氣調倉外置制冷設備膜下環流降溫技術試驗*

陳明明 黃浙文 吳俊友 蒙鐘森 陳 戈 張婷婷

(1 中央儲備糧?？谥睂賻煊邢薰?571152)(2 成都中儲糧儲備有限公司 610305)

海南地處熱帶，長夏無冬，屬于高溫高濕儲糧區，年平均氣溫23℃～28℃，是我國最“濕、熱”的地區，儲糧難度最大。近年來，中儲糧海南公司全面應用“氮氣氣調+空調控溫+谷冷蓄冷+通風降溫”控溫氣調儲糧技術，執行“冬季降溫通風+春季密閉隔熱+夏秋空調控溫+適時谷冷蓄冷+全年氮氣氣調”的技術路線，有效解決了糧食品質下降快、蟲害控制難、異常糧情多等問題，連續多年實現免熏蒸。

但在氣調期間，如果出現局部結露、發熱等異常糧情，或糧堆進行谷冷和通風時，需要反復揭開薄膜和重新密閉薄膜，造成氮氣不必要的浪費，增加勞動量。為解決以上問題，我庫運用密閉式變頻制冷機組和配套的密封環流管道，開展膜下環流降溫試驗。

1.1 試驗倉房

試驗在?？谥睂賻煊邢薰纠铣欠止?0號倉、12號倉開展，試驗倉房基本情況見表1。

表1 試驗倉房基本情況

1.2 試驗倉儲糧情況

10號倉、12號倉存儲方式為倉內散儲，儲糧情況見表2。

表2 試驗倉玉米基本情況

1.3 膜下環流降溫系統

膜下環流降溫系統主要包括：密閉式變頻制冷機組、雙層保溫風管、茂金絲薄膜、保溫管路安裝配件、地上通風籠等。

試驗倉通風系統為單側地上籠，2個通風口均在南側，通風道為一機三道，通風途徑比1.42∶1。

1.4 設備與材料

密閉式變頻制冷機組：廣東產，型號LF30GKVG，制冷量15.0 kW～46.0 kW，風量8000 m3/h，溫度控制范圍10℃～25℃，最大功率16.5 kW，壓縮機1臺為直流變頻渦旋式，制冷劑工質為R410A，送風機為可變頻離心風機，設備配置了壓力控制系統，風機、壓縮機和送風閥門根據設定壓力實時調節，確保薄膜不脫落。

糧情測控系統：北京產，每根電纜分4層測溫點，系統主要包括通訊主線、RTU板、測溫電纜、倉內連接線、中控機、計算機、溫濕度傳感器。

其他輔材：茂金絲薄膜(厚度0.13 mm)，密封膠條，一拖三分風箱(主接口Φ350 mm，支接口Φ160 mm)，PVC彎頭(Φ350 mm)，PVC管道(Φ160 mm)，雙層保溫風管，窗戶開孔封板、卡箍等。

2.1 設置密封式環流系統

糧食入倉結束，平整糧面，安裝環流管道系統，在倉房通風口一側的中間窗戶安裝開孔封板，開孔直徑350 mm，封板開孔處正反面各焊接1個直徑350 mm、長0.3 m的圓管。用雙層保溫風管連接開孔封板和糧面上的分風箱進風口，分風箱3個出風口接3根長2 m、直徑160 mm的分風管。

2.2 密閉糧堆

用密封膠條將茂金絲薄膜嵌壓進預先安裝好的糧面、大門、通風口等處的雙槽管中，糧面薄膜長寬要比倉房實際長寬多出1.5 m～2.0 m，以便形成氣囊。分風箱進風口穿過糧面薄膜，薄膜與分風箱結合部位用密封膠和膠管密閉。

2.3 氣密性檢測

利用壓力衰減法檢測倉房氣密性。打開進氣閥，開啟風機抽氣，糧堆形成負壓狀態，采用U型壓力計測量糧堆氣密性，記錄從-300 Pa→-150 Pa的時間，10號倉、12號倉氣密性見表3。

表3 試驗倉房氣密性情況

2.4 充氮氣調

充氮模式為上充下強排工藝，先將氣囊充滿，然后一邊向氣囊充氣，一邊通過強排風機強制排氣，直到糧面還有少量氣囊時停止強排，同時保持繼續充氣，如此循環多次，逐步置換糧堆內氧氣，待試驗倉氮氣濃度提升至98%后結束充排。

2.5 膜下環流降溫系統安裝運行

密閉式變頻制冷機組的進風口同時連接試驗倉2個通風口，送風口通過雙層保溫風管、窗戶封板與糧面分風箱進風口連接。制冷機組運行參數設置如下：送風溫度14℃，膜內壓力設置3.0 Pa。制冷機組根據外溫和設定的送風溫度和膜內壓力等參數，自動調節風機、壓縮機頻率和送風閥門大小。倉內氣囊壓力不能大于3.5 Pa，否則壓力過大易造成薄膜脫落。

