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        淺圓倉徑向通風(fēng)技術(shù)儲糧全周期應(yīng)用研究

        2023-10-23 05:27:12申志成武傳森
        糧食加工 2023年5期
        關(guān)鍵詞:糧溫倉房環(huán)流

        杜 浩,申志成,邱 輝,武傳森

        (中央儲備糧日照倉儲有限公司,山東 日照 276826)

        淺圓倉儲存進(jìn)口大豆時,對中心通風(fēng)死角部位的通風(fēng)降溫效率要求極高。淺圓倉在常規(guī)機(jī)械通風(fēng)條件下,需耗費大量人力物力對中心雜質(zhì)聚集區(qū)進(jìn)行局部打管降溫處理,通風(fēng)過程中往往出現(xiàn)中心區(qū)域降溫速度滯后于周邊糧堆降溫速度的情況,造成整體通風(fēng)時間長、通風(fēng)效率低、水分丟失嚴(yán)重,從而增加儲糧安全保管成本。

        1 材料與方法

        1.1 材料

        1.1.1 倉房基本條件

        選取日照倉儲公司317 號、316 號同批次入庫的2 棟倉進(jìn)行對比試驗,其中317 號倉為淺圓倉徑向通風(fēng)系統(tǒng)試驗倉,316 號倉為常規(guī)倉房對照倉。2棟倉房均為2016 年投入使用,核定倉容為10600 t,頂高為31 m,設(shè)計裝糧線高度為20 m,倉內(nèi)直徑為30 m,墻體為鋼筋混凝土,屋頂為聚氨酯保溫材料。

        1.1.2 儲糧基本情況

        選取2 棟同批次入庫的進(jìn)口大豆儲糧倉房,儲糧情況如表1 所示。

        表1 試驗倉儲糧基本情況

        1.2 試驗方法

        對入庫結(jié)束后的儲糧倉房進(jìn)行儲糧全過程數(shù)據(jù)跟蹤,主要從三個方面進(jìn)行對比分析。一是夏季入庫后,對同批次入庫的2 棟淺圓倉開展谷冷降溫通風(fēng)對比試驗;二是冬季蓄冷通風(fēng)期間,對上述倉房開展機(jī)械通風(fēng)降溫對比試驗;三是儲糧度夏期間,對上述倉房開展內(nèi)環(huán)流均溫通風(fēng)對比試驗;四是出庫后,對損耗及單噸費用進(jìn)行對比。

        1.3 試驗器材

        試驗采用的主要器材有:糧情測控系統(tǒng)、谷冷機(jī)、混流風(fēng)機(jī)、離心風(fēng)機(jī)、單管風(fēng)機(jī)、內(nèi)環(huán)流風(fēng)機(jī)。通風(fēng)設(shè)備具體參數(shù)見表2。

        表2 通風(fēng)設(shè)備參數(shù)統(tǒng)計表

        2 試驗過程

        2.1 扦樣點布置

        分別對317 倉、316 倉的糧堆水分進(jìn)行定點分層扦樣檢測,并做好標(biāo)記。設(shè)點原則:沿倉房半徑由內(nèi)向外在水平方向設(shè)7 點,垂直方向每2 m 設(shè)一點,共10 點;通風(fēng)結(jié)束后對試驗倉和對照倉糧堆水分在原檢測點再次進(jìn)行扦樣檢測,分析2 棟倉的通風(fēng)對糧堆水分變化的影響,扦樣點布置見圖1。

        圖1 糧堆水分扦樣點示意圖

        2.2 基礎(chǔ)糧情穩(wěn)定性對比分析

        入庫平倉結(jié)束后,對試驗倉與對照倉的糧溫進(jìn)行跟蹤統(tǒng)計,具體數(shù)據(jù)詳見表3。

        表3 入庫后糧溫變化對比

        通過數(shù)據(jù)可以看出,2 棟淺圓倉入庫后試驗倉和對照倉基礎(chǔ)糧溫基本一致,經(jīng)過10 d 的儲存后試驗倉平均糧溫和最高糧溫基本無變化,平均溫保持在27.5 ℃左右,最高溫保持在28.9 ℃左右,中心部位糧溫出現(xiàn)不同程度地下降,分析原因為試驗倉多功能中心管改造后的風(fēng)網(wǎng)面積增加,垂直通風(fēng)管的煙囪效應(yīng)使中心雜質(zhì)區(qū)的糧溫得到有效控制。對照倉平均糧溫變化不大,基本維持在28.5 ℃,但最高糧溫由31.1 ℃上升至36.3 ℃,主要出現(xiàn)在中心雜質(zhì)聚集部位。

