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内环流自动控温系统在北方稻谷储存中的应用

时间: 2018-12-16 00:20:13

 

   
                  
        随着人民生活水品的日益提高,人们对绿色食品需求越来越强烈,这就要求科学储粮要与时俱进。我库于2017年安装了“内环流控温/环流熏蒸集成控制系统”并应用于稻谷的储存管理上。这里主要对内环流自动控温系统在稻谷中的应用进行分析,并与利用空调进行控温的方法进行对比。
 
        关键字:内环流 稻谷   空调   效益  温度
        我库位于山东西部齐河县,属于暖温带半湿润季风气候区。主要气候特点是四季分明,气候温和,冷热季和干湿季明显。
内环流控温储粮技术是指在气密性良好的储粮仓房内,冬季利用自然冷源降低粮温,当仓温升高后,利用环流风机吸出粮堆底部冷气,平衡仓温,达到防止粮面结露,实现低温或准低温储粮的技术。
高温会促进稻谷脂肪酸值增加,引起品质下降。加工大米的等级也明显降低。水分和温度越高,脂肪酸值上升,品质下降就越明显。稻谷在储藏期间也会发生黄变,这与他的温度和水分有着密切关系。稻谷在储藏期间,尤其是夏秋季节。往往会发热、霉变、生芽、导致稻谷品质劣变,丧失生命力,造成重大损失。我库在利用空调制冷的基础上,于2017年又安装了内环流自动控温系统,并对两项控温系统进行了应用、分析、对比,并且取得了显著的效果。
 
1 材料
1.1试验仓房
13号仓为试验仓,配备内环流自动控温系统;14号仓为对照仓,配备空调制冷系统。
13、14号仓房情况一致。长40.7m,宽21.7m,顶高10.6m,库门高3.6m,存粮线5m,设计仓容3000T。风道布置,地上笼式一机两道,共十道。墙体砖混,地面水泥,混凝框架。
1.2储粮情况
13、14号仓储粮情况见表1
 
1.储粮情况
 

仓号
品种
产地
 数量
储存方式
入库水分
入库时间
13
粳稻
黑龙江
2427709吨
散存
15.0%
2017.12.1
14
粳稻
黑龙江
2485783吨
散存
14.9%
2017.11.30

1.3试验设备情况
1.3.1内环流自动控温系统:内环流自动控温系统由控制系统、保温管路系统、保温循环风机系统、连接电缆系统冀安装辅料等组成,下面对其核心部件进行重点介绍。
控制系统:
控制系统由温度传感器、控制柜、控制单元、液晶显示屏等组成。
(1) 温度传感器:安装在仓内两面以上廒间中间位置,用于检测仓内粮面上温度,并向控制单元发送温度信号。
(2) 控制柜:安装在仓外墙廒间中间位置,用户实现系统各运行动作。
(3) 控制单元:安装在控制柜内,用户接受温度传感器信号,并根据信号判断发出各运行命令,同事存储各项运行参数。
(4) 液晶显示屏:安装在控制柜中间门上,用户显示廒间号、设备运行参数、设置信息等。
保温循环风机系统:
保温循环风机系统为整个系统提供循环动力,由循环风机、保温壳体、电支架等组成。
(1) 循环风机:实现了凉风的循环,依据安装位置及进风口方式科根据现场实际情况选择安装。循环风机5台。主要参数:功率:0.75KW 安装形式:卧式法兰连接 电机:铝合金材质风机:铝合金材质 循环风量:1000m³/h
(2) 循环风机保温壳体:循环风机保温壳体实现了循环风机的保温功能,采用一体化设计方案,与循环风机组装形成一体,壳体内壁与循环风机之间填充聚氨酯发泡,有效防止了冷源的散失。壳体材料采用304不锈钢,外观美观、耐腐蚀。风机保温壳能够有效减低冷热量损失,减少冷凝水现象。
(3) 电机支架:电机支架通过膨胀螺栓固定在廒间外墙体上,为整个保温循环风提供支撑。
1.3.2空调制冷系统
4台制冷量14000W,最大输入功率7600W,额定电压380V,额定电源50Hz的空调,有8个出风口,平均分布于仓内吊顶上。
1.3.3粮温检测装置
13、14号仓测温装置一致,采用电子测温系统,由10趟电缆,每趟6根,每根分四层,每仓共计240个测温点,仓内中央上方一米处装有仓内温、湿度传感器。
 
