工艺技术_在浅圆仓应用谷物冷却低温储粮技术生产性试验总结

在浅圆仓应用谷物冷却低温储粮技术生产性试验总结摘 要：报告重点介绍了在辽宁省5个新建国储库点的18个浅圆仓中开展的有关谷物冷却低温储粮技术生产性试验的情况。从试验条件、主要试验结果、初步经济效益和社会效益分析等方面，论证了在浅圆仓中应用谷物冷却机冷却通风进行低温储藏的可行性和重要性。 关键词：浅圆仓；谷物冷却机；低温储藏；生产性试验0 前言 2000年8月起，国家粮食局下达了“关于作好谷物冷却机冷却储粮等四项新技术生产性试验”的任务，根据有关精神和具体要求，按照粮食储藏技术咨询专家组的提出的试验计划和方案，由辽宁省粮科所作为技术依托单位，在辽宁省的辽阳辽化国家粮食储备库、铁岭国家粮食储备库、沈阳前进国家粮食储备库、阜新细河国家粮食储备库、盘山胡家国家粮食储备库共5个试验库点，积极开展了在“浅圆仓中应用谷物冷却低温储粮技术的生产性试验”工作。通过近2年的试验，取得了大量的数据和资料，积累了一定的经验，特别是有关浅圆仓储粮的关键技术问题得到了初步解决，坚定了浅圆仓的使用者对确保安全储粮的信心。现将试验情况和主要结果简要汇报如下：1 试验条件综述11 试验仓房规格、储粮种类和数量表1 各试验库点基本情况一览表试验库点供试浅圆仓规格(直径m檐墙高m )供试仓房数量(座)储粮种类储粮数量( t )辽阳辽化国储库D3014.51稻谷5600铁岭国储库D3014.53玉米13929沈阳前进国储库D28.516.57玉米49228D28.517.45玉米35789阜新细河国储库D3014.51玉米7187盘山胡家国储库D3014.51稻谷6212由表1可知：此次试验共涉及5个试验库点的18座浅圆仓，供试储粮为1.2万吨稻谷和10.6万吨玉米。12 试验仓房的机械通风网络系统辽化、铁岭、阜新和盘山国储库的供试仓的通风网络系统均由2组放射性全开孔地槽风道组成,详见图1(a)；前进国储库的供试仓的通风网络系统由4条独立的环状全开孔地槽风道组成，详见图1(b)。图1 供试浅圆仓仓房两种风道示意图试验结果表明：上述2种通风网络系统的布设形式均能满足谷物冷却机送风的需要。13 试验仓房的粮情测控系统辽化、铁岭、阜新和盘山国储库均采用辽宁省宽甸粮食测温仪器厂生产的PN-4H型号（系列）温（湿）度微机测控系统。不同之处是，辽化和盘山国储库单仓共设30条测温电缆，内、中、外环分别分成8、10、11层共272个粮温检测点组成；铁岭和阜新国储库单仓共设29条测温电缆，内、中、外环分别分成8、10、11层共261个粮温检测点组成。前进国储库采用的是加拿大OPI公司生产的温（湿）度微机测控系统。单仓共设19条测温电缆，内、中、外环分别为1、6、12根电缆，分7层共133个粮温检测点。14 试验用谷物冷却机在此专项试验中，有3种型号共12台谷物冷却机参与了试验，分别是：141 “冰山牌”GLA50（变频）型谷物冷却机：由大连冷冻机股份有限公司制造的中型机组，共有4台分别参加了在辽化和铁岭国储库进行的试验。142 “冰山牌”GLB44型谷物冷却机：由大连冷冻机股份有限公司制造的大型机组，共有4台参加了在沈阳前进国储库进行的试验。143 “吉荣牌”GLA78型谷物冷却机：广东省吉荣空调设备公司制造的大型机组，共有4台分别参加了在阜新和盘山国储库进行的试验。2 试验设计21 试验前准备工作在每次试验前，均进行如下工作：（1）对谷物冷却机及配套设备进行开机前检查和调试；（2）检查仓体的密封性能和通风网络是否完好和畅通，检查仓顶的轴流风机等排风设施，打开预留的自然出风口；（3）利用测温系统对全仓各点各层的粮温进行逐个检测，布设粮情和储粮品质检测点和固定取样点，利用深层扦样器分别对各点、层取样，并对样品进行检化验全面掌握仓内的储粮状况。