2.6 數據記錄與采集

膜下環流降溫期間，糧情測溫系統每天上午9點采集試驗倉氣溫、倉溫、糧溫等數據，制冷機組后臺自動記錄風機啟停狀態和運行參數。制冷機組安裝了單獨電表，可準確統計用電量，便于記錄分析能耗、噸糧成本。

3.1 糧溫變化情況

試驗期間，試驗倉溫度變化情況見表4～表6。

表4 環流降溫期間10號倉各層平均糧溫變化 (單位：℃)

表5 環流降溫期間12號倉各層平均糧溫變化 (單位：℃)

表6 通風前后平均糧溫對比 (單位：℃)

如表4～表6所示，膜下環流降溫為下行通風，氣流運行方向從糧堆表層穿過糧堆到底層。降溫過程中各層平均糧溫逐漸降低，通風結束后各層平均糧溫相差不大，降溫均勻性較好。

如表4、表5所示，10號倉和12號倉降溫效率相差較大，兩倉平均糧溫均從23.5℃降至17.5℃，10號倉從12月1日到12月19日，耗時18 d，而12號倉試驗從10月16日到11月12日，耗時26 d。降溫效率隨著外溫的升高而明顯降低。

經查詢當地氣象資料，10號倉試驗期間平均氣溫為23℃～27℃，12號倉試驗期間平均氣溫為17℃～21℃。說明降溫效率相差較大的原因主要是外界環境氣溫不同。

3.2 糧食水分變化情況

試驗前后整倉水分變化情況見表7。由表7可知，10號倉試驗前整倉水分12.8%，試驗結束后整倉水分12.9%，12號倉試驗前后整倉水分均為13.8%，未發生變化，說明膜下環流降溫通風具有較好的保水效果。

表7 試驗前后整倉水分對比

3.3 能耗情況與分析

為對比膜下環流降溫通風與谷冷作業的能耗，另選3號倉為能耗對比倉，3號倉倉型、儲糧品種、糧情等均與試驗倉相近，3號倉在10月中旬開展谷冷降溫作業，平均糧溫從23.5℃降至17.5℃，谷冷與膜下環流降溫試驗能耗情況見表8。

表8 谷冷與膜下降溫試驗倉能效表

由表8可知，膜下降溫單位能耗較谷冷高28.7%。膜下循環降溫通風單位能耗較谷冷高的主要原因：一是膜下循環降溫作業為下行通風，需先降低倉溫，進而降低糧溫，加上進風出風的管路長，較多冷量損耗在進風送風和降低倉溫上，而谷冷冷風直接通過4 m長的保溫風管進入地上通風籠，損耗的冷量較少；
二是膜下環流降溫時，制冷機組受薄膜壓力的限制，不能發揮設備的最佳制冷效果，造成一定程度的能耗浪費。

由表8可知，不同時間的膜下環流降溫通風，同樣的糧溫降溫區間，外溫越高，單位能耗越高，12號倉的單位能耗較10號倉高30.3%。主要原因是外溫越高，就需要消耗越多的冷量在進風送風途中和降倉溫上，因而單位能耗隨著外溫升高而大幅升高。

3.4 氮氣濃度變化與分析

12號倉試驗前檢測氮氣濃度98.8%，試驗結束時檢測氮氣濃度87.3%。10號倉試驗前氮氣濃度98.5%，試驗結束時氮氣濃度86.7%。膜下內循環制冷系統保持氮氣效果不太理想。

內循環降溫通風過程中，由于糧層厚度，在底層形成負壓，空氣不斷通過底部墻體滲入，氣囊正壓，氣體不斷滲出。另外設備長時間運行，雙層保溫風管氣密等級不高，也導致糧堆內氮氣與外界空氣不斷交換，導致糧堆氮氣濃度下降。

4.1 利用定制的變頻制冷機組，可以實現不揭膜前提下，降低糧堆整體糧溫，膜下內環流降溫通風前后，糧堆氮氣濃度從98%下降到87%，糧堆氮氣流失較多。

4.2 下行式膜下環流通風，需先降低倉溫，再降低糧溫，加之送風回風管道較長，大量的冷量消耗在降低倉溫和風管上，下行式膜下環流降溫通風能耗較上行式谷冷高。下行式膜下環流通風降溫受外界溫度影響較大，外溫偏高時，制冷效果差，單位能耗明顯升高。

4.3 膜下循環降溫通風具有一定的保水功能。

4.4 試驗所用的雙層保溫風管的隔熱性能和氣密性等級較低，如將雙層保溫送風和回風管道改為固定的PVC保溫管道，降溫能效和氮氣保持能力應會有一定提升。

4.5 我國南方地區，控溫氣調儲糧技術應用較普遍，建議在倉房設計階段，提前考慮氣調期間的膜下控溫技術，通過配置密閉式空調，在糧堆和通風系統上安裝膜下環流管道，實現氣調期間膜下控溫，進一步優化控溫氣調儲糧工藝。