冬季内环流均温技术在浅圆仓中的应用研究*

杜 娟 高玉升 王立宇 张 伟 郭建伟 孙振睿

[中储粮(天津)仓储物流有限公司 300452]

夏季运用内环流控温技术能有效控制仓温及表层粮温,维持仓温及表层粮温在23℃～25℃,达到准低温储粮标准。但采用内环流技术安全度夏后,随着外界气温逐渐下降至0℃以下,粮堆表层粮温受仓温及外温影响,变化剧烈,导致仓温和表层粮温快速下降,会逐渐出现“冷皮热心”现象,因大豆富含不饱和脂肪酸和蛋白质,易发生氧化变质、吸湿生霉、结块、发热等储粮隐患。

为解决上述问题,参考相关研究成果[1-5],天津仓储公司开展了冬季内环流控温技术的研究,通过环流风机将粮堆内部的湿热空气送至仓内空间,以均衡仓温、仓湿和表层粮温,有效解决了夏季内环流仓房在过冬时出现的表层生霉、结露等储粮安全隐患,在华北地区实现了冬季内环流均温储粮。

1 试验材料

1.1 试验仓房

天津仓储公司浅圆仓于2014年6月交付使用,墙体为钢筋混凝土,仓顶使用聚氨酯发泡保温,地面为混凝土,浅圆仓内直径25.0 m,装粮线高度27.15 m,核定仓容10500 t;仓顶4个自然通风口,4个轴流风机口,通风方式为地下槽,通风道为梳状,一机八道,配备2台4 kW的环流离心风机,直径300 mm的环流保温管道。

选择经过夏季内环流安全度夏的202号仓(试验仓)和105号仓(对照仓)作为试验仓房。

1.2 试验粮食

202号仓和105号仓储存的粮食均为同国别、同批次入仓的进口大豆,质量接近,粮温情况基本一致。详情见表1。

表1 试验粮食基本情况

1.3 内环流控温设备

两仓安装了相同的内环流控温系统,包括仓房现场控制柜(1台)、环流风机(2台)、仓内温湿度传感器(1个)、仓外保温环流管道(2套,保温棉3 cm厚)。

仓房现场控制柜采用集中控制,包括主控制模块、分控制模块、电气控制回路和现场手动按钮开关;环流风机选用BHKF-400-Ⅱ型离心风机,安装于仓房的对称位置,风量5000 m3/h,风压1250 Pa,功率4 kW,转速1450 r/min,电压380 V;仓外保温环流管道利用浅圆仓两侧的谷冷机回风管作为内环流管道,仓外环流管网最小管径300 mm。内环流控温系统示意图见图1。

图1 内环流控温系统示意图

在环流风机的作用下,将粮堆内部湿热空气从浅圆仓通风道抽出,通过环流管道送至仓内空间,从而达到均衡仓内温湿度和表层粮温的目的。

2 试验方法

2.1 冬季通风蓄冷

202号仓和105号仓在2020年11月底至2021年1月中旬,选择冬季气温较低的时机进行整仓机械通风降温蓄冷。当整仓平均粮温不超过5℃,单点最高粮温不超过10℃时结束通风,此时粮堆内部已存有大量冷源。

2.2 夏季内环流控温系统参数设置

为满足准低温储存条件,202号仓和105号仓于2021年6月25日开始夏季内环流试验,设置启停参数为:当系统检测仓温≥26℃时,内环流控温系统自动开启离心风机;当仓温≤24℃时,内环流控温系统自动关闭离心风机。

2.3 冬季内环流控温系统参数设置

为满足均衡储存条件,202号仓(试验仓)于2021年10月27日开始冬季内环流试验。试验时,开启内环流系统,参数设置为:每日分三个时段自动启停内环流风机,2:00、5:00、22:00自动开启离心风机;4:00、7:00、24:00自动关闭离心风机。105号仓(对照仓)采用常规处理方法,包括局部打管通风、人工挖沟处理、防护等。

2.4 冬季内环流控温过程记录

2021年10月27日～12月21日开展了冬季内环流试验。当气温、仓温及表层粮温温差小于5℃,停止内环流通风,累计通风时长为336 h。通风期间检测出风口风速为4.4 m/s左右,出风口温度在11℃～13℃,出风口湿度在55%～67%。202号仓试验数据详见表2。

