通風(fēng)窗口控制稻谷降溫通風(fēng)作業(yè)范文

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1概念和依據(jù)

1．1儲(chǔ)糧有害生物生長條件:儲(chǔ)糧昆蟲生長溫度8～41℃、RH1%～99%(最佳30℃、RH50%～70%)，真菌2～55℃、RH70%～90%(最佳30℃、RH80%)，螨類3～41℃、RH42%～99%(最佳25℃、RH70～90%)，細(xì)菌55℃、RH100%。細(xì)菌不能在沒有可利用的游離水的情況下生長，也就是大約與相對(duì)濕度100%相平衡的水分。在真菌使糧食發(fā)熱的溫度升高到55℃，同時(shí)出現(xiàn)可利用的游離水的時(shí)候，嗜熱細(xì)菌發(fā)展，使溫度升到70～75℃，并與嗜熱真菌一起可使霉變發(fā)展到最后階段。如果發(fā)熱已進(jìn)展到有嗜熱細(xì)菌參與的時(shí)候，糧食早已無任何食用價(jià)值。

1．2大氣狀態(tài)點(diǎn):當(dāng)前大氣的溫度(t1)和絕對(duì)濕度。相對(duì)濕度(RH)為100%飽和濕度曲線，指大氣飽和絕對(duì)濕度曲線。從表1看出，在我國七大儲(chǔ)糧區(qū)域，秋冬季通風(fēng)時(shí)期大氣RH在青藏高原儲(chǔ)糧區(qū)小于40%，在北方其他儲(chǔ)糧區(qū)為52．0%～68．5%，在南方儲(chǔ)糧區(qū)為70．3%～80．7%。在上述這些大氣RH下，谷物平衡水分均在8%(濕基)以上。由于蒙新干旱區(qū)和東北冷濕區(qū)倉庫外冬季氣溫過低，所以儲(chǔ)糧冬季重點(diǎn)考慮保溫。華北、華中華東、西南、華南儲(chǔ)糧區(qū)如果采用氣溫低于15℃的正溫度、RH大于50%的冷空氣降溫通風(fēng)，大氣絕對(duì)濕度均大于2．5mmHg(圖2)，大氣狀態(tài)點(diǎn)在圖1的BCD-FG區(qū)域內(nèi)移動(dòng)。

1．3糧食狀態(tài)點(diǎn):當(dāng)前糧堆溫度(t2)下一定含水率糧堆的平衡絕對(duì)濕度，如圖1中12．5%含水率的糧堆溫度25℃、吸附平衡絕對(duì)濕度17．0mmHg。降溫通風(fēng)采用吸附平衡絕對(duì)濕度曲線。吸附平衡絕對(duì)濕度曲線指以溫度、平衡含水率為自變量表示的糧食絕對(duì)濕度變化曲線。

1．4降溫通風(fēng)上限溫度線:我國糧食一般儲(chǔ)藏在暖溫帶、中溫帶及亞熱帶地區(qū)。根據(jù)儲(chǔ)糧機(jī)械通風(fēng)技術(shù)規(guī)程，降溫通風(fēng)的溫度條件是，通風(fēng)開始時(shí)，糧堆溫度(t2)與大氣溫度(t1)之差在暖溫帶、中溫帶地區(qū)大于8℃，在亞熱帶大于6℃;通風(fēng)進(jìn)行時(shí)，t2－t1在暖溫帶、中溫帶地區(qū)大于4℃，在亞熱帶大于3℃。我們?cè)谕L(fēng)窗口控制圖中標(biāo)出降溫通風(fēng)上限溫度線，即允許降溫機(jī)械通風(fēng)作業(yè)的大氣溫度上限，通風(fēng)開始時(shí)暖溫帶、中溫度地區(qū)為t2－8℃，亞熱帶地區(qū)為t2－6℃;通風(fēng)進(jìn)行中暖溫帶、中溫度地區(qū)為t2－4℃，亞熱帶地區(qū)為t2－3℃。

1．5濕度判定條件:當(dāng)大氣絕對(duì)濕度低于糧堆平衡絕對(duì)濕度，通風(fēng)作業(yè)過程中不會(huì)增加糧食的含水率。當(dāng)大氣絕對(duì)濕度高于糧堆平衡絕對(duì)濕度，通風(fēng)作業(yè)過程中則會(huì)增加糧食的含水率。

1．6通風(fēng)窗口控制技術(shù)在具備通風(fēng)降溫條件的通風(fēng)窗口區(qū)域BCDEH(圖1)，當(dāng)大氣狀態(tài)點(diǎn)在BDEH或EFGH區(qū)域內(nèi)左移時(shí)，糧堆溫度快速降低。雖然糧食能夠發(fā)生吸附或解吸作用，但是由于溫度低于10℃，糧堆水分增加或減少速率非常地小。

