粮仓专用空调技术升级改造*
2021-03-15吴东亮
戚 浩 吴东亮 林 云
(1 中国储备粮管理集团有限公司福建分公司 350007)(2 中央储备粮厦门直属库有限公司 361026)(3 上海云傲机电科技有限公司 201615)
随着充氮气调、空调控温等绿色储粮技术的广泛应用，以及粮库对节能高效储粮的追求[1]，控温气调技术应运而生，这就对粮仓专用空调的制冷效果、气密、隔热等性能提出了更高的要求。为追求绿色储粮更节能、更高效，我库重点对粮仓专用空调的制冷效果、气密性进行了技术性升级改造。
1 试验条件
1.1 气候条件
中央储备粮厦门直属库有限公司(以下简称厦门库)位于东南沿海地区，年平均气温21℃，冬季温暖湿润、夏季高温高湿。
1.2 仓房条件
试验仓均为浅圆仓；内径24 m，装粮线高25.82 m，设计仓容为8300 t；仓墙和仓顶均为钢筋砼结构，厚度28 cm。试验粮食基本情况见表1。
表1 储粮情况
1.3 试验设备
1.3.1 智能充氮系统 产气量为400 Nm3/h的变压吸附式制氮机组，产气浓度为99.5%。
1.3.2 数字测温系统 型号VER 9.4-20140815。
1.3.3 粮仓专用空调 型号YGLA-022DA/A，制冷量22.8 kW，功率9.1 kW。
1.3.4 环流风机 深圳生产，型号HF-250PE，额定功率255 W。
1.3.5 氧气浓度检测仪 型号X-am5000。
2 升级改造方法
2.1 制冷效果提升方法
为提高空调制冷效果，同时做好节能降耗，在现有的硬件基础上，对空调机组的内部结构进行微调，将蒸发器在机组内的摆放位置由“卧式”改为“立式”，增大了进风口过滤网的面积，减小送风侧阻力，提高风量，有效解决因风道脏堵而造成的蒸发温度过低、易结霜，空调效率变低，能耗损失过大，制冷量降低问题。
2.2 气密性提升方法
为提高空调气密性，在现有的硬件基础上，对空调机组的回风箱进行气密改造，使用5 mm pp板，在仓顶空调内部加做一个密闭箱体，把滤网，蒸发器和风机完全包裹在箱体内部，在箱体一侧预留一个法兰门，方便后期风设备维修。改造后整个降温过程都处在密闭空间里，大大提高了机组的气密性。
3 升级改造结果
将蒸发器在机组内的摆放位置由“卧式”改为“立式”后，增大了进风口过滤网的面积，由原来的20 cm×100 cm改成100 cm×100 cm，进风面积增加了4倍，风量大大增加。如图1所示，为改造前后对比图。
回风箱气密改造后，目前气密性最佳值可达到500 Pa降至250 Pa的半衰期为909 s。远大于浅圆仓实仓气密性规定(实仓气密性应满足500 Pa降至250 Pa的半衰期≥240 s)。改造前后对比如图2所示。
图2 回风箱改造前后对比图
3.1 改造后空调的使用效果
改造结束后，将空调改造仓和未改造仓的各性能进行对比。
3.1.1 制冷性能 仓房空间体积约2000 m3，在空调未开启的情况下，仓温能达到33℃，在改造前，空调开启后仓温能控制在26℃左右。在改造后，空调开启后仓温能控制在21℃左右，远超过仓房控温需求。同时我库采用一台8 P空调，相比较其他同类型仓房，空调功率一般都要12 P～15 P的才能满足仓房控温要求，大大节省了能耗。
3.1.2 气密性能 在粮仓专用空调未改造前，空调气密性条件不满足气调期间开启使用；改造后，气调期间开启空调氮气浓度可以维持在98%以上，并且延长了气调周期。解决了浅圆仓夏季整仓气调控温难的问题。
3.2 实仓使用效果
在冬季机械通风结束后，采用下充上排的方式对三个供试仓房进行充氮气调。当仓温高于23℃时，XM203仓夜间0:00～6:00进行空调控温；另外，当XM203仓外圈表层粮温高于26℃时，开启内环流风机，降低粮堆外圈粮温，外圈表层粮温低于23℃时，停止环流。XM302仓气调期间没有进行控温。供试仓房各项技术操作见表2。
表2 供试仓房技术操作
东南沿海地区浅圆仓夏季整仓气调控温难一直是难以解决的问题，市场上的空调设备都不符合当前的使用要求。样机改造后，空调不仅达到了气密性的使用条件，而且还大大提升了制冷效果。根据试验，将改造完的XM203号仓与未改造完的XM302号仓进行对比。参数如表3所示。经统计，改造仓在气调期间开启空调氮气浓度不仅都达到了98%以上，甚至最高浓度还比未开启空调的气调仓还高。改造仓开启空调后平均粮温得到了有效控制，不仅延长了气调时间，还减少了谷冷降温的使用频率，在节能降耗方面又迈出了一步。
表3 改造仓与为改造仓气调参数对比
3.3 成本及效益分析
厦门库粮仓专用空调技术升级改造平均费用为8000元/台。各供试仓房充氮需要55 h左右，制氮系统运行功率为120 kW，单仓充至氮气浓度达到98%需耗能6600 kW·h。空调运行功率为9 kW，夜间单次运行需耗能54 kW·h；两台内环流风机运行10 h耗能5 kW·h。本次试验期间，XM203空调共运行84次，单次运行6 h，内环流风机运行20次，单次运行6 h。谷冷机功率为60 kW，XM302仓气调结束后谷冷降温共耗能9730 kW·h；XM302仓从7月2日开始进行空调控温，单次运行6 h，共运行35次。保管能耗如表4所示，控温气调技术的应用可以明显降低吨粮成本，同时让气调周期延长42 d，大幅度提升了气调杀虫效果。根据试验结果显示进行一次有效杀虫的控温气调过程，改造后的粮仓专用空调在控温气调过程中发挥了非常大的作用，降低了吨粮成本，延长气调周期，大幅提升了气调杀虫效果。此外，控温气调技术的应用，减少了浅圆仓薄膜气囊密闭产生的费用[2]。这表明，升级改造后的粮仓专用空调在控温气调技术的应用具有显著的经济效益。
表4 保管能耗
4 应用前景
粮仓专用空调技术升级改造可为东南沿海地区控温气调技术应用夯实基础，也为东南沿海地区浅圆仓进口大豆长期安全储藏提供了试验依据，在促进东南沿海地区粮食安全度夏的过程中，还大大降低了能耗。
