多功能减压管及其在立筒仓和浅圆仓中的应用

多功能减压管及其在立筒仓和浅圆仓中的应用李国长1乔占民1王保祥1徐晓娟1张冉1陈西雷1胡健2张国民2赵平2（1.河南国家粮食储备库，河南郑州，450047；2.河南大公粮食机械工程有限公司，河南郑州，450003）摘要在立筒仓及浅圆仓中安装多功能通风熏蒸减压降碎装置，可以有效降低粮食入库破碎率、减少自动分级影响、减缓出库时粮堆整体移动产生的动载荷，保护仓内设施，延长筒仓及浅圆仓使用寿命。同时利用多功能减压管进行内环流熏蒸及通风降温降湿进一步完善了立筒仓及浅圆仓储粮性能，提高了储粮稳定性。关键词多功能减压管立筒仓及浅圆仓储粮应用钢筋砼立筒仓及浅圆仓，因其占地面积少、容量大、机械化程度高、便于“四散”作业、储备和中转功能兼备等优点，近年来得到了大范围的推广应用，成为港口码头、中转库及粮食加工行业的中转设施和大型粮库长期储粮设施。在国外，立筒仓及浅圆仓主要作为中转库使用，储存期短、周转快，对其仓内通风熏蒸等装备水平要求不高，但作为长期储粮设施，则要求其具有良好的通风、熏蒸、降碎等性能，而立筒仓及浅圆仓在应用过程中一般都存在自动分级严重、破碎率高、出库时对仓壁动压力大、通风熏蒸操作难等问题。对此，河南国家粮食储备库对建成后的立筒仓、浅圆仓安装了多功能减压管，经过几年的实际应用，对多功能减压管做了进一步改进，提高了其综合使用性能，较好地解决了立筒仓及浅圆仓存在的前面讲述的问题，提高了立筒仓及浅圆仓安全性及储粮性能。1多功能减压管的结构分析1.1立筒仓多功能通风熏蒸减压管1.1.1安装方式立筒仓内的安装形式是支承与吊挂相结合，即管道的上端固定于仓顶板（或梁）上，下端支承在仓底锥斗部位（见图1）。承受管道重力的主要部位是仓底。1.1.2结构分析如图1，多功能通风熏蒸降碎减压装置，其结构采用中心导流上层卸料的独特方式。其结构主要有上部固定装置、汇风悬挂装置、标准进出粮减压管装置、通风过渡装置、下部支承装置和进风投药底盘装置等。整套装置全部安装在仓内，上下固定采用两级固定联结，不改变和影响仓内李国长，河南国家粮食储备库,教授级高级工程师,河南郑州郑汴路624号,65811107。外原有设施，几乎不占仓容，无需单独操作，安全可靠。1.1.3对仓顶仓底增加的荷载分析对仓顶仓底的荷载有管道本身的重量、装粮时由于粮食的压缩下沉而对管道形成的向下的摩擦力及出仓时的径向力。经计算与实际验证，管道的总载荷约为标准规格管道自身重量的5～7倍，管道的载荷仅占其承受粮食重量的1/100～1/50，对仓顶仓底是安全的。1.1.4与进出仓设备的衔接问题立筒仓多功能减压管上端进料口通过一个直溜管或两个斜溜管与仓顶埋刮板输送机卸料口相连（溜管上装有手动自动闸阀门），下端出口通过直溜管（装有手动自动闸门）与仓底气垫输送机进料口相连。1.2浅圆仓多功能熏蒸防破碎减压管1.2.1安装方式如图2上所示，浅圆仓的安装形式是采用吊挂与活支承相结合的方式，将管道的上端用四个连接板吊挂在仓顶预制件上，使上部处于自由悬挂状态，补偿出入粮时动载荷引起的轻微摆动，下中部用四根钢丝绳吊挂在仓顶与仓壁结合处的圈梁上，下端采用活动的支承。在出入粮时，将活动的支架支在减压管的下端，承受管道的部分重力，减轻仓顶载荷，活动支架（底部5米）可以移开，便于安装清仓设备或进行仓内设施维修。承受管道重力的主要部位是仓顶与仓壁结合处的圈梁。1.2.2结构分析多功能降碎减压管，其结构采用中心导流进料、下部卸料方式，整体结构组成大致同立筒仓多功能减压管，主要有上部固定部分、汇风悬挂部分、标准进出粮减压装置、下部支承装置等组成。其不同之处主要是顶部固定采用套装铰接方式，中部稳定调节装置、下部采用可移动式支承装置，这主要是根据浅圆仓仓型特点确定的。