糧食通風干燥的理論探索裝備研制和應用實踐

1、稻谷通風干燥裝備研制和應用柳芳久 柳芳久，黑龍江中良倉儲技術工程有限公司，研究員級高級工程師，糧食倉儲工程技術，黑龍江省哈爾濱市南崗區(qū)巴陵街158號，liufangjiu。1，劉立意2，仲立新1，殷博義1，劉賢慧1（1. 黑龍江中良倉儲技術工程有限公司，黑龍江哈爾濱 150008；2. 東北農(nóng)業(yè)大學工程學院 150030）摘要 本文闡述了我國糧食干燥技術與設施的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了傳統(tǒng)快速烘干機烘干稻谷的弊端，簡要介紹了深入研究探索糧食低溫通風干燥的理論，研究設計多環(huán)立式深層糧食徑向通風干燥新技術裝備工作過程。技術裝備打破了國內(nèi)外糧食機械通風干燥糧層不能超過4米的極限，實現(xiàn)了在糧層堆積12米高的磚

2、筒倉內(nèi)進行整倉稻谷機械通風干燥的新工藝與設備應用。采用的網(wǎng)架式薄壁通風管道設置，整體構件經(jīng)過精細的結構力學試驗及糧食出倉動態(tài)考核。實現(xiàn)了糧食通風干燥過程的智能、遠程、實時、動態(tài)監(jiān)控和管理。技術裝備經(jīng)兩年多的生產(chǎn)運行安全可靠，經(jīng)濟和社會效益顯著，為我國糧食低溫通風干燥開創(chuàng)了新途徑。關鍵詞 機械通風 低溫干燥 徑向通風 減壓卸糧 計算機測控1 項目的提出背景和必要性中國的糧食干燥技術研究與設施建設，從1977年到2002年經(jīng)歷了一個快速發(fā)展的25年，經(jīng)過1996年的世界銀行貸款中國糧食流通項目和1998年開始實施的國家儲備糧庫建設項目，國有糧庫已經(jīng)基本上解決了我國存在已久的糧食烘儲能力不足的問題，

3、滿足了在現(xiàn)行國家糧食質(zhì)量標準體系之下糧食烘干降水的實際要求。隨著社會進步，糧食的加工、儲藏和保鮮日益受到重視，特別是作為第一大食用的糧食品種稻谷，如何解決或大幅度減少其在干燥過程中的品質(zhì)損失，食用價值降低的問題，就擺在了糧食行政領導、科技工作者和糧食收儲加工企業(yè)面前。目前，稻谷干燥處理的工藝主要采用谷物烘干機的高溫熱風快速干燥工藝，其缺點是干燥能耗大、費用高、烘干后的稻谷品質(zhì)變差（裂紋率增加7%以上，整精米率降低3%左右，營養(yǎng)成份破壞明顯，口感變差）、降等降級。因此近年來國內(nèi)外正在研究采用自然空氣或略微加熱的溫熱空氣（僅比常溫高35的熱風）對儲糧倉內(nèi)進行低溫機械通風干燥（“就倉干燥”）的稻谷干

4、燥新工藝。雖然低溫機械通風干燥速度慢、時間長，但它一次加工量大，因此總生產(chǎn)率并不低。這種干燥工藝的優(yōu)點是：能耗低、費用低（經(jīng)實驗對比僅為烘干機的1/41/2費用）、干燥后水稻品質(zhì)比采用烘干機的高溫熱風快速干燥工藝明顯提高（見表1）、干燥過程無污染、綠色環(huán)保。同時整倉機械通風干燥可減少倒運環(huán)節(jié)、降低勞動強度、減少損耗。因此它是未來稻谷（包括其他谷物）干燥的發(fā)展方向。表1 稻谷采用烘干機烘干與通風干燥質(zhì)量變化比較項目烘干機通風干燥水分（）13.513.5出糙率（）77.577.8裂紋率（）19.86.7發(fā)芽率（）5891.5粘度（mm2/s）13.713.8脂肪酸（mgkoh/100g）19.05

5、18.7利用自然風進行常溫干燥早已有之，如人工曬場晾曬以及將稻谷裝袋交叉疊放碼垛俗稱“碼風垛“這些方法受環(huán)境影響大、人工消耗大，占地面積大，只能人工按經(jīng)驗生產(chǎn)管理、無法實現(xiàn)機械化、自動化。發(fā)達國家如美國、加拿大等在上個世紀八十年代就已開展糧食機械通風干燥技術的研究實驗工作。進入九十年代以后，我國相關技術、學術部門由關注到陸續(xù)投資進行了一些機械通風降溫、降水技術探索和試驗研究。黑龍江省糧食局早在90年代初就開始了徑向通風干燥的試驗研究。1992年五?？h糧庫采用大型拱棚倉和竹簾囤徑向通風干燥稻谷近4萬噸。樺南糧庫也采用徑向通風技術在立筒倉、土囤倉進行過玉米、小麥、稻谷、大豆的通風干燥試驗，并不斷改