        2.3 谷冷作業(yè)對比分析

        2.3.1 作業(yè)方式

        對2 棟倉房采用谷冷機(jī)進(jìn)行組合式降溫通風(fēng),其中,317 倉谷冷降溫期間,將冷風(fēng)通過側(cè)壁回風(fēng)管壓入倉房空間,利用中心管配置的離心風(fēng)機(jī),將倉房空間的冷風(fēng)壓入中心通風(fēng)道,通風(fēng)期間氣流經(jīng)糧面及中心通風(fēng)道進(jìn)入糧堆,中上部糧堆氣流斜向下,底部氣流水平進(jìn)入垂直支風(fēng)道,最后匯入四周環(huán)形主風(fēng)道,經(jīng)混流風(fēng)機(jī)排出倉外,實現(xiàn)降溫通風(fēng)的目的;316 倉谷冷降溫期間,在317 倉的基礎(chǔ)上還需配合人工布管,對中心部位雜質(zhì)區(qū)開展單管通風(fēng)作業(yè),每天根據(jù)糧溫變化,不斷加深通風(fēng)單管在糧堆內(nèi)的深度,將空間冷風(fēng)壓入糧堆內(nèi)部,快速降低通風(fēng)死角部位的糧溫,使整倉糧溫能夠均勻下降。通過對比試驗驗證徑向通風(fēng)工藝的可行性。

        2.3.2 通風(fēng)效率對比

        通過谷冷通風(fēng)作業(yè),317 倉與316 倉糧堆溫度均得到有效控制,具體數(shù)據(jù)見表4。

        表4 谷冷通風(fēng)前后溫度對比

        通過谷冷通風(fēng)降溫作業(yè),317 倉最高糧溫主要分布在倉房四周下部,經(jīng)過半個月的儲存后全倉糧溫變化正常,最高糧溫由28.9 ℃降至27.1 ℃;316倉在317 倉停止通風(fēng)后繼續(xù)作業(yè)9 d,高溫點主要集中在中心落料點附近,谷冷作業(yè)結(jié)束后又對高溫部位進(jìn)行單管局部處理,經(jīng)過一周的處理,最高溫由36.3 ℃降至31.2 ℃。由此可見,試驗倉通風(fēng)效率和通風(fēng)均勻性明顯高于對照倉。

        2.3.3 水分變化對比

        谷冷降溫通風(fēng)前后分別對2 倉進(jìn)行定點分層扦樣檢測水分含量,具體數(shù)據(jù)見表5。

        表5 谷冷作業(yè)前后各層平均水分值 %

        317 倉通風(fēng)前水分為12.3%,通風(fēng)后水分為11.8%,水分降幅為0.5%。316 倉通風(fēng)前水分為12.4%,通風(fēng)后水分為11.4%,水分降幅為1%。試驗倉因谷冷通風(fēng)時間短,水分變化幅度較?。粚φ諅}因處理中心部位發(fā)熱點,谷冷通風(fēng)作業(yè)時間較長,水分損失大于試驗倉,兩倉對比,試驗倉相較對照倉水分損失減少0.5%,因此徑向通風(fēng)保水效果更佳。

        2.4 機(jī)械通風(fēng)作業(yè)對比

        2.4.1 作業(yè)方式

        機(jī)械通風(fēng)模式與谷冷通風(fēng)模式相同,由外界自然冷源替代谷冷機(jī)機(jī)械制冷,減少了谷冷機(jī)的使用。

        2.4.2 通風(fēng)效率對比

        經(jīng)統(tǒng)計,317 試驗倉和316 對照倉機(jī)械通風(fēng)時長及糧溫變化見表6。

        表6 機(jī)械通風(fēng)時長及前后溫度對比

        317 倉機(jī)械通風(fēng)作業(yè)時長為592 h,316 倉機(jī)械通風(fēng)時長為855 h,在通風(fēng)降溫目標(biāo)基本一致的情況下,試驗倉通風(fēng)時間明顯少于對照倉的通風(fēng)時間,通風(fēng)效率更高。

        2.4.3 水分變化對比

        機(jī)械通風(fēng)作業(yè)前后,分別對317 試驗倉與316對照倉進(jìn)行水分檢測,具體情況見表7。

        表7 機(jī)械通風(fēng)前后各層平均水分值 %

        通過表7 可以看出,試驗倉與對照倉機(jī)械通風(fēng)期間水分損失分別為0.7%、0.9%,試驗倉比對照倉理論水分減量少0.2%。相比之下,采用徑向通風(fēng)模式開展機(jī)械通風(fēng)作業(yè),保水減損效果更優(yōu)。

        2.5 內(nèi)環(huán)流均溫通風(fēng)均勻性對比分析

        鑒于徑向通風(fēng)系統(tǒng)與常規(guī)機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)道設(shè)置不同,為驗證該系統(tǒng)對內(nèi)環(huán)流均溫通風(fēng)作業(yè)是否產(chǎn)生影響,在儲糧度夏期間,對試驗倉與對照倉同時開展了內(nèi)環(huán)流均溫通風(fēng)試驗,通風(fēng)期間,兩棟倉作業(yè)啟停時間及通風(fēng)時長基本一致。

