王維忠，楊文生，梁超凡，于 群，欒志軼，王雪松，郭 瑞

（中央儲(chǔ)備糧大楊樹直屬庫(kù)有限公司，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 165456）

呼倫貝爾市位于內(nèi)蒙古東北地區(qū)，年平均氣溫4.0 ℃，極端高溫35 ℃，極端低溫-39 ℃，無(wú)霜期140 d左右，年均降雨量545.4 mm，年最大降雨量886.1 mm，年平均降雪量37 mm，最大積雪深度為45 cm。其相對(duì)獨(dú)特的低溫環(huán)境適宜玉米、大豆等生長(zhǎng)周期短的農(nóng)作物生長(zhǎng)，是我國(guó)大豆的主產(chǎn)區(qū)之一，年產(chǎn)量120萬(wàn)t左右。學(xué)者們對(duì)儲(chǔ)糧技術(shù)進(jìn)行了較多的研究，張學(xué)亮等[1-2]指出控溫儲(chǔ)糧技術(shù)是今后科技儲(chǔ)糧的新方向；李杰等[3]研究表明小功率軸流風(fēng)機(jī)在冬季通風(fēng)在節(jié)能減損方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)；盛強(qiáng)等[4]解決了超高大平房倉(cāng)配套儲(chǔ)糧技術(shù)相關(guān)工藝參數(shù)不明確造成的倉(cāng)容浪費(fèi)問(wèn)題；劉惠標(biāo)等[5]采用智能控制系統(tǒng)對(duì)橫向通風(fēng)進(jìn)行研究，在南方地區(qū)橫向通風(fēng)優(yōu)于豎向通風(fēng)，在通風(fēng)均勻性、保水性和降溫速率方面有優(yōu)勢(shì)。但目前對(duì)于內(nèi)蒙古呼倫貝爾東北地區(qū)極端低溫條件下的儲(chǔ)存大豆的高大平房倉(cāng)機(jī)械通風(fēng)工藝研究未見相關(guān)報(bào)道。本文主要針對(duì)極端低溫條件下，高大平房倉(cāng)儲(chǔ)存大豆不同通風(fēng)工藝的效果進(jìn)行研究，并采用SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，以期獲得該區(qū)域最優(yōu)的通風(fēng)工藝，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排和減損增效。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)倉(cāng)房及工藝

試驗(yàn)倉(cāng)房（4#、2#、1#）均為高大平房倉(cāng)，其中4#和2#倉(cāng)采用6個(gè)1.5 kW小功率軸流風(fēng)機(jī)吸出式通風(fēng)，1#倉(cāng)采用4個(gè)7.5 kW大功率離心風(fēng)機(jī)壓入式通風(fēng)，試驗(yàn)倉(cāng)房條件和通風(fēng)工藝詳見表1。

表1 試驗(yàn)倉(cāng)房基本情況

1.2 供試糧食情況

3個(gè)試驗(yàn)倉(cāng)房通風(fēng)作業(yè)前儲(chǔ)糧情況見表2。

表2 試驗(yàn)倉(cāng)房?jī)?chǔ)糧情況

1.3 試驗(yàn)設(shè)備

1.3.1 通風(fēng)設(shè)備

SFG4-2型軸流風(fēng)機(jī)：1.5 kW，風(fēng)壓270 Pa，風(fēng)量11 000 m3/h，上海第一風(fēng)機(jī)有限公司；4-72-6C型離心風(fēng)機(jī)：7.5 kW，風(fēng)壓1 116～1 760 Pa，風(fēng)量8 288～16 576 m3/h，衡水偉業(yè)儲(chǔ)糧機(jī)械設(shè)備制造有限公司。

1.3.2 測(cè)溫系統(tǒng)

GDAS-128DT/TF糧情測(cè)溫系統(tǒng)：赤峰金辰電子公司有限責(zé)任公司。

1.3.3 水分檢測(cè)設(shè)備

FA2004B型萬(wàn)分之一電子天平：上海天美天平儀器有限公司；

202-1A型電熱恒溫干燥箱：北京中興偉業(yè)儀器有限公司；

KN 195型保水磨：福斯分析儀器（蘇州）有限公司。

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 通風(fēng)工藝參數(shù)設(shè)定

按照《糧油儲(chǔ)藏技術(shù)規(guī)范》（GB/T 29890—2013）和《糧食機(jī)械通風(fēng)技術(shù)規(guī)程》（LS/T 1202—2002）執(zhí)行。

1.4.2 水分檢測(cè)方法

通風(fēng)前后均采用13點(diǎn)取樣法，分層定點(diǎn)取樣，保持檢測(cè)樣本一致性，檢測(cè)水分時(shí)依據(jù)《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測(cè)定》（GB 5009.3—2016），采用第一法即直接干燥法測(cè)定水分。