6、進完善制定了糧食干燥生產(chǎn)操作規(guī)范。一些糧庫進行了徑向通風干燥玉米、麥子、稻谷、大豆的推廣試驗。到了90年代中期，機械通風干燥已作為四種主要糧食干燥方法之一列入報表統(tǒng)計。1997年國家糧食局與澳大利亞國際農(nóng)業(yè)研究中心（簡稱aciar）合作，由澳方出資60萬澳元進行“中國谷物就倉干燥技術研究”（pht/1997/037）。該項目在主要實驗地黑龍江肇東四方糧庫（玉米）、江蘇張家港糧庫（水稻）進行了四年多，15個試驗倉的實驗研究。中澳專家收集整理了近10年的相關地區(qū)的氣象數(shù)據(jù)；建立了倉內(nèi)干燥的數(shù)學模型；測定了玉米、稻谷的多項特性參數(shù)；研究開發(fā)了計算機控制軟件，配套用傳感元件及控制儀器；通過五年多對15

7、個試驗倉的試驗和總結，2002年5月通過了aciar和國家糧食局組織的國際咨詢專家組的評估驗收，中澳合作開發(fā)的干燥控制技術處于世界先進水平，具備了推廣應用條件。以上糧食通風干燥技術的研究和應用，以小型實驗倉為主，其糧層的深度都小于4m，且糧食干燥后上下層水分梯度較大，同時造成倉容利用率較低。因此，一般以糧食降溫為主，降水為輔,發(fā)展受到一定的限制。2002年以后，中國的糧食倉儲設施現(xiàn)代化水平有了較大提高，高大倉型已極為普遍，如何解決大型糧倉深層糧食的通風干燥成為亟待解決的課題。在以上研究的基礎上，2002年3月國家糧食局批準，黑龍江中良倉儲技術工程有限公司開展了糧食就倉通風干燥課題的研發(fā)。項目以

8、我國近幾年世界銀行貸款和國儲庫建設中比重較大的磚混淺圓倉為基礎，在黑龍江省密山國家糧食儲備庫、虎林東方紅糧庫改建了4對8座磚混淺圓倉作為通風干燥試驗倉（直徑15m、頂高18.5m、倉容1300噸水稻），進行通風干燥技術的應用試驗。8座通風倉已于2003年3月改建、安裝完成，并在2003年37月間進行了兩輪4500噸水稻的機械通風干燥初步試驗，取得了初步成果。到目前為止已進行5輪12倉的應用實驗，取得了大量數(shù)據(jù)和寶貴經(jīng)驗。2 基礎理論的深入探索和工程化參數(shù)設計2.1實驗裝置和設備圖1以往的稻谷干燥特性數(shù)據(jù)和研究主要在30以上，缺乏30以下的稻谷特性參數(shù)和計算公式，因此我們首先在這方面作了一定實驗

9、研究。為提高實驗精度和自動化水平，開發(fā)了實驗裝置和自動采集分析軟件。實驗裝置如圖1實驗的數(shù)據(jù)記錄是通過計算機完成的，借助干燥試驗分析軟件能由測得和記錄的數(shù)據(jù)畫出水分-時間圖。干燥試驗分析軟件界面圖見圖2、圖3。圖2圖32.2 實驗設定條件如下：介質(zhì)溫度14-40,可控；介質(zhì)濕度自動記錄，不可控，在后期分析中加入；風速0.12m/s,固定不變；谷層厚度，薄層8mm,固定不變；2.3 試驗方法先在分析軟件上設定實驗條件，如記錄間隔、記錄時間、介質(zhì)溫度等。將干燥箱預熱到指定溫度，然后稱一下容器的重量，再將待測物料均勻擺放在容器上，測出原始毛重，干燥試驗分析軟件會自動記載試驗中的皮重、毛重、凈重和隨時

