上世紀末,我國糧食科研工作者自主研發(fā)集成創(chuàng )新,開(kāi)發(fā)了以糧情電子檢測、機械通風(fēng)、環(huán)流熏蒸和谷物冷卻低溫儲糧為主要內容的儲糧“四合一”技術(shù),為保障我國糧食安全作出了巨大貢獻。但長(cháng)期以來(lái),也存在機械設備不能自由行走,進(jìn)出糧作業(yè)不能實(shí)現全程機械化、作業(yè)效率低、工人勞動(dòng)強度大、作業(yè)環(huán)境差、成本高等問(wèn)題。此外,氣流在糧堆內部沒(méi)有進(jìn)行有效組織,通風(fēng)均勻性較差。
為解決這些難題,國家糧食和物資儲備局科學(xué)研究院研發(fā)團隊在糧堆各向異性等理論研究的基礎上對平房倉通風(fēng)模式做出重大改進(jìn):將平房倉通風(fēng)道固定安裝于兩側檐墻上,并將傳統的豎向正壓通風(fēng)模式改為橫向負壓通風(fēng)模式。在此基礎上,提出了基于橫向通風(fēng)系統的集成儲糧新技術(shù):
一是“風(fēng)道上墻”,二是分體式負壓橫向谷冷通風(fēng)技術(shù),三是多介質(zhì)害蟲(chóng)防治系統和技術(shù),四是研發(fā)多參數一體化糧情監測系統。
平房倉橫向通風(fēng)集成儲糧新技術(shù)實(shí)現了儲糧進(jìn)出倉作業(yè)機械化和倉儲工藝技術(shù)的雙重突破和提升,是我國糧食倉儲技術(shù)領(lǐng)域一項重大技術(shù)集成創(chuàng )新。(圖1)
圖1 平房倉橫向通風(fēng)成套儲糧新技術(shù)拓撲圖
技術(shù)創(chuàng )新
平房倉橫向通風(fēng)集成儲糧新技術(shù)創(chuàng )新高大平房倉橫向負壓通風(fēng)、負壓分體式橫向谷冷通風(fēng)、多介質(zhì)環(huán)流防治儲糧害蟲(chóng)和儲糧溫度、濕度、氣體多參數監測系統。
(一)橫向通風(fēng)技術(shù)
橫向負壓吸出式通風(fēng)工藝,實(shí)現了風(fēng)道上墻、騰空地面以滿(mǎn)足機械化進(jìn)出倉作業(yè)的需要,同時(shí)研究?jì)?yōu)化通風(fēng)工藝參數及氣流高效組織方法,提高通風(fēng)降溫均勻性,有效控制通風(fēng)水分損耗。
該技術(shù)具有通風(fēng)途徑比小、單位面積通風(fēng)量高、通風(fēng)均勻、濕熱交換充分等特點(diǎn),提高了通風(fēng)效率,可有效控制通風(fēng)過(guò)程中水分損耗在±0.3%之內,并實(shí)現進(jìn)出倉設備在倉房地面無(wú)障礙行走,機械化進(jìn)出倉設備產(chǎn)能從原來(lái)的50 t/h提升到了150~200t/h,作業(yè)效率提高3~4倍。
(二)分體式負壓谷物冷卻技術(shù)
橫向谷冷技術(shù)其通風(fēng)路徑較豎向延長(cháng)了3~5倍,具有冷空氣與糧堆接觸時(shí)間長(cháng),熱交換充分、降溫速度快、冷卻糧溫均勻、溫差小、冷量利用率高、能耗低等特點(diǎn)和優(yōu)勢,其單位能耗僅為0.2 kW·h/(t·℃),既可全倉谷冷通風(fēng),也可分區域谷冷通風(fēng),使用方便靈活。
(三)多介質(zhì)害蟲(chóng)防治技術(shù)
多介質(zhì)害蟲(chóng)防治技術(shù)是利用氮氣發(fā)生設備、熏蒸發(fā)生器等設備,使害蟲(chóng)防治氣體通過(guò)橫向環(huán)流系統,在覆膜密閉糧堆內部橫向循環(huán)流動(dòng),并快速均勻分布,達到有效殺蟲(chóng)目的,該技術(shù)包括基于膜分離的氮氣橫向環(huán)流氣調技術(shù)和磷化氫橫向環(huán)流熏蒸技術(shù)等。
