浅圆仓储粮技术Ⅰ：结构与隔热气密性能

       浅圆仓是目前粮库新仓建设的主流仓型，本文叙述了浅圆仓的分类、基本结构与隔热气密性能，分析比较了不同类型浅圆仓的优缺点，总结了浅圆仓气密性的影响因素、漏气部位的查找和气密隔热处理的方法，以期为粮食储藏相关企业和粮食保管人员提供浅圆仓储粮的相关知识，为安全储粮仓型的选择提供一定的依据。

    21世纪人类社会发展面临三大难题^[1]：一是人口增长问题，2022年11月，联合国宣布，世界人口达到80亿，且目前仍保持较高的增长速率，如何解决这么多人口的吃饭问题是当前人们需要深入思考和迫切解决的问题；二是耕地问题，随着社会的发展和城镇化步伐的加快，耕地面积逐年减少，人均耕地面积将更少，如何利用较少的耕地生产更多的粮食满足人类对粮食的需求是目前粮食生产面临的挑战；三是人类对物质生活日益提高的需求问题，随着人类生活质量的不断提高，对物质生活质量的需求也愈来愈高，所涉及的肉蛋奶鱼等蛋白都是用粮食换来的，为此，人类必须生产更多的粮食以满足民众对食物不断增长的需求，同时还应尽最大努力杜绝粮食浪费与霉烂现象发生。在当前土地资源紧张和粮食安全问题严峻的形势下，做好粮食的产后储藏减损工作，相当于构建无形良田，对保障粮食安全意义重大。

     作为世界上最大的农业和人口大国，粮食储备在我国是一个极其重要且必要的问题^[2]：重要性在于粮食问题事关我国14亿人口的吃饭大事，粮食储藏安全与人民健康、市场供给、国家安全和社会稳定密切相关。必要性在于粮食的生产是季节性，而消费是连续性的，我国人口众多，保持常年供应的同时需要预备自然灾害、疫情、战争等突发状况急用；粮食生产地区间发展不平衡，主产区与主销区不在同一地点；粮库收购原粮，市场需求成品粮，但成品粮保质期短，储藏稳定性差。因此，国家需建立大量粮食储备库储存大批原粮，以满足不同人群、不同时刻、不同场合、不同需求以及应急供应等方面的需要。

     我国政府历来重视粮食储藏问题，目前拥有世界上最完备的粮食储备体系和最大的储备规模。粮仓是粮食储藏必需的围护结构，随着储粮技术的发展与科技进步，我国的储粮规模越来越大，储粮仓房先后经历了由地下到地上，由窑穴、堆垛、房式仓到筒式仓等仓型的演变与发展历程^[3,4]。浅圆仓为仓身高度与圆仓内径尺寸之比小于1.5的圆筒形地上粮仓，最早在20世纪60～70年代出现于欧美、澳洲等地，小浅圆仓直径6～14 m、高约8 m，多为波纹钢板仓，采用移动式设备进粮，一般用作集约化生产的收纳仓；大浅圆仓直径18～35 m，高约15～50 m，多为钢结构或砼结构仓，采用固定式设备进粮，主要用于大型粮库或中转码头的粮食储备^[5]。

     我国于20世纪90年代初的“利用世界银行贷款改善中国粮食流通”项目中引入浅圆仓，作为一种储备与中转兼用的仓型。我国建造的大直径、大容量浅圆仓综合了房式仓和筒仓的特点，综合造价比普通筒仓低，机械化程度比房式仓高，又因其储存量大、占地少、运营成本低、机械化程度高等特点，近年来在我国粮食储备库中广泛推广使用，并受到储粮工作者的一致好评。经过近30年的生产实践经验积累，仓储管理人员逐渐认识并掌握了浅圆仓的储粮特性：进出仓机械化作业程度高、大粮堆保温性好、粮情稳定、易于控温储粮、储粮效果好等，浅圆仓现已成为粮库新仓建设的主流仓型^[5]。

   做好浅圆仓粮食储藏工作，必先了解并掌握浅圆仓的结构、配套设施、储粮性能等相关知识，才能管理与使用好浅圆仓，为国家粮食安全提供保证。

一、浅圆仓的分类 

 1.1 按平面组合分类

    浅圆仓的平面组合常因筒体数量与机械化程度水平而异。单筒容量小、数量少的浅圆仓一般采用单仓或双联（三联、四联）等平面组合形式，配备简易钢架提升粮食。单筒容量大、数量多的浅圆仓常采用行列式排列、单翼或双翼布置的平面组合形式，配备工作塔提升粮食。

