浅圆仓机械通风对粮堆水分的影响

浅圆仓机械通风对粮堆水分的影响吴晓江魏祖国刘伟(大连北良有限公司116001)摘要探讨低温季节浅圆仓机械通风对粮食水分的影响。实践表明，使用离心风机采取压入式机械通风会对粮堆水分造成0.5%左右的损失，尤其是粮堆底层的水分降低十分明显；而对一定高度以上的粮食水分影响不明显。同时，探讨了机械通风过程中冷却前沿与干燥前沿的进度关系。关键词机械通风粮堆水分冷却前沿干燥前沿在机械通风中，降温和降水往往是同时存在的。在粮堆中存在两个随气流方向移动的锋面，既冷却前沿和干燥前沿。两个前沿的移动速度是不同的，一般资料中，往往只是提到：冷却前沿移动速度远大于干燥前沿。没有具体比较出两者的进度差距。1研究材料情况1.1仓房情况：北良公司高大浅圆仓，仓体檐高45.8m，内径32m，仓底配有8台固定式高压离心风机，每仓有8条通风地槽（一机一道），呈放射形布置；通风地槽的面积约占仓底面积的42%。仓顶配有8台轴流风机。另有八个自然通风口和一个人孔。1.2仓底离心风机风机参数：单机功率为55kw，压力为5,513Pa，风量为24,750m3/h。1.3仓顶轴流风机参数：单机功率4.2kw，风压242Pa，风量36745m3/h1.4粮情检查及粮温测量装置：仓内24根固定测温电缆，电缆平均间距4.5m，每根电缆纵向测温点间距2m。使用的是OPI测温系统。手持式温湿度检测仪（VAISALA），芬兰产。1.5粮食取样设备：深层扦样器，美国产。1.6粮食水分检测装置：烘箱、天平。1.7实验仓粮食初始情况：东北黄玉米，二等，数量24105t，粮层高度40m，粮食水分13.9%，杂质0.8%,平均粮温14.0℃2研究方法2.1通风目标降低平衡粮堆温度，平衡粮层水分，将仓内粮食的平均温度控制在5℃左右；电缆测温点每层温差小于1℃/层。为达到这一目标，计划通风120——125h。同时，对通风前后粮堆的水分取样进行对比分析。2.2通风时机参考大连市气象台发布的天气预报，在5天内无雨、雪、雾等天气，环境气温在-3℃—3℃之间（最高不超过5℃，最低不能低于-3℃），即可进行通风作业。（根据北良港区历史温湿度记录统计及分析，冬春季在正常天气情况，温度平均在（-5℃—1℃）湿度基本在60%以下，考虑到北良高大浅圆仓仓底大功率风机加温降湿的特点，通风期间湿度范围不予以考虑）2.3通风作业操作：2.3.1通风作业前平整粮面2.3.2通风前及通风过程中使用深层扦样器扦样，对整仓水分进行测量及变化分析（选择有代表性的三个点，自粮面至仓底，垂直方向每1.2m（取样管长度）取一个综合样品，取平均值）。2.3.3通风具体操作按照《机械通风操作规程》执行。2.3.4通风过程中每24h左右记录一次时时粮温，并记录环境温湿度。3数据记录3.1通风过程中粮温变化情况（表1）电缆层数通风前通风26h通风51h通风75h通风95h通风124hS2013.713.213.012.812.06.2S1913.213.513.212.911.25.9S1813.313.513.212.610.05.3S1713.313.313.212.28.94.6S1613.413.413.411.87.53.9S1513.813.613.610.97.03.3S1413.813.413.49.66.32.9S1313.713.213.08.45.83.1S1213.513.212.87.45.23.5S1113.513.412.47.04.34.0S1013.813.711.77.03.54.3S913.813.510.36.73.04.5S813.912.88.65.83.25.1S714.011.47.24.33.75.2S614.29.86.93.24.64.6S514.38.07.22.84.23.7S414.06.97.43.14.23.2S313.96.65.93.54.33.0S213.87.02.44.55.73.1S114.36.73.76.33.63.1平均粮温℃13.811.510.17.65.94.1注：S1为粮堆底层，S20为粮堆表层，依次类推。