浅谈圆筒仓通风系统的分类及应用

浅谈圆筒仓通风系统的分类及应用张友春1,宋一良2(1江苏牧羊集团江苏扬州225127)(2中央储备粮临沂直属库山东临沂276004)摘要:详细介绍了圆筒仓通风系统的分类及生产实际应用情况,为机械通风技术在安全储粮中更好地发挥作用、促进圆筒仓通风技术快速发展和创新,提供参考。关键词:圆筒仓;通风系统;分类;应用中图分类号:TU229+.3文献标识码:B文章编号:1007-3582(2006)02-0012-06机械通风技术在我国储粮应用中已有多年,实践证明它对粮食降温降水、除湿增湿调质、散气、环流熏蒸、平衡粮温、粮食输送清理以及除尘防爆中都发挥了十分显著的作用。在国家储备粮库建设中,它作为高大平房仓和圆筒仓储粮管理的一项主要技术,对解决仓房跨度大、粮堆高、单仓容量大、储粮难的问题起到了关键的作用。同时与环流熏蒸配套使用,更显示了它在储粮应用中的重要地位。因此,对圆筒仓配置安装通风系统,可以排除粮堆内的积热、缩小筒仓内外温差,防止湿热扩散、粮食水分转移、分层、结露,进行粮食降温降水,熏蒸杀虫等,从而提高筒仓储粮的稳定性、安全性、效益性。关于通风系统的分类很多资料上已有介绍,但随着储粮技术的不断发展、创新、应用及我国圆筒仓和高大平房仓的大批建设,机械通风技术得到了快速发展和广泛应用,对原分类的理解及应用范围存在一定的局限性。当然,对通风系统的分类,不同的学者有不同的分类标准和方法。因此,笔者对此仅提出个人观点和看法,以便交流。1按风道类型分类1.1槽类主要指地槽通风系统,即在粮仓或货位的地平下设有固定槽形通风道的通风系统。它一般应用于平底仓,较适合浅圆仓。美国比勒公司圆筒仓通风系统采用Farmland工业通风系统(图1所示),以地槽为主,GSI公司的钢板筒仓也一般采用等截面地槽通风系统;郑州粮油设计院设计的圆筒仓通风系统中,有的采用变截面地槽通风系统:2004年,由牧羊集团设计的日照港单仓容量15000t的装配式钢板仓通风系统,采用了双“工”字形(图1d)等截面地槽通风系统,钢板筒仓规格为Φ32m×H26m,仓容量太大,通风效果不是很好。我国地槽通风技术在房式仓应用方面比较成熟,1998年以后,我国兴建的一大批浅圆仓和高大房式仓大多采用地槽或地上笼通风系统。地槽通风系统中,地槽一般用混凝土、沥青沙浆、油毡垒砌铺设而成(图3所示)。地槽的横断面有方形、梯形、三角形、U形、V形等。风道的布置方式有放射形(图2b)、梳形(图2a、c)、环形、“工”或“二”字形、“圭”字形、Y形、F形等;在槽形风道上面有铺设冲有长方形或圆形孔的筛板,有的则安置若干个空气分配器,风道口延伸到仓壁外与风机连接。在我国圆筒仓通风系统设计中,地槽通常采用放射形、梳形、“工”字形等。根据地槽结构,一般有等截面地槽和变截面地槽之分,如:变截面、各空气分配器面积由小到大送风道;等截面、管道表面铺有钢丝网送风道;变截面(等风速)、各空气分配器面积由小到大送风道,变截面(等静压)、各空气分配器面积相等的送风道;等截面、各空气分配器面积由大到小送风道等。我国“七五”攻关项目中,曾对这几种具有代表性的地槽通风道通风降温效果进行了试验、分析、研究。结果表明:以上几种代表性地槽通风道进行降温通风的单位能耗,均低于《通风规程》中的单位能耗:Et≤0.075kWh/℃。从系统阻力、均匀送风、单位能耗、降温速率、降温幅度和均匀性、降温效益、施工造价及施工难度等方面分析,以上几种风道形式均能达到降温目的,但从择优选用的原则及实用性方面来看,风道性能最好的是变截面(等风速)、各空气分配器面积由小到大送风道,其次是变截面(等静压)、各空气分配器面积相等的送风道,最后是等截面送风道。在实际应用中发现,如在空气分配器上面加上锥形风罩,其降温速率和均匀性有所提高,对降低能耗、降低成本、提高通风效果作用十分明显。新型的空气分配器采用双层空腔,形成缓冲空间,减小了阻力,提高了开孔率,具有均匀送风性能和明显的降温效果。