2     方法
2.1试验方法
13号试验仓将内环流系统设置到自动模式,在仓温高于22℃时风机开启,低于20℃时风机关闭,利用冬季通风形成的“冷芯”在环流风机的作用下,自粮堆底部从通风地笼抽出冷气,经过保温管注入仓房上部空间,使仓内上下空气在闭合的循环系统中运行,不与外界空气接触,达到调节粮温的作用。
14号对照仓,在日间仓温高于22℃时,视情况开启2-4台空调,仓温低于20℃时关闭,夜间温度较低不使用空调。            
试验仓和对照仓在5月28日,同时开启内环流自动控温系统和空调制冷系统,直至6月28日,14号对照仓出库。在这期间用以上方法进行对比试验。
 
3     实验结果
3.1试验期间温湿度情况
 
2. 13号仓,5月底到6月底温湿度变化情况
(温度℃ 湿度% 最大粮温梯度值℃/m)

日期
外温
外湿
仓温
仓湿
一温
二温
三温
四温
平均温度
最大粮温梯度值
2018-5-28
29
35
24.5
59
21.8
9.5
6.4
10.7
12.1
12.4
2018-6-1
29
37
22.5
57
18.5
13.0
7.2
10.7
12.4
7.5
2018-6-4
32
38
21.5
25
17.6
17.0
8.2
10.6
13.4
10.4
2018-6-8
29
65
21.5
25
16.6
19.3
11.4
10.8
14.5
9.5
2018-6-11
21
60
21.5
34
18.7
19.7
12.0
10.5
15.2
9.0
2018-6-14
26
64
21.5
30
17.1
19.0
15.0
10.8
15.5
7.0
2018-6-19
28
63
21.5
30
16.8
17.9
19.9
12.3
16.7
9.3
2018-6-22
33
32
20.5
29
18.7
16.9
20.0
14.4
17.5
10.1
2018-6-25
32
64
20.5
30
20.9
16.2
19.6
17.1
18.4
9.3

 
3. 14号仓,5月底到6月底温湿度变化情况
(温度℃ 湿度%最大粮温梯度值℃/m)

日期
外温
外湿
仓温
仓湿
一温
二温
三温
四温
平均温度
最大粮温梯度值
2018-5-28
29
35
26.5
54
21.9
9.9
7.9
11.5
12.8
11.8
2018-6-1
29
37
26.0
53
20.5
6.3
8.2
11.7
12.7
9.5
2018-6-4
32
38
29.0
58
22.9
10.9
8.4
11.8
13.5
11.7
2018-6-8
29
65
27.0
45
22.0
11.4
8.4
11.7
13.4
10.1
2018-6-11
21
60
24.0
53
22.0
11.8
8.6
11.9
13.6
9.1
2018-6-14
26
64
23.0
48
21.6
12.3
8.8
12.0
13.7
8.9
2018-6-19
28
63
26.5
49
23.2
12.9
9.1
12.1
14.3
10.7
2018-6-22
33
32
24.5
47
22.5
13.3
9.3
12.2
14.3
9.3
2018-6-25
32
64
25.0
45
23.2
13.7
9.5
12.4
14.7
11.3

 
3.2设备运行情况
4. 13号仓内环流自动控温系统开启情况
(运行时间h)

日期
开启风机数量
运行时间
2018-5-28至2018-6-8
5台
278
2018-6-11至2018-6-27
5台
399

备注:仓温未低于20℃,系统一直开启状态
 
5. 14号仓空调开启情况
(运行时间h)

日期
开启空调数量
运行时间
2018-5-28至2018-5-31
4台
29.5
2018-6-1至2018-6-8
4台
47.5
2018-6-11
2台
7
2018-6-12至2018-6-27
4台
89.5