22 谷物冷却机与仓房的配置根据各库供试仓的通风网络系统的不同形式，确定谷物冷却机与仓房的配置：对采用2组放射性风道系统的库点（辽化、铁岭、阜新和盘山国储库），谷物冷却机与仓房的配置方式采用的“一机一口”的方式，即采用2台谷物冷却机分别与上述两个主进风口（即进风口A1和A2）连接，同时对浅圆仓内散装的粮食进行通风；对采用由4条独立的环状风道系统的库点（前进国储库），谷物冷却机与仓房的配置方式也采用的“一机一口”的方式，即采用4台谷物冷却机分别与上述4个进风口连接，同时对浅圆仓内散装的粮食进行通风。23 冷却通风操作工艺条件的选择在各库点利用谷物冷却机进行冷却通风试验时，均是在明确了试验目的和操作方式的前提下，在全面掌握仓内的储粮状况（特别是粮食水分和温度）的基础上，根据不同试验期间的环境温、湿度和不同降温阶段的平衡水分数值的变化情况，合理地确定冷却通风操作的工艺条件，并且动态调控送入粮堆的冷却空气的温度和相对湿度。231 在辽化和铁岭国储库的试验，主要是选择“保持水分冷却通风”的方式，确定的送风参数和停机标准为：（1）送风参数（指检测口处要求达到的指标）：冷却通风前期送风温度1214，相对湿度8085%；冷却通风中期送风温度1012，相对湿度80%；冷却通风后期到停机前送风温度810，相对湿度7580%。（2）停机标准：首次利用谷物冷却机冷却通风将确保全仓粮温达到国际标准的低温储粮状态，即全仓平均粮温在15以下，最高点粮温在20以下，即可结束冷却通风。231 在前进、阜新和盘山国储库的试验，主要是利用谷物冷却机对浅园仓内的储粮局部高温或“热皮冷心”等特殊情况实施应急冷却处理。为避免在冷却通风过程出现粮堆局部湿度增加等不良现象的出现，选择了“降低水分冷却通风”的方式，确定送风参数和停机标准为：（1）送风参数（指检测口处要求达到的指标）：在冷却通风过程中，控制送风温度在810以内，相对湿度在7075%以内；（2）停机标准：当仓内最高点粮温降至20以下时，立即结束冷却通风。在试验期间，若遇特殊情况（如气候条件变化、仓内储粮水分或固定点检测水分值偏高）时，将根据实际情况及时进行适当调整。24 试验测试内容按照储藏技术咨询专家组谷物冷却机低温储粮技术生产性试验方案的具体要求，在试验期间，均采用规定的测试方法及测试仪器，对环境空气温和湿度、谷物冷却机输出冷风温湿度和风量、粮堆表观风速、储粮温度、粮食水分、电耗等各项指标进行连续或定时检测。3 试验结果与分析31 试验期间环境温、湿度变化在各库的试验期间，正属北方夏末秋初季节，气候特点是白天炎热、晚上较凉爽、平均温度较高、昼夜温差大、湿度的变化与波动也很明显。典型的环境温、湿度变化曲线详见图2。32 储粮温度变化情况321 冷却通风过程中粮温的变化情况和降温效果试验期间，利用测温系统连续跟踪检测了仓内各检测点的储粮温度变化情况，分层计算并绘制了出各供试仓内储粮温度变化曲线。典型曲线图详见图3所示。由图3可知利用谷物冷却机冷却通风的普遍规律，即谷物冷却机输出的冷风由下而上穿过粮层，各粮层依次被冷却，并逐渐缩小各粮层间的温度差。由此可知，冷却通风明显减少了粮层温差和较好的平衡了储粮温度，提高了储粮的安全稳定性，并为保持粮食的原有品质和延缓陈化及防虫、防霉创造了有利条件。322 应急冷却通风过程中粮温的变化情况和降温效果在前进、阜新和盘山国储库进行的试验，主要是针对对浅园仓内的储粮局部高温或“热皮冷心”等特殊情况，采取冷却通风应急处理。通过连续跟踪检测仓内各检测点的储粮温度变化情况，绘制出了各供试仓内储粮温度变化曲线。典型曲线图详见图4所示。由图4可知：通过冷却通风，不仅及时降低了粮堆内的高温点，还明显减少了粮层间温差，较好的平衡了储粮温度，提高了储粮的安全稳定性。33 储粮水分变化情况331 定点观测水分变化结果为及时掌握谷物冷却机输出的冷湿空气对储粮水分的影响情况，由此分析输出冷风湿度设定的合理性和必要时及时修订设置参数。