东北地区储粮机械通风的操作管理

中央储备粮哈尔滨直属库有限公司作为第一批上收的直属库，已有30年的建库历史，目前具有45万吨仓容。不同时期建造了不同类型的仓房，包括标准拱型仓、简易仓、钢板仓、立筒仓和国债投资新建的高大平房仓、浅圆仓。储存品种有玉米、水稻、小麦、大豆、豆油。从1998年国债投资建仓起开始应用机械通风储粮技术，至今已有10年的时间，在这期间面对不同的仓型，也包括一些无通风仓，保粮任务十分繁重。针对不同仓型、不同品种也逐步找到了合理的处理办法和手段，将这些实例总结结束，不管是成功的还是失败的与大家交流和分享，促进机械通风技术更好地为储粮服务。

1 仓型及仓房条件的影响

1.1仓型的影响

在机械通风的应用中，仓型及仓房条件无疑是最重要的影响因素。国债投资建仓硬件条件先进，通风设计合理，能够有效发挥机械通风的作用。但一些非标准仓，特别是一些非散积仓，机械通风就不能解决通风均匀性问题。由于包打围结构离墙有一定空隙，气流很容易短路从中间出去，空气很难穿过粮面，造成粮堆四周2米以上死角区，而风道末端及角是死角区中最严重的部位。这里的通风死角并不是一点风都没有，而是没有达到正常通风降温所要求的风速，风速只有正常通风的1/4～1/5，导致通入的冷空气不能将粮堆内的湿热空气吹走，而是发生了很充分混合现象，发生很严重的内结露现象，上层粮食水分不断增加，达到即使仓温在－20℃，也很容易发生表层生霉现象。

针对包打围仓的通风死角问题，可以采取如下措施解决。一是包打围的麻袋墙靠墙做仓。包打围仓由于仓墙薄，抗散积粮侧压力不够，只能采取做麻袋墙的方法增加仓墙的抗侧压力能力。麻袋墙成型后会发生形状变化，离墙处理有利于观察这种变化，保证仓墙的安全。但在实践中采取半包麻袋不缝口做仓技术，完全可以实现靠墙做仓。原因是麻袋半包提高了麻袋层数，提高了麻袋间的磨擦系数，而且比满包提高了接触面积，因此抗侧压能力大大加强。麻袋墙的厚度根据品种不同可按2～3层麻袋长。二是适当降低粮堆厚度。降低粮堆厚度有利于减少粮层阻力，提高风道末端的风量，减少通风死角的不利影响。粮堆厚度为4～4.5米为宜。三是适当缩短风道长度。缩短风道长度减少风道阻力。机械通风设计规则要求风道长度小于25米，因此30米的粮堆也要实施对开式风道形式。粮堆厚度和风道长度的合理比例可通过阻力计算确定，这里不再详述。通过这样处理的包打围仓就具备了与散积仓相当的通风效果。

1.2仓房条件的影响

机械通风是强制外界空气进入粮堆与粮食发生湿热交换并离开粮堆的过程。仓房条件对机械通风的影响就发生在离开粮堆的过程。对机械通风影响最大的就是窗户的有无和数量的多少。假如没有窗户，根本不具备机械通风的基本条件。窗户过少，不论是离心风机的压入式、吸出式，还是轴流风机的缓式通风都会发生排湿不畅的现象，导致表层粮食回吸潮气而发生水分过大现象。此外还对仓房强度产生不利影响。曾发生机械通风未开窗户的误操作，导致仓墙出现严重的裂纹。平房仓由于配置的窗户较多，对机械通风很有利，但浅圆仓、立筒仓配置很少，容易出现排气不畅现象。比如浅圆仓仓顶有4个排风扇和4个进气口，为了加快排气，将排风扇打开，如果打开4个进气口，外界的低温空气就会从进气口进入仓内再从排风扇排出，与粮堆内出来的高温、高湿空气充分接触，在4个进气口发生结露，水反滴在粮面上影响粮食安全。

