陳明明 黃浙文 吳俊友 蒙鐘森 陳 戈 張婷婷

(1 中央儲(chǔ)備糧?？谥睂賻煊邢薰?571152)(2 成都中儲(chǔ)糧儲(chǔ)備有限公司 610305)

海南地處熱帶，長夏無冬，屬于高溫高濕儲(chǔ)糧區(qū)，年平均氣溫23℃～28℃，是我國最“濕、熱”的地區(qū)，儲(chǔ)糧難度最大。近年來，中儲(chǔ)糧海南公司全面應(yīng)用“氮?dú)鈿庹{(diào)+空調(diào)控溫+谷冷蓄冷+通風(fēng)降溫”控溫氣調(diào)儲(chǔ)糧技術(shù)，執(zhí)行“冬季降溫通風(fēng)+春季密閉隔熱+夏秋空調(diào)控溫+適時(shí)谷冷蓄冷+全年氮?dú)鈿庹{(diào)”的技術(shù)路線，有效解決了糧食品質(zhì)下降快、蟲害控制難、異常糧情多等問題，連續(xù)多年實(shí)現(xiàn)免熏蒸。

但在氣調(diào)期間，如果出現(xiàn)局部結(jié)露、發(fā)熱等異常糧情，或糧堆進(jìn)行谷冷和通風(fēng)時(shí)，需要反復(fù)揭開薄膜和重新密閉薄膜，造成氮?dú)獠槐匾睦速M(fèi)，增加勞動(dòng)量。為解決以上問題，我?guī)爝\(yùn)用密閉式變頻制冷機(jī)組和配套的密封環(huán)流管道，開展膜下環(huán)流降溫試驗(yàn)。

1 試驗(yàn)材料

1.1 試驗(yàn)倉房

試驗(yàn)在?？谥睂賻煊邢薰纠铣欠止?0號(hào)倉、12號(hào)倉開展，試驗(yàn)倉房基本情況見表1。

表1 試驗(yàn)倉房基本情況

1.2 試驗(yàn)倉儲(chǔ)糧情況

10號(hào)倉、12號(hào)倉存儲(chǔ)方式為倉內(nèi)散儲(chǔ)，儲(chǔ)糧情況見表2。

表2 試驗(yàn)倉玉米基本情況

1.3 膜下環(huán)流降溫系統(tǒng)

膜下環(huán)流降溫系統(tǒng)主要包括：密閉式變頻制冷機(jī)組、雙層保溫風(fēng)管、茂金絲薄膜、保溫管路安裝配件、地上通風(fēng)籠等。

試驗(yàn)倉通風(fēng)系統(tǒng)為單側(cè)地上籠，2個(gè)通風(fēng)口均在南側(cè)，通風(fēng)道為一機(jī)三道，通風(fēng)途徑比1.42∶1。

1.4 設(shè)備與材料

密閉式變頻制冷機(jī)組：廣東產(chǎn)，型號(hào)LF30GKVG，制冷量15.0 kW～46.0 kW，風(fēng)量8000 m3/h，溫度控制范圍10℃～25℃，最大功率16.5 kW，壓縮機(jī)1臺(tái)為直流變頻渦旋式，制冷劑工質(zhì)為R410A，送風(fēng)機(jī)為可變頻離心風(fēng)機(jī)，設(shè)備配置了壓力控制系統(tǒng)，風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和送風(fēng)閥門根據(jù)設(shè)定壓力實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，確保薄膜不脫落。

糧情測控系統(tǒng)：北京產(chǎn)，每根電纜分4層測溫點(diǎn)，系統(tǒng)主要包括通訊主線、RTU板、測溫電纜、倉內(nèi)連接線、中控機(jī)、計(jì)算機(jī)、溫濕度傳感器。

其他輔材：茂金絲薄膜(厚度0.13 mm)，密封膠條，一拖三分風(fēng)箱(主接口Φ350 mm，支接口Φ160 mm)，PVC彎頭(Φ350 mm)，PVC管道(Φ160 mm)，雙層保溫風(fēng)管，窗戶開孔封板、卡箍等。

2 試驗(yàn)方法

2.1 設(shè)置密封式環(huán)流系統(tǒng)

糧食入倉結(jié)束，平整糧面，安裝環(huán)流管道系統(tǒng)，在倉房通風(fēng)口一側(cè)的中間窗戶安裝開孔封板，開孔直徑350 mm，封板開孔處正反面各焊接1個(gè)直徑350 mm、長0.3 m的圓管。用雙層保溫風(fēng)管連接開孔封板和糧面上的分風(fēng)箱進(jìn)風(fēng)口，分風(fēng)箱3個(gè)出風(fēng)口接3根長2 m、直徑160 mm的分風(fēng)管。

