吳紅巖
(中央儲備糧駐馬店直屬庫，駐馬店 463800)
摘 要：針對高水分糧整倉儲藏易發(fā)熱、霉變、生蟲的難題，研究開發(fā)出了一種高效、節(jié)能的熱風(fēng)爐，與倉房風(fēng)道組成整倉熱風(fēng)干燥通風(fēng)降水系統(tǒng)。經(jīng)多年實倉的推廣應(yīng)用效果顯著，達(dá)到了操作簡便、降水快速、耗能低的目的。
關(guān)鍵詞：高水分糧；整倉通風(fēng)；熱風(fēng)干燥；通風(fēng)降水
 

前言
近幾年一些大型糧庫收購高水分糧后主要采取處理措施有兩種：一是在曬場上設(shè)通風(fēng)垛，靠自然通風(fēng)晾曬，待水分下降到安全水分時，再轉(zhuǎn)入倉內(nèi)儲存，但該法勞動強(qiáng)度大且費用高。二是將高水分糧直接入倉，依靠機(jī)械通風(fēng)降水，此法通風(fēng)時間長，耗能高，費用大。若遇陰雨天氣停止通風(fēng)，還可能造成糧食結(jié)露[1-3]。 針對上述情況，如何控制糧食水分，盡可能地降低勞動強(qiáng)度和收購費用，確保儲存安全，給倉儲工作者提出了一項亟待解決的重要課題。
中央儲備糧周口直屬庫和商水縣福安糧機(jī)制造有限公司合作，在總結(jié)多年儲糧經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，翻閱了大量的技術(shù)資料，積極開展實倉試驗，研究開發(fā)出了一種能耗低、污染小、使用簡便、降水快速的高水分糧整倉熱風(fēng)干燥通風(fēng)降水系統(tǒng)。通過糧庫17號倉干燥通風(fēng)試驗和2005年推廣應(yīng)用，取得了顯著效果。

1 熱風(fēng)干燥爐的研制
1.1 整倉干燥安全儲糧的理論依據(jù)
糧食是一種多孔性、具有較強(qiáng)吸濕能力的膠體物料。若放在濕空氣中，干糧食會吸收水分，使糧食水分含量逐步增加；若放在干空氣中，濕糧食會放出水分，使食水分含量逐步降低。糧食吸收或放出水分過程一直要達(dá)到與環(huán)境的溫濕度條件相平衡的狀態(tài)，且平衡過程隨著環(huán)境溫度的升高而加快[1]。
因此，依據(jù)糧食吸濕特性和平衡水分原理，以及環(huán)境溫濕度與糧食安全水分的關(guān)系，通過調(diào)整空氣溫濕度的方式，達(dá)到控制糧食水分含量的目的。當(dāng)糧食水分超過安全水分時，就采用晾曬、通風(fēng)干燥的方式，降低糧食水分，確保儲糧安全。當(dāng)糧食水分過低，影響糧食的加工品質(zhì)和糧庫的經(jīng)濟(jì)效益時，可選用合適時機(jī)采取增濕調(diào)質(zhì)方式，適當(dāng)提高糧食水分，確保糧庫良好的經(jīng)濟(jì)效益[2-3]。
1.2 熱風(fēng)干燥的技術(shù)原理
糧堆主要是由糧粒與孔隙中的空氣組成，糧食水分含量變化主要取決了糧堆內(nèi)的空氣流動和環(huán)境濕度的高低。就高水分糧堆而言，依靠自身與環(huán)境空氣間水分交換的速度是很緩慢的。強(qiáng)制通風(fēng)、輔助加熱如采用就倉通風(fēng)干燥系統(tǒng)，在不影響糧食品質(zhì)的提前下，可以提高通風(fēng)干燥的降水速率，加快干燥過程，把糧食水分降到安全儲藏狀態(tài)[4]。
1.3 熱風(fēng)干燥機(jī)主要特點