        2.5.1 倉溫及糧溫

        度夏期間,利用內(nèi)環(huán)流系統(tǒng)對試驗倉和對照倉分別進(jìn)行均溫通風(fēng),截止到9 月15 日,試驗倉與對照倉倉溫總體控制在25~26℃之間,兩棟倉的糧溫均隨著外溫升高逐漸上升,試驗倉上三層平均糧溫19.2℃,對照倉上三層平均糧溫20.2℃。內(nèi)環(huán)流均溫期間,兩棟倉設(shè)備運行時長一致,降溫效果無明顯差別,糧溫正常,倉溫均控制在可控范圍內(nèi),詳見圖2。

        圖2 內(nèi)環(huán)流均溫作業(yè)溫度對比曲線圖

        2.5.2 倉濕

        利用內(nèi)環(huán)流系統(tǒng)進(jìn)行均溫通風(fēng),通風(fēng)期間,317試驗倉與316 對照倉的倉濕均能有效控制在40%以內(nèi)。截至9 月15 日,內(nèi)環(huán)流效果良好,倉濕得到有效控制。

        經(jīng)驗證分析,淺圓倉徑向通風(fēng)系統(tǒng)與常規(guī)機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)在開展內(nèi)環(huán)流均溫通風(fēng)作業(yè)時,控溫效果無明顯差異。

        3 結(jié)果分析

        進(jìn)口大豆經(jīng)過1 個存儲周期(2 年),試驗倉和對照倉于2021 年11 月完成出庫任務(wù),2 棟倉在靜態(tài)保管期間糧情穩(wěn)定,糧溫正常,無蟲害、無霉變、無事故。通過對通風(fēng)能耗、成本效益及儲存損耗進(jìn)行對比分析,使用徑向通風(fēng)系統(tǒng)的倉房相比常規(guī)儲存的倉房在能耗、成本及損耗方面有大幅減少。

        3.1 能耗對比分析

        試驗倉和對照倉在整個保管儲存過程中,分別進(jìn)行了谷冷通風(fēng)、機(jī)械降溫通風(fēng)和內(nèi)環(huán)流均溫通風(fēng),通風(fēng)能耗對比如下:

        由表8 可以看出,入庫后開展谷冷通風(fēng)降溫作業(yè),試驗倉與對照倉相比,谷冷通風(fēng)單位能耗節(jié)約0.12 kW·h/(℃·t)。

        表8 谷冷通風(fēng)能耗分析

        由表9 可以看出冬季降溫蓄冷通風(fēng)作業(yè)期間,試驗倉與對照倉相比,機(jī)械通風(fēng)單位能耗減少0.07 kW·h/(℃·t)。

        表9 機(jī)械通風(fēng)能耗分析

        由表10 看出在度夏期間采用內(nèi)環(huán)流均溫通風(fēng),試驗倉與對照倉單位能耗均為0.071kW·h/(℃·t)。

        表10 內(nèi)環(huán)流通風(fēng)能耗分析

        通過谷冷通風(fēng)、機(jī)械通風(fēng)和內(nèi)環(huán)流均溫通風(fēng)單位能耗可以看出,在一個輪換周期內(nèi),試驗倉相比對照倉整體單位能耗可減少0.19 kW·h/(℃·t)。

        3.2 保管成本對比分析

        試驗倉和對照倉整個儲存期間的作業(yè)電費、人工費用統(tǒng)計數(shù)據(jù),詳見表11。

        表11 電費、人工費對比分析

        通過表11 可以看出,試驗倉噸糧費用比對照倉噸糧費用低4.34 元/t。

        3.3 保管損耗對比分析

        2021 年,根據(jù)出庫計劃安排,先后對對照倉(出庫時間:2021 年10 月20~26 日)、試驗倉(出庫時間:2021 年11 月1~6 日)進(jìn)行出庫作業(yè),并對出庫進(jìn)行全過程監(jiān)控,2 棟倉整體出庫流暢,均無板結(jié)現(xiàn)象,無料堵現(xiàn)象。出庫結(jié)束后,對2 棟倉入庫數(shù)據(jù)、出庫數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總,并統(tǒng)計損耗,具體數(shù)據(jù)見表12。

        通過上表可以看出,試驗倉實際儲存損耗為81.905 t,損耗率為0.79%,對照倉實際儲存損耗為128.51 t,損耗率為1.24%,試驗倉比對照倉減少0.45%的儲存損耗。