2通風(fēng)窗口控制模型指導(dǎo)風(fēng)機(jī)運(yùn)行

2．1通風(fēng)作業(yè)試驗(yàn)條件本試驗(yàn)在重慶市墊江國家糧食儲(chǔ)備庫進(jìn)行。該庫地處我國第五儲(chǔ)糧區(qū)。墊江縣(北緯30°、東經(jīng)107°)地貌為盆地，平均海拔450m，屬于亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，年平均氣溫在18℃，6～8月氣溫高達(dá)40℃以上，冬溫夏熱、四季分明。在每年10月底～次年的元月采用機(jī)械通風(fēng)降低儲(chǔ)糧溫度，以延緩次年開春后糧溫隨氣溫升高。試驗(yàn)倉是該庫8號(hào)房式倉，倉房長31．4m，寬14．12m，高5．01m，魚磷板地上籠一機(jī)三道，兩個(gè)通風(fēng)道接入口，共6條風(fēng)道，每條風(fēng)道之間的間距為5．0m，通路比K=1．5，單位通風(fēng)量為16．4m3/ht。本地產(chǎn)的稻谷，入倉時(shí)間為2010年10月，共1340t，雜質(zhì)率0．4%。在2012年12月20日用LSKC－4B型糧食水分測(cè)量儀測(cè)定的糧堆綜合水分為13．2%。二臺(tái)小功率(1．5kw)軸流風(fēng)機(jī)型號(hào)是SFG4－2型，全壓/靜壓320/220Pa，風(fēng)量11000m3/h，轉(zhuǎn)速2800r/min。在12月23日將二臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)安裝在兩個(gè)通風(fēng)道中，用編織袋塞緊，同時(shí)安裝了MLG糧情測(cè)控與智能通風(fēng)系統(tǒng)，采集糧溫、倉濕、外溫、外濕等數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)軟件利用平衡水分理論和通風(fēng)窗口來控制風(fēng)機(jī)的啟停。通風(fēng)方式為負(fù)壓吸出式通風(fēng)，關(guān)好門，開啟四角的四個(gè)通風(fēng)窗子，外界的冷空氣由四個(gè)窗子進(jìn)入，經(jīng)過糧層，由小軸流風(fēng)機(jī)排出倉外。為了準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)用電量，在通風(fēng)作業(yè)倉安裝了電表。

2．2通風(fēng)窗口區(qū)域隨糧堆溫度變化MLG儲(chǔ)糧通風(fēng)控制系統(tǒng)由控制系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)和測(cè)控軟件三部分組成。控制系統(tǒng)包含風(fēng)機(jī)控制模塊［16］、數(shù)字濕度變送器［17］、濕度傳感器過濾保護(hù)罩等硬件。檢測(cè)系統(tǒng)由新型儲(chǔ)糧數(shù)字式測(cè)溫電纜［18］和檢測(cè)分機(jī)構(gòu)成。數(shù)字式測(cè)溫電纜減少了電路之間的噪聲信號(hào)干擾，提高了分機(jī)的電纜負(fù)載。檢測(cè)分機(jī)用于測(cè)量各種數(shù)據(jù)，控制系統(tǒng)主要用于控制風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)和停止。智能化模型計(jì)算分析由測(cè)控軟件來完成。于2012年12月24日，對(duì)8號(hào)倉進(jìn)行通風(fēng)降溫作業(yè)。通風(fēng)控制過程中，系統(tǒng)每15min檢測(cè)作業(yè)倉的糧溫、倉溫及倉濕;每5min檢測(cè)一次外溫與外濕，通過模型計(jì)算，確定通風(fēng)窗口。通風(fēng)過程中，通風(fēng)窗口不斷地被調(diào)整。如果大氣狀態(tài)點(diǎn)在窗口內(nèi)，則具備通風(fēng)作業(yè)的條件，測(cè)控軟件自動(dòng)下達(dá)命令通知控制器開啟風(fēng)機(jī)，進(jìn)行降溫通風(fēng)。否則，大氣條件不具備通風(fēng)作業(yè)的條件，關(guān)閉風(fēng)機(jī)。通過通風(fēng)窗口可準(zhǔn)確地控制風(fēng)機(jī)開啟或關(guān)閉，避免出現(xiàn)低效通風(fēng)作業(yè)。如圖3所示，通風(fēng)前糧堆含水率13．2%、平均溫度15．8℃，平衡絕對(duì)濕度9mmHg;大氣溫度6．0℃，大氣RH81%(平衡絕對(duì)濕度為5．8mmHg)。B點(diǎn)為通風(fēng)上限溫度與飽和濕度曲線的交點(diǎn)，通風(fēng)窗口為BDFG圍成的區(qū)域。大氣狀態(tài)點(diǎn)在窗口內(nèi)部，具備通風(fēng)作業(yè)條件，開啟風(fēng)機(jī)。2013年1月3日糧堆含水率為13．2%、平均溫度8．4℃、平衡絕對(duì)濕度6mmHg;大氣溫度3．8℃，大氣相對(duì)濕度80%(平衡絕對(duì)濕度4．9mmHg)。如圖4所示，通風(fēng)窗口區(qū)域?yàn)锽CDFG圍成的區(qū)域，大氣狀態(tài)點(diǎn)在通風(fēng)窗口BCDEH區(qū)域，具備通風(fēng)作業(yè)的條件，繼續(xù)開啟風(fēng)機(jī)。2013年1月4日糧堆含水率13．2%、平均溫度5．7℃、平衡絕對(duì)濕度4．9mmHg;大氣溫度3．1℃，大氣相對(duì)濕度85．4%(平衡絕對(duì)濕度5．0mmHg)，糧堆平衡絕對(duì)濕度約等于大氣平衡絕對(duì)濕度。如圖5所示，通風(fēng)窗口為BCDFG圍成的區(qū)域。大氣狀態(tài)點(diǎn)已經(jīng)移出通風(fēng)窗口區(qū)域，不具備通風(fēng)作業(yè)的條件，不宜進(jìn)行通風(fēng)，關(guān)閉風(fēng)機(jī)。該倉降溫通風(fēng)于2013年1月4日結(jié)束，LSKC－4B型水分測(cè)量儀檢測(cè)糧堆水分是13．0%。

