东南沿海地区浅圆仓进口大豆不同通风方式效益分析*

吴东亮 刘 玲 蔡育池 董晓欢 白春启

(1 中央储备粮厦门直属库有限公司 361026) (2 福建中储粮粮油质检中心 350008) (3 河南工业大学粮油食品学院 450001)

我国粮食安全形势总体向好，粮食供需处于紧平衡状态。目前，我国依然是全球粮食的主要进口国，其中大豆在世界进口量最大，2019年进口大豆约占全国大豆消费总量的90%[1]，2020年的累积进口量达10032.7万吨。据预测，到2025年大豆缺口约为1亿吨[2]，未来10年年均增速为1.0%[3]，大豆大规模进口的格局将长期持续。我国进口的大豆90%以上来自巴西、美国和阿根廷，进口来源高度集中[4]，相比于国产大豆，进口大豆具有中小粒、伤损粒和破碎粒较多、杂质量含量高、水分较高和脂肪含量高等特点[5]，加之入境前储藏环境较差等原因，进口大豆在我国存储期间存在易发热、发霉、生虫和结露的问题[6]，给进口大豆的安全存储带来了巨大挑战，尤其在具有高温高湿气候特点的东南沿海地区，进口大豆的长期安全储藏问题亟需解决[7]。

储粮机械通风以操作简便易行、作业费用低、效果明显等特点，已成为各类粮食仓储的必备技术[8]。本文针对进口大豆的长期安全储藏问题，结合基层实践工作经验，以机械通风技术为切入点，选取我国大豆存储的代表性仓型——浅圆仓，通过分析粮堆温度变化和运转能耗，探索更加经济有效的通风方法，为我国进口大豆在东南沿海地区安全存储提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验仓房

选择中央储备粮厦门直属库有限公司的浅圆仓103号仓、203号仓和204号为试验仓，仓内径均为24.0 m，外径24.56 m，顶高35.30 m，装粮线高25.82 m，墙体结构为钢筋砼，仓顶有4个轴流通风口和4个自然通风口，仓底有4个地槽通风口，设计仓容8500 t。配备有空调控温、氮气气调、内环流、谷物冷却、机械通风和电子测温系统。

1.2 进口大豆粮情

进口大豆均来源于阿根廷，其数量、水分、杂质、不完善粒和粗脂肪酸等基本粮情信息如表1。

表1 存储于浅圆仓的进口大豆基本粮情信息

1.3 风道系统

1.3.1 通风设备 离心式通风机①，型号4-72-12，功率18.5 kW，转速1450 r/min；离心式通风机②，型号GM30-1A,功率30 kW，转速2900 r/min；仓顶轴流风机，型号BFT35-11NO.8A,功率1.5 kW，转速960 r/min。

1.3.2 风道布置 采用环型地槽风道，风网板为鱼鳞形镀锌板材，仓外风机与通风口直接连接，风道截面为0.5 m×0.5 m，风道间距为3.7 m，四周风道距墙0.8 m，如图1所示。

图1 浅圆仓一机两道环型地槽风道布设示意图

1.3.3 通风方式

1.3.3.1 仓顶采用吸出式通风，将仓顶4个自然通风口关闭，打开仓底4个地槽通风口并套好防虫网，然后打开仓顶轴流风口在满足通风条件下开启4台轴流风机，进行底层吸入式通风。

1.3.3.2 底层全面压入式通风，将仓顶4个自然通风口和4个轴流风口全部打开，然后在4个地槽通风口连接离心风机，确保软接头接好以防脱落。

1.3.3.3 底层“一通三”通风，用型号4-72-12风机接到中圈地槽口上，打开其他3个地槽口，关闭仓顶通风口，在通风条件下进行粮堆底层排积热通风。

1.3.3.4 通风时机，当底层平均粮堆温度-外温≥3℃,且大气湿度小于75%时，开启风机。当3℃≥底层平均粮堆温度-外温≥0℃,且大气湿度小于75%时，可进入“慢吸”阶段。当底层平均粮堆温度-外温≥3℃,且大气湿度小于75%时，可选择4台18.5 kW的离心风机进行底层全面压入式通风，当底层平均粮堆温度-外温≥5℃,且大气湿度小于75%时，可选择4台30 kW的离心风机进行底层全面压入式通风。

1.3.3.5 风机组合及运行时间，一机两道通风机组合及运行时间见表2。

表2 一机两道通风风机组合形式和运行时间

1.4 粮情检测系统

采用北京生产的VER 9.4-20140815型粮情测控系统。测温电缆以“4-10-16”内中外三圈布置，共计30根测温电缆，每根分14层均匀分布，每层垂直距离1.9 m，仓温和仓湿传感器各1个。