        由此可見,通過對同批次的2 棟倉房進(jìn)行全過程監(jiān)控,對谷冷通風(fēng)、機(jī)械通風(fēng)、內(nèi)混流均溫通風(fēng)的數(shù)據(jù)全過程跟蹤發(fā)現(xiàn),徑向通風(fēng)系統(tǒng)對淺圓倉節(jié)能減損、降本增效成果顯著,為后期推廣提供有力數(shù)據(jù)支撐。

        4 總結(jié)

        4.1 經(jīng)濟(jì)效益分析

        綜合以上數(shù)據(jù)分析,使用徑向通風(fēng)系統(tǒng)的倉房相比常規(guī)儲存的倉房,淺圓倉儲存1 萬t 計算,效益分析如下:

        (1)按照保管成本折算:1 棟倉1 個輪換周期可節(jié)約成本4.34 萬元。

        (2)按照保管損耗折算:1 棟倉1 個輪換周期可減少損耗45 t,大豆單價4 500 元/t 計算,節(jié)約費用20.25 萬元。

        綜合分析,每保管1 萬t 大豆,單個輪換周期可節(jié)約24.59 萬元。

        4.2 建設(shè)成本分析

        安裝徑向通風(fēng)系統(tǒng)的倉房,可取消常規(guī)地槽風(fēng)道(單倉16 萬元)和地槽蓋板(單倉16.8 萬元)、降低單倉滑模高度(因倉內(nèi)地坪降低減少的倉體的高度60 cm,成本約5 萬元),單倉可節(jié)約建設(shè)成本37.8萬元,剔除徑向通風(fēng)系統(tǒng)安裝費用31 萬元,單倉仍可節(jié)約建設(shè)成本6.8 萬元。

        4.3 推廣的可行性分析

        (1)平臺功能強(qiáng)。安裝徑向通風(fēng)系統(tǒng)后的淺圓倉能夠與倉房現(xiàn)有儲糧功能完美融合在一起,可以實現(xiàn)谷物冷卻、機(jī)械通風(fēng)、內(nèi)環(huán)流均溫、環(huán)流熏蒸、充氮氣調(diào)等科學(xué)保糧技術(shù),兼容性強(qiáng)。

        (2)應(yīng)用途徑廣。無論夏季入庫谷冷通風(fēng)亦或是冬季機(jī)械降溫通風(fēng),徑向通風(fēng)系統(tǒng)中的中心通風(fēng)裝置以及環(huán)形主風(fēng)道、豎向支風(fēng)道能夠縮短通風(fēng)途徑比,不僅能夠?qū)崿F(xiàn)倉內(nèi)循環(huán)降溫,還可實現(xiàn)倉外取風(fēng)降溫,通風(fēng)應(yīng)用率高。

        (3)安全性能強(qiáng)。中心通風(fēng)管的主體結(jié)構(gòu)頂天立地,處于倉房的正中心,倉頂由槽鋼焊接在倉頂部,倉底焊接在地面,入庫作業(yè)時糧食由中心落料,由出料口穩(wěn)定、緩慢溢出,出庫作業(yè)時糧食由中心口穩(wěn)定、緩慢出料,且能夠減小出庫的動力載荷,減小糧食對倉體的損傷。

        (4)通風(fēng)效率高。確定每倉通風(fēng)是否結(jié)束,主要以雜質(zhì)聚集區(qū)能否處理徹底為準(zhǔn),淺圓倉徑向通風(fēng)模式首先處理雜質(zhì)聚集區(qū),相比常規(guī)機(jī)械通風(fēng),淺圓倉徑向通風(fēng)作業(yè)時間更短,通風(fēng)效率更高。

        (5)通風(fēng)均勻好。徑向通風(fēng)模式對解決淺圓倉單點落料產(chǎn)生的中心通風(fēng)死角問題效果顯著,能促進(jìn)外界冷風(fēng)快速穿透中心糧堆,實現(xiàn)全倉均衡通風(fēng)。

        (6)保水效果優(yōu)。徑向通風(fēng)相比常規(guī)機(jī)械通風(fēng)模式通風(fēng)時間縮短,可大幅減少儲糧通風(fēng)水分損失,有效實現(xiàn)了保水減損,經(jīng)濟(jì)效益明顯。

        (7)人工成本低。淺圓倉徑向通風(fēng)作業(yè)期間無需額外采取單管通風(fēng)等輔助措施,避免了打單管作業(yè)產(chǎn)生的人工勞動量,節(jié)約了勞動成本費用。

        (8)自控程度高。淺圓倉徑向通風(fēng)模式實現(xiàn)了糧情處理過程中人工“零參與”,若將該系統(tǒng)并入智能通風(fēng)控制系統(tǒng),將全面實現(xiàn)自動化控制,有助于推動智能化糧庫建設(shè)向縱深發(fā)展。

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