2.2 密閉糧堆

用密封膠條將茂金絲薄膜嵌壓進(jìn)預(yù)先安裝好的糧面、大門、通風(fēng)口等處的雙槽管中，糧面薄膜長寬要比倉房實(shí)際長寬多出1.5 m～2.0 m，以便形成氣囊。分風(fēng)箱進(jìn)風(fēng)口穿過糧面薄膜，薄膜與分風(fēng)箱結(jié)合部位用密封膠和膠管密閉。

2.3 氣密性檢測

利用壓力衰減法檢測倉房氣密性。打開進(jìn)氣閥，開啟風(fēng)機(jī)抽氣，糧堆形成負(fù)壓狀態(tài)，采用U型壓力計(jì)測量糧堆氣密性，記錄從-300 Pa→-150 Pa的時(shí)間，10號(hào)倉、12號(hào)倉氣密性見表3。

表3 試驗(yàn)倉房氣密性情況

2.4 充氮?dú)庹{(diào)

充氮模式為上充下強(qiáng)排工藝，先將氣囊充滿，然后一邊向氣囊充氣，一邊通過強(qiáng)排風(fēng)機(jī)強(qiáng)制排氣，直到糧面還有少量氣囊時(shí)停止強(qiáng)排，同時(shí)保持繼續(xù)充氣，如此循環(huán)多次，逐步置換糧堆內(nèi)氧氣，待試驗(yàn)倉氮?dú)鉂舛忍嵘?8%后結(jié)束充排。

2.5 膜下環(huán)流降溫系統(tǒng)安裝運(yùn)行

密閉式變頻制冷機(jī)組的進(jìn)風(fēng)口同時(shí)連接試驗(yàn)倉2個(gè)通風(fēng)口，送風(fēng)口通過雙層保溫風(fēng)管、窗戶封板與糧面分風(fēng)箱進(jìn)風(fēng)口連接。制冷機(jī)組運(yùn)行參數(shù)設(shè)置如下：送風(fēng)溫度14℃，膜內(nèi)壓力設(shè)置3.0 Pa。制冷機(jī)組根據(jù)外溫和設(shè)定的送風(fēng)溫度和膜內(nèi)壓力等參數(shù)，自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)頻率和送風(fēng)閥門大小。倉內(nèi)氣囊壓力不能大于3.5 Pa，否則壓力過大易造成薄膜脫落。

2.6 數(shù)據(jù)記錄與采集

膜下環(huán)流降溫期間，糧情測溫系統(tǒng)每天上午9點(diǎn)采集試驗(yàn)倉氣溫、倉溫、糧溫等數(shù)據(jù)，制冷機(jī)組后臺(tái)自動(dòng)記錄風(fēng)機(jī)啟停狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)。制冷機(jī)組安裝了單獨(dú)電表，可準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)用電量，便于記錄分析能耗、噸糧成本。

3 結(jié)果與分析

3.1 糧溫變化情況

試驗(yàn)期間，試驗(yàn)倉溫度變化情況見表4～表6。

表4 環(huán)流降溫期間10號(hào)倉各層平均糧溫變化 (單位：℃)

表5 環(huán)流降溫期間12號(hào)倉各層平均糧溫變化 (單位：℃)

表6 通風(fēng)前后平均糧溫對(duì)比 (單位：℃)

如表4～表6所示，膜下環(huán)流降溫為下行通風(fēng)，氣流運(yùn)行方向從糧堆表層穿過糧堆到底層。降溫過程中各層平均糧溫逐漸降低，通風(fēng)結(jié)束后各層平均糧溫相差不大，降溫均勻性較好。

如表4、表5所示，10號(hào)倉和12號(hào)倉降溫效率相差較大，兩倉平均糧溫均從23.5℃降至17.5℃，10號(hào)倉從12月1日到12月19日，耗時(shí)18 d，而12號(hào)倉試驗(yàn)從10月16日到11月12日，耗時(shí)26 d。降溫效率隨著外溫的升高而明顯降低。

經(jīng)查詢當(dāng)?shù)貧庀筚Y料，10號(hào)倉試驗(yàn)期間平均氣溫為23℃～27℃，12號(hào)倉試驗(yàn)期間平均氣溫為17℃～21℃。說明降溫效率相差較大的原因主要是外界環(huán)境氣溫不同。

3.2 糧食水分變化情況

試驗(yàn)前后整倉水分變化情況見表7。由表7可知，10號(hào)倉試驗(yàn)前整倉水分12.8%，試驗(yàn)結(jié)束后整倉水分12.9%，12號(hào)倉試驗(yàn)前后整倉水分均為13.8%，未發(fā)生變化，說明膜下環(huán)流降溫通風(fēng)具有較好的保水效果。

