华南地区不同仓型谷冷降温技术对比试验*

赵 磊 张景宇 李松伟 潘柏西 雷腾飞 王 磊

(广东省储备粮管理总公司东莞直属库 523145)

低温储藏通常是指利用自然低温条件或人工冷源，降低储粮温度，并采取隔热保温措施，延长粮温回升期，确保粮食在储藏期间维持在一定的低温状态，增加粮食储藏稳定性的一种主要控温储粮技术[1]，而谷冷机控温则是重要的措施之一。

由于不受自然条件限制且降温效率高[2]，近年来谷物冷却机在华南地区常用来对堆粮进行控温。但目前国内谷冷控温试验研究普遍应用于平房仓[3-4]，对大粮堆、厚粮层的高大仓型研究较少。本研究以玉米作为试验对象，通过对不同仓型开展谷冷降温试验，研究其降温效果及能耗费用等方面的对比情况，以期为谷冷控温技术在华南地区不同仓型中的应用提供更多理论依据及技术参考。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1仓房条件 选取我库浅圆仓Q21仓、大直径筒仓Q44仓作为试验仓房，仓房结构如图1所示。浅圆仓Q21仓直径25m，设计装粮高度28.5m，设计仓容10000t，仓内配有中心减压管，28根测温电缆；大直径筒仓Q44仓直径29m，设计装粮高度40.5m，设计仓容20000t，仓内配有中心减压管，43根测温电缆。风道示意图见图2～图3。

图1 仓房结构示意图

图2 浅圆仓风道示意图

图3 大直径筒仓风道示意图

1.1.2供试粮食 供试粮食情况见表1。

表1 供试粮食情况

1.1.3试验仪器与设备 谷冷机：YGLA-130DA/A，制冷量137kW，装机功率64.3kW，送风量10789m3/h。

温湿度计：VAISALA手持式温湿度仪表，相对湿度测量范围：0～100%RH，温度测量范围0～40℃。

集风罩：定制专用集风罩，高76cm，上口直径7cm，下口直径49.5cm，上下口面积比为1∶50。

低速风表：DFA-Ⅲ型机械风速表，测量范围0.3m/s～0.5m/s。

粮温检测系统：GGS粮情测控系统。

扦样器：粮仓深层扦样器。

1.2 试验方法

1.2.1谷冷通风方案 Q44仓、Q21仓均使用2台谷冷机进行谷冷通风作业，谷冷机参数及设置见表2。

表2 各试验仓谷冷机配置

1.2.2水分检测扦样点布置 谷冷降温作业前后，在Q21仓距中心减压管1m、6m和11m设置取样点，每点取样深度为26m，每2m扦取一份样品，检测其水分的变化；Q44仓距中心1m，7m和13m设置取样点，每点取样深度为34m，每2m扦取一份样品，检测其水分的变化。

1.2.3水分测定 采用GB5494-85中的105℃恒重法测定。

1.2.4粮面表观风速 谷冷降温作业期间，Q21仓沿东、西、南、北四个方向在距中心减压管1m、6m和11m处设置检测点，检测粮面表观风速；Q44仓沿东、西、南、北四个方向在距中心减压管1m、7m和13m处设置检测点，检测粮面表观风速。

2 结果与分析

2.1 不同仓房谷冷降温效果比较

如表3所示，浅圆仓和大直径筒仓按照设定温度谷冷降温后，平均粮温降幅在8.0℃左右，内、中、外圈均可达到理想降温效果；谷冷能够有效降低粮堆温差，可将浅圆仓、大直径筒仓的内、中、外圈平均粮温差值保持在2.0℃以内；浅圆仓内、中、外圈降温幅度大小与谷冷前的基础粮温有关，基础粮温越高的圈层，降温幅度越大；大直径筒仓外圈基础粮温较高，但降温幅度却偏低，这可能与大直径筒仓外圈风道较长，风压损失较大有关。

表3 谷冷仓房粮温变化情况(单位：℃)

2.2 不同仓房谷冷降温速率比较

从表4得知，粮层高度低的浅圆仓Q21仓平均降温速率比粮层高度较高的大直径筒仓Q44仓高0.5℃/d，且其高温粮层向上推移速度接近Q44仓的2倍。其主要原因是大直径筒仓Q44仓粮堆高、粮层阻力大，同时Q44仓杂质含量为0.8%，明显高于浅圆仓杂质含量，较多的杂质会增大粮层阻力，易形成通风死角，从而减缓整体降温速率。

表4 谷冷仓房降温速率情况

2.3 谷冷降温前后水分变化情况

从表5可以看出，浅圆仓和大直径筒仓按照设定出风湿度75%谷冷降温后，平均水分含量均有不同程度的下降，其中大直径筒仓Q44仓由于基础水分高、谷冷时间长，水分下降幅度较大，Q21仓由于基础水分低，水分下降幅度较小；谷冷后仓内水分基本一致，谷冷降温对内、中、外圈水分含量的均匀性有一定提升作用。