由于浅圆仓的高径比≤1.5，粮食出仓形式有所改变，其次是浅圆仓底部是平底，粮食出仓不能全部自流，近1/3的粮食靠清仓绞龙和装仓机以及人工清理出仓，所以下支承装置采用可移动支承装置，不影响清仓设备的使用。图21.2.3对仓顶仓底增加的荷载分析对浅圆仓仓顶、仓底的荷载，主要有该装置的自重力和粮食沉降时对该装置的摩擦力以及出仓时的径向力。由于浅圆仓的长径比≤1.5，粮食在沉降过程中不象立筒仓那样出现整体下移，而浅圆仓的粮食沉降时不是沿半径方向全部作用到该装置上，仅有部分径向力作用在该装置上。由于该装置顶部采用的是套装铰接式，允许有部分位移，所以，整个受力传到仓顶上的力是很小的。1.2.4与进出仓设备的衔接问题浅圆仓多功能减压管上端通过直溜管与仓顶气垫输送机斜料口相接，下端出口正对着仓底中部卸料口。2多功能减压管的作用原理2.1降低粮食入仓时的破碎率河南国家粮食储备库立筒仓及浅圆仓装粮高度25米左右，入仓时，粮食自仓顶卸粮口呈自由落体运动携带空气一起向下运动，下落速度很快，粮食在落到仓底或粮堆时要承受很大的冲击力。如图3所示，粮食在入仓时，多功能减压管将粮食限制在竖直管内下落，通过其中的溢流缓冲器和导向缓冲器，采用溢流缓冲和导流缓冲，使粮食呈曲线状下落，减缓了物料的下落速度，实际降低了粮食的单程降落高度，溢流缓冲器上存有的粮食减缓了粮食直接冲击力，这些均对降低粮食入仓时的破碎率起到了至关重要的作用，经实际检测，平均增碎率小于1%。减压管原理图见图32.2减少粮食出仓时对仓壁形成的动压力粮食“结拱”是由多种因素引起的复杂现象，在粮食出仓时，仓内的粮食由于受到较大的压力以及粮食颗粒间存在微小的粘结性（自动分级引起局部杂质积聚或局部湿热积聚会加剧这种粘结性），因卸料不均等因素在粮食内部形成“料拱（架桥）”，卸粮时，料拱突然坍塌造成其上免的粮食急剧下沉，这种快速整体流动现象对仓体造成突然间的载荷，这就是动压，在卸粮过程中，料拱不断地形成，又不断地坍塌，动压也就不断地出现，该压力一般是静态压力的3～10倍，能使筒仓（浅圆仓）内壁开裂和仓壁表面磨损，使仓内测温电缆和固定设施损坏，直接影响筒仓（浅圆仓）的使用寿命和储粮稳定性。而多功能减压管位于筒仓（浅圆仓）的中心部位，正对着出料口。当仓底闸门打开后，顶部的粮食首先从减压管中流出，而不是整体流动，管内粮食向下流动，管外粮食因粮食内部压力作用会在减压管管壁的排料孔周围形成小的料拱，阻止了粮食直接向管内流动（如图5所示）。同时在粮食的表层，由于粮食呈松散状，可以通过排料孔进入减压管内，补充管内已卸出的粮食，因此所有的粮食均是从粮堆表面流进减压管，再由减压管卸出，避免了严重结拱现象的发生，有效消除动压力（如图3B所示）。2.3减缓粮食的自动分级立筒仓及浅圆仓粮食入库时，由于落差大，粮食和杂质出现严重的自动分级现象，在含杂集中的部位粮食易发生霉变虫害等问题。采用减压管进粮时，如图3A所示，破坏了自动分级形成的条件，使自动分级现象大为减弱，杂质区主要集中在减压管重杂区、筒壁轻杂区，粮食入仓结束后，可以将减压管内粮食倒出经工作塔设备二次筛理除杂后重新入仓，有利于粮食安全储藏。图4A图4B图4C图4D图52.4利用多功能减压管进行内环流熏蒸如图3D所示，立筒仓及浅圆仓利用多功能管梅花管部分（减压管剖面图见图6所示），作为环流管道进行内环流熏蒸是按照环流风机正压端（空气及磷化氢混合气体）→环流箱管道→多功能管梅花管部分→浅圆仓地槽风网（立筒仓立式风网即多功能管通风段）→粮堆渗透扩散→仓内空间→环流箱负压端—环流风机，形成一个循环，内环流熏蒸操作简便，毒气分布均匀，避免了毒气泄漏，能够保证熏蒸效果。