由于机械通风时要求窗户打开，仓房的朝向和布局对机械通风也有一定的影响。虽然离心风机的功率很大，但分散到整个粮堆，粮面表观风速还是很小的，人是感觉不到的。而仓外的风速很大，人是能感觉到，它是表观风速的几百倍，对表观风速的影响可想而知。这样仓房的朝向不同，仓外风的影响也不同。由于风向多为南北向，因此南北向的仓房容易受外界风的影响，而东西向的影响就相对少些。某仓南北向，西部在仓房群中，东部长于其它仓，通风时某时段西部仓温2℃，东部仓温-5℃，这种差异是巨大的。而此时粮堆高温层已开始移至表层，为5℃，那么东部粮堆表层与仓温就会出现过大温差而发生结露现象，为消弱仓外风力的影响，必须及时关闭窗户，缩小温差防止结露。

由此可见对通风操作中的细节处理直接影响通风效果。机械通风必需结合仓房条件，经常观察，合理控制。

2 机械通风季节与时机的选择

机械通风对每一个地区来讲有一个最佳时间段，就哈尔滨地区来讲低于0℃的天气很多，但并不是任何时间段都是通风的最佳时期。首先它要配合当地粮堆的最适当温度和仓房条件。比如粮堆的温度变化范围为－20℃～30℃，高达50℃的温差范围，通风后粮堆温度落在什么范围才能保证粮堆在进行一次性通风后保证全年的最大稳定性是一个非常关键性问题。如果温度通得过低，冬天过冬肯定没什么问题，但过夏就会出现很严重的问题，即使是保温性能再好的仓房，外界的高温也会传递到仓内，仓温仍然会达到25℃长达数月。这种巨大的温差造成粮堆上层很严重的外结露，水分增加很多，根本无法安全过夏。相反如果通风后温度过高，冬季仓温总会保持很低，会在－10℃～－20℃之间长达数月，这种结露更是致命的，水分增加到冬季就可以生霉的程度。因此我们东北的粮食储存不仅要安全过夏，还要保证安全过冬。经过多年的摸索和试验，适合哈尔滨地区的最佳通风后粮温范围在－5℃～5℃。这个范围基本落在粮堆温度全年变化区间的中间，即可以保证安全过冬，又为过夏储备了丰富的“冷心”，对保证粮堆的整体的稳定性发挥了巨大的作用。

那么在什么月份才能保证通风后粮堆温度的范围呢？根据哈尔滨地区的气候一般为9月末至12月上旬。这期间气温最低值的变化范围为5℃～－15℃。根据如果经过充分通风后的粮堆温度就是最低气温的这一规则而制定的。这期间粮温和气温变化的一致性比较好，两者的温差不大，是通风的最佳时节，可以放心大胆的通风。如果过了这期间的通风就会受到诸多条件的限制，而且由于过了通风期太久，粮堆上层都会产生过重过轻的结露现象，达到结顶程度就会增加许多额外的动力消耗，阻碍了通风效果的发挥。从时间上推算最佳通风期仅有2个半月。因此通风的压力很大，必须要保证充足的通风机数量和动力配备，否则过了时间就会诸多安全隐患。

在时间的选择上，9月末至10月末选择夜晚通风，只有夜间的气温才在5℃以下。11月白天和夜晚都可以通风，这时的气温在0℃～-15℃之间。12月上旬只有白天通风，正常条件下只有白天气温高于－15℃。12月中旬之后由于气温过低，温差过大，内结露现象就会超过充许的安全程度而不适宜通风。通风条件也受诸多条件现象。这期间的通风就不充许前阶段的间歇式通风，而必须采取连续式通风这种形式，同时还要考察通风时的风速、均匀性等问题，一旦出现风道堵塞、杂质聚集等影响通风均匀性问题都不适宜通风，高温差通风所产生的结露无法消除。

3 机械通风条件判断和通风时间

秋冬季节的降温通风，尤其是对压入式离心风机通风，条件是相当粗放。首先是气温低，空气绝对含水量是相当少的，相比粮堆而言远远低于粮堆间隙空气的含水量，因此通风只会降低粮食的水分，而绝对不会增加粮食的水分。曾经做过专门的试验，选择冬季湿度最大天气条件，包括下雪天气，也无法将粮食水分增加。其次是压入式离心通风将空气加热2～3℃，外界空气进入粮堆的湿度就要下降10％～15%，进一步增加了通风的干燥能力。经过这样的通风，粮食水分是不会增加的。只所以不选择雪天进行通风，更多的是考虑雪被直接吸入粮堆，而并非潮气的影响。下雪天的空气相对湿度一般很少超过80%，这是因为雪不同于雨，直接向空气扩散的能力是很弱的。从上可以看出，影响机械通风的条件并非来源于外部空气，更多的是通风的均匀性和通风死角的有无。

