吳東亮 劉 玲 蔡育池 董曉歡 白春?jiǎn)?/p>

(1 中央儲(chǔ)備糧廈門(mén)直屬庫(kù)有限公司 361026) (2 福建中儲(chǔ)糧糧油質(zhì)檢中心 350008) (3 河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院 450001)

我國(guó)糧食安全形勢(shì)總體向好，糧食供需處于緊平衡狀態(tài)。目前，我國(guó)依然是全球糧食的主要進(jìn)口國(guó)，其中大豆在世界進(jìn)口量最大，2019年進(jìn)口大豆約占全國(guó)大豆消費(fèi)總量的90%[1]，2020年的累積進(jìn)口量達(dá)10032.7萬(wàn)噸。據(jù)預(yù)測(cè)，到2025年大豆缺口約為1億噸[2]，未來(lái)10年年均增速為1.0%[3]，大豆大規(guī)模進(jìn)口的格局將長(zhǎng)期持續(xù)。我國(guó)進(jìn)口的大豆90%以上來(lái)自巴西、美國(guó)和阿根廷，進(jìn)口來(lái)源高度集中[4]，相比于國(guó)產(chǎn)大豆，進(jìn)口大豆具有中小粒、傷損粒和破碎粒較多、雜質(zhì)量含量高、水分較高和脂肪含量高等特點(diǎn)[5]，加之入境前儲(chǔ)藏環(huán)境較差等原因，進(jìn)口大豆在我國(guó)存儲(chǔ)期間存在易發(fā)熱、發(fā)霉、生蟲(chóng)和結(jié)露的問(wèn)題[6]，給進(jìn)口大豆的安全存儲(chǔ)帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)，尤其在具有高溫高濕氣候特點(diǎn)的東南沿海地區(qū)，進(jìn)口大豆的長(zhǎng)期安全儲(chǔ)藏問(wèn)題亟需解決[7]。

儲(chǔ)糧機(jī)械通風(fēng)以操作簡(jiǎn)便易行、作業(yè)費(fèi)用低、效果明顯等特點(diǎn)，已成為各類糧食倉(cāng)儲(chǔ)的必備技術(shù)[8]。本文針對(duì)進(jìn)口大豆的長(zhǎng)期安全儲(chǔ)藏問(wèn)題，結(jié)合基層實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，以機(jī)械通風(fēng)技術(shù)為切入點(diǎn)，選取我國(guó)大豆存儲(chǔ)的代表性倉(cāng)型——淺圓倉(cāng)，通過(guò)分析糧堆溫度變化和運(yùn)轉(zhuǎn)能耗，探索更加經(jīng)濟(jì)有效的通風(fēng)方法，為我國(guó)進(jìn)口大豆在東南沿海地區(qū)安全存儲(chǔ)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)倉(cāng)房

選擇中央儲(chǔ)備糧廈門(mén)直屬庫(kù)有限公司的淺圓倉(cāng)103號(hào)倉(cāng)、203號(hào)倉(cāng)和204號(hào)為試驗(yàn)倉(cāng)，倉(cāng)內(nèi)徑均為24.0 m，外徑24.56 m，頂高35.30 m，裝糧線高25.82 m，墻體結(jié)構(gòu)為鋼筋砼，倉(cāng)頂有4個(gè)軸流通風(fēng)口和4個(gè)自然通風(fēng)口，倉(cāng)底有4個(gè)地槽通風(fēng)口，設(shè)計(jì)倉(cāng)容8500 t。配備有空調(diào)控溫、氮?dú)鈿庹{(diào)、內(nèi)環(huán)流、谷物冷卻、機(jī)械通風(fēng)和電子測(cè)溫系統(tǒng)。

1.2 進(jìn)口大豆糧情

進(jìn)口大豆均來(lái)源于阿根廷，其數(shù)量、水分、雜質(zhì)、不完善粒和粗脂肪酸等基本糧情信息如表1。

表1 存儲(chǔ)于淺圓倉(cāng)的進(jìn)口大豆基本糧情信息

1.3 風(fēng)道系統(tǒng)

1.3.1 通風(fēng)設(shè)備 離心式通風(fēng)機(jī)①，型號(hào)4-72-12，功率18.5 kW，轉(zhuǎn)速1450 r/min；離心式通風(fēng)機(jī)②，型號(hào)GM30-1A,功率30 kW，轉(zhuǎn)速2900 r/min；倉(cāng)頂軸流風(fēng)機(jī)，型號(hào)BFT35-11NO.8A,功率1.5 kW，轉(zhuǎn)速960 r/min。

1.3.2 風(fēng)道布置 采用環(huán)型地槽風(fēng)道，風(fēng)網(wǎng)板為魚(yú)鱗形鍍鋅板材，倉(cāng)外風(fēng)機(jī)與通風(fēng)口直接連接，風(fēng)道截面為0.5 m×0.5 m，風(fēng)道間距為3.7 m，四周風(fēng)道距墻0.8 m，如圖1所示。

