浅圆仓四种布料器的应用与效果*

周亚男，蔡育池，张来林，董晓欢

（1.河南工业大学设计研究院，郑州 450001；2.中储粮厦门直属库有限公司，福建 厦门 361026；3.河南工业大学，郑州 450001）

浅圆仓作为新仓型于20 世纪90 年代初被引入国内，经过多年的推广与使用，人们逐渐认识了浅圆仓的储粮特点：大粮堆保温性好、易于控温储粮的优点，带来粮情稳定、安全储粮的效果；然而粮食在入仓过程中形成严重的分级现象，杂质、破碎粒聚集是浅圆仓储粮的安全隐患，减缓入粮分级成为粮库亟待解决的难题[1]。为此，经过多单位的多年努力，通过布料器增加入粮的落料点方式，可大大减缓浅圆仓的分级现象，为浅圆仓安全储粮打下良好的基础。

1 数控式旋转布料器

数控式旋转布料器是郑州中粮科研设计院有限公司研发的防分级装置，它采用变速控制技术，根据装仓要求通过不断调整的旋转速度，布料器溜槽可将粮食抛向仓内不同半径落下，因而能以精确的速度控制将物料抛至仓内指定的位置。当物料携带着杂质一起被抛至仓内不同角落的同时，也缓解了浅圆仓入粮时仓中心区域的杂质聚集现象，减少通风死角，确保储粮安全。

1.1 数控式旋转布料器的结构特点

数控式旋转布料器[2]主要由动力系统、传动系统、转筒、溜槽，以及PLC、变频器电气控制设备等部分组成（图1）。布料器为机械系统，用齿轮传动结构取代链条传动结构，由转筒带动溜槽旋转，转筒既是传动体、也是物料通道，转筒中心无传动轴和固定传动轴的加强筋，保证了粮食在布料器中不会发生堵料现象；整机分仓内、仓外两个部件，PLC 控制系统安装在浅圆仓的顶部入仓进粮口处，与现有粮库中控系统衔接，适宜装仓的粮食品种有大豆、小麦、稻谷、玉米等；最大处理量可达1 000 t/h。

图1 数控式旋转布料器示意图

1.2 数控式旋转布料器的工作原理

布料器启动后，粮食进入布粮器转筒、从布料器转动的溜槽中甩出，以抛物线形式下落，在筒仓内一周形成落料点，即粮食最终的落料点；再根据实时采集到的进仓累积量，按照设定的装仓工艺，通过变频器改变溜槽的转速和转向，将粮食均匀分布在设定位置的环带上，进而逐层布粮直至将粮食抛落至仓内的各个角落。最终通过增加落料点、变换落点的距离与远近，实现减少仓中心区域杂质聚集程度、均衡杂质分布和大幅减少平仓工作量的目的。

1.3 数控式旋转布料器的使用效果

大连库的应用表明[3]：①试验仓减缓了粮食入仓时的杂质在中心区域大量聚集现象，从对比数据中可看出，仓内杂质聚集现象得到明显改善，仓中心区域通风通透性能良好，而对照仓中心区域则有明显的杂质积聚，杂质平均值为试验仓的1.8 倍；②试验仓粮堆中心位置杂质分布明显降低，粮堆其他位置杂质分布均匀性也好于对照仓，试验仓整仓粮堆表观风速较对照仓高37%，而对照仓的中心区域则无表观风速；③平仓量对比分析：不使用布料器时，平仓量约为2 000 m3；使用布料器时，平仓量约为980 m3，所以数控式布料器可减少平仓作业，降低人工成本。

2 多功能中心管

郑州粮院筒仓公司研制的多功能中心管具有减缓分级、降低破碎、通风降温、环流熏蒸等多种功能，在解决筒仓储粮难曾发挥过重要作用。随着粮堆规模增大、筒体增高的情况下，筒仓公司在原装置的基础上，又增加了粉杂分散器，增强了多功能中心管装置的减缓分级功能，确保了安全储粮。