自制燃煤加熱爐的供熱量133×103kJ/h，熱效率可達(dá)80%以上，其外形尺寸為205cm×105cm×152cm，爐排面積80cm×77cm，具有產(chǎn)熱快，熱效高，耗能低等優(yōu)點。
燃料通過爐膛直接燃燒加熱空氣，熱風(fēng)通過沉降室、過濾器等消煙除塵處理，使進(jìn)入糧堆的熱空氣無煙、無塵、無污染。
熱風(fēng)爐增加夾套層設(shè)計，使?fàn)t膛周圍形成一個夾套結(jié)構(gòu)，把從風(fēng)機(jī)入口進(jìn)風(fēng)調(diào)節(jié)風(fēng)溫改成從夾套層進(jìn)風(fēng)調(diào)節(jié)，冷空氣經(jīng)過熱風(fēng)爐夾層空間被加熱，使?fàn)t灶散發(fā)的熱量得到充分回收利用，比從風(fēng)機(jī)口直接進(jìn)風(fēng)降低燃煤消耗量30%以上。
燃煤熱風(fēng)爐安裝有風(fēng)溫控制系統(tǒng)，通過風(fēng)溫測定，調(diào)節(jié)風(fēng)門，控制夾套層的進(jìn)風(fēng)量，從而達(dá)到控制熱風(fēng)爐風(fēng)溫的目的，送入糧堆內(nèi)的風(fēng)溫穩(wěn)定。

2 整倉干燥試驗材料與方法
2.1 試驗倉房
試驗倉選用直屬庫的17號倉，該倉為1998年新建的折線形屋架平房倉，其規(guī)格為58m×24m，裝糧線為6m。倉內(nèi)布有一機(jī)四道地上籠風(fēng)道3組，為單側(cè)通風(fēng)，風(fēng)道布置見圖1。
2.2 試驗糧食
供試糧食為2004年產(chǎn)的混合小麥，數(shù)量5925t，全倉平均水分14.0%，雜質(zhì)0.6%，容重786g/L。
2.3 設(shè)備與儀器
4-72№8C離心風(fēng)機(jī)的風(fēng)量13643～25697m3/h，全壓為1505～1106Pa，功率為11kW，新鄉(xiāng)鼓風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)；QDF-3型熱球式電風(fēng)速儀，檢測范圍：0.05～30m/s，檢測誤差≤±5%，北京市檢測儀器廠生產(chǎn)；燃煤熱風(fēng)爐3臺，供熱量400×103kJ/h，每臺熱風(fēng)爐的煤耗量15.81kg/h，熱效率>85%，燃料為無煙煤，供風(fēng)溫度35～50℃，爐排面積0.8m×0.7m。
2.4 倉通風(fēng)干燥的工藝流程
燃煤熱風(fēng)爐的熱風(fēng)出口直接與風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口相接，風(fēng)機(jī)出風(fēng)口與倉房的通風(fēng)口連接。燃煤爐制備的加熱空氣經(jīng)煙塵處理后，與爐體夾層低溫空氣混合，再通過風(fēng)量調(diào)節(jié)器，調(diào)至40℃左右由風(fēng)機(jī)送入倉內(nèi)糧堆，在與糧食進(jìn)行濕熱交換的同時，帶走糧食汽化的水分，濕熱空氣最后從窗口排至倉外。
工藝流程：外界空氣→加熱爐→煙塵處理→溫度調(diào)節(jié)→風(fēng)機(jī)送風(fēng)→與糧堆濕熱交換→廢氣排出。
2.5 通風(fēng)降水操作