假设某散积仓通风风网设计合理，不存在通风死角，粮食质量均匀，没有严重的自动分级现象，通风时间选择在9月末至12月上旬，一般累计通风时间为85小时。有了这个规则对于指导我们通风具有很强的实际指导意义，防止通风时间过少而产生通风夹生假冷现象，热量没有移出粮堆而产生很强的表层结露现象，造成表层粮食生霉。

通风降温所需T（小时）可按下列公式计算。

式中 C—— 粮食的比热（KJ/Kg·℃）

Cg=粮食干物质比热谷类粮食干物质的比热为1.548KJ/Kg·℃

Cs=水的比热（水的比热为4.18KJ/Kg·℃）

w=粮食样品含水量（如粮食含水量为14.0%，则w=14.0，代入上式，得C=1.548+(4.18-1.548)×14.0/100=1.917KJ/Kg·℃）

tin——大气温度（℃）

t1——开始粮温（℃）

t2——结束粮温（℃）

ρ——空气密度（1.2Kg/m3）

q——单位通风量（m3/h·t），降温通风量一般为15m3/h·t

ω——通风失水率（kg/kg）

从公式可以看出，考虑降水影响会降低通风时间，因为水分蒸发会带走热量，从而缩短通风时间。不考虑降水影响通风时间较长更为安全。

例：通风前水分为14.0%，则w1＝0.14;通风后水分为13.5%，则w2=0.135。则通风失水率ω＝（0.14-0.135）/(1-0.135)=5.78×10-3（kg/kg）。

有了通风时间的计算公式，就可以对通风时间有一个科学的掌握。以哈尔滨地区秋冬季最普遍的通风条件进行计算为例。

某高大平房仓储存粮食品种为玉米，通风前粮食平均温度6.8℃（上层21.7℃，中上层10℃，中下层-2.3℃，下层-2.1℃），水分14.0%;通风后粮食温度0℃，水分13.5%。大气温度－5℃（以平均大气温度计）。将各参数代入公式得。

虽然粮堆的最高温度仍有20℃以上，但中下部的粮温仍然很低，导致粮堆的平均温度仍然很低，因此压入式上行通风有利于缩短通风时间，尽快地将上层热层移出粮堆。同时也必须强调，这个公式的通风前粮食温度是粮堆的平均温度，而不是最高温度。

最后是0℃以下粮食平衡绝对湿度问题。目前粮食平衡水分表和粮食通风条件判断的粮食平衡绝对湿度曲线图都没有0℃以下部分，这就为通风的条件判断缺少了充足的理论依据。虽然可以根据0℃以下大气的绝对湿度与粮食0℃以上的绝对湿度进行比较，但粮食在0℃以下的通风条件还是条件不足。

粮食平衡水分及其平衡相对湿度公式如下。

ωP=E-F·㏑〔-(t+C) ·㏑(RH2)〕 （2）

式中:ωP—粮食干基平衡水分(计算时以小数代入，如粮食干基平衡水分为14%,则ωP=0.14)

RH2—粮食平衡相对湿度(计算时以小数代入。如粮食平衡相对湿度为70%,则RH2=0.70);

t—粮堆温度,℃;

E、F、C—粮食品种系数(见表1)

通过公式2得到是粮食的干基水分，而常用的湿基水分，还需要进一步地转化。

式中:ω—粮食湿基平衡水分(计算时以小数代入);

ωp—粮食干基平衡水分(计算时以小数代入)

公式2还有一个变形求粮堆相对湿度。

(exp(x)即ex)