10、間的稻谷失水量，單位均為克，計算機會把電子天平每一時刻顯示的重量記錄下來，并畫出水分時間圖。這樣我們通過對記載的數(shù)據(jù)進行分析、曲線擬合，研究谷物的干燥特性。每個樣品試驗的時間為8640分鐘，每6分鐘自動記錄一次數(shù)據(jù)，共計144小時（6天）。 2.4 干燥曲線的擬合2.4.1 曲線擬合在進行試驗數(shù)據(jù)的分析時,通常可采用曲線擬合法,曲線擬合方法的目的是尋找一條光滑曲線,它在某種準則下最佳地擬合數(shù)據(jù)。一般地，由實驗測得的數(shù)據(jù)經(jīng)常會帶有測試誤差，如果要求曲線通過所有實驗點，實際上也就保留了一切測試誤差，而這不是我們所希望的。因此，在曲線擬合時，并不要求擬合曲線一定要通過實驗點，而要求它能反映這些離散數(shù)

11、據(jù)的變化趨勢，盡量避免出現(xiàn)局部的波動。常用的曲線擬合方法有最小二乘法、契比雪夫法及插值法等。曲線擬合的好壞通常總是以最小二乘原理作為衡量準則，因為在計算方法上它要比取其它準則方便和簡單得多，且有足夠的精度。我們采用最小二乘法對干燥曲線進行擬合，建立干燥特性方程；試圖通過方程揭示了干燥介質(zhì)不同參數(shù)下干燥過程熱濕傳遞的規(guī)律。2.4.2 干燥曲線分析和擬合根據(jù)干燥曲線形狀，干燥過程中水分比與時間成e指數(shù)關系，而且三項式擬合應該比單項式、二項式更為精確，所以我們選定半經(jīng)驗方程mr=進行三項擬合。式中： a變化幅度系數(shù) b變化進程系數(shù) 運用最小二乘法將各試樣干燥曲線擬合得到a，b值，見表2。表2 曲線擬

12、合系數(shù)表試樣編號介質(zhì)溫度a1a2a3b1b2b3wmaxwave142144.690.0417.53121622233900.110.03143147.200.2114.89239225495590.140.05144147.90.02414.4524180.1841230.210.05145158.671.8511.66112211342030.150.03149205.885.569.912779371827180.890.05147258.242.7910.8779213122830.380.03150257.924.099.531312186634800.730.05157252.85

13、6.3812.3415233181020140.730.10158257.521.7912.8877397303250.260.07151305.566.509.071277244760661.120.04152308.183.659.98691125292550.460.03159309.370.2011.615170.17467421.090.09156357.984.859.1622129374050.330.03160354.666.6710.3727218537966o.660.12161407.525.758.64111628443594100.340.04將擬合系數(shù)代入經(jīng)驗公式中

14、，即可得出不同干燥條件下的干燥方程。例如，151號試驗的干燥方程為：mr=擬合的曲線和原始曲線已接近重合，說明這種擬合方法的可信度很高。從擬合數(shù)據(jù)表可見，絕對誤差已非常小，平均偏差最小的達到0.03，最大的也只有0.12。3 干燥工藝路線的確立3.1 總體工藝流程的設計我們查閱了大量國內(nèi)、外通風干燥技術資料，并對密山和東方紅糧庫進行了現(xiàn)場實地考察，在吸收和總結國際合作項目中國糧食就倉干燥項目的基礎上，以國儲庫建設項目中占比例較大的磚筒倉為結構平臺，結合我國氣候特點設計了多環(huán)立式進風、排風管路、實現(xiàn)徑向通風干燥新技術、新工藝。通風干燥工藝流程是：外界的自然空氣（在濕度較高，溫度較低時啟動輔助加熱

15、裝置）直接或經(jīng)過輔助加熱后經(jīng)由風機吹入進風管道，經(jīng)進風管道進入干燥通風網(wǎng)。通風網(wǎng)內(nèi)的干燥介質(zhì)空氣，在風機產(chǎn)生的壓力作用下，經(jīng)進排風管網(wǎng)有序地通過糧層，利用自然空氣自身存在的吸濕和調(diào)溫潛能調(diào)整糧層溫度，帶走糧食水分，而后進入排風管網(wǎng)，由倉上排氣孔排入大氣（見工藝流程圖）。輔助加熱裝置計算機監(jiān)控控制系統(tǒng)鼓風系統(tǒng)自然（或加熱）空氣廢氣通風干燥倉排潮孔排潮孔圖4. 工藝流程圖3.2 技術創(chuàng)新與攻克的難點3.2.1 深層糧食通風干燥工藝據(jù)我們掌握的技術信息，美國和加拿大的糧食倉內(nèi)通風干燥糧層最大厚度為3.8米。依據(jù)我們實際驗證，通風干燥的糧層厚度，一般不應超過4米，因為在2.5米的糧層厚度下進行一般的通