圖1 淺圓倉(cāng)一機(jī)兩道環(huán)型地槽風(fēng)道布設(shè)示意圖

1.3.3 通風(fēng)方式

1.3.3.1 倉(cāng)頂采用吸出式通風(fēng)，將倉(cāng)頂4個(gè)自然通風(fēng)口關(guān)閉，打開(kāi)倉(cāng)底4個(gè)地槽通風(fēng)口并套好防蟲(chóng)網(wǎng)，然后打開(kāi)倉(cāng)頂軸流風(fēng)口在滿足通風(fēng)條件下開(kāi)啟4臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)，進(jìn)行底層吸入式通風(fēng)。

1.3.3.2 底層全面壓入式通風(fēng)，將倉(cāng)頂4個(gè)自然通風(fēng)口和4個(gè)軸流風(fēng)口全部打開(kāi)，然后在4個(gè)地槽通風(fēng)口連接離心風(fēng)機(jī)，確保軟接頭接好以防脫落。

1.3.3.3 底層“一通三”通風(fēng)，用型號(hào)4-72-12風(fēng)機(jī)接到中圈地槽口上，打開(kāi)其他3個(gè)地槽口，關(guān)閉倉(cāng)頂通風(fēng)口，在通風(fēng)條件下進(jìn)行糧堆底層排積熱通風(fēng)。

1.3.3.4 通風(fēng)時(shí)機(jī)，當(dāng)?shù)讓悠骄Z堆溫度-外溫≥3℃,且大氣濕度小于75%時(shí)，開(kāi)啟風(fēng)機(jī)。當(dāng)3℃≥底層平均糧堆溫度-外溫≥0℃,且大氣濕度小于75%時(shí)，可進(jìn)入“慢吸”階段。當(dāng)?shù)讓悠骄Z堆溫度-外溫≥3℃,且大氣濕度小于75%時(shí)，可選擇4臺(tái)18.5 kW的離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行底層全面壓入式通風(fēng)，當(dāng)?shù)讓悠骄Z堆溫度-外溫≥5℃,且大氣濕度小于75%時(shí)，可選擇4臺(tái)30 kW的離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行底層全面壓入式通風(fēng)。

1.3.3.5 風(fēng)機(jī)組合及運(yùn)行時(shí)間，一機(jī)兩道通風(fēng)機(jī)組合及運(yùn)行時(shí)間見(jiàn)表2。

表2 一機(jī)兩道通風(fēng)風(fēng)機(jī)組合形式和運(yùn)行時(shí)間

1.4 糧情檢測(cè)系統(tǒng)

采用北京生產(chǎn)的VER 9.4-20140815型糧情測(cè)控系統(tǒng)。測(cè)溫電纜以“4-10-16”內(nèi)中外三圈布置，共計(jì)30根測(cè)溫電纜，每根分14層均勻分布，每層垂直距離1.9 m，倉(cāng)溫和倉(cāng)濕傳感器各1個(gè)。

1.5 風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)能耗計(jì)算方法

根據(jù)計(jì)算單位能耗的公式如下：

①

式中：Et——糧堆溫度每降低1℃，每噸糧食消耗的電能，kW·h/(t·℃)；

t初——通風(fēng)前糧堆平均溫度，℃；

t終——通風(fēng)后糧堆平均溫度，℃；

G——糧堆總質(zhì)量，t。

2 結(jié)果分析

2.1 103號(hào)倉(cāng)通風(fēng)期間糧溫變化情況

103號(hào)倉(cāng)通風(fēng)期間糧溫變化情況如圖2所示。103號(hào)倉(cāng)通風(fēng)降溫過(guò)程可分成六個(gè)階段：第一階段為夜間的底層通風(fēng)，底層平均糧溫降低2.2℃；表層平均糧溫降低0.7℃；全倉(cāng)平均糧溫降低0.3℃。第二階段為夜間的倉(cāng)頂吸出式通風(fēng)，底層平均糧溫降低1.6℃；表層平均糧溫降低3.4℃；全倉(cāng)平均糧溫降低0.7℃。第三階段為密閉保溫，該階段糧溫均變化不大。第四階段為夜間4臺(tái)18.5 kW的離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行底層全面壓入式通風(fēng)，底層平均糧溫降低2.6℃；表層平均糧溫降低2℃；全倉(cāng)平均糧溫降低1.2℃。第五階段為密閉保溫，底層平均糧溫升高1.2℃；表層平均糧溫升高0.1℃；全倉(cāng)平均糧溫升高0.1℃。第六階段為全天4臺(tái)18.5 kW 的離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行底層全面壓入式通風(fēng)，底層平均糧溫降低2.9℃；表層平均糧溫降低3.5℃；全倉(cāng)平均糧溫降低5.9℃。