1.2 按建造形式分类

      根据建造形式不同，浅圆仓可分为落地式和架空式两大类^[6]。落地式浅圆仓的底部直接坐落在地面上（图1a），架空式浅圆仓的底部被抬高，呈架空结构（图2a、图2b）。

      落地式浅圆仓根据仓内地坪上是否设有卸粮口，又可分为沿中轴线在仓内地坪上分设卸粮口、仓下设有卸粮通廊和仓内无卸粮口、从仓门出粮两种。前者在浅圆仓的仓底中部，设有深约2 m的卸粮通廊（图1b），出仓时可利用通廊内的输送机使仓内大部分粮食自流出仓，剩余约25%不能自流出仓的粮食，则依靠机械或人工出仓；仓下设置卸粮通廊增加建仓成本，但提高了出仓机械化程度和出仓效率、降低了建仓成本。后者虽节省建仓成本，但出仓时，除部分粮食可从高低位发放口、挡粮门上出粮口排放外，剩余粮食全靠机械或人工从仓门处出粮，出仓效率低、成本高，若仓内地坪上铺设地上笼风道时，出仓效率更低、费用更高。

    落地式浅圆仓卸粮通廊的设置虽可实现高效、快速、低成本出仓，但由于通廊设在地面以下，防水防潮效果难以保证，存在因管理不善造成通廊潮湿渗水、粉尘聚集，进一步造成设备的结露与锈蚀、维护成本高，作业时发生粉尘爆炸的隐患^[7]。架空式浅圆仓的出现则很好地解决了上述问题。架空式浅圆仓根据仓内地坪上卸粮口的设置位置与仓下有无固定式输送线分为多种形式^[8]:

（1）仓内地坪上沿中轴线上分设卸粮口、仓底下方设有主输送线。

（2）除仓内地坪上沿中轴线设置卸粮口外，在中轴线两侧的地坪上还设有1～3个其它卸粮口，出仓时其它卸粮口排出的粮食，由移动式输送机输送至主输送线。

（3）在架空底板下设置多道混凝土墙形成多个出粮通道，仓内地坪上设有多排卸粮口，出粮时从卸粮口排出的粮食经由移动式输送机直接装车运走（图3）。

（4）浅圆仓底部为单个大漏斗结构或多排布置的小漏斗结构^[9]，出仓时仓内粮食可实现全部自流，由仓底下方沿中轴线上的主输送机运走（图4）。

    架空式浅圆仓虽避免了卸粮通廊的不足，但大幅增加了建仓成本，从出仓时仓内自流后剩余的粮食数量来看，仅在仓内中轴线上有卸粮口的残留粮食最多，中轴线两侧增设卸粮口的次之，单个大锥斗与多个小锥斗仓无残留，可实现全仓粮食完全自流；从建仓成本上看，有填坡、粮食全自流的单锥斗与多锥斗仓造价最高，仓内卸粮口多的仓次之，仅在仓内中轴线上有卸粮口的浅圆仓综合造价最低。

   另外，根据仓壁上有无侧壁发放口，浅圆仓又可分为在仓壁高4.5 m与1 m位置上分别设有1～2个高位和低位侧壁发放口的仓型（图5）和侧壁上无发放口的仓型。

 二、浅圆仓的结构

2.1 基本结构

      浅圆仓直径较大，一般为25～30 m，檐高16～40m，装粮5 600～30 000 t。浅圆仓基底下打有管桩，仓底采用钢筋混凝土条形基础，仓体稳定，不易出现沉降现象；仓壁采用钢筋混凝土结构，壁厚约为250～300 mm，通过连续滑模施工而成，通常仓壁不会出现裂缝现象；仓顶一般采用耐受力强、造价低的预制装配，现浇整体式钢筋混凝土球壳或锥壳结构，坡度为30°，并在壳体上加做保温层，以提高仓顶的隔热性能^[6]；也有仓顶采用平板结构,选用较厚的仓梁与钢筋混凝土板，并做好仓梁、预制板与仓壁间结合部位的处理，以保证仓房的气密性。近年还出现了双重仓顶浅圆仓，与普通浅圆仓相比，其隔热与防漏雨优势更加明显。也有采用镀锌钢板结构的浅圆仓(图6)。