對6月下旬～7月上旬收購的偏高水分小麥進(jìn)行加熱通風(fēng)降水干燥，整個試驗分為3個階段(見表1)。第一階段通風(fēng)52h，降水1.1%；第二階段通風(fēng)77.15h，降水0.3%；第三階段用于水分平衡、冷卻通風(fēng)，當(dāng)糧食水分降至安全水分12.6%以后，再選擇晾爽天氣進(jìn)行平衡通風(fēng)和降低糧溫的冷卻通風(fēng)，以確保儲糧安全。
2.6 數(shù)據(jù)檢測
試驗倉內(nèi)的糧溫按糧情檢測系統(tǒng)布點，每天檢測一次，糧溫變化情況見表2；糧堆水分變化每隔2d檢測一次，9個水分檢測點布點如圖1所示，分上、中、下3層扦樣，各點水分變化見表3，各層平均水分見表4。
3 討論與分析
3.1 改變儲糧管理模式
糧庫必須改變觀念，改進(jìn)儲糧管理模式，順應(yīng)市場變化的需要，采取大風(fēng)量、輔助加熱的通風(fēng)方式處理偏高水分糧。
3.2 干燥通風(fēng)后溫度變化與降水的關(guān)系
在夏季高溫高濕季節(jié)收購的高水分糧，必須采取較高溫度的通風(fēng)干燥的辦法，促使糧堆快速降水，使危險糧轉(zhuǎn)為安全糧[4]。通風(fēng)干燥的熱風(fēng)(進(jìn)口風(fēng)溫45～50℃)經(jīng)風(fēng)道進(jìn)入糧堆底部(圖2)。由于底層糧溫較低，消耗了大量的熱量，在通風(fēng)初期糧溫變化緩慢。但從表2、表3看出，隨著通風(fēng)的進(jìn)行，糧堆溫度自下而上上升，同時糧堆水分汽化加快。由于正壓熱風(fēng)介質(zhì)從下往上流動，攜帶水汽的濕熱空氣從糧堆表面溢出，再被排風(fēng)扇排至窗外，糧堆達(dá)到了降水的目的。
本試驗通入熱風(fēng)溫度45～55℃的時間為129h，糧堆平均溫度由29.2℃上升到37.3℃，溫度提高了8.1℃(表2)，而糧堆平均水分由14.0%下降到12.6%(表4)，水分下降1.4%。由于在通風(fēng)干燥期間，糧堆溫度大部分達(dá)到了35℃以上，對糧堆霉菌、蟲螨等生物有一定抑制和殺滅作用，因而達(dá)到了安全儲糧的目的。
3.3 輔助加熱處理
對于超安全水分糧有高溫干燥、通風(fēng)降水、谷物冷卻等處理方式。高溫干燥需要專用烘干設(shè)備，費用較高，一般用于高溫高濕的華南地區(qū)；而通風(fēng)降水方式較為適合華北的氣候條件[5]?？紤]到該地區(qū)在小麥入庫期間，外界氣溫已上升至25～30℃以上，若再采用常溫通風(fēng)降水方式，勢必需要的時間較長，很可能會在降水期間造成高水分糧的發(fā)熱霉變。因此，糧庫采取輔助加熱方式，把風(fēng)溫提高15～20℃左右，糧食降水速度明顯提高。在加熱通風(fēng)的4d時間內(nèi)，糧食水分從14%降至12.6%，而以往的常溫通風(fēng)降水則需要50～65d，在時間上可能無法保證超水分糧的安全。從表5可知，通風(fēng)干燥的噸糧處理費用只有1.36元，經(jīng)濟(jì)實用，遠(yuǎn)低于2000年東北稻谷烘干費用4.13元/t，常溫通風(fēng)干燥費用3.96元/t，與打外垛晾曬及轉(zhuǎn)倉費用14.29/t相比，降低費用90%以上。
3.4 完善燃煤加熱爐