圖2 103號(hào)倉(cāng)通風(fēng)期間糧溫變化情況

2.2 203號(hào)倉(cāng)通風(fēng)期間糧溫變化情況

圖3 203號(hào)倉(cāng)通風(fēng)期間糧溫變化情況

203號(hào)倉(cāng)通風(fēng)期間糧溫變化情況如圖3所示。203號(hào)倉(cāng)通風(fēng)降溫過(guò)程與103號(hào)倉(cāng)相同，第一階段底層平均糧溫降低1.4℃，表層平均糧溫沒(méi)有變化，全倉(cāng)平均糧溫降低0.1℃。第二階段底層平均糧溫降低4℃，表層平均糧溫降低0.8℃，全倉(cāng)平均糧溫降低0.4℃。第三階段底層平均糧溫升高2.2℃，表層平均糧溫升高0.3℃，全倉(cāng)平均糧溫升高0.7℃。第四階段底層平均糧溫降低1.7℃，表層平均糧溫降低1.7℃，全倉(cāng)平均糧溫降低1.9℃。第五階段底層平均糧溫升高0.8℃，表層平均糧溫升高0.4℃，全倉(cāng)平均糧溫升高0.6℃。第六階段底層平均糧溫降低2.9℃，表層平均糧溫降低3.9℃，全倉(cāng)平均糧溫降低5.9℃。

2.3 204號(hào)倉(cāng)通風(fēng)期間糧溫變化情況

204號(hào)倉(cāng)通風(fēng)期間糧溫變化情況如圖4所示。除第四階段夜間的倉(cāng)頂吸出式通風(fēng)、第六階段采用型號(hào)GM30-1A風(fēng)機(jī)外，204號(hào)倉(cāng)通風(fēng)降溫的其他過(guò)程與203、103號(hào)倉(cāng)相同，第一階段底層平均糧溫降低2℃，表層平均糧溫沒(méi)有變化，全倉(cāng)平均糧溫降低0.2℃。第二階段底層平均糧降低4.1℃，表層平均糧溫降低3.8℃，全倉(cāng)平均糧溫降低1℃。第三階段底層平均糧溫升高1.9℃，表層平均糧溫升高0.2℃，全倉(cāng)平均糧溫升高0.3℃。第四階段底層平均糧溫降低2.4℃，表層平均糧溫降低0.4℃，全倉(cāng)平均糧溫降低0.3℃。第五階段底層平均糧溫升高1.5℃，表層平均糧溫降低0.1℃，全倉(cāng)平均糧溫升高0.2℃。第六階段底層平均糧溫降低3℃，表層平均糧溫降低2℃，全倉(cāng)平均糧溫降低4℃。

圖4 204號(hào)倉(cāng)通風(fēng)期間糧溫變化情況

2.4 通風(fēng)耗能情況

2.4.1 試驗(yàn)倉(cāng)各階段能耗情況 試驗(yàn)倉(cāng)各階段耗能情況如表3。

表3 各階段耗能情況 (單位：kW·h)

2.4.2 試驗(yàn)倉(cāng)通風(fēng)單位耗能情況 試驗(yàn)倉(cāng)通風(fēng)單位耗能情況如表4，203號(hào)倉(cāng)與103號(hào)倉(cāng)通風(fēng)模式相同，其中平均糧溫降得最低的為103號(hào)倉(cāng)，降到了11.4℃，采用另外組合模式通風(fēng)的204號(hào)倉(cāng)，只降到了13.9℃，從通風(fēng)降溫效果看，103號(hào)倉(cāng)和203號(hào)倉(cāng)的組合通風(fēng)降溫效果比204號(hào)倉(cāng)的組合通風(fēng)降溫效果更為明顯。

從耗能角度，103號(hào)倉(cāng)和203號(hào)倉(cāng)的單位耗能較低，在后一階段采用大功率風(fēng)機(jī)通風(fēng)的204號(hào)倉(cāng)單位耗能最高。從實(shí)踐看，為達(dá)到更理想的通風(fēng)降溫效果，先對(duì)糧堆進(jìn)行底層的“一通三”通風(fēng)，然后運(yùn)用較低功率離心風(fēng)機(jī)+功軸流風(fēng)機(jī)的組合通風(fēng)方式對(duì)東南沿海地區(qū)淺圓倉(cāng)進(jìn)口大豆進(jìn)行通風(fēng)降溫，可有效降低單位能耗，達(dá)到降溫效果。

表4 淺圓倉(cāng)存儲(chǔ)進(jìn)口大豆不同通風(fēng)形式單位耗能情況

3 結(jié)論與討論

在我國(guó)東南沿海地區(qū)，運(yùn)用兩種組合通風(fēng)方式對(duì)淺圓倉(cāng)存儲(chǔ)的進(jìn)口大豆進(jìn)行了通風(fēng)降溫試驗(yàn)，三個(gè)試驗(yàn)倉(cāng)都達(dá)到了通風(fēng)降溫效果要求。采用“一通三+倉(cāng)頂吸出+密閉保溫+全面壓入+密閉保溫+全面壓入”模式的六段式通風(fēng)比采用“一通三+倉(cāng)頂吸出+密閉保溫+倉(cāng)頂吸出+密閉保溫+全面壓入”的模式單位耗能低，后者的總耗能較低。前者可降溫至11.4℃，其單位能耗為0.117 kW·h/(t·℃)，后者可降溫至13.9℃，其單位能耗為0.152 kW·h/(t·℃)，前者的效果更為理想，具有降溫快，單位能耗低，經(jīng)濟(jì)有效等特點(diǎn)。