根据公式2计算粮食0℃以下的平衡水分表。

表2 玉米平衡水分表（包括0℃以下部分）

有了公式就可以准确地进行通风条件的判定，同时对通风的增减水趋势也可按平衡水分表判定。

表3 稻谷平衡水分表（包括0℃以下部分）

通过计算的稻谷平衡水分表更接近《储粮机械通风技术规程》LS－T 1202-2002中平衡水分表解吸部分的水分值。

表4 大豆平衡水分表（包括0℃以下部分）

大豆的水分计算值小于《储粮机械通风技术规程》LS－T 1202-2002中平衡水分表吸附部分的水分值。公式2对大豆的拟合还存在不足，需要找到更为合适的公式。

表5 硬质小麦平衡水分表（包括0℃以下部分）

硬质小麦的计算值与《储粮机械通风技术规程》LS－T 1202-2002中平衡水分表的水分值都很接近。

表6 软质小麦平衡水分表（包括0℃以下部分）

软质小麦的计算值较硬质小麦的计算值偏低。

最后强调的是，上述粮食平衡水分表是静态的粮食平衡水分表，但在有气流状态下或者在通风条件下粮食平衡水分就会发生质的变化。在21℃，相对湿度90%条件下，对应于0.0284、0.0227、0.0170米/秒的3个风速稻谷平衡水分分别为15.04％、15.20%和15.48%。气流相对静止的条件下，稻谷所达到的平衡水分为17.49%。由此可见，有风的情况下，平衡水分就会得到大幅的下降，而且达到平衡水分的时间缩短，这点为低温干燥甚至零下通风干燥提供了理论和事实支持，这部分内容将在后面第8部分粮食品种对机械通风的影响中作详细介绍。

4 机械通风间歇通风和连续通风

正常的机械通风都要求间歇式通风，主要是外界空气在穿过粮堆时仅与粮粒表层发生热量交换，而粮粒内部的热量传递至表层还需要一个时间过程，因此采取间歇式通风有利于粮粒内部热量向表层转换，提高机械通风的效率，减少累计通风时间。通风时检测出的温度仅是粮粒间空气的温度而不是粮粒的温度，所以通风结束后都会存在一个温度回升的过程，这正是粮粒内部热量向表层转移进而影响间隙空气的温度的原因。但间歇式通风也存在一个致命的缺点，就是容易条件控制不当产生很重的结露现象。一是简易仓通风。简易仓或者说露天仓，仓房的围护结构几乎为零，仓温与外温几乎一致。采取间歇式通风会将粮堆的热层不断上移，在停机间歇热层很容易与冷的表层粮接触形成结露，或者说机械通风缩短热层粮与冷的表层粮或者仓温的空间距离，扩大了温度梯度，形成了结露层。曾经某简易仓采取间歇式通风，仓温过低形成表层粮结冰现象。二是气温过低时通风。温度过低，而粮温过高，如果采取间歇式通风，温差过大产生的内结露凝结在粮粒表层，如果结露量较少，随着大量外界空气的通入而随之带走，但一旦温差过大形成过多的结露水，外界空气的通入只能消除一部分，多余的凝结水就会被粮食吸收，一旦被吸收，由于解吸的瓶径作用是很难消除的，导致粮食水分增加。而且每停一次机都会产生这种作用。三是粮质不均、杂质过多、自动分级严重的。杂质过多，自动分级严重的部位，通风性质已经发生了根本性变化，就是吸附能力比正常粮粒强许多倍，而且这部分通风阻力大，通风量小，即使不是过低温通风所产生的结露也无法通过通风消除，结果是越通风水分越大，等发现时已经为时过晚。因此通风前必须采取翻粮等方法将杂质、自动分级严重的部分分散开，减少过多集中产生的不利影响。上述三种都必须采取连续式通风来最大消除不利影响。简易仓采取连续式通风有利于在粮堆的表层形成流动状的保护层，避免低仓温的影响，动态的空气也很难结露。温差过大的通风也必须采取连续式通风增加消除内结露的影响、增加动态气流保护层，减少停机产生的结露现象。杂质、自动分级严重的必须在通风前进行翻倒，分散后再进行连续式通风，仅采取连续式通风而不进行翻倒收效甚微。