表7 試驗(yàn)前后整倉水分對(duì)比

3.3 能耗情況與分析

為對(duì)比膜下環(huán)流降溫通風(fēng)與谷冷作業(yè)的能耗，另選3號(hào)倉為能耗對(duì)比倉，3號(hào)倉倉型、儲(chǔ)糧品種、糧情等均與試驗(yàn)倉相近，3號(hào)倉在10月中旬開展谷冷降溫作業(yè)，平均糧溫從23.5℃降至17.5℃，谷冷與膜下環(huán)流降溫試驗(yàn)?zāi)芎那闆r見表8。

表8 谷冷與膜下降溫試驗(yàn)倉能效表

由表8可知，膜下降溫單位能耗較谷冷高28.7%。膜下循環(huán)降溫通風(fēng)單位能耗較谷冷高的主要原因：一是膜下循環(huán)降溫作業(yè)為下行通風(fēng)，需先降低倉溫，進(jìn)而降低糧溫，加上進(jìn)風(fēng)出風(fēng)的管路長，較多冷量損耗在進(jìn)風(fēng)送風(fēng)和降低倉溫上，而谷冷冷風(fēng)直接通過4 m長的保溫風(fēng)管進(jìn)入地上通風(fēng)籠，損耗的冷量較少；二是膜下環(huán)流降溫時(shí)，制冷機(jī)組受薄膜壓力的限制，不能發(fā)揮設(shè)備的最佳制冷效果，造成一定程度的能耗浪費(fèi)。

由表8可知，不同時(shí)間的膜下環(huán)流降溫通風(fēng)，同樣的糧溫降溫區(qū)間，外溫越高，單位能耗越高，12號(hào)倉的單位能耗較10號(hào)倉高30.3%。主要原因是外溫越高，就需要消耗越多的冷量在進(jìn)風(fēng)送風(fēng)途中和降倉溫上，因而單位能耗隨著外溫升高而大幅升高。

3.4 氮?dú)鉂舛茸兓c分析

12號(hào)倉試驗(yàn)前檢測氮?dú)鉂舛?8.8%，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)檢測氮?dú)鉂舛?7.3%。10號(hào)倉試驗(yàn)前氮?dú)鉂舛?8.5%，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)氮?dú)鉂舛?6.7%。膜下內(nèi)循環(huán)制冷系統(tǒng)保持氮?dú)庑Ч惶硐搿?/p>

內(nèi)循環(huán)降溫通風(fēng)過程中，由于糧層厚度，在底層形成負(fù)壓，空氣不斷通過底部墻體滲入，氣囊正壓，氣體不斷滲出。另外設(shè)備長時(shí)間運(yùn)行，雙層保溫風(fēng)管氣密等級(jí)不高，也導(dǎo)致糧堆內(nèi)氮?dú)馀c外界空氣不斷交換，導(dǎo)致糧堆氮?dú)鉂舛认陆怠?/p>

4 結(jié)論與討論

4.1 利用定制的變頻制冷機(jī)組，可以實(shí)現(xiàn)不揭膜前提下，降低糧堆整體糧溫，膜下內(nèi)環(huán)流降溫通風(fēng)前后，糧堆氮?dú)鉂舛葟?8%下降到87%，糧堆氮?dú)饬魇л^多。

4.2 下行式膜下環(huán)流通風(fēng)，需先降低倉溫，再降低糧溫，加之送風(fēng)回風(fēng)管道較長，大量的冷量消耗在降低倉溫和風(fēng)管上，下行式膜下環(huán)流降溫通風(fēng)能耗較上行式谷冷高。下行式膜下環(huán)流通風(fēng)降溫受外界溫度影響較大，外溫偏高時(shí)，制冷效果差，單位能耗明顯升高。

4.3 膜下循環(huán)降溫通風(fēng)具有一定的保水功能。

4.4 試驗(yàn)所用的雙層保溫風(fēng)管的隔熱性能和氣密性等級(jí)較低，如將雙層保溫送風(fēng)和回風(fēng)管道改為固定的PVC保溫管道，降溫能效和氮?dú)獗３帜芰?yīng)會(huì)有一定提升。

4.5 我國南方地區(qū)，控溫氣調(diào)儲(chǔ)糧技術(shù)應(yīng)用較普遍，建議在倉房設(shè)計(jì)階段，提前考慮氣調(diào)期間的膜下控溫技術(shù)，通過配置密閉式空調(diào)，在糧堆和通風(fēng)系統(tǒng)上安裝膜下環(huán)流管道，實(shí)現(xiàn)氣調(diào)期間膜下控溫，進(jìn)一步優(yōu)化控溫氣調(diào)儲(chǔ)糧工藝。