2.1 多功能中心管的结构

新型多功能中心管主要由离心风机、粉杂分散器及减压管等部件组成（图2）。粉杂分散器安装在减压管的顶部，它上接浅圆仓的入粮口、下连减压管的接料斗；风机安装于浅圆仓顶的上部，通过风管与仓内的粉杂分散器及减压管相连接；在仓内中心的减压管外壁上，按一定间距开有众多的条形出粮孔，使管内垂直下落的粮流，接触到管内下方粮堆时，以密集方式从相应的条形出粮孔朝外沿着粮堆锥面下滑；减压管内还设有多个双漏斗溢流导流器，主要减缓粮食入仓时的下落速度。

图2 多功能减压管装置

2.2 多功能中心管的减分级与降破碎的原理

在多功能中心管顶部的粉杂分散器内，使入仓粮在匀料部分成圆环状均匀下落，通过风机的气流作用，吹散入仓粮食中的轻浮杂质，使粉尘和轻型杂质在仓内较大范围均匀下落，减轻浅圆仓中心区域的杂质分级程度；之后的粮流被接料斗集中到减压管内，将入仓自由落体的粮流改为在减压管内的有限流动，接触到底部粮食后再以密集形式从条形孔内流出、沿锥体斜面呈下滑状态分布于仓内，有效减缓了仓内入仓杂质分级程度；减压管内还有多个双漏斗溢流导流器，可降低入仓粮食的下降速度，减缓了粮食在入仓时的破碎率。

通过多功能中心管装置中的双漏斗导流器、粉质分散器和减压管内进料，使入仓粮的杂质分级现象得到较大改观，从而实现了多功能装置减分级、降破碎的目的，但在中心管内聚集了大量的破碎粮粒和杂质，需在入粮结束后，将此部分高杂粮食放出、经清理后再入仓才能进入正常储藏。

2.3 多功能中心管的使用效果

通过日照库的分层定点扦样检测发现[4]：中心直径6 m 的范围内杂质平均含量，试验仓比对照仓低11.1%，降低粮食破碎率效果明显，有效抑制粮食自动分级现象；均衡改善仓内杂质的分布，提高通风效率，减少水分流失，降低了吨粮储存能耗；同时为保水通风、充氮气调等储粮技术的综合应用打造应用平台。

3 阀控式布料器

为减少浅圆仓粮食入仓自动分级导致的杂质聚集问题，新沙港库与江门振达公司共同研发的阀控式布料器，通过应用对减缓浅圆仓入粮分级所导致的杂质聚集有良好效果，具有较高推广使用价值。

3.1 阀控式布料器的结构与特点

阀控式布料器（图3）安装在浅圆仓内顶进粮口的下方，主要由分配器、分配溜槽、PLC 控制系统、供气系统等部分组成，能将杂质分布相对均匀，有效缓解物料装仓过程中发生的自动分级现象，提高粮堆的通透性，从而保证粮食储藏安全。阀控式布料器采用单点间断、多点循环的落料方式，使杂质聚集区域由集中圆柱状分布变为分散成若干数量可控的念珠状立体分布（图4）。

图3 阀控式布料器

图4 阀控式布料器入粮的杂质分布示意图

3.2 阀控式布料器的工作原理

来粮进入阀控式布料器后，依次启闭溜槽上的阀门，使18 个出粮口依次轮流开启与关闭。由于阀控式布料器采用单点间断、多点循环的出料方式，每个出粮孔又是轮流交叉出料，在粮堆立面形成多个料层、层与层间的杂质芯相互错开且不连续的分级区域（图4），落料点呈内、中、外三圈分内布（图5）。物料落料顺序由内圈逐个落点开始，内圈6 个落料点完成后自动切换到中圈、外圈各落料点，依次循环（图6）。在同一层面上各落料点分开交叉落料，使每层粮食的杂质、破碎粮粒聚集区域相对地分散，使杂质聚集区域由集中圆柱状分布变为分散成若干数量可控的念珠状立体分布，减少了杂质、破碎物料在中心区域聚集，保持粮堆的通透性，有利于整个粮堆的均匀通风、熏蒸。

图5 阀控式布料器落料点分布图

图6 阀控式布料器粮食入仓状况

3.3 阀控式布料器的使用效果

新沙港库[5]的应用表明，阀控式布料器有效减缓大豆入仓杂质聚集现象，解决了以往通风过程中因粮堆中心部位杂质、破碎聚集而导致气流流动不畅，甚至引发湿热转移、聚集等造成的发热板结等问题，明显改善了整仓通风均匀性、提高了谷冷通风效果，从而提高粮食储藏性，并在部分粮库的浅圆仓内得到使用，应用效果良好。