3.2通风期间环境温湿度记录（表2）时间12.912.1012.1112.1212.1312.1412.17湿度62%67%75%65%75%81%44%最高温度℃2.02.01.05.0-4.02.01.0最低温度℃-2.5-1-1-3.5-5.0-4.0-2.03.3能耗统计及计算总电耗51552Kw·h，总电费30931元，单位能耗0.22Kw·h/℃·t3.4通风过程中水分梯度变化（表3）粮层通风前通风27h通风83h通风120h第1节13.913.914.114.2第2节13.913.914.114.2第3节14.114.114.113.8第4节14.114.114.113.9第5，6节13.613.913.713.9第7，8节14.014.013.713.8第9，10节14.214.113.814.0第11，12节14.314.213.813.9第13，14节14.014.013.613.8第15，16节14.314.214.114.3第17，18节14.414.413.814.0第19，20节14.114.114.214.1第21，22节13.713.913.513.8第23，24节13.714.013.913.9第25，26节13.713.813.713.5第27节13.513.713.813.6第28节13.513.713.813.4第29节14.013.913.513.7第30节14.114.013.613.3第31节13.813.813.212.8第32节13.513.512.011.9第33节13.013.811.110.6第34节14.012.710.610.7平均13.8913.9013.4713.44注：第1节为粮堆表层，第34节为粮堆底层，依次类推。4结果分析4.1从表1中可以看出，粮堆冷却层从下向上逐步移出粮堆，首先是最下层的粮食最先接触冷空气而使温度下降，通风过程中，冷空气的交换使粮堆下层的热空气逐层向上层推移。在此过程中，在粮堆内局部点会出现暂时的升温现象，随着通风的继续，此现象会消失。实际上粮堆水分也是类似的一个变化情况（见表3）。只是置换的速度非常慢。4.2通过对机械通风前后的整仓水分的测量及分析（见表3），可以看出机械通风对粮堆底部的水分影响很大，一般能下降1—3个百分点左右。而整仓水分的变化在0.5个百分点左右。随着通风时间的增加，影响的粮层厚度也会有所增加。可以初步判断的是：通风120h，能够影响的粮层厚度在6m左右的水分；而6m以上粮层的水分，基本上没有太大的变化。4.3分析浅圆仓机械通风之所以能对底部粮食的水分产生这么大的影响，主要是因为大功率的离心风机工作时，由于风机叶片在运转时产生一定的热量，空气通过风机时有一定的增温，从而降低了入仓空气的相对湿度。这个增温的幅度随着风机功率、叶片转速的不同而不同（如下表4），本实验中使用的风机加温在5℃左右。而温度升高5℃，会使空气的相对湿度降低25%左右；大连地区在冬季期间，空气中的湿度一般会在45%—75%之间（可能会更低），经过离心风机叶片增温后，实际进入仓内粮堆的空气湿度在20%—40%之间，而对实际的入仓温度的要求在5℃左右，这就使得仓内粮食（底层）的温湿度在通风阶段是处于5℃/40%左右（湿度可能更低）。查询“粮食平衡水分表”可以得知：这个温湿度时的玉米平衡水分为11.4—11.1%。粮堆底部在通风期间处于上述的温湿度，底部粮食的水分就会逐渐“平衡”到11.4（或更低），表现在实际中，则是“失水”。而粮堆中上层的温湿度在通风期间处于动态平衡，水分的变化基本上不大。表4不同功率的风机加温幅度对比风机功率（kw）554522转速（转/分）297014802900增温幅度（℃）5—5.53.5—4.53—3.54.4通过图1的比较，可以看出机械通风过程中冷却前沿与干燥前沿的进度关系：干燥前沿的进度大大滞后于冷却前沿的进度。（在此把水分有0.5%以上的减少视作干燥）图1：冷却前沿与干燥前沿移动速度的关系冷却前沿与干燥前沿的进度对比05101520253035404528h75h80h95h120h时间高度m冷却前沿干燥前沿5结论5.1浅圆仓使用离心风机采取压入方式进行机械通风作业时，降温往往伴随降水，降水幅度一般在0.5%左右。5.2降温通风结束后，干燥前沿远没有移出粮面，由此可见，粮堆高度超过一定高度，整仓的降水通风不容易实现。机械通风一般都在低温季节，即秋、冬、春季进行，根据储粮生态区域划分，东北地区的秋、冬、春季都属于寒冷干燥的气候，空气湿度较低，再加上机械通风时离心风机的加热，进入仓内的冷空气相对湿度更低。通风会对粮食的水分产生影响。新建浅圆仓装粮一般在6000—10000吨，北良高大浅圆仓的仓容更是在2.5万吨。0.5%左右的降水意味着0.5%粮食重量的损失，意味着几万元甚至更多的经济损失。参考文献1.《储粮新技术教程》国家粮食局行政管理司编2.《储粮技术规程》，国家粮食局发布