1.4.3 糧溫測(cè)定方法

通風(fēng)過(guò)程中通過(guò)糧情測(cè)溫系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)。其中，2#倉(cāng)與4#倉(cāng)均為77根電纜共308個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，1#倉(cāng)為78根電纜共390個(gè)測(cè)溫點(diǎn)。2#倉(cāng)與4#倉(cāng)2 d進(jìn)行一次檢測(cè)，1#倉(cāng)每天進(jìn)行一次檢測(cè)。

1.4.4 數(shù)據(jù)處理

采用數(shù)據(jù)處理軟件SPSS 16.0對(duì)通風(fēng)前后各倉(cāng)糧溫溫度變化進(jìn)行差異性分析，因?yàn)?#和2#倉(cāng)吸出式通風(fēng)作業(yè)時(shí)間剛好為1#倉(cāng)壓入式離心風(fēng)機(jī)用時(shí)的1倍，為便于分析對(duì)測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行同步化處理（吸出式通風(fēng)2 d視為1 d），對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)差異性分析具體步驟：Analyze→Comparemeans→Oneway→ANOVA單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同通風(fēng)工藝降溫效果分析

由表3可以看出，隨著通風(fēng)時(shí)間的延長(zhǎng)，在兩種通風(fēng)模式下，糧溫都呈下降趨勢(shì)。其中最高糧溫隨著時(shí)間變化，2#和4#倉(cāng)無(wú)顯著差異，表明通風(fēng)過(guò)程中糧堆內(nèi)部未因熱量聚集導(dǎo)致的短時(shí)間積聚現(xiàn)象；但是標(biāo)準(zhǔn)偏差未出現(xiàn)顯著的下降趨勢(shì)，表明在通風(fēng)過(guò)程中糧堆溫度下降的速度相對(duì)緩慢，上下層的溫差較大；1#倉(cāng)在通風(fēng)的1 ~ 3 d和6 ~ 7 d產(chǎn)生了顯著的差異性，標(biāo)準(zhǔn)偏差也呈下降趨勢(shì)，表明上下層的溫差下降速度較快。平均糧溫隨著時(shí)間的變化，4#倉(cāng)穩(wěn)步降低，未出現(xiàn)顯著的差異性，而2#倉(cāng)在通風(fēng)的1 ~ 2 d和7 d出現(xiàn)顯著的差異性；1#倉(cāng)則是1、4、6 d差異顯著，且1#和2#倉(cāng)標(biāo)準(zhǔn)偏差有顯著變小趨勢(shì)，表明在通風(fēng)效率上都顯著高于4#倉(cāng)，且2#倉(cāng)降溫的速度在1 ~ 5 d均大于4#倉(cāng)。這可能是因?yàn)?#倉(cāng)是2019年入倉(cāng)的糧食，經(jīng)過(guò)兩年儲(chǔ)存以后糧堆內(nèi)部孔隙度下降、糧堆通透性降低導(dǎo)致，說(shuō)明糧食儲(chǔ)存時(shí)間對(duì)小功率軸流風(fēng)機(jī)的效果也有一定的影響。最低糧溫變化情況則是2#倉(cāng)1 ~ 4 d和7 d有顯著差異，4#倉(cāng)1 ~ 3 d與7 d有顯著差異，1#倉(cāng)則是6 ~ 7 d與1 d有顯著差異，表明最低糧溫在整個(gè)通風(fēng)過(guò)程中相對(duì)的變化不顯著。綜上，大功率離心風(fēng)機(jī)在通風(fēng)效率上顯著高于小功率軸流風(fēng)機(jī)，其降溫幅度更快、效果更顯著，但通風(fēng)降溫的均勻性卻不如小功率軸流風(fēng)機(jī)。