2．3耗能分析8號(hào)倉利用小功率的軸流風(fēng)機(jī)通風(fēng)降溫，通過通風(fēng)窗口區(qū)域控制風(fēng)機(jī)開啟與關(guān)閉。通風(fēng)作業(yè)歷時(shí)10d，累計(jì)通風(fēng)時(shí)間180h，實(shí)際開機(jī)時(shí)間不足7．5d，糧堆平均溫度下降10．1℃，總耗電為205度，單位能耗為0．015kW•h•t－1•℃－1，遠(yuǎn)低于我國儲(chǔ)糧機(jī)械通風(fēng)技術(shù)規(guī)程規(guī)定的地上籠通風(fēng)單位能耗(≤0．040kW•h•t－1•℃－1)。根據(jù)該庫和重慶東部地區(qū)多年經(jīng)驗(yàn)，采用二臺(tái)5．5kW的離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行傳統(tǒng)人工控制降溫通風(fēng)7～10d，總的用電一般都在700～900度，能耗通常為0．050～0．070kW•h•t－1•℃－1。

3討論與結(jié)論

3．1糧食水分變化小由于采用了小功率的軸流風(fēng)機(jī)日降溫幅度小，風(fēng)力比較平穩(wěn)，糧堆氣體交換頻率低，次數(shù)少;采用水分吸附平衡絕對(duì)濕度曲線，與解吸平衡絕對(duì)濕度曲線比較，提高了大氣絕對(duì)濕度上限值，能夠減少通風(fēng)過程造成的糧食水分減量。降溫通風(fēng)前糧堆水分為13．2%，通風(fēng)結(jié)束后糧堆平均水分為13．0%。

3．2掌握作業(yè)時(shí)機(jī)，降低能耗通風(fēng)過程中，大氣環(huán)境變化較快，MLG糧情檢測(cè)與智能通風(fēng)系統(tǒng)通過定時(shí)的檢測(cè)糧溫、大氣溫度與相對(duì)濕度，通過通風(fēng)窗口分析，由軟件自動(dòng)地分析計(jì)算控制開、關(guān)風(fēng)機(jī)的時(shí)機(jī)。通過通風(fēng)窗口模型，清楚的看到大氣狀態(tài)點(diǎn)在窗口區(qū)域的位置狀態(tài)，方便了解通風(fēng)作業(yè)狀況，在通風(fēng)過程中，避免出現(xiàn)低效的通風(fēng)作業(yè)。國內(nèi)外推行低溫儲(chǔ)糧技術(shù)。低溫儲(chǔ)存可延緩糧食品質(zhì)劣變，延長糧食儲(chǔ)藏時(shí)間，抑制糧堆內(nèi)害蟲的生長發(fā)育，減少糧食的熏蒸，達(dá)到綠色低碳儲(chǔ)糧目的。糧情檢測(cè)分機(jī)與智能通風(fēng)系統(tǒng)控制器可移動(dòng)，安裝簡單，使用方便。應(yīng)用通風(fēng)窗口模型控制通風(fēng)作業(yè)，單位能耗值遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)的人工控制降溫機(jī)械通風(fēng)的單位能耗，大幅度提高了能源的利用率，達(dá)到了節(jié)能減排的目的。

作者：李興軍吳曉明殷樹德單位：國家糧食局科學(xué)研究院天津市明倫電子技術(shù)有限公司重慶市墊江國家糧食儲(chǔ)備庫