备注:仓温未低于20℃,系统一直开启状态
 
3.3数据分析对比
3.3.1仓温变化:试验期间13号仓仓温从24.5℃降到20.5℃,降幅达到4℃;14号仓仓温从26.5℃降到25.0℃,降幅达到1.5℃。
3.3.2仓湿变化:试验期间13号仓仓湿从59%降到30%,降幅达到29%;14号仓仓湿从54%下降到45%,降幅达到9%。
3.3.3一层粮温变化(表层):试验期间13号仓一层粮温从21.8℃降到20.9℃,降幅达到0.9℃;14号仓一层粮温从21.9℃上升到23.2℃,上升1.3℃。
3.3.4二层粮温变化:试验期间13号仓二层粮温从9.5℃上升到16.2℃,上升6.7℃;14号仓二层粮温从9.9℃上升到13.7℃,上升3.8℃。
3.3.5三层粮温变化:试验期间13号仓三层粮温从6.4℃上升到19.6℃,上升13.2℃;14号仓三层粮温从7.9上升到9.5℃,上升1.6℃。
3.3.6四层粮温变化(底层):试验期间13号仓四层粮温从12.1℃上升到18.4℃,上升6.3℃;14号仓四层粮温从12.8℃上升到14.7℃,上升1.9℃。
3.3.7整仓平均粮温:试验期间13号仓平均粮温从12.1℃上升到18.4℃,上升6.3℃;14号仓平均粮温从12.8℃上升到14.7℃,上升1.9℃。
3.3.8最大粮温梯度值:试验期间13号仓最大粮温梯度值从12.4℃/m降到9.3℃/m,降幅达到3.1℃/m;14号仓最大粮温梯度值从11.8℃/m下降到11.3℃/m,降幅达到0.5℃/m。
3.3.9设备耗能:根据已知额定功率和试验记录设备工作时间,可计算得出13号仓耗电量2538度,14号仓耗电量6433度
 
4 结论探讨
4.1通过试验的对比,发现使用内环流自动控温系统的仓温和仓湿,比空调仓下降幅度大,能更好的维持储粮环境。
4.2 13号仓在试验期间表层温度下降0.9℃,14号空调仓上升。在6月份外温不断上升的情况下,一层粮温仍能略有下降。
4.3 13号仓二温、三温、四温和平均粮温较14号仓上升幅度较大,主要是由于内环流自动控温系统利用粮堆“冷芯”在粮堆气体不断的自下而上循环的原因。
4.4 13仓粮温最大梯度值较14号仓下降明显,表明粮堆内粮食温差逐渐减小,可有效防止个别位置因温差过大引起结露霉变情况。
4.5通过已知的设备额定功率和统计的设备工作时间,(结合 “谷” “平” “峰” “极”电价)计算可得出13号仓内环流自动控温系统用电量2538度,电费2499元,单位成本1.02元/t;14号仓空调用电量6433度,电费4547元,单位成本1.83元/吨,使用费用要比空调仓低,经济效益明显。
 
5 经验建议
 
5.1 内环流自动控温系统使用的前提是要有足够的冷源。利用自然冷空气作为冷源,这就要求在冬季要抓住合理的通风时机要充分的积蓄冷源,建议利用机械通风将粮食的平均温度降到5℃以下或更低。
5.2我国仓房气密性普遍较差,在短期内又无法改变其现状,制约着很多技术的应用推广。仓房的密封性能也是内环流自动控温系统使用效果的关键,当冷空气自下而上不断循环时,由于较差的仓房气密性,会损失一部分冷空气,从而影响使用效果和使用时长,这就需要对门窗孔洞进行气密性的改造。利用泡沫加塑料薄膜对门窗进行气密性处理,是相对经济且有效的方法。
5.3要准确掌握好内环流自动控温系统温度的设定和开启时机,此次试验在5月底开始进行,内环流的温度设定上限22℃,下线20℃。通过此次历时一个月的试验,发现“冷芯”的消耗较快,没有达到预期的使用时长,建议在日后的使用中将设备上限下限的温度向上调整2-3℃,并在气温最高的7、8月份开始使用。
5.4内环流自动控温系统使用前要合理的布置通风道,对新入仓的粮食进行清理,这样是减少通风死角的有效方法,若对于通风过程中的死角部位,建议采用单管风机组或加插导风管进行引风,或在粮层阻力较小部位的粮面采取局部压盖措施,增加粮层阻力,迫使气流穿过粮层阻力较大的部位,或对杂质集聚部位的粮食进行清理,以利于通风死角的消除。
 
参考文献:
 
[1]邹军顺,李伟,杜文华 内环流控温系统应用效果初探[J],粮食加工 2016(4)。
[2]丁常依,陈巧丽,吴卫平,等 平房仓空调控温安装方式的探索[J],粮食储藏 2012(4)
[3]周永杰,高大平房仓储粮中“冷心”现象的形成与应用,中国粮油学会第二次学术年会(储藏分卷)论文集 2002
[4]郭均钧,郭兴海 环流管道的选材和安装对稻谷储藏的影响[J],粮食科技与经济 2011(6)

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