在試驗初期，燃煤熱風(fēng)爐沒有設(shè)計爐壁夾層的隔熱結(jié)構(gòu)，爐體外壁溫度較高，保溫性能較差，熱量散失嚴(yán)重。第一階段通風(fēng)加熱52h，每臺燃爐耗煤達(dá)1.35t之多，折合耗煤25.96kg/h。在第二階段通風(fēng)開始之前，針對燃煤爐存在的熱效率低的缺陷進(jìn)行改造，爐體增加雙層隔熱結(jié)構(gòu)，把夾層通道吸收的爐壁散發(fā)熱量用來加熱空氣，用于調(diào)節(jié)爐灶制備的熱風(fēng)溫度，既解決了爐外壁熱量散失問題，又減少了爐灶的燃煤量，還提高了爐灶的熱效率。爐灶改造后，通風(fēng)加熱77.15h，每臺燃爐耗煤1.22t，折合15.81kg/h，僅此一項節(jié)約燃煤30%左右。
3.5 控制進(jìn)倉風(fēng)溫
輔助加熱可以提高風(fēng)溫、加快糧食水分的蒸發(fā)，但同時也會帶來糧食失水較多和降水不均勻的現(xiàn)象。糧堆下層糧食過度干燥，最低水分達(dá)到11.2%，而上層糧食水分14.2%仍然較高，同時也造成不必要能源的浪費和糧食重量的損失，對糧食品質(zhì)也不利。針對上述現(xiàn)象，第二階段試驗采用了較低的風(fēng)溫進(jìn)行通風(fēng)，縮小上下層降水嚴(yán)重分層的現(xiàn)象，同時在加熱通風(fēng)結(jié)束后，又選擇合適時機(jī)進(jìn)行平衡通風(fēng)，降低糧溫，平衡糧食水分，提高儲糧穩(wěn)定性。
3.6 整倉通風(fēng)干燥的操作注意點
對于通風(fēng)死角或降水較慢的部位，通過補(bǔ)插導(dǎo)風(fēng)管等措施，減小通風(fēng)阻力，改善氣流分布狀態(tài)，解決糧堆通風(fēng)時降水不均勻的問題。
由于加熱通風(fēng)屬于慢速通風(fēng)干燥，空氣攜帶的熱量與風(fēng)量有限，干燥是以分區(qū)形式緩慢上移，糧層太厚勢必造成上下層干燥不均勻，下層降水快，上層降水慢，使糧堆上下層的水分差較大，埋下安全儲糧的隱患。因此，通風(fēng)干燥的糧堆厚度不能太高，在通風(fēng)的中后期要適當(dāng)控制風(fēng)溫。
在通風(fēng)降水之后，一定要對糧堆進(jìn)行平衡通風(fēng)，降低糧溫，縮小糧堆上下層的水分差，使整個糧堆的溫度與水分趨于一致，這樣有利于安全儲糧。

4 小結(jié)
熱風(fēng)爐采用爐體夾層設(shè)計，將熱風(fēng)溫度調(diào)節(jié)從風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口改到夾層進(jìn)風(fēng)端溫度調(diào)節(jié)，將熱交換器傳熱改為消煙除塵處理，減少了爐體的熱量損失，提高了爐灶的熱效率。兩項措施的實施節(jié)約燃煤30%以上，提高熱效率10～20%。
燃煤熱風(fēng)爐與倉內(nèi)風(fēng)道組成通風(fēng)干燥系統(tǒng)，既能處理整倉高水分糧，又能對外垛進(jìn)行干燥通風(fēng)處理，解決高水分糧曬場晾曬勞動強(qiáng)度大、費用高和機(jī)械通風(fēng)時間長及遇陰雨停機(jī)造成糧食結(jié)露的技術(shù)難題。
整倉熱風(fēng)干燥通風(fēng)系統(tǒng)能有效控制進(jìn)風(fēng)溫度，能使糧堆溫度緩慢上升，不會對糧食品質(zhì)造成影響，在較短時間內(nèi)把糧食水分降到安全水分以內(nèi)，消除了儲糧安全隱患，解決了夏秋兩季因受陰雨連綿影響糧庫不能收高水分糧的問題。

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