在各库试验期间，定时用深层扦样器对固定取样点进行取样化验粮食水分。典型的固定观测点水分变化详见表2和表3。表2 辽化国储库5号仓固定观测点稻谷水分变化情况取样时间冷通前15日16日17日18日19日冷通后上午下午上午下午上午下午上午下午上午水分测定值（%）13.213.513.413.713.514.113.714.013.613.713.6送风温湿度（/RH%）-12 / 80%85%10 / 80%8 / 75%-表3 盘山国储库2号仓固定观测点稻谷水分变化情况取样时间冷通前18日19日20日冷通后上午下午上午下午上午水分测定值（%）13.713.813.713.913.813.813.8送风温湿度（/RH%）-10 / 70% 75%-从表3和表4可看出：若采用较高的送风湿度（80%85%）冷却通风、粮食水分含量又较低时，在冷却通风过程中，通风管网上方的粮食水分会略有提高；若采用较低的送风湿度（70%75%）进行冷却通风，则通风管网上方的粮食水分不会有明显增减。332 全仓粮食水分的变化情况在每次冷却通风前和通风结束后，对各供试仓进行了全面取样和水分检测，并分层统计结果、计算全仓平均水分的增减值。各试点供试仓冷却通风前后储粮平均水分的变化情况详见表4。表4 各试点供试仓冷却通风前后储粮平均水分的变化统计表库名及仓号送风温度()送风湿度范围(%)冷却前后全仓平均水分变化(%)冷却前冷却后增减值铁岭国储库1号仓前期12 中期10后期8前期8085 中期80后期7513.413.50.14号仓前期12 中期10后期8前期8085 中期80后期7513.013.10.15号仓前期12 中期10后期8前期8085 中期80后期7513.013.00辽化国储库前期12 中期10后期8前期8085 中期80后期7513.413.40阜新国储库8707513.013.00盘山国储库10707513.513.60.1由表4可知：只要按照“保持水分冷却通风”工艺设定合理的送风温湿度参数，就能确保全仓储粮平均水分增减量在0.5%以内，由此可言，利用谷冷机进行通风可有效避免粮食在通风期间常见的水分减量损失的问题，这是常规机械通风所无法比拟的。34 粮面表观风速观测结果按图5所示布点，在各库试验期间，均采用热球式热电风速仪和导风罩对全仓各点进行了粮面表观风速测定，并按区进行统计。典型的粮面表观风速测定结果详见表5。表5 阜新国储库3号仓粮面表观风速检测结果 单位：米/秒区域项目中心内环R=5.4 m中环R=16.2 m外环R=27 m全仓总平均平均值0.00250.00260.00230.00220.0024最大值-0.00300.00280.0028最小值-0.00230.00180.0016从表5可以看出：在仓内粮堆表面测得的中心、内环、中环和外环的表观风速差别不大，以次来看表明通风网络送风是基本平衡的，而且中心和内环的表观风速还略高。由此可说明，采用如图1（a）所示的放射形全开孔风道，在设计时已充分考虑了粮食和杂质自动分级、粮堆设置、设备配置方式等对通风的影响。35 谷物冷却机的应用性能各次实仓试验均以考核谷物冷却机的实仓应用性能为主要目的之一，为此，通过定时和随机检测各台设备的出风口温度和相对湿度，以及测定设备输出冷风的的动压计算输出风量，来考核谷物冷却机的实仓应用性能。351 设备运行过程中的出风口温湿度稳定情况试验用的2种谷物冷却机在冷却通风过程中出风口温湿度稳定情况参见图7和图8（a）和8（b）。由图7和图8可知：各台设备的出风口的检测值与给定指令未发生明显的偏差，由此表明设备在运行过程对温、湿度调控比较稳定。通过计算，各台设备的出风口温度和相对湿度的控制精度均达到了谷物冷却机（行业标准JB/T8899-1999）中的有关规定。