16、風干燥作業(yè)，含水20%的稻谷干燥到13.5%，其頂層與底層的水分差也要在1.2%左右，隨著糧層的加厚，水分差值也隨之明顯地增大。而現(xiàn)在我們磚筒倉裝糧高度為12.0米，采用一般的垂直氣流通風干燥方式必然造成上下層干燥不均，并且深層通風糧層阻力過大，加之地面風道之間是垅形結構，存在通風死角區(qū)的問題。而本工藝成功地解決以下難題：（1）針對磚筒倉糧層過厚問題，依據(jù)倉體直徑大小增設多層立式進風、排風管網(wǎng)以減少糧層厚度和阻力，保證通風均勻，減小通風干燥后糧食的水分差；（2）針對倉內(nèi)地面風道間的通風死角問題，加密風道，在倉角增設通風籠，縮小途徑比；（3）在處理入倉糧食水分過大的特殊情況時，可采用換向通風、倒

17、倉等應急措施。3.2.2 通風管道設置和結構設計我國目前還沒有在深層糧堆中和糧食流動情況下的薄壁管道受力分析的成形計算方法，更沒有相關的成形設計。而糧倉內(nèi)薄壁立管的受力情況相當復雜，針對這一問題，我們在完成主體部分和網(wǎng)絡結構受力試驗的基礎上進行分析計算，對計算和結構設計進行調(diào)整和改進，設計了輕鋼網(wǎng)架通風管網(wǎng)，并經(jīng)受了實際生產(chǎn)運行考驗，為今后高大糧倉通風干燥管網(wǎng)設計提供了寶貴的經(jīng)驗和計算依據(jù)。3.2.3 計算機測控技術本工藝設計在借鑒中澳合作中國糧食就倉干燥項目成功的計算機測控技術的基礎上，按高大深層糧食通風干燥的具體要求，設計應用了計算機糧食通風干燥生產(chǎn)過程的較完整的測控技術實現(xiàn)了自動化操作，

18、滿足了現(xiàn)代化糧食干燥要求，其主要監(jiān)測項目包括大氣溫度、濕度、進入通風網(wǎng)絡的空氣溫度與濕度、各排氣口的溫度與濕度、倉內(nèi)糧食各點的溫度、干燥速率、干燥成本等，主要控制項目包括風機通風時機和時間的優(yōu)化控制等。3.3 關鍵數(shù)據(jù)的設計計算3.3.1 單位通風量按我國儲糧機械通風技術規(guī)程推薦，在機械降水通風時單位通風量一般為3060 m3/h.t；而各國通風量的標準有所不同,法國標準為30150 m3/h.t；原蘇聯(lián)選用數(shù)值較高最大超過500m3/h.t；美國為48384 m3/h.t；英國為126168 m3/h.t；德國為450600 m3/h.t。產(chǎn)生如此大差別的原因為各國環(huán)境條件不同，入倉糧食水分

19、、品種不同、通風管道結構不同以及要求的干燥時間不同。單位通風量與環(huán)境條件、原糧水分和希望的干燥時間密切相關，在機械通風中干燥速度主要取決于干燥介質(zhì)的溫度和載濕能力，溫度一定時，風量過小，單位時間內(nèi)糧食中水分汽化量會超過干燥介質(zhì)的載濕量，使干燥速度下降；風量過大會使單位時間內(nèi)干燥介質(zhì)的載濕量遠遠超過糧食水分汽化量，造成能源動力浪費。經(jīng)模擬試驗，依據(jù)干燥速率、節(jié)能等綜合指標要求，我們最后確定選取單位通風量q=40 m3/h.m3（總風量80356 m3/h）。3.3.2 風機選擇機械通風干燥通風系統(tǒng)風壓主要考慮氣流在通風管道中的壓力損失和氣流穿過糧層壓力損失之和。附件2按k.b得羅加林公式計算：h

20、=9.8(avs+bv2s2)l，對于稻谷：a=190, b=650, s=0.55 v為氣流速度, l為空氣路徑長，取l=2.0m，每根進風立管設計排風量：80356/240.95=3180m3/h ，vmax=0.134 m/s，代入上式得糧層阻力：h = 9.8（1900.1340.55+6500.13420.552）2343.66pa，風網(wǎng)管道和分配器總阻力685 pa，系統(tǒng)總阻力685343.661001.66pa，選用rl4-279-8f風機（18.5kw）兩臺，風機參數(shù)：41200m3/h，1200pa。3.3.3 通風降水時間估算 由通風干燥濕熱平衡原理可得：為通風時間（小時）