2.5立筒仓利用多功能管通风段（立式风网）进行通风降温降湿如图1、图3C所示，仓底有4个进风口，采用法兰盘连接密闭，减压管在立筒仓锥斗部位大约有5米高的一段立式风网，采用上行吸出式通风方式，也就是梅花管部分底部5米为径向通风，5米以上气流向上运动，气流自仓底进风口进入减压管通风段，之后进入粮堆，由仓顶风机排出，达到通风降温降湿换气的目的。实验数据表明，1998年11月23日至1999年2月3日累计通风242小时，降温11.4℃，费用为0.024元/T.℃；浅圆仓2005年12月至2006年元月累计通风65小时，降温6.3℃，费用为0.037元/T.℃。3多功能减压管的实际应用方法3.1粮食入库粮食自仓顶刮板机或气垫机卸出，经卸料管流入减压管，如图5、图6可见，粮食为减压管导流卸粮，即粮食首先落入减压管，之后由减压管上的排料孔流出，多个排料孔卸料，既降低了粮食垂直下落的高度，减少了破碎，减少了自动分级。3.2粮食出库打开仓底卸料口闸门（浅圆仓有多个卸料口，先打开减压管下方卸料口），粮食自减压管卸出，见图4A、图4B，减压管出粮的特点是上部粮食先卸出，如2.2叙述，这种出粮方式可以有效地降低结拱现象的发生，对于浅圆仓来说，尤其要注意出粮前期一定要先出减压管粮食，待减压管部位粮食全部卸出，露出地坪上的卸粮隔栅，此时再打开与之相邻的左右两个卸料口出粮，依次类推。3.3内环流熏蒸如图4D所示，在做好仓房密闭准备工作的基础上，仓顶环流风箱与仓内减压管及空间相连，将仓顶安装环流风机与环流风箱相连接，在粮面投药，采用动态潮解法，投药后第一次环流24小时以上，之后每天环流8～12小时，并监测磷化氢浓度变化，内环流熏蒸气流运行路线见图4D，如2.4所述。3.4通风在冬季低温季节，立筒仓利用仓顶轴流风机或离心风机采用上行吸出式通风进行通风降温，通风降温示意图见图4B，从实际应用来看，选用离心风机通风较轴流风机降温效率更高，但从缓速降温的角度讲，前者的费用高于后者。4对多功能减压管应用的效果评价及建议4.1多功能减压管应用的效果评价4.1.1多功能减压管在立筒仓及浅圆仓中应用可以起到：a、采用减压管导流或溢流缓冲和导流缓冲，降低粮食下落速度，减少粮食破碎率；b、减少自动分级，消除仓堆内杂质比较集中等不稳定的因素；c、减少粮食出仓时，粮堆整体移动产生的动载荷，保护仓内设施，延长筒仓及浅圆仓使用寿命。4.1.2采用内环流新技术，熏蒸杀虫彻底。克服了外环流管由于昼夜温差大，造成管内粮堆温差大，形成微循环和结露，环流管道暴露时间长因热胀冷缩形成的漏气现象，以及紫外线、腐蚀性气体、雨水、风沙等对管道的侵蚀。4.1.3立筒仓采用立式风网径向通风中心对称分布，通风降温均匀。解决了立筒仓锥斗处卧式风道时间长容易堵塞不通、出仓时粮食残留等问题。4.1.4多功能减压管本身体积所占储粮空间很小，基本上不影响整仓仓容。同时进一步完善了立筒仓和浅圆仓储粮性能，有助于储粮稳定性的提高。保证了立筒仓和浅圆仓长期储粮工作的开展。4.2有关建议4.2.1入仓结束后，将中心管内粮食倒出利用工作塔除杂设备进行二次筛理，之后重新入仓，以降低中心管内及中心管区域的粮食杂质含量，确保储粮安全。4.2.2根据近几年的储粮经验，每年冬季在通风降温作业前后应将减压管内粮食进行自循环倒仓，每仓倒出粮食量约5－20吨，以松动减压管内及表层粮食，防止出仓时堵塞现象发生，并方便于表层粮食的防护剂拌施、防虫。4.3.3浅圆仓减压管中下部稳定调节装置的高度设置要根据各地浅圆仓实际高度确定。参考文献[1]李国长,乔占民,李彪等.钢筋砼立筒仓机械通风储粮技术研究.郑州工程学院学报，2002（4）：32~35[2]李国长,乔占民,白玉兴等.钢筋砼立筒仓两种施药方法熏蒸效果的比较.郑州工程学院学报，2003（3）：37~40[3]国家粮食局行政管理司编.储粮新技术教程.中国商业出版社，2001.9[4]姚寿齐,杨群益.筒仓长期储粮试验报告.粮食储藏，2006（2）：33~37