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。
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)。
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
1.3.1 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
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)。
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。
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
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℃。
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
2.4.1 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
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)。