2.2 仓顶结构

浅圆仓的仓顶上设计有入粮口、通风孔和进人孔等孔洞^[10]。

（1）入粮口，一般在仓顶中心位置设有1个中心入粮口，但为减少自动分级现象与入仓后的平仓工作量，也有浅圆仓顶部对称设置多个入粮口。

（2）通风孔，在仓顶上部一般设有2～4个对称分布的轴流风机通风孔，在仓顶边沿四周设有4个对称分布的自然通风孔。

（3）进人孔，浅圆仓顶靠檐口处设有1个供保管人员进出仓的进人孔。

进人孔有矩形与圆形两种，以矩形孔居多，单边尺寸为800～1100 mm左右。进人孔设计时需注意：

①孔口尺寸设计时需考虑人员携物上下的方便性和盖板密封操作的简便性，大小要适宜。

②进人孔属易漏气的偏大孔洞，盖板下需用柔软塑胶泡沫厚垫密封，其弹性范围要大于进人孔盖板关闭紧固时形成的变形缝隙宽度，以保证仓房的气密性。

③可在进人孔上方设置一结构牢固的小屋(图7a)，以提高进人孔的防雨与隔热性能，不影响雨天进仓查粮，也可暂放物品使用。

④进人孔上方设置小屋时，进人孔需在小屋地坪上起台，防止雨水流入仓内(图7b)。

⑤进人孔下方的仓内壁宜设下仓爬梯与过渡平台(图7c)，下仓爬梯设在平台侧面，与仓顶下人梯不直通，安全性高，平台可方便保管员进仓检查或处理粮情时在上面暂时停留与放置物品。

⑥为提高保管员携物出入仓的便捷性和安全性，可设置如中储粮舟山库的扶梯式进人孔(图7d～7f)。，孔洞尺寸为1 800×1 200 mm，将爬梯改成扶梯，可以很好改善保管员携物出入仓作业的条件，并提高入仓人员的安全性。

（4）栈桥，在浅圆仓群间的檐口处一般设置有人行栈桥（图8），以方便查粮人员行走。

2.3 浅圆仓下部结构及配套设施

   在浅圆仓内地坪上，布置有不同形式的风道，仓壁上设有2个或4个对称分布的通风口，仓壁上设有环流管，构成浅圆仓的通风与环流系统，可用于通风降温、环流熏蒸、充氮气调和补冷均温等作业。

   落地式浅圆仓的仓底设有一条输送通廊，沿通廊方向在浅圆仓内地坪上开设3～7个卸粮口(图9a)；在架空式浅圆仓内，除在中轴线上设置卸粮口外，还可在中轴线两侧各开设1～3个卸粮口(图9b)，有利于出仓时仓内残留粮食的清仓。

2.4 仓门

      浅圆仓侧壁下部、沿中轴线方向设有1～2个双层仓门，每处仓门由两道门组成^[11]：外门为密闭隔热外开大门(图10a)，以减少外界环境条件对仓内粮堆的影响；内门为钢结构对开的挡粮门(图10b)，由多节门扇组成，两对称门扇关闭后形成三角形或弧形结构，以承受仓内厚粮层对挡粮门形成的巨大侧压力，在粮食进出仓过程时，可根据仓内粮堆高度变化，分层开启或关闭挡粮门。

在设计或选用挡粮门时需注意：

（1）需在挡粮门上方设置斜坡状顶罩(图10c)，用于遮挡对开的挡粮门与仓壁间的缝隙，以防止漏粮和出仓时顶罩上积粮。

（2）有卸粮通廊或架空的浅圆仓，可在挡粮门后的地坪上设置1个卸粮口(图10b、c)，用于排放阻碍挡粮门朝内开启时门后的粮食，以方便出仓时挡粮门开启。

（3）应避免在挡粮门上设计尺寸过小、数量过多的出粮口，门扇上出粮口的尺寸一般为400×300 mm，由于挡粮门较厚，若出粮口尺寸过小，就会发生出粮不顺或无法出粮的现象（图11a）。

（4）可采用门板结合的挡粮门(图11b)，或在有卸粮通廊或架空的浅圆仓挡粮门后设置卸粮口，可有效缩短开启挡粮门的时间，方便人员与清仓设备进仓展开清粮工作，提高清仓效率。