表2 内环流控温试验数据

3 结果与分析

3.1 控制效果分析

3.1.1 仓温 两仓仓温变化情况见图2。

图2 202号仓和105号仓仓温变化

由图2可知,试验期间,202号仓仓温在外界气温突然下降时,利用粮堆气体与仓内气体的共同作用,仓温变化波动小;105号仓仓温因外温变化仓温变化较大。由此可见,试验仓比对照仓的仓温更加均衡,并且仓温变化较为平稳,受外温影响较小。

3.1.2 仓湿 试验期间两仓仓湿变化情况见图3。

图3 两仓仓湿变化

由图3可知,在试验期间,105号仓仓湿随外湿变化而变化;202号仓仓湿相对平稳。说明开展冬季内环流技术仓湿几乎不受外湿影响,利用仓内空气进行密闭环流控湿,可以有效控制仓湿,减少因湿度变化出现水分损耗或结露等现象。

3.1.3 最高粮温与整仓平均粮温 试验期间两仓最高粮温、表层粮温与整仓平均粮温变化情况,见图4～图6。

图4 两仓最高粮温变化

由图4和图5可知,试验期间,两仓最高粮温均有变化。202号仓在内环流风机通风的作用下,最高粮温一直处于稳步降低的趋势,且粮堆表层温度随仓温变化逐渐降低;而105号仓在气温下降的季节,最高粮温和表层粮温有升高现象,经粮情检查后发现,粮堆表面局部区域出现轻微结露发霉现象,导致粮温出现异常。这说明经夏季内环流的仓房在不进行粮面翻倒、单管通风等储粮措施的情况下,在冬季易出现结露发霉现象;而采用冬季内环流均温技术的202号仓最高粮温和表层粮温呈缓慢下降趋势,利用粮堆气体和仓内气体的中和作用可以有效控制仓温对表层粮温的影响,不会因温湿度骤降而出现异常粮情。

图5 两仓表层平均粮温变化

由图6可知,两仓平均粮温都呈缓慢下降趋势,202号仓环流通风气体交换量相对较大,降温幅度较大,105号仓为自然降温,只能降低表层和墙壁边缘的粮温,降温幅度较小,由此证明,冬季内环流不会引起仓内平均粮温的升高,反而会利用均衡后的仓温在粮堆内部环流,从而降低整体平均粮温,更有利于安全储粮。

图6 两仓整仓平均粮温变化

3.2 冬季内环流控温前后水分对比分析

试验前后,按照GB/T 5491-1985《粮食、油料检验、扦样、分样法》和GB 5009.3-2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》要求,每半月扦取试验仓样品并检测水分,详见表3。

表3 试验前后粮食基本情况

由表3可见,试验前后202号仓水分在内环流试验期间基本无变化,说明内环流控温不会引起储粮水分的明显变化,有一定的保水作用。

3.3 粮情稳定性分析

202号仓在试验期间粮情稳定,未发生结露生霉、储粮害虫孳生、粮温异常等情况;105号仓在试验期间仓温和表层粮温温差较大,中心表层区域出现局部轻微结露、发热等现象,其它区域粮面下15 cm处也出现粮食发硬情况,采取单管通风降温处理及翻动粮面等措施后达到安全储粮条件,且在结露区域发现少量储粮害虫(书虱),使用惰性粉进行粮面防护。

由此可见,冬季内环流控温技术能有效解决冬季温差过大引发的粮堆表层结露,霉变结块,内部发热等难题,并能有效预防储粮害虫孳生,确保粮食品质良好。

3.4 经济效益分析

两仓在试验期间产生的具体费用见表4。

表4 202号仓与105号仓费用情况

由表4可看出,105号仓吨粮费用0.37元/t,202号仓吨粮费用0.20元/t,采用冬季内环流控温系统的试验仓实现了储粮安全过冬,节省了对异常粮情处理产生的费用,同时也减少劳务人员和保管人员的劳动量,经济效益和环境效益显著。

4 试验结论

4.1 冬季内环流均温技术能有效均衡仓温、仓湿和表层粮温,解决冬季气温急剧下降造成的粮堆表层生霉、结露等问题。

4.2 冬季内环流控温可以降低仓储作业人员的劳动强度。

4.3 冬季内环流控温系统运行成本低,降低了异常粮情处理的人工费、电费、药剂费用,总体经济效益明显。

4.4 冬季内环流控温不会引起储粮水分的明显变化。

4.5 采取冬季内环流控温通风的仓房冬季储粮更加稳定。