21、，取相對濕度50%，空氣流量82400m3/h，干空氣比容 0.825m3/kg，干空氣比熱 c=0.24kcal/kg.,進風干球溫度tg=10,濕球溫度ts=5.65，糧食水分汽化熱hc=667kcal/kg.h2o，取食干物質(zhì)重量1070000kg，入倉糧食水分wd=17%，出倉糧食水分wp=13.5%，代入上式 h4 應用控制技術的研發(fā)4.1 測控系統(tǒng)特點（1）硬件系統(tǒng)全數(shù)字化智能化：傳感器全部是智能化數(shù)字化傳感器，所有測控模塊、測控單元均為數(shù)字測控模式。測控系統(tǒng)精度高，抗干擾能力強。（2）實時動態(tài)測控、分析技術和控制，實時測量記錄倉內(nèi)外濕空氣參數(shù)和糧情數(shù)據(jù)，動態(tài)分析計算，根據(jù)控制模型

22、和策略實時的控制通風過程，達到最佳的降水速率、最優(yōu)的經(jīng)濟成本或其組合。（3）具有通風干燥輔助分析軟件模塊，以非常直觀的圖形方式給出通風大氣條件和可通風區(qū)域。（4）擁有常溫和組合干燥控制模型,四種控制方式:動態(tài)雙平衡測控、程控、定時控制、計算機輔助的手動控制方式。（5）測控系統(tǒng)帶有小型自動氣象站，測量和記錄當?shù)厝隁庀髷?shù)據(jù)，每5分鐘間隔記錄一次。（6）軟件可以給出實時的預測和分析計算結果如通風降水量、實時降水速率、平均降水速率、實時噸水成本、平均噸水成本、總成本等等數(shù)據(jù)。（7）軟件帶有通風管理和任務管理功能，管理和記錄出入倉糧食數(shù)量、品種、等級、品質(zhì)、通風電耗、成本、化驗、負責人等資料。可隨時查

23、閱和打印。 圖5 監(jiān)控軟件主界面 圖6 圖形化通風分析界面 圖7 濕空氣分析界面 圖8 通風管網(wǎng)結構設計5 通風裝置、通風管網(wǎng)的設計與實驗我們在充分考慮糧食通風干燥工藝要求的前提下，為滿足通風網(wǎng)在糧食出倉流動情況下，整個通風管網(wǎng)的力學結構，設計了輕鋼網(wǎng)架通風管網(wǎng)，具體做法是：沿通風倉內(nèi)壁45m周長上設24根排風立管，呈半圓形截面，高12.5m；在倉內(nèi)11.0m環(huán)設318mm進風管18根，高度為10.5m；沿7.4m環(huán)設318mm圓形出風管12根，高12.5m；沿3.7m環(huán)設318mm圓形進風管6根，高11.0m；倉中心設一根540mm出風管，高13.5m。進風管底部由環(huán)形地籠聯(lián)通，風機通過環(huán)形

24、地籠向進風管輸送空氣。通風裝置及管網(wǎng)見圖7、圖8。 圖9 通風管網(wǎng)結構詳圖 圖10 通風管道設計圖5.1 主要結構受力點的力學計算根據(jù)通風管道的設計方案，通風主管為318mm2mm，高12m，每2m高設環(huán)形支撐，總體為輕型鋼結構構架，根據(jù)上述結構，力學計算選定應力最大點為3.7m，環(huán)上6根立管的下2m段（如圖9）。這一段通風管最大受力狀態(tài)下主要受力：豎向受力pa為整管（12m長）自重，pb為糧食在下降過程中對12m管壁產(chǎn)生的向下摩擦力，管體自重pa0.187.8212186.92kg。糧倉卸糧時主要受到的向下摩擦力： 0.319s27300.420.32 2 pb 7079（kg）管道受到的總

25、壓力： pfpapb70791887267（kg）下端2m高管的受力情況： 糧食深度為11m時的側壓力phphkrs0.31973011256110-4kg/cm2l/20phldl下端2m高管道所受的彎矩為： phl28m = 0.32=40976kgcm 47079 3.14（322282） pb （d2d2）41 371kg/cm2 40976 157.8 m w2 = 260kg/cm2管壁的最大應力為max12=631 kg/cm21 豎向受到的單位壓力2 由于糧食的側向壓力產(chǎn)生的彎曲壓應力結論：max小于許用應力2000kg/cm2，所以結構設計是可行的。5.2 減壓卸糧技術按照磚