（5）仓门朝向偏离中轴线10°设置，有利于缩小浅圆仓间的间距或方便出仓机械进仓作业。

（6）浅圆仓单门设计有利于提高仓体的气密性。

三、浅圆仓的气密与隔热功能 

长期的储粮实践证明，仓房的气密与隔热性能与储粮安全、储粮成本关系密切，浅圆仓从仓房设计与建设施工开始，应高度重视仓房气密与隔热性能。

3.1 浅圆仓的气密性能

     仓房气密性不仅与熏蒸、气调的杀虫效果和作业费用有关，也会影响到仓房的隔热性能、控温效果与整体储粮成本，但在早期仓房建设中常被忽略。我国2000年以前建成的浅圆仓气密性较差，气密性最好的仓房从500 Pa到250 Pa的压力半衰期不超过2 min。随着储粮实践过程中仓房气密性差对安全储粮及储粮成本的不利影响逐渐暴露，粮食系统对仓房气密性越来越重视，实施了一系列提升仓房功能的措施，并颁布了第一部仓房气密性国家标准，使储粮仓房的气密性显著提升，众多2014～2022年新建仓房的气密性检测结果显示：浅圆仓气密性从500Pa到250 Pa的压力半衰期一般为5～15 min，较好的可达20～40 min，最好的高达80 min以上，为实施绿色储粮技术提供了设施上的保障^[12]。

影响仓房气密性好坏的因素包括施工质量、孔洞配套器具的本身质量与设备安装质量等，因此需在建仓过程中特别注意以下几点：

（1）严格把关新仓建设质量^[13]。新建浅圆仓应从源头抓起，牢牢抓住设计、施工和安装等关键环节，破解新建仓气密性差、粮库年复一年进行仓房气密改造的怪圈：(1)选用合理的建仓设计，摒弃仓房气密性差的设计方案。(2)选用结构良好、制造精美的工艺孔洞配套器具且安装到位。(3)加强施工环节的管理，按照操作规范精心组织施工。以上措施不仅能从根本上提高仓房的气密性、减轻孔洞密封的工作量，还可提高储粮技术的应用效果、降低储粮费用。

（2）新建仓房易漏气部位的查找。浅圆仓的仓壁与仓顶为连续滑模或整体浇注时，漏气点常出现在仓壁与基础或仓顶的结合部和仓门框处的二次浇注部位；非整体浇注的仓顶，除上述部位外，梁或预制板与仓壁的结合处也是易漏气部位；连续滑模时模板的提升速度与时机也会影响仓房气密性。另外，任何违反操作要求的施工都会导致仓房整体气密性的下降，且漏点极难寻找与修复。

    浅圆仓上的工艺孔洞、孔洞上安装的连接管以及配套管件的制作与安装质量也会影响到仓房的气密性。如浅圆仓的进粮口和卸粮口、仓下通风口、仓顶通风孔、进人孔框等部件与基座的接连处、进出粮口处的气密闸板和电缆穿线孔等，若产品质量较差，再叠加上施工、安装质量差，这些部位就会形成严重的漏气点。

（3）气密处理^[13,14,15]。形成仓房漏气的部位分为两大类：无形的缝，如各类二次混凝土浇注面形成的裂缝与孔隙、施工或管件安装处的收缩缝和微小孔等；有形的孔，如仓门、闸阀门、常开的盖板类孔洞（通风口、轴流风机孔、进人孔等）和穿线管类孔洞（如穿墙的电源或电缆线管、气体浓度检测管等）。在生产中，可采用涂料粉刷、缝隙镶嵌、压力注浆、薄膜密封等方式处理仓壁、仓顶和工艺孔洞等有形缝和无形孔的漏气部位，采用更换方式处理漏气严重、无法修复的器具或部件。针对不同的漏气部位，具体可采用以下方式处理：

 (1)仓门处理：目前尚无能达到气密要求的仓门产品，现有处理措施是在仓房的外门与挡粮板之间加设一道可拆卸的密封设施，如单砖砌抹面墙、钢塑密闭门或密封薄膜等。用薄膜加槽管方式密闭的部位，塑料槽管宜采用镶嵌施工法预埋在墙体内，其密闭质量、气密效果和持久性均好于贴附墙面的施工方法。

 (2)仓窗处理：当仓窗达不到气密要求时，更换仓窗或在仓窗内侧采用槽管加薄膜密封方式处理。

 (3)闸阀门处理：生产中应特别注意手动气密闸门安装的位置，否则就不能发挥气密闸门的密闭作用。对进粮口，气密闸门应安装在电动闸门的下方，以保证进粮口下端的气密性；对卸粮口，气密闸门应安装在电动闸门的上方，以保证卸粮口上端的气密性。若闸阀门出现漏气现象，选用优质的产品进行更换或加装密封圈处理。