1.5 风机运转能耗计算方法

根据计算单位能耗的公式如下：

①

式中：Et——粮堆温度每降低1℃，每吨粮食消耗的电能，kW·h/(t·℃)；

t初——通风前粮堆平均温度，℃；

t终——通风后粮堆平均温度，℃；

G——粮堆总质量，t。

2 结果分析

2.1 103号仓通风期间粮温变化情况

103号仓通风期间粮温变化情况如图2所示。103号仓通风降温过程可分成六个阶段：第一阶段为夜间的底层通风，底层平均粮温降低2.2℃；表层平均粮温降低0.7℃；全仓平均粮温降低0.3℃。第二阶段为夜间的仓顶吸出式通风，底层平均粮温降低1.6℃；表层平均粮温降低3.4℃；全仓平均粮温降低0.7℃。第三阶段为密闭保温，该阶段粮温均变化不大。第四阶段为夜间4台18.5 kW的离心风机进行底层全面压入式通风，底层平均粮温降低2.6℃；表层平均粮温降低2℃；全仓平均粮温降低1.2℃。第五阶段为密闭保温，底层平均粮温升高1.2℃；表层平均粮温升高0.1℃；全仓平均粮温升高0.1℃。第六阶段为全天4台18.5 kW 的离心风机进行底层全面压入式通风，底层平均粮温降低2.9℃；表层平均粮温降低3.5℃；全仓平均粮温降低5.9℃。

图2 103号仓通风期间粮温变化情况

2.2 203号仓通风期间粮温变化情况

图3 203号仓通风期间粮温变化情况

203号仓通风期间粮温变化情况如图3所示。203号仓通风降温过程与103号仓相同，第一阶段底层平均粮温降低1.4℃，表层平均粮温没有变化，全仓平均粮温降低0.1℃。第二阶段底层平均粮温降低4℃，表层平均粮温降低0.8℃，全仓平均粮温降低0.4℃。第三阶段底层平均粮温升高2.2℃，表层平均粮温升高0.3℃，全仓平均粮温升高0.7℃。第四阶段底层平均粮温降低1.7℃，表层平均粮温降低1.7℃，全仓平均粮温降低1.9℃。第五阶段底层平均粮温升高0.8℃，表层平均粮温升高0.4℃，全仓平均粮温升高0.6℃。第六阶段底层平均粮温降低2.9℃，表层平均粮温降低3.9℃，全仓平均粮温降低5.9℃。

2.3 204号仓通风期间粮温变化情况

204号仓通风期间粮温变化情况如图4所示。除第四阶段夜间的仓顶吸出式通风、第六阶段采用型号GM30-1A风机外，204号仓通风降温的其他过程与203、103号仓相同，第一阶段底层平均粮温降低2℃，表层平均粮温没有变化，全仓平均粮温降低0.2℃。第二阶段底层平均粮降低4.1℃，表层平均粮温降低3.8℃，全仓平均粮温降低1℃。第三阶段底层平均粮温升高1.9℃，表层平均粮温升高0.2℃，全仓平均粮温升高0.3℃。第四阶段底层平均粮温降低2.4℃，表层平均粮温降低0.4℃，全仓平均粮温降低0.3℃。第五阶段底层平均粮温升高1.5℃，表层平均粮温降低0.1℃，全仓平均粮温升高0.2℃。第六阶段底层平均粮温降低3℃，表层平均粮温降低2℃，全仓平均粮温降低4℃。

图4 204号仓通风期间粮温变化情况

2.4 通风耗能情况

2.4.1 试验仓各阶段能耗情况 试验仓各阶段耗能情况如表3。

表3 各阶段耗能情况 (单位：kW·h)

2.4.2 试验仓通风单位耗能情况 试验仓通风单位耗能情况如表4，203号仓与103号仓通风模式相同，其中平均粮温降得最低的为103号仓，降到了11.4℃，采用另外组合模式通风的204号仓，只降到了13.9℃，从通风降温效果看，103号仓和203号仓的组合通风降温效果比204号仓的组合通风降温效果更为明显。

从耗能角度，103号仓和203号仓的单位耗能较低，在后一阶段采用大功率风机通风的204号仓单位耗能最高。从实践看，为达到更理想的通风降温效果，先对粮堆进行底层的“一通三”通风，然后运用较低功率离心风机+功轴流风机的组合通风方式对东南沿海地区浅圆仓进口大豆进行通风降温，可有效降低单位能耗，达到降温效果。

表4 浅圆仓存储进口大豆不同通风形式单位耗能情况

3 结论与讨论

在我国东南沿海地区，运用两种组合通风方式对浅圆仓存储的进口大豆进行了通风降温试验，三个试验仓都达到了通风降温效果要求。采用“一通三+仓顶吸出+密闭保温+全面压入+密闭保温+全面压入”模式的六段式通风比采用“一通三+仓顶吸出+密闭保温+仓顶吸出+密闭保温+全面压入”的模式单位耗能低，后者的总耗能较低。前者可降温至11.4℃，其单位能耗为0.117 kW·h/(t·℃)，后者可降温至13.9℃，其单位能耗为0.152 kW·h/(t·℃)，前者的效果更为理想，具有降温快，单位能耗低，经济有效等特点。