26、筒倉糧食出倉操作規(guī)范，倉中心出糧口的風管底部受到自重和糧食下滑摩擦下墜力及側向壓力很大，致使管道穩(wěn)定遭到破壞，針對這一實際問題，我們研究設計出減壓卸料裝置，有效地改善了管道系統(tǒng)的受力環(huán)境條件。通風干燥倉設計中采用了減壓卸糧技術，有效地減小了卸糧時的靜、動態(tài)載荷。 減壓管由一根自上而下，四周分段開孔的管子組成。管子的下口與中心卸糧口相聯(lián)，當放糧時管內(nèi)糧食自上而下通過卸糧口流出，由于管內(nèi)充滿糧流，因而管外表層以下糧食不能從管側開孔處流進，只有糧堆表面的糧食能通過漏空的側開孔流進減壓管內(nèi)，形成了自上而下有序的卸糧方式。減壓管起到了導流作用，避免了糧食在倉內(nèi)整體下滑，除糧食上表面外，其余糧食處于靜止狀

27、態(tài)，有效地減小了卸糧時的靜、動態(tài)載荷。5.3 通風管網(wǎng)結構力學的試驗通風干燥倉設備主體部分在裝、卸糧時結構受力情況非常復雜，我們本著實事求是、認真負責的科學態(tài)度，在完成網(wǎng)絡結構受力分析和基本計算的基礎上，于2002年元月12日22日在密山糧庫做了一次結構力學試驗。具體是對事先安裝完成的試驗倉通風干燥設備進行500噸、1100噸水稻的裝卸試驗，測得關鍵部位的應變值，然后進行分析計算，求得其應力值，以便對薄弱環(huán)節(jié)做進一步完善。5.3.1 應力計算：密山糧庫通風干燥倉力學試驗計算方法許用應力，應變，彈性模量，通風管材料為q235鋼，選擇屈服極限s235mpa，許用應力0.6s0.6235141mpa

28、140 mpa140 mpa，（140 mpa），取200103 mpa，則：（140200103）=700106整個試驗從整體看,結果令人滿意，許用應變嚴格控制在700106，沒有出現(xiàn)嚴重的結構損壞，為下一步工作奠定了良好的基礎。5.3.2 測試方法實際測試中儀器每1小時記錄一次數(shù)據(jù)，在裝糧前將儀器預熱并調(diào)整到零點。測試中先以40噸/小時左右速度裝糧到500噸左右，然后以60噸/小時左右速率卸糧300噸左右。然后再接著裝糧直至滿倉，再卸掉糧食，在裝卸糧過程中密切注意數(shù)據(jù)的變化，以防應變、應力超限，結構破壞。 圖11 水平環(huán)向應力 圖13 風管垂直方向應變 圖12 水平環(huán)向拉桿應變時間 圖14

29、 水平徑向拉桿應變時間5.3.3 測試結果測試表明隨著裝糧卸糧進程的變化，糧食作用在結構上各測點的應力、應變也不斷變化。糧食對風管靜態(tài)正壓力隨深度增加。裝卸糧食時的平均動載荷為靜載時的1.36倍。各水平拉桿及弧板受拉壓力不大，且拉和壓應力不確定說明存在裝配應力和間隙。在進糧和放糧中通風立管上、中、下應變隨糧位變化，最大應變點在每節(jié)立管兩端部，說明通風立管受力形式主要集中在風管連接處。在監(jiān)測中最大應變值發(fā)生在底部通風立管下端，其值為816(垂直方向)。在材料強度允許范圍內(nèi)。從總體看，試驗結果是非常令人滿意的，沒有出現(xiàn)嚴重的結構損壞，為下一步完善工作奠定了良好的基礎。 圖15 試 驗 現(xiàn) 場 圖1

30、6 試驗儀器6 實驗應用6.1 通風干燥倉實倉測試為研究總結通風干燥倉的性能、特點，稻谷通風干燥前后的質(zhì)量變化內(nèi)在規(guī)律,2003年3月14日5月17日，我們派出技術全面過硬，現(xiàn)場測試經(jīng)驗豐富的工程技術人員對密山市國家糧食儲備庫國債項目1、2磚筒倉進行實裝稻谷通風降水測試。通過測試，通風倉降水速率平緩均勻，無死點、電耗低、破碎少，品嘗評分值高、口感好、無污染，通風干燥能提高安全儲糧穩(wěn)定性，改善儲糧質(zhì)量和加工工藝質(zhì)量，有利于延緩糧食陳化，干燥成本低，經(jīng)濟效益和社會效益明顯，適合北方干燥的氣候。表4 稻谷通風干燥基礎數(shù)據(jù)序號裝糧高度m實裝數(shù)量t通風實數(shù)h氣溫范圍氣濕范圍rh%噸糧電耗kwh供風道風速