5 不完整粮堆形态的机械通风处理

不完整粮堆形态是指粮堆未成型或者部分出仓的一种储粮形态。由于形态不完整，通风道阻力不均，风量不平衡现象严重。粮层厚的区域风量小，粮层薄的区域风量大。

如果是入仓，粮堆应尽量按通风笼方向取齐，斜面与通风笼方向平行，保证支风道通风的完整性。通风初期保证薄粮层区域粮食降温降透，并要经常观察厚粮层上层水分增加情况，因为厚粮层区域风速小容易结露，有结露迹象或者接近结露温差要经常翻动粮面，加快排湿。待薄粮层降温结束后，在薄粮层斜面上覆盖苫布（厚重不易被风吹起），将风赶向厚粮层。如果不采取覆盖苫布的方法则必须延长通风时间且厚粮层区域保证经常翻动，否则很容易水分增加甚至霉变。

6 机械通风死角及通风道堵塞的通风

通风死角区主要存在粮堆的四角。解决的办法很多，可以采用通风笼在死角区斜向加长的办法，也可以采取在死角区加一根竖立的圆柱形通风笼，也可以在死角区粮面插入若干根导气管。前两种方法属于事前预防，后一种方法属于事后弥补。导气管不仅能够用于通风死角也可用于自然通风或高温粮的辅助降温，还可以投药等用途，在储粮中应用范围很广更值得推荐。例如某仓通风后死角区粮温12℃，而其它区域粮温已通风降至0℃以下，采取在死角区下导气管，同时打开通风笼和对应窗户，加强导气管的热气散出。选择开窗的时机以控制温差不结露为准，经常趟粮面保持松散状态，保证透气效果，经过11月、12月两个月的降温处理，温度下降至0～2℃且没有结露现象，导气管在处理通风死角区发挥了重要作用。

通风道如果堵塞严重将严重地增加通风阻力，风量过小而达不到通风效果。如果是主风道堵塞，轻时可以通过人钻入通风道内进行填缝，重时只能采取在粮面上打井的办法进行填缝修补。如果是支风道堵塞，人无法钻入，打井很难找准漏点部位，情况较为复杂。这时需要对各支风道的粮面表观风速进行测定，通过风速值确定能否通过通风的办法达到降温效果。某仓某组通风笼的一支风道发生堵塞，而且此区域粮质差，杂质和破碎率高，粮面表观风速经测定末端最小值只有0.0014m/s，但通过长时间不间断通风累计时间180小时，通风后粮温降至2℃，达到了安全过冬防结露的通风目的，未堵塞区域粮温为-4℃。这个事实告诉我们即使粮质差，支风道堵塞，也不要轻言放弃，只要有风存在，我们就能想尽办法达到最好状态。

7 离心通风和缓式通风

离心式通风是目前机械通风最普遍采用的方式，但由于电力消耗高，水分减量大，其应用有弱化的趋势，有被保水通风和缓式通风代替的趋势。但离心通风这种功率大、降温迅速的特点对保障储粮安全方面发挥了巨大的作用，此外离心通风还能够进行降水通风、均质通风方面发挥作用，这点保水通风和缓式通风是无法达到的。因此离心通风在短期内是无法替换的。保水通风和缓式通风均采用小风量通风技术，降温时间长，降温速度缓慢，对非安全粮、发热粮的处理范围很有限，它仅适用于安全粮的降温作业，对新粮的均质通风、结露粮的降水通风、偏高水分粮的降水通风、发热粮的降温处理和水分调整等均无大的作用。

正因为如此，缓式通风的应用受到了很大限制。特别是在当前粮食收购多元化的市场环境，一个仓的粮食来自不同地区，粮质千差万别，入仓质量、杂质、破碎粒无法保证均匀的条件下，缓式通风这种通风时间长，通风时机不能够有效利用、风量小易结露的特点很难发挥其价值。缓式通风是一项较为成型的技术，应用前景看好，但由于粮库的现实暂时还不能满足它的应用条件，应用要慎之慎！