表3 不同通風(fēng)工藝降溫效果的差異性分析

2.2 不同氣溫通風(fēng)降溫速度差異性分析

由表4可以看出，各倉(cāng)在不同外界溫度時(shí)的通風(fēng)，3個(gè)倉(cāng)最高糧溫變化無(wú)差異；最低糧溫和平均糧溫1#與4#倉(cāng)無(wú)差異，但是與2#倉(cāng)有顯著差異；同時(shí)3個(gè)倉(cāng)最低、最高和平均糧溫的降溫速度都是1#＞4#＞2#；表明在通風(fēng)過(guò)程中外界溫度對(duì)于通風(fēng)降溫速度具有顯著的影響，是極端低溫條件下影響通風(fēng)降溫速度的主要因素。因?yàn)?#、2#、1#倉(cāng)在通風(fēng)期間平均糧溫分別為-2.42、0.30、-3.25 ℃，通風(fēng)結(jié)束后4#、2#、1#倉(cāng)平均溫度分別為-5.0、-7.1、-11.4 ℃，與平均氣溫的溫差絕對(duì)值分別為12～22 ℃和5.4～13.8 ℃，內(nèi)外溫差較大；上述情況直接導(dǎo)致通風(fēng)過(guò)程中，倉(cāng)頂局部滴水結(jié)冰情況和墻壁不同程度結(jié)霜情況，而且結(jié)霜程度1#（倉(cāng)房四周）＞4#（局部少量）＞2#（基本沒有）。該情況在通風(fēng)結(jié)束后，氣溫回升前經(jīng)過(guò)大約1個(gè)月的開窗自然通風(fēng)，才能全部緩解。因此在通風(fēng)時(shí)間段的選擇上，上述各倉(cāng)通風(fēng)時(shí)間應(yīng)該進(jìn)一步提前，且平均氣溫與糧堆溫差在10 ℃以內(nèi)為宜。

表4 不同氣溫通風(fēng)降溫速率差異分析

2.3 不同通風(fēng)工藝水分及能耗變化分析

表5顯示，1#倉(cāng)離心風(fēng)機(jī)壓入式通風(fēng)，同比2#和4#倉(cāng)軸流風(fēng)機(jī)吸出式通風(fēng)在效率上同比分別提高35.6%和46.9%，可以較好地實(shí)現(xiàn)短時(shí)間、高效率的通風(fēng)降溫。但單噸能耗也同比分別上升35.3%和66.7%，水分減量同比增加0.2%。按目前國(guó)產(chǎn)大豆6 000元/t、電費(fèi)0.8元/（kW·h）測(cè)算，壓入式通風(fēng)（7.5 kW×4）一次增加成本分別比2#和4#倉(cāng)吸出式通風(fēng)（1.5 kW×6）增加79 430、79 754元。同為吸出式通風(fēng)（1.5 kW×6），2#與4#倉(cāng)能耗差異主要為2#倉(cāng)是2021年夏季新收入庫(kù)大豆，而4#是經(jīng)過(guò)兩個(gè)冬天的過(guò)冬糧，糧堆內(nèi)部冷量較大。

表5 不同通風(fēng)工藝水分及能耗變化

3 結(jié) 論

（1） 在內(nèi)蒙東北地區(qū)冬季極端低溫條件下機(jī)械通風(fēng)受到通風(fēng)時(shí)間、氣溫變化以及倉(cāng)房維護(hù)結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱性能等諸多因素的影響。其中外界氣溫對(duì)于各種通風(fēng)方式都有顯著的影響，是通風(fēng)時(shí)需要考慮的重要因素，且糧堆內(nèi)部平均溫度與氣溫的溫差不宜大于10 ℃。同時(shí)由于內(nèi)蒙東北地區(qū)高大平房倉(cāng)大多使用彩鋼板屋面，導(dǎo)熱性好，糧堆表層溫度與外界氣溫基本一致，有利于糧堆內(nèi)部溫度梯度的分布，更適宜開展吸出式通風(fēng)。如果糧堆出現(xiàn)大面積發(fā)熱或者積熱的情況，可以采用大功率離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行處理以快速、高效降溫。對(duì)于夏季高溫季節(jié)入庫(kù)的大豆，應(yīng)該加強(qiáng)庫(kù)存期間的管理，在季節(jié)交替時(shí)期，利用早晚溫差，適當(dāng)增加開窗通風(fēng)時(shí)間，逐步釋放糧堆內(nèi)部積熱，為后續(xù)冬季通風(fēng)做好準(zhǔn)備。

（2） 冬季機(jī)械通風(fēng)過(guò)程中不論是吸出還是壓入，不論大功率離心風(fēng)機(jī)還是小功率軸流風(fēng)機(jī)，都存在通風(fēng)盲區(qū)，需要進(jìn)一步加大對(duì)于通風(fēng)風(fēng)道布設(shè)和局部處理的研究。

（3） 本研究?jī)H僅對(duì)該地區(qū)3個(gè)倉(cāng)房進(jìn)行了研究，且受到日常收購(gòu)業(yè)務(wù)影響，未能在相同的氣溫條件下開展不同通風(fēng)工藝的研究，下一步將開展更廣泛和深入的研究，持續(xù)優(yōu)化內(nèi)蒙東北地區(qū)極端低溫條件下的通風(fēng)工藝，為減損降耗進(jìn)一步做好技術(shù)支撐。