31、m/s總供風量m/h表觀風速m/s排風管風速m/s11211002403-1530-755.1812671320.3212.5115017810-2028-753.9712671320.3平均12.2511252096.5-17.529-754.5812671320.36表5 稻谷通風干燥前、后與烘干機質(zhì)量比較項 目通風前通風干燥后烘干后通風與烘干機比較1號倉2號倉平均1號倉2號倉平均出糙率，%77.377.877.677.777.977.877.50.3整精米率，%61.260.56163.963.463.758.35.4水分，%16.517.51713.513.513.513.5裂紋率，%

32、3.84.24.06.56.96.719.813.1黃粒米，%0.20.20.20.20.20.20.2圖17 降水速率與時間線性關系及影響因素6.2 通風干燥倉生產(chǎn)應用為了進一步掌握通風干燥倉在生產(chǎn)應用中的情況，便于為我們不斷完善設計提供經(jīng)驗和依據(jù)，我們對虎林東方紅糧庫兩對通風干燥倉進行生產(chǎn)跟蹤，因為東方紅糧庫地處黑龍江省東北部林區(qū)，全年平均濕度高于60，是省內(nèi)典型的高濕地帶，在這樣不利的環(huán)境條件下，東方紅糧庫的成功應用將對通風干燥倉技術的普遍推廣產(chǎn)生深遠的示范意義。東方紅糧庫連續(xù)兩個糧食年度應用通風干燥倉干燥稻谷16000多噸，按單倉累計，通風干燥4200小時。通風干燥稻谷品質(zhì)均勻，裂紋率

33、增加小于4，符合長期保管要求，降水單耗比烘干機每噸節(jié)省12元以上，采用通風干燥的稻谷商品價每噸提高30元左右，以上兩項累計為糧庫創(chuàng)收60余萬元。2004年10月，當6000余噸水稻陸續(xù)收購入庫后，東方紅糧庫對采用通風干燥倉還是烘干塔舉棋不定，新任糧庫韓主任連續(xù)幾天親自到通風干燥倉控制室認真學習閱讀中良公司的通風干燥倉所有技術資料以及相關的糧食通風干燥理論書籍，召開了幾次庫內(nèi)保管和糧食烘干工作人員研究討論會，最后確定了相信科學，敢闖綠色保糧新路，采用通風干燥倉干燥稻谷的決定。當年僅通過通風干燥倉干燥稻谷就為東方紅糧庫創(chuàng)收10萬余元的糧食干燥綜合效益。通風干燥倉的應用在東方紅糧庫有了群眾基礎、效益

34、基礎，培養(yǎng)了操作技術隊伍，從韓主任接任后，東方紅糧庫再沒有開過庫內(nèi)的烘干機。2005年秋天，虎林地區(qū)稻谷水分高達20左右，周邊所有糧庫都不敢收，急壞了當?shù)剞r(nóng)民，引起了政府相關部門的高度重視。以韓主任為首的東方紅糧庫急農(nóng)民所急、想政府所想，提出，我們有通風干燥倉，別人不敢收，我們敢收。一下收購7000多噸大水分水稻，在當?shù)赜绊懞艽?。這些大水分稻谷進入通風干燥倉時，由于白天天氣溫度較高，加上堆積，有些糧溫已高達30。東方紅糧庫采用集中單倉入滿庫，在開啟通風設施僅7、8個小時糧溫就降到20，給糧庫職工增加了信心，說有這樣的通風倉，再多的糧我們也敢收。通風干燥倉的稻谷入倉水分限定為18，一線的操作者談

35、到對于這7000多噸大水分水稻，他們采用了增加一次倒倉均質(zhì)，順利地解決了入倉水分不均造成的干燥水分局部不均勻的問題，糧庫不僅解決了農(nóng)民的賣糧難問題，同時收購稻谷按水分扣重，庫內(nèi)經(jīng)濟效益顯著提高。東方紅糧庫在通風干燥倉生產(chǎn)運行中積累了豐富的經(jīng)驗。在空氣溫度和濕度都不適合機械通風干燥時，糧庫采取白天通風增溫56小時左右，到了夜間10點2點開啟風機降溫降水，達到糧食通風降溫降水的交替運行，使總干燥時間縮短，節(jié)省了風機運轉電耗，改善了水稻干燥品質(zhì)。而我們在設計時提出的理論上的交替運行在各地應用是受到濕度環(huán)境和糧溫水分具體條件限制，必須通過實踐摸索才能擇選確定的。當糧庫收購或由于保管時間長而使水稻水分過