8 粮食品种对机械通风的影响

粮食品种对机械通风的影响，更主要表现在各品种的储存特点上。玉米由于胚部大，呼吸旺盛，容易发热和霉变。在应用机械通风技术时要特别注意以下几个方面的内容。入仓后的均温、均质通风。由于东北地区的玉米多为烘干玉米，烘干后还带有一定程度的余温，如果冬季入仓得不到急时的均温均质通风，就会迅速引起上层玉米水分增加，在低温环境下结霜。因此，新入仓的玉米发现其粮温偏高，达到５℃以上不等满仓就需要及时进行均温、均质通风，消除余温，防止结露。如果粮温在５℃以下，水分均匀情况较好，可选择３月份进行均温均质通风作业，水分均匀情况不好，可选择４月份进行均温均质通风作业。玉米过夏后的秋季降温防结露通风一定要保证通风时间，仅仅看电子检温记录是远远不够的，一是粮温会反弹，二是检温点的温度离粮面有一定的距离。即检温点温度合适了也不表示降温带已经移出粮面，还要再延长通风时间约20小时左右。否则玉米表层会发生一层生霉粒现象，还容易引起虫害。

假如某玉米仓经过了入仓后的均温均质通风，在夏季还是发热严重，脂肪酸值增加迅速，生霉粒增加。那么秋冬的通风就不能简单地按上述方法操作。除了秋季的降温防结露通风外，还需要追加机械通风伴随翻粮的处理。因为发热的玉米水分都增加，主要是发热时旺盛的呼吸消耗干物质生成的水分。仅采取通风降温处理，降低的水分很有限，还必需采取更为有效的措施达到降水效果。如果不采取降水措施，发热区的玉米至粮面都会在冬季慢慢生霉发黑，虽然发展缓慢，但仍然很严重。这段时间天气越来越冷，机械通风能起到降水效果吗？答案是能。首先来看上述表2 玉米平衡水分表（包括0℃以下部分）中的条件，温度-10℃，相对温度50％所对应的平衡水分为15.5％，但这只是静态的平衡水分，但机械通风条件下实际平衡水分要比15.5％低得多。这也是低温干燥的一个应用实例。当然对发热玉米的秋季通风最好在秋季延长通风时间，达到降温降水的通风效果，不要等到冬季生霉了再想通风处理效果就差很多。

水稻、小麦、大豆在东北一般直接入仓，很少烘干，它的温度就是它自然的温度，所以在冬季入仓时的通风要求不如玉米那样紧迫。但仍然需要一次均质通风，平衡水分和温度，有利于安全保管。高水分水稻由于冬季烘干温差大，对整精米影响很大，通常选择在气温较高的春季3-4月份进行烘干处理，入仓后及时利用夜间低温环境降温处理，否则会由于入仓温度过高而很难过夏。

小麦由于是夏季入仓，它的秋季通风就显得格外重要，最好在9～10月份进行机械通风处理，否则11～12月份进行通风，前期的结露都会影响通风效果，而且通风方式也受到许多限制。

大豆由于吸温性强，抗结露能力差，因此通风期最早，高温差通风对大豆很不合适，所以大豆的秋季通风降温次数通常为两次。大豆的质量越差，杂质越多、自动分级现象严重、破碎率多，抗结露能力越差，机械通风温差范围越小，甚至在结露温差范围内通风才能保证储粮安全。

10 机械通风与自然通风

机械通风虽然好用、快速，起到了灭火器的作用，但它毕竟要有动力消耗和水分减量，对它的一部分应用如果能用自然通风代替，将会产生很好的经济效益和社会效益。

应用自然通风与机械通风的条件不同，它必须要考虑温差结露问题。就哈尔滨地区而言，６、７、８月为夏季，９月份气温开始缓慢下降，这时如果打开通风笼口和窗户，利用自然通风进行降温，１个月的时间就可将上层粮温降低10℃以上，这为以后的机械通风降温做好了很好的准备，大大缩短机械通风的电力消耗。但自然通风必须时刻注意天气的变化，管理要精细操作，只要有气温的剧烈波动，达到结露温差就需要马上关闭窗户，防止结露。

在实际应用中，将自然通风和缓式通风很好的结合起来，完全可以取代离心式通风降温。即气温与表层粮温的温差接近结露差用缓式通风降低粮温，达不到结露温差用自然通风，这种交替进行，互为补充的方式很有效。某仓进行这种方式通风，将粮温均匀降至-10℃。但这种方式也有其致命点，对发热粮和水分偏高粮容易导致水分向上聚集而产生生霉现象，所以只能对粮情稳定，水分正常均匀的货位采取。