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        淺圓倉不同控溫方式效果及能耗研究*

        2021-03-29 04:33:24翁勝通
        糧食儲藏 2021年6期

        張 景 翁勝通 向 征

        (中央儲備糧廣東新沙港直屬庫有限公司 523147)

        中央儲備糧廣東新沙港直屬庫有限公司(下稱“新沙港公司”)位于東莞市麻涌鎮(zhèn),地處珠江入??讵{子洋東側(cè)。該區(qū)域為亞熱帶季風(fēng)性氣候,平均全年降水量達(dá)1830 mm,全年平均氣溫約23℃,全年日照時間1900 h,長夏無冬,屬于典型的第七儲糧生態(tài)區(qū)。本區(qū)域“高溫、高濕”的氣候特點,使其成為我國安全儲糧難度最大、成本最高的地區(qū)[1]。新沙港公司淺圓倉在度夏期間倉溫高,積熱嚴(yán)重,糧面長時間高溫(32℃~35℃),因溫差產(chǎn)生的濕熱轉(zhuǎn)移導(dǎo)致糧面下800 mm~1000 mm糧層發(fā)熱,嚴(yán)重危害糧食的安全儲存[2]。為有效控制淺圓倉度夏期間倉溫和表層糧溫,新沙港公司從2017年起分步對全部淺圓倉安裝了“量身定制”的控溫儲糧專用空調(diào)。從應(yīng)用情況看,控溫效果明顯,但與傳統(tǒng)儲糧方式相比,運行成本相對較高。我們通過創(chuàng)新性探索分段開啟空調(diào)控溫,適當(dāng)調(diào)高控溫溫度,既實現(xiàn)了綠色、安全儲糧的要求,同時也有效降低了空調(diào)控溫能耗。

        1 試驗材料

        1.1 試驗倉房

        試驗倉房為新沙港公司南庫區(qū)淺圓倉,倉房直徑25 m,檐高16.0 m,裝糧線高15.6 m,設(shè)計倉容6500 t。倉頂為鋼筋混凝土澆筑拱形頂蓋,外層噴涂聚氨酯隔離涂料層、混凝土防水層和巖石改性瀝青防水卷材。倉壁為中間有空氣層的夾心隔熱墻。倉頂設(shè)有8個通風(fēng)口,其中拱形頂蓋上下各4個,均勻?qū)ΨQ分布。取上下各一個通風(fēng)口改造為空調(diào)進(jìn)風(fēng)和回風(fēng)口,下側(cè)進(jìn)風(fēng),上側(cè)回風(fēng)。倉內(nèi)布置23條測溫電纜,呈三圈環(huán)狀分布,每根測溫電纜垂直分布7個測溫點。

        1.2 試驗設(shè)備

        制冷空調(diào):YGLA-034DA/A倉儲專用空調(diào),上海產(chǎn),制冷量34.2 kW,功率16.2 kW,送風(fēng)量7374 m3/h。空調(diào)監(jiān)測倉溫傳感器位于倉內(nèi)距糧面1 m左右的中心點。

        糧溫、倉溫檢測系統(tǒng):北京產(chǎn)。測溫范圍-40℃~80℃,溫度誤差≤±0.5℃,溫度重復(fù)誤差≤±0.2℃。

        1.3 儲糧情況

        試驗選取淺圓倉536、543、545、548 4個倉為試驗倉,糧情如表1所示。

        表1 試驗倉儲糧基本情況

        2 試驗方法

        試驗倉分別在2019年和2020年7月至9月采用不同的空調(diào)控溫模式,對比度夏期間糧食的整倉糧溫、平均糧溫變化以及空調(diào)的能耗變化。

        2.1 控溫方法

        2019年空調(diào)控溫設(shè)定倉溫控制目標(biāo)為25℃,24 h開機(jī)。2020年控溫儲糧,空調(diào)開啟方式分為兩種,其中536、548倉設(shè)定倉溫控制目標(biāo)為27℃,每天11:00~23:00空調(diào)運行;543、545倉設(shè)定倉溫控制目標(biāo)為28℃,每天12:00~24:00開機(jī)。

        2.2 糧溫檢測方法

        每周二和周四檢測糧溫并記錄,同時在2020年控溫期間選取其中三天對倉溫每2小時檢測1次,跟蹤不同時段倉溫的變化情況。糧溫檢測分為表層平均糧溫檢測和整倉平均糧溫檢測,表層糧溫檢測點位于糧面下50 cm處。

        2.3 能耗記錄

        控溫期間每天早上9點記錄每臺空調(diào)電表讀數(shù)。

        3 試驗結(jié)果與分析

        3.1 表層控溫效果

        為方便對比,糧溫檢測按開始控溫后第一次測溫記錄為第一次,后面以此類推,對比控溫開始后相同天數(shù)的糧溫變化??販卦囼炂陂g,試驗倉表層平均糧溫如圖1。

        圖1 表層平均糧溫變化曲線

        由圖1可以看出,2019年控溫期間表層平均糧溫明顯低于2020年控溫期間表層糧溫。2019年控溫期間,試驗倉表層平均糧溫25.3℃,高于倉溫控制目標(biāo)0.3℃。2020年控溫期間,536、548倉表層平均糧溫29.1℃,高于倉溫控制目標(biāo)2.1℃。543、545倉表層平均糧溫30.2℃,高于倉溫控制目標(biāo)2.2℃。雖然2020年控溫期間表層糧溫略高于倉溫控制目標(biāo),但在以往未采用空調(diào)控溫度夏期間,大豆糧堆表層800 mm~1000 mm會因濕熱轉(zhuǎn)移產(chǎn)生不同程度的發(fā)熱異常,采用空調(diào)控溫后,有效減緩了濕熱轉(zhuǎn)移,較好抑制了表層糧溫的上升,基本避免了糧堆表層發(fā)熱的現(xiàn)象,為進(jìn)口大豆的安全度夏提供了更好的技術(shù)保障。