表5 谷冷仓房水分变化情况

2.4 谷冷降温期间粮面表观风速

从表6～表8可知，在2台谷冷机运行时，浅圆仓各圈层、各点位表观风速均大于大直径筒仓，平均表观风速高出大直径筒仓2/3；大直径筒仓4台谷冷机运行时，平均表观风速较2台运行时有大幅提高；在2台谷冷机运行时，浅圆仓各点位平均表观风速均匀性好，差值为0.001m/s，远低于大直径筒仓，大直径筒仓存在个别点位平均表观风速偏低情况，特别是南侧方位，在4台谷冷机运行时平均表观风速为0.011m/s，比北侧方位低0.007m/s，这可能与大直径筒仓南侧粮堆下方存在杂质聚集区有关。

表6 Q21仓2台谷冷机运行时表观风速检测记录(单位:m/s)

表7 Q44仓2台谷冷机运行时表观风速检测记录(单位:m/s)

表8 Q44仓4台谷冷机运行时表观风速检测记录(单位:m/s)

2.5 谷冷降温能耗比较

从表9可知，浅圆仓Q21仓谷冷时间217h，粮堆平均粮温降温幅度8.0℃，耗电量14360kW·h，单位能耗0.18(kW·h)/℃·t，吨粮成本1.23元/t。大直径筒仓Q44仓谷冷时间674h，粮堆平均粮温降温幅度8.6℃，耗电量62906kW·h，单位能耗0.40(kW·h)/℃·t，吨粮成本2.86元/t。结果表明，在降温幅度相差较小的情况下，大直径筒仓耗电量与单位能耗均明显高于浅圆仓。其原因主要是：①大直径筒仓Q44仓平均降温速率比浅圆仓Q21仓的低一半。②浅圆仓Q21仓谷冷环境温度与送风温度差值7℃左右，而大直径筒仓Q44仓谷冷期间环境温度与送风温度差值15℃左右，降温幅度比浅圆仓大1倍。③根据本次试验取样质量检验情况，Q44仓内圈平均杂质含量为3.0%，中圈和外圈平均杂质含量分别为0.6%和0.4%，中心进粮口单点进料使内圈杂质出现严重聚集，导致谷冷期间内圈1号测温电缆等几处位置粮温不降反而上升，出现积热不散现象。虽经单管通风结合谷冷降温处理得到有效解决，但对整仓的降温速率及能耗费用产生了重要影响。Q44仓谷冷28d共用时674h，但在谷冷第22d，整仓平均粮温已由26℃降至18℃，最高粮温(除1号测温电缆外)由31℃降至25℃以内，整体高温粮层已基本排出。但由于1号测温电缆降温缓慢的影响，谷冷机作业时间延长6d，大幅增加了降温能耗。

表9 谷冷仓房能耗对比

3 讨论与建议

3.1谷冷控温技术可有效运用于浅圆仓、大直径筒仓降低粮温及均衡温差。针对大直径筒仓体积大，粮堆高、降温速率低的情况，建议尝试采用更大功率风机的谷冷机进行探索试验，对比找出更适合该仓型的谷冷设备。

3.2设定出风湿度75%时，浅圆仓和大直径筒仓谷冷降温后平均水分含量均有不同程度的下降，为降低水分损失，建议谷冷通风期间适当调整送风湿度。

3.3针对大直径筒仓粮面表观风速低且各方位均匀性差的问题，建议严格把好粮食入库质量关，尽量减少杂质含量，降低粮层阻力。

3.4大直径筒仓没有在风道内安装挡风板前，不建议使用4台谷冷机同时运行。大直径筒仓Q44仓谷冷降温期间曾尝试采用4台谷冷机同时降温通风，但在启用不久后便发现其中1台谷冷机发生反转，该机冷量无法输送出去，而水冷系统仍在持续制冷降温导致水冷铜管发生冻裂。引起谷冷机反转的原因可能是该仓入粮前未安装风道挡板，4台谷冷机同时运行时产生强烈的对冲现象。建议以后在大直径筒仓谷冷降温前(入粮前)，采用挡板隔开风道，尝试分别接入2台、3台、4台谷冷机进行对比降温试验，探索更适合该仓型或特殊降温需求的谷冷降温方式。

3.5在允许选择谷冷时机的情况下，建议将环境温度作为重要参考因素之一，尽量选择环境温度相对较低的时期作业，从而降低整体能耗。

3.6建议研制单管通风布管装置，以提高单管通风布管效率，减轻布管劳动强度，从而实现早布管、早降温、减能耗。