在图7中，插入了当时的环境温、湿度值曲线，从中可以看出：环境温度对谷物冷却机的送风温度影响不大，但环境湿度对谷物冷却机的送风湿度影响较大，特别是环境湿度低于50%时，由于环境中的绝对湿含量较低，经谷物冷却机制冷后其冷风的含湿量也较低，此时将很难保证其出口冷风湿度达到较高的要求。352 设备输出风量情况表6 “冰山牌”GLA50（变频）型谷物冷却机输出风量情况 单位：m3/h试验库点设备编号给定送风指令平均风量最大风量最小风量辽化国储库007212，8085%11002117171016910，80%1086010984107258，75%9683100549311总平均风量10516-007312，8085%96989952954910，80%9535959794968，75%853687668305总平均风量9256-表7 “吉荣牌”GLA78型谷物冷却机输出风量情况 单位：m3/h试验库点设备编号给定送风指令平均风量最大风量最小风量阜新国储库20198，7075%41064237395620208，7075%408841133977盘山国储库201610，7880%523353195176202510，7580%517952445012由表6和表7可知：在执行不同送风指令时，当设备的送风温度和湿度设定值越低，谷物冷却机的输出风量将越小。另外，环境的温度和湿度也是影响设备的输出风量的主要原因之一。36 冷却通风降温效果及能耗情况表8 各试点供试仓冷却通风降温效果和单位能耗统计表 库名及仓号储粮数量(吨)通风时数(小时)冷却前后温度变化()吨粮耗电(kwh / t)单位能耗(kwh / t)冷却前冷却后降温幅度铁岭国储库1号仓44264519.415.34.11.110.274号仓42093919.215.04.21.010.245号仓52949325.516.49.11.910.21辽化国储库560012320.214.55.71.470.26阜新国储库71876514.49.94.50.700.15盘山国储库62125114.512.02.50.560.22注：由于各库点作业时环境温湿度、仓内储粮数量和原始粮温、谷冷机型号、送风参数设定、冷却通风目的等均有所差别，（特别是鞍山五库供试仓型为立筒仓），故各库点冷却通风作业的通风时数、吨粮耗电和单位能耗不宜作直接比较。由表8可知：（1）从铁岭和辽化国储库的试验可看出，初次冷却通风时的单位能耗普遍在0.25 kwh / t 左右、吨粮耗电普遍在1.40 kwh / t 左右；从阜新和盘山国储库的试验可以看出，复冷和应急通风作业的单位能耗应在0.22 kwh / t以下、吨粮耗电应在0.7 kwh / t 以下。由此可知，采用谷物冷却机进行复冷或应急通风作业时的单位能耗和吨粮耗电将低于初次冷却通风时的单位能耗和吨粮耗电，即利用谷冷机进行复冷或应急通风作业是经济可行的。（2）上述各库点试验时，谷物冷却机的单位能耗均较小，其吨粮耗电也较小，所开支的电费相对于采用其它措施来确保储粮安全和延缓储粮品质劣变等目的所需支出的费用相比要少的多，因此，采用谷冷机进行低温储粮在经济上是可行的、在技术上是先进的。37 应用谷物冷却低温储粮技术的初步经济效益分析与常规储粮相比，目前已可认定利用谷物冷却机低温储粮在下述几个方面具有明显的经济效益和社会效益：371 避免了大型仓房中因储粮高温、发热而必须采取的“倒仓”措施，节省了倒仓费用，减少了粮食在倒仓时的损耗。经辽化国储库初步测算：利用配备的进出粮机械对浅圆仓进行机械化倒仓，倒仓费用约为2元/吨，倒仓损耗约为0.18%。由此计算：利用谷物冷却机进行冷却通风来及时缓解粮食险情，可节省倒仓费用10万元/亿斤，同时避免了粮食在倒仓时的损耗90吨/亿斤。