        3.2 整倉控溫效果

        控溫試驗期間,試驗倉平均糧溫變化如圖2所示。

        圖2 平均糧溫變化曲線

        由圖2可以看出,在試驗開始前,試驗倉基礎(chǔ)糧溫基本一致。在控溫度夏期間整體糧溫均有一定程度的升高,2019年7月至9月各試驗倉平均糧溫上升2.3℃,2020年7月至9月各試驗倉平均糧溫上升2.4℃。由此可以看出,不同模式的空調(diào)控溫對度夏過程中整體糧溫的影響區(qū)別較小。在空調(diào)控溫期間,整倉糧溫的上升主要受倉壁的熱傳導(dǎo)和糧食自身呼吸作用的影響。

        3.3 間歇式控溫的倉溫變化情況

        選取2020年8月17日至19日連續(xù)三天每2 h檢測試驗倉倉溫,得到倉溫變化曲線如圖3所示。

        由圖3可以看出,在空調(diào)開啟的控溫時段,平均倉溫26.5℃~28.8℃??照{(diào)關(guān)閉后的4 h內(nèi)倉溫逐漸上升至29.7℃~30.9℃,產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因是由于試驗倉屋蓋表層鋪貼瀝青防水卷材,顏色為黑色,較為吸熱,在夏季太陽直射數(shù)小時后,表層溫度最高可達(dá)60℃以上,加上水泥屋蓋具有較好的保溫作用,待外界溫度低于屋蓋溫度后,水泥屋蓋會持續(xù)放熱,從而造成空調(diào)停機(jī)后倉溫會有一定程度的回升。雖然停機(jī)后倉溫有一定程度的回升,但仍大幅低于未安裝空調(diào)時度夏期間超過35℃~39℃的倉溫。

        圖3 倉溫變化曲線

        3.4 不同控溫方式能耗對比

        試驗期間能耗情況如表2所示。

        表2 試驗倉空調(diào)能耗情況

        由表2可以看出,試驗倉在2019年7月至9月控溫期間空調(diào)總用電量為59004 kW·h,噸糧能耗約為2.61 kW·h/t,試驗倉在2020年7月至9月控溫期間空調(diào)總用電量為36215 kW·h,噸糧能耗約為1.60 kW·h/t,2020年較2019年控溫噸糧能耗降低了38.7%。在2020年控溫期間,設(shè)定不同倉溫控制目標(biāo)的情況下,空調(diào)能耗也有所差別,536、548倉倉溫控制目標(biāo)為27℃,單倉平均能耗為10553 kW·h,噸糧能耗為0.93 kW·h/t,543、548倉倉溫控制目標(biāo)為28℃,單倉平均能耗為7585 kW·h,噸糧能耗為0.67 kW·h/t。

        4 結(jié)論與討論

        4.1 在南方高溫高濕地區(qū),度夏期間采用空調(diào)控溫技術(shù)能夠有效控制倉溫,從而基本避免表層糧堆因倉溫過高產(chǎn)生的濕熱轉(zhuǎn)移,從而造成面層發(fā)熱問題,特別是針對進(jìn)口大豆的度夏保管,起到關(guān)鍵作用。同時較低的倉溫也減緩了蟲害的產(chǎn)生,是一種綠色安全的儲糧新技術(shù)。

        4.2 通過對比兩種不同模式的空調(diào)控溫模式,結(jié)果表明間歇式控溫相對于持續(xù)控溫雖然面層平均糧溫有小幅升高,但對度夏期間的面層發(fā)熱仍有較好的控制作用,對比傳統(tǒng)控溫方式可以節(jié)約38.7%的噸糧能耗,并且當(dāng)控溫目標(biāo)調(diào)高1℃時噸糧能耗約可下降28.0%。

        4.3 采用間歇式空調(diào)控溫技術(shù)能夠有效抑制倉溫升高和表層糧溫的上升,但由于試驗倉頂蓋聚集熱量較多在夜間持續(xù)放熱造成夜間倉溫升高。如何調(diào)整開停機(jī)時機(jī),避免因頂蓋放熱造成的倉溫回升還有待探討。

        4.4 采用儲糧專用空調(diào)控溫是南方地區(qū)糧食安全度夏的重要手段,在綠色儲糧技術(shù)高速發(fā)展的今天,空調(diào)控溫技術(shù)有廣泛的應(yīng)用前景。如何使用好空調(diào)控溫技術(shù),減少空調(diào)能耗,是拉動現(xiàn)代低溫儲糧技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的重要線索[3]。

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