如铁岭国储库和辽化国储库试验仓房均为标准浅圆仓,机械通风网络系统均是由2组放射性全开孔地槽风道组成,每座浅圆仓有4个副进风口,采用“一机一口”的方式同时通风,试验过程中对大气温湿度、风网总阻力、风机风量、粮堆表观风速、储粮温度变化、粮食水分变化、电耗、粮食品质等指标进行了跟踪测定。通风后铁岭国储库试验仓平均粮温降低了13℃,辽化国储库试验仓平均粮温降低了9.9℃。在通风的均匀度方面,空气穿过粮堆时,除靠近仓壁部分风速较低外,其他各部分风速基本均匀。其单位降温能耗分别为《通风规程》中规定参数值的75.5%和47.2%。另外,中央储备粮广东新沙港直属库圆筒仓储粮通风系统采用的是地槽通风系统和地上笼通风系统,其风道布置方式为放射形、梳形(图2)。据反映,使用效果良好。曹阳等对此圆筒仓通风系统和环流熏蒸系统组合使用效果进行了实验,实验数据表明使用效果较好。1.2管类通风系统有单管通风、双管通风、多管通风、双层管通风、环形风管通风系统等单管通风系统。1.2.1单管通风系统随着粮油仓储技术的不断发展,关于对单管通风系统的理解,可认为有广义理解和狭义理解。目前对单管通风系统的理解是一种移动式通风降温设备,由带电机的小型通风机和一根通风管组成(如图4)。风管插入粮堆的方法有2种:①种是人工插入法,需在锥形头上焊接螺旋叶片,旋转风管,稍加压力即可将风管插入粮堆:②是采用机械插入法,即用取样器取样的方法将风管插入粮堆。实际应用中,一般用几套单管通风设备组合使用,插入部位按等边三角形排列。广义的单管通风系统还包括固定式单风管通风系统,它由固定式风管、移动式或固定式风机组成,有时还可与环流熏蒸组合使用。对小直径立筒仓的中央风管径向通风系统也可看作是广义上的单管通风系统(图5a、b)。杭州南星桥粮库的Φ4m×Hl8.8m砖圆仓压入式通风实验,采用如图5a的形式,结果表明:在粮层表观风速为0.14m/s情况下,通风阻力随着粮层高度的增加而成线性上升。(图5a、b)。影响其通风效果的主要因素有温差、空气交换次数、通风量。影响效果见图6a、b。单管通风系统一般采用吸出式通风,也属于局部通风,通风后粮堆上、中层降温降湿效果显著,下层则相对较差。它主要用于:①利用冬季低温空气降低粮温;②处理粮堆局部发热;③降低夏季入库高温粮的温度或水分。江浙太湖区域常用这种方法来处理入库早季稻,效果较好。在圆筒仓通风应用中,采用上吸式单管通风系统(图5b、图7a)能耗少,费用低,一般选用低压风机,适当延长通风时间对筒仓群组通风较好。下吹式即压入式单管通风系统通过实验,虽然通风时间短、效果也较好,但能耗大,一般不采用,但对夏季入库的早季稻降温、降湿处理效果较好。另外江苏锡山市、杭州的南星桥粮库、江苏六合规格中Φ6m×8Hm的钢板仓采用上吸式和下吹式单管通风系统进行试验,试验结果也验证了上述结论。但是,单管通风系统易受位置和深度的影响,造成通风不彻底或重复通风,而且使用移动式时劳动强度大。1.2.2双管通风系统圆筒仓双管通风系统两条风管在筒仓内固定,仓外两台风机,风机可以移动或固定,此种方式在前苏联有应用,这与地域、气候条件有关。也可采用两机仓底压入式、两机仓顶吸出式或一机压入式一机吸出式组合应用。关于这类通风形式在我国应用较少,也没有相应的实验数据进行验证(图5c)。1.2.3多管通风系统(图7b)在筒仓内固定两根以上平行风管,各风管下面通过半圆形风管连接,配置两台中高压风机。一般采用压入通风,较适合于南方夏季入库粮食的保管与降温降湿或同环流熏蒸组合使用,关于这类形式应用较少,也没有相应的实验数据验证其效果。1.2.4双层管通风系统(图8b)这类通风系统在高大平房仓应用较广,效果也较好,尤其同环流熏蒸组合使用,更显出其性能的优越性。魏雷等在四川某粮库高大房式仓中,对双层管通风系统结合熏蒸系统的使用效果进行了实验,结果表明,使用效果较好。在筒仓方面,对双层管通风系统应用少,缺少实验数据,应用效果尚待实验验证。