橫向通風(fēng)系統和環(huán)流系統相結合,能夠有效地提高以充氮氣調、惰性粉氣溶膠防蟲(chóng)為代表的物理防治害蟲(chóng)新技術(shù)應用效果,實(shí)現了熏蒸、氣調和環(huán)流均溫等多種工藝介質(zhì)在糧堆循環(huán)均布;有效降低30%~50%磷化鋁熏蒸藥劑的使用量;創(chuàng )新基于膜分離制氮的氣調儲糧技術(shù),降低設備造價(jià)和使用成本,使其運行成本低于0.6元/噸糧。
(四)溫濕水多參數糧情檢查系統
溫濕水一體化多參數糧情測控系統,將單一的溫度糧情監測升級到糧堆溫度、濕度、水分和露點(diǎn)等糧情參數在線(xiàn)監測;采用數值模擬技術(shù),形成可視化的糧食溫度、水分動(dòng)態(tài)變化糧情實(shí)時(shí)云圖。更加精準和全面地監測糧堆糧情,使糧情監測和預警更為直觀(guān)、有效,提升儲糧發(fā)熱霉變預警能力和智能儲糧控制技術(shù)水平。溫濕水一體化多參數糧情測控系統融入了大量先進(jìn)的檢測、控制及糧食儲藏技術(shù),構建了科學(xué)完善的通風(fēng)模型,將糧情檢測與通風(fēng)降溫、干燥等倉儲作業(yè)緊密結合,真正做到了“能測能控”。
實(shí)施效果
(一)科技貢獻
平房倉橫向通風(fēng)集成儲糧新技術(shù)首先提出了“糧堆各向異性”理論,并進(jìn)行了系統研究和論述,首次闡明了不同糧種橫豎向通過(guò)時(shí)單位糧層阻力之間的差異,明確了不同儲糧生態(tài)區不同糧種橫向通風(fēng)系統單位通風(fēng)量,配套研制了基于糧堆系統特性參數的橫向通風(fēng)專(zhuān)用風(fēng)機,并提出了儲糧機械通風(fēng)效能評價(jià)測試標準方法,完善了我國儲糧通風(fēng)技術(shù)基礎理論,推動(dòng)了我國糧食行業(yè)現代通風(fēng)技術(shù)發(fā)展。
(二)技術(shù)貢獻
針對我國糧食儲備高大平房倉進(jìn)出倉作業(yè)效率低的難點(diǎn),研發(fā)了平房倉橫向通風(fēng)集成儲糧新技術(shù),實(shí)現了儲糧進(jìn)出倉作業(yè)機械化和倉儲工藝技術(shù)的雙重突破和提升,解決了我國平房倉安全儲糧和機械化效率低的矛盾問(wèn)題,平房倉進(jìn)出倉效率提高3~4倍;實(shí)現了通風(fēng)、冷卻過(guò)程中濕熱高效傳遞,降低成本,保障儲糧品質(zhì);實(shí)現了多介質(zhì)害蟲(chóng)防治技術(shù)高效使用,促進(jìn)了綠色儲糧發(fā)展;提出的多參數糧情預警預測和云圖分析,推動(dòng)了糧情檢測技術(shù)的升級換代。
(三)推廣應用
新技術(shù)的科學(xué)性、先進(jìn)性及經(jīng)濟實(shí)用性不斷得到生產(chǎn)性實(shí)倉驗證。至2018年12月底,該技術(shù)已在全國24個(gè)省區市的97個(gè)糧庫應用,涵蓋了全國7個(gè)儲糧生態(tài)區,推廣品種包括小麥、玉米、東北粳稻、西北粳稻、早秈稻、晚秈稻、裸大麥等;推廣倉容量超過(guò)200萬(wàn)噸,并培訓糧食行業(yè)倉儲骨干2500多人次。
平房倉橫向通風(fēng)集成儲糧新技術(shù)提升了平房倉儲糧工藝整體運行效益,推動(dòng)了綠色儲糧技術(shù)的發(fā)展,更加高效保證糧食品質(zhì),降低我國糧食產(chǎn)后損失,提高我國糧食高效供給能力,保障國家糧食安全。
(國家糧食和物資儲備局科學(xué)研究院供稿)
來(lái)源:2019年第6期《中國糧食經(jīng)濟》