36、低，比如小于11的稻谷，不僅不適合大米加工工藝要求，在保管運輸中造成裂紋率、破碎率增加，而作為商品按重量銷售，糧庫會蒙受極大的經(jīng)濟損失。通風干燥倉由于徑向通風，通風路徑2米，科學地應用糧食吸濕區(qū)域空氣的溫度、濕度理論和環(huán)境條件，向倉內(nèi)通入較大濕度的空氣，一般在臨晨下霧時，可達到水稻均勻增濕，保證品質(zhì)。以一個單倉計，1200噸稻谷增濕3，就是36噸稻谷，按2000元/噸計算 ,可增加收入7.2萬元，既保證了保管稻谷的質(zhì)量，又提高了經(jīng)濟效益，是通風干燥倉糧食調(diào)質(zhì)通風功能的科學應用。糧食通風干燥倉在生產(chǎn)應用中也出現(xiàn)過一些問題。（1）裝糧高度不夠，造成進風空氣短路。有些操作人員在糧層剛蓋過進風管就進行

37、通風干燥，結果造成上下糧食水分差異較大，整個通風時間延長，現(xiàn)場觀察了解發(fā)現(xiàn)，當進風管頂部壓糧達不到1米時，由于無糧壓頂，阻力減小，進風管內(nèi)的空氣很大一部分從上部排出，造成底部通風量不足，降水緩慢，而糧層頂部風速增大，降水速率快，造成整個通風干燥網(wǎng)絡運行的效果破壞，為了解決這一操作中遇到的實際問題，除了要求加強操作運行管理外，我們考慮在倉內(nèi)加設料位器，實行監(jiān)控，從技術上徹底杜絕此類事故的發(fā)生。（2）違規(guī)操作，造成進風管變形。東方紅糧庫04年春在清倉中發(fā)現(xiàn)內(nèi)環(huán)通風管有一根底根部壓堆變形，我們發(fā)現(xiàn)這根進風管離備用排糧口較近。由于操作人員在糧食出倉時，沒有首先從減壓卸料口放糧，而是在此備用排糧口（事故

38、排糧）放糧，結果造成附近一根進風管受到過大的側壓力和糧流摩擦下墜力而造成進風管根部壓堆變形，此事故進一步驗證了減壓卸糧設置的必要性。這兩起事故給我們的經(jīng)驗是：必須進行崗前技術培訓，讓糧食通風干燥原理和操作規(guī)程成為每個管理人員和操作者忠實的守則，確保通風干燥系統(tǒng)安全高效運行。7 經(jīng)濟效益分析稻谷通風干燥倉，是在中澳合作項目（pht9437）“中國谷物就倉干燥技術研究”成果基礎上，結合多年積累的技術經(jīng)驗及我國氣候特點，研究開發(fā)設計了一整套，適合我國國情的智能化通風干燥倉和監(jiān)控系統(tǒng)。經(jīng)過二年生產(chǎn)實際應用，收到了很好的效益。7.1 投資價值分析該項技術是以磚筒倉、立筒倉、鋼板倉為結構平臺，成功地解決了

39、稻谷深層通風干燥的技術難題。自然風（低溫）干燥的稻谷成本低、色澤好、無污染、質(zhì)量好。整精米率比快速烘干提高35個百分點，經(jīng)濟效益明顯。干燥周期短，能耗低，維護費用低，節(jié)省人力，改善作業(yè)環(huán)境，實現(xiàn)了遠程動態(tài)監(jiān)控、管理，投資少，見效快，使用壽命長。該項專利技術被國家列入2003年度國家級星火計劃，專利編號2003ea164002、星火項目編號2003ea164002。已引起科技部、國糧局的重視。表6 投資回收比較項目投資額萬元數(shù)量干燥能力t/年噸糧成本元噸糧增效元/t噸水費元/t作業(yè)時間d/年使用壽命年回收期年通風干燥倉3204對4.4萬12.64112.863.615輪90151水稻烘干機3301套4.5萬22.656.47901257.2 企業(yè)與社會效益7.2.1 企業(yè)效益該項技術的推廣應用及產(chǎn)業(yè)化，對技術開發(fā)研制企業(yè)有著很好的經(jīng)濟效益，如果每對倉暫售價89萬元，綜合稅率6.5%，凈利潤13.5%。經(jīng)濟效益見表7。項 目年銷 售 數(shù) 量（對倉）售 價(萬元/對)銷 售 收 入（萬元）上 繳 稅 金（萬元）凈 利 潤（萬元）140893,560231.4480.6280887,040457.6950.431608713,920904.81,87