且随着外温的下降,谷冷所需单位能耗逐步下降。主要因为8月、9月为高温季节,降低气温所需的能耗较高,而气温越低,所需的降温能耗越小。图1为小麦、稻谷8月、9月与12月平均能耗对比情况,其中稻谷的能耗12月仅是9月的45%,小麦12月是8月的56%,说明冬季谷冷降温可明显降低能耗。

图1 不同季节下大直径筒仓谷冷能耗情况

表2 不同季节下小麦、稻谷的谷冷能耗

2.2 边入边谷冷与整仓谷冷的能耗对比

大直径筒仓由于仓容量大,粮食入库的时间跨度较长,为避免入库过程中出现异常粮情,往往采取边入库边谷冷的方式,如在入至一半仓容时即开始谷冷均温,既可以排除粮堆内积聚的湿热气体,稳定粮情,又可以降低粮堆的基础粮温。而对于其它筒仓仓型则在入完库后才进行谷冷。表3为不同时间段大直径筒仓采用边入库边谷冷与整仓谷冷的能耗对比情况。

表3 边入边谷冷与整仓谷冷情况对比

图2为8月～9月、11月～12月对小麦仓采取边入库边谷冷、整仓谷冷的平均能耗对比,其中,采用边入库边谷冷能耗是整仓谷冷的58%、55%。分析其主要原因:采用边入库边谷冷方式,粮层厚度尚未达到满仓高度,粮层阻力较小,能耗损失也小。另一方面,采用边入库边谷冷往往在夜间气温相对较低时实施,谷冷的效率也更高。我库一般选择在入粮接近一半(1万吨)时开始实施谷冷均温。边入库边谷冷方式除使谷冷能耗明显下降外,还可以及时排除粮堆内湿热气体,均衡粮温,稳定粮情,避免因入库时间长,来粮湿热不均等导致的发热、虫霉活跃现象。

图2 边入库边谷冷与入库后谷冷能耗对比图

2.3 不同筒仓仓型的能耗对比

针对我库不同的筒仓仓型进行谷冷降温能耗跟踪对比,表4为我库大直径筒仓、大小立筒仓、星仓的谷冷情况,除大直径筒仓采用3台谷冷机处理外,其余均采用1台谷冷机。为确保在相近的外界气温条件下进行比较,选择8月～10月同一时间段谷冷数据进行对比。

表4 不同筒仓仓型下谷冷能耗使用情况

其中,大直径筒仓的平均能耗为0.427 kW·h/℃/t,星仓的平均能耗为0.563 kW·h/℃/t,大立筒仓的平均能耗为0.336 kW·h/℃/t,小立筒仓的平均能耗为0.712 kW·h/℃/t。因此,我库不同仓型谷冷能耗从低到高顺序为:大立筒仓<大直径筒仓<星仓<小立筒仓。

谷冷能耗除与外界温度有关外,还与谷冷通风时粮堆的阻力密切相关,而粮堆阻力除取决于粮堆厚度外,还与通风道设计结构有关,小立筒仓、星仓由于底部通风道设计得较窄,且风道通风面积小,不利于谷冷时风量快速进入粮堆,因而降温的速度慢,谷冷时间长,能耗较高。

2.4 不同品种的谷冷能耗对比

2021年,我库对储存的小麦、稻谷、玉米等均开展谷冷降温试验,表5为不同品种的谷冷能耗情况。

表5 不同品种的谷冷平均能耗对比

从表5可看出,在同一时间段,不同品种的谷冷单位能耗相差不大。

3 结论与讨论

3.1 谷冷降温是控温储粮的重要方式,其能耗大小受外界温度、粮堆结构、使用方式影响而不同,本试验说明,大直径筒仓采用边入库边谷冷降温的方式有利于降低谷冷能耗,其能耗仅为入库后谷冷能耗的55%～58%。且边入库边谷冷有利于均衡粮温,稳定粮情,避免因入库时间长造成的粮情异常现象的发生。

3.2 在外界温度较低的季节或时段进行谷冷降温,可明显降低能耗。本试验中,稻谷12月的谷冷单位能耗仅是9月的45%,小麦12月是8月的56%。冬季使用谷物冷却机通风降温除可以弥补冬季低温期短,通风时机不足的问题,还可以明显降低谷冷能耗。日常应尽量采用夜间等温度相对较低的时段进行谷冷降温。

3.3 各仓型因结构和通风道结构不同,其谷冷能耗具有一定的差异。通风道窄,通风面积小的仓型,谷冷能耗往往较高。因此,在仓型设计方面也应考虑到谷冷的使用要求,可进一步优化风道设计方式,从而降低谷冷能耗。

3.4 本试验中,对小麦、稻谷、玉米谷冷时的平均能耗相差不大。