372 避免了储粮遭受虫、霉的侵害，无需进行熏蒸或化学防治，并防止储粮污染。经初步测算：此次在辽化国储库进行的熏蒸试验，熏蒸成本约为0.20元/吨，若加上密闭材料和布设测气管路等费用，熏蒸成本可达到0.44元/吨。由此计算：利用谷物冷却机进行冷却通风后的储粮可以控制虫霉发生，可节省熏蒸费用1.02.2万元/亿斤。373 与常规储粮和机械通风相比，谷物冷却和低温储粮可有效防止粮食水分损失而造成粮食减量损耗。据丹东凤城国储库反映：由于未能及时配备谷物冷却机，该库不得不在高温季节应用机械通风平衡储粮温度，通风后储粮水分由进仓时的14.5%降到12.713.3%之间。由此计算：在高温季节利用谷物冷却机进行冷却通风，即可降低和平衡储粮温度，又可避免因常规通风水分减量而造成的储粮损失约600900吨/亿斤。374 可降低粮食呼吸造成的干物质损失，延缓了粮食陈化和品质劣变，保持了粮食的新鲜度和食用品质。经理论计算：水分含量14.5%的粮食，在25时因呼吸造成的干物质损失为0.12%，而在10时损失仅为0.02%。由此计算：利用谷物冷却机进行低温储粮，可比常规储存减少因呼吸造成的干物质损失50吨/亿斤。同时，还可避免因粮食陈化而降等处理造成的巨大经济损失。375 提高了储藏技术水平，节省了大量的劳动力，可显著降低储粮成本。由上可知，利用谷物冷却机冷却通风储粮，能避免倒仓和熏蒸，可节省大量的劳动力和费用，又可减少一些不必要的损失，因此，可显著降低储粮成本。综上所述，在浅圆仓等大型仓房中应用谷物冷却机进行低温储粮，与常规储粮相比具有着明显的经济效益和社会效益。4 结论与讨论自2000年5月至今，先后在辽化国储库、前进国储库、铁岭国储库、阜新国储库和盘山国储库进行了在浅圆仓进行谷物冷却机低温储粮技术实仓应用试验（其中在前进国储库、铁岭国储库、阜新国储库，已进行了两年的谷物冷却机低温储粮技术应用）。通过在上述各库的浅圆仓利用谷物冷却机实施低温储粮的成功经验来看，我们认为：41 在浅圆仓等大型仓房配备谷物冷却机进行冷却通风和低温储粮是切实可行的。各次实仓试验均以考核谷物冷却机的实仓应用性能为主要目的之一，各库的试验不仅对大连冷冻机股份有限公司生产的中型机组（4台GLA50（变频）型）和大型机组（4台GLB44型），还试验了广东省吉荣空调设备公司制造的大型机组（4台GLA78型），通过定时和随机检测各台设备的出风口温度和相对湿度，这些谷物冷却机控制精度均达到了行业标准（JB/T8899-1999）中的有关规定。按照技术规程中关于冷却通风系统效率评估的具体方法，我们以每仓为单位对冷却通风的单位能耗和吨粮成本作了计算，各仓冷通的单位能耗普遍在0.24 kwh/t左右，最低为0.15 kwh/t，最高为0.27 kwh/t ；吨粮成本普遍在0.88元/吨左右，最低为0.34元/吨，最高为1.15元/吨。结果表明：只要正确和科学地使用谷物冷却机，其冷通单位能耗和吨粮成本将很低。通过前面初步的经济效益分析来看，利用谷物冷却机进行低温储粮与常规储粮相比具有着明显的经济效益和社会效益。因此，可以说利用谷物冷却机在浅圆仓等大型仓房中进行冷却通风和低温储粮是切实可行的。42 在浅圆仓等大型仓房配备谷物冷却机进行冷却通风和低温储粮是非常必要的。浅圆仓在我国是一种储粮的新仓型，以往尚无与其配套的成熟的保粮经验可遵循。多数新建浅圆仓的使用者认为：浅圆仓直径大、粮层高、单仓储量大，特别是由于季节变化、仓内外温度、气流影响，仓顶、仓壁等部位易产生结露，局部水分聚集，给储粮带来隐患，而且在储藏过程中，不易发现粮堆中的异常情况，发现了异常情况也不便于及时处理等问题。在加上以下的几个不能忽视的因素：（1）我省主要粮食品种是玉米和水稻，并非是浅圆仓安全储粮最合适的粮种。（2）北方玉米多采用机械烘干、水稻多采用自然晾晒和机械通风的降水