1.2.5环形风管通风系统(图7b、图8a、b)江苏牧羊集团设计的钢板仓仓外环形风管通风系统(图8a)为锥斗下环形风管通风系统,这种单层环形管通风系统降温慢、时间长,较适用于小直径、短期性周转仓。采用双层环形风管时,降温散湿效果较好且利于同熏蒸系统共用等。美国的钢板筒仓有的采用图7b的形式,即内环形主风管与垂直支风管的组合形式,在两侧半圆形主风管上面按一定间距放置一定数量的垂直支风管,这种形式的通风效果也较好。清理除尘、熏蒸过程中的独立风网和组合风网:风网风管的截面形式有圆形、矩形、方形、三角形、不规则形状等,一般按支状或复合形布置,这类布置方式除了根据功能、计算要求外还要根据现场的设备布置情况来安排风管的位置,布置方式较复杂。1.3板类板类通风系统有孔板通风系统、通风栅板系统、地板通风系统(适用于小型浅圆仓)。1.3.1冲孔板铺设在地槽上面或用做地上笼,其材料一般采用镀锌版,通过冲压设备将板材冲压成一定面积和按一定规则排列的一系列小孔(即通风小孔)。孔的形状有长方形、圆形等,孔的排列有一般采用鱼鳞式,有时采用矩阵式。孔的大小应根据通风要求计算确定,但实际应用中采用鱼鳞孔的较多,其大小一般长宽为18mm×2mm,计算出开孔率后,通过开孔数量来满足开孔面积的要求。有时,将做成一定规格的方形或圆形冲孔板,按一定间距排列放置在平底仓下面或安装在风道上面(如安装在地槽上面,中央垂直风管上、全仓底通风系统中等)。1.3.2通风栅板系统圆筒仓底部安装架空栅板,在栅板上面铺设冲孔板或钢丝网,钢丝网通过焊接或编织而成。这种形式的通风系统有地板式栅板通风系统和假底筛网通风系统,一般用于小型仓。假底栅板通风系统又分为全仓底通风系统和局部仓底栅板通风系统。1.3.3地板通风系统有金属孔板地板、多点风口地板、透气砖地板通风系统。(1)金属孔板地板通风系统是利用打孔金属板作仓底进行通风,是一种负荷小、风量分布效果较好的通风方法,在钢板筒仓中应用较普遍,但造价高、适用于仓容量小的粮仓。(2)多点风口地板通风系统是在仓底地板上按一定规则排列放置方形或圆形金属孔板的地板通风系统,是一种部分通风地板来代替全仓底通风地板的经济方法。方形或圆形金属孔板的布置面积约占仓底面积的40%时,效果较好。(3)透气砖地板通风系统是用两层砖排在水泥或沥青地坪上,上面一层砖排砌较紧,底层的砖彼此之间留有12~25mm的缝隙,主风道砌在沿墙一边与底层砖通风室紧密相接。这种透气砖地板每1.2m约需100块砖,在经济与取材上足可以与采用地坪上金属风管通风系统相竞争,但这种通风系统对空气的阻力是较大的,约为250N/m2。1.4地上笼通风系统各粮仓内摆放笼形通风道的通风系统称为地上笼通风系统(图7a)。从某种意义上讲,应该属于地坪上风管通风系统。这种方式在旧仓通风系统改造和熏熬应用中更显出其优越性,便于较大规模的通风降温降湿和熏蒸。其笼形风道的截面有圆形、半圆形、矩形、方形和三角形,各种形状的风道通风降水效果见图9。从图9可以看出,不同截面形式的地上笼通风系统降水效果基本一致,其降水速率以圆形较好;但通风后水分总体标准偏差为0.2406,最大水分梯度为0.5,因此三种形状的风道降水速率相差不大;从系统阻力上讲以三角形风道压入式通风为最小。江苏锡山市圆筒仓采用如图7a的形式进行上吸式通风降温实验结果表明:上吸式通风电耗少,费用低,选用低压风机时,适当延长通风时间,对筒仓群通风效果较好。地上笼通风技术适用范围广,材料可以使用碳钢板、镀锌版、不锈钢板等,有时还使用竹子编织,它的布置方式比较灵活,除了地槽布置的方式外还可以按风管垂直布置,有水平和垂直组合布置等多种方式。由于地上笼高出地面,不便于筒仓进出粮作业,且易损坏,尤其对大直径平底仓粮食进出仓机械作业影响大,但其开孔面积大,通风效果好。1.5支路通风系统即在主风道上安装一定数量的通风支管,可分为地平上支路通风系统和地平下支路通风系统。这种形式只是为了增强通风的均匀性和提高通风效果。地平上支路通风系统主要有焊接钢丝网/麻袋支管系统、倒U形