 (4)盖板类孔洞处理：除做好器具本身结构的气密性外，常开盖板与孔洞间所衬垫的密封垫质量也很关键。所用胶垫的性能需满足材质柔软、厚度适中、弹性较好的要求，即胶垫的弹性厚度需大于盖板压紧时产生的变形范围或盖板的平整度，以保证胶垫起到良好的密封作用。圆型孔如通风口、蝶阀等宜采用硅橡胶密封圈密封，较大的矩形进人孔宜使用塑胶泡沫厚垫密封，法兰连接管道宜采用双面丁基密封胶垫密封。

  (5)混凝土二次浇注面处理：对二次浇注基面、振捣不实等形成的漏气点，可采用压力注浆、缝隙镶嵌等方式处理。

 (6)穿墙类管线孔处理：应在两侧墙体的穿墙管线孔处，用硅酮胶、发泡聚氨酯等材料将管外侧与墙体间的缝隙填塞密封，再用涂料和腻子搅拌后加入分节丝线塞满压实管内各管线间的缝隙并抹平管口，最后再用涂料涂刷2遍。通气管道及环流管道接口漏气时，应更换密封垫圈。

 (7)缝隙及小孔处理：对于缝宽≥3 mm的缝隙或孔口≥5 mm的小孔，宜采用聚氨酯发泡胶处理或采用水泥砂浆填充、抹平，干燥后再刷胶粘剂处理；对于其他缝隙或小孔，用胶粘剂密封、抹平处理。墙缝采用胶粘剂按十字喷涂法处理；屋面和板的结合缝、墙板结合缝宜采用聚氨酯发泡处理；各类混凝土及砌体结构裂缝亦可采用环氧树脂处理；仓内地面、地面与墙体交接处的裂缝按仓内地面防潮工艺修补处理。

3.2 隔热性能

    收获后的粮食是有生命的活体，储藏过程中一直进行着生命代谢，且代谢强度与粮食温度密切相关。低温储粮能最大限度保持粮食品质并抑制虫霉生长，属当前行业公认的绿色储粮技术，也是今后储粮的发展方向和必然趋势。粮食在储藏过程中易受外界环境条件的影响，在低温储粮技术实施过程中，仓房的隔热性能与低温储粮效果密切相关^[2]。

     为提高仓房的隔热性能，仓储工作者不断探索仓房不同部位的隔热处理工艺，以下典型试验较有代表性^[16]。

(1)中央储备粮（以下简称中储粮）广东新沙港直属库和中储粮淮安直属库相关人员分别在浅圆仓外墙(图12a)和平房仓向阳仓壁外(图12b)加隔热材料处理，研究仓壁隔热处理对粮堆保温效果的影响，结果表明：环境温度通过仓壁对粮堆局部温度虽有一定影响，但对粮堆整体温度的影响不大，只提高粮温1℃左右。

(2)中储粮沈丘直属库通过对浅圆仓内顶喷涂隔热材料，研究仓顶隔热处理对粮堆保温效果的影响，试验结果表明浅圆仓内顶喷涂5 cm厚的聚氨脂后，在四、五月时仍保持较低的仓温，进入仓内仍感到凉爽，并能闻到小麦的香味，与同期平房仓内的湿热和霉味感形成极大反差，表明浅圆仓内顶喷涂隔热材料后可使仓房具有较好的隔热保温效果。

(3)湖北省某粮库通过对夏季拱板平房仓的空仓温度进行监测并绘出温度场分布图(图12c)，结果表明在外界高温的影响下，仓内从上到下呈现出由高到低的仓温分布状态，说明夏季仓内的热量主要是从仓顶进入仓内。

(4)中储粮唐山直属库通过检测粮堆不同部位的粮温受外温影响，表明仓顶对粮温升高的影响大于仓壁的影响^[17]。

(5)浙江衢州国家粮食储备库通过浅圆仓、平房仓的仓壁和仓顶铺设“瑞凌”隔热卷材实验结果对比表明，仓房顶部隔热处理效果明显优于仓壁处理效果。

(6)中储粮油脂(新郑)有限公司通过在浅圆仓和油罐的顶面、环流回风管和不锈钢智能控制柜的外表面涂刷“瓦诺纳热”陶瓷微粒水性反射隔热涂料的隔热实验结果表明，浅圆仓表面的最大降温幅度依次是：仓顶控制电柜25.1℃、回风管表面为21℃、钢质油罐和浅圆仓的仓顶表面为16.7℃、地面控制电柜为16.4℃。

    以上试验从不同角度说明仓房隔热改造重点应在仓顶，其次是对工艺孔洞处理和对墙面的处理。尤其在资金紧张时，应首先加强对仓顶的隔热处理。