泉州库浅圆仓安装阀控式布料器后，入仓粮堆杂质、不完善粒分布较为均衡，仓内无柱状粉杂聚集，进仓结束后粮面呈现18 个圆锥形小粮堆，平仓工作量与未安装布料器前减少了约70%。而对照仓则需采用人工处理中心部位杂质、破碎粮粒柱状体等措施后，才能符合粮食质量要求，但处理难度极大，且只解决上层4～6 m 粮堆的问题，粮堆中下部杂质、破碎粮粒聚集柱状体仍存在，通风降温、熏蒸十分困难，隐患点处于粮堆中下部，处理难度大且不易操作。

厦门库安装阀控式布料器后，配合谷物冷却、充氮气调、空调控温等手段使进口大豆轻松安全度夏。因此，阀控式布料器可有效减缓入仓粮食分级现象，便于通风、谷冷、熏蒸等储粮技术实施，有利于储粮安全管理，同时布料器采用气体推动阀板，不存在用电安全隐患，值得在粮库浅圆仓推广应用。

4 压力门式伞形多点布料器

为减缓大豆入仓分级现象，唐山库[6]通过多次改进、自主设计了无动力压力门式伞形多点布料器（简称多点布料器），经多个粮库应用，实现了浅圆仓大豆入仓的整仓布料均匀，消除了粮堆内部通风死角，有效解决了浅圆仓入仓时单点落料分级现象严重问题，提高入仓粮食整仓布料均匀性。

4.1 多点布料器的结构与特点

多点布料器（图7）包括导流器、溢料筒、压力门、伞形分配器和多根溜槽等部件组成：导流器、溢料筒安装在浅圆仓的卸料筒内，压力门安装在卸料筒的入粮口下端，伞形分配器安装在压力门下方，伞形分配器由外周圆环和中心漏斗构成；伞形分配器的外周圆环上以30°间隔、分两层排列着共有24 个出口，外接24 根溜槽，可形成24 个落粮点，加上中心1 个落料点，25 个落粮点在浅圆仓内实现均匀分布，较好解决了浅圆仓入仓杂质分级的问题。

图7 多点布料器的实仓安装图

4.2 多点布料器的工作原理

当粮食进入布料器的料筒内、压力门托盘上达到一定流量后开始运动，压力门与溢料斗间的有效圆环宽度从5 cm 增大到14.9 cm，于是物料通过伞形分配器出口外的溜槽下落，25 个落料点可在仓内做到均匀落料，从而达到减缓杂质分级的目的。

4.3 多点布料器的使用效果

唐山库[7]的应用结果（表1）显示，浅圆仓安装多点布料器后，粮食入仓的落料点增加至十几个，很好地减缓入仓过程中自动分级现象的产生，各区粮堆质量状况基本相近，增加粮堆的透气性，便于熏蒸、充氮、机械通风及谷物制冷机降温等储粮技术的应用。入粮在仓内形成的25 个粮堆高度差小，与单点落料相比，平仓量和平仓劳动强度大大降低，提高了平仓效率。

表1 压力门式伞形多点布料器经济效益分析对比表 元

中储粮（天津）仓储物流有限公司[8]的浅圆仓安装多点布料器后发现：①从表观风速测定结果来看，试验仓粮堆的通透性明显好于对照仓，平均表观风速是对照仓的1.28 倍，中心位置表观风速是对照仓的1.58 倍，为机械通风及环流等储粮技术的实施提供了基础。②从通风降温结果来看，试验仓通风540 h 即已达到降温目的，整仓下降幅度趋于一致；对照仓还未达到降温目的，四层（测温点）以下（距离仓底7 m）最高粮温仍偏高，需继续通风。③通风前试验仓最高粮温在整仓分布相对分散，对照仓则主要集中在中部区域。④通风过程中试验仓整体粮温基本是均匀下降，对照仓则中心杂质聚集区温度下降缓慢。由此可见，浅圆仓使用多点布料器后，有利于减缓入仓的杂质分级和提高通风效率。

5 问题讨论及注意事项

5.1 布料器是解决浅圆仓入粮分级的较好措施

高大筒式仓入粮易发生严重的杂质分级现象，使粮堆出现发热等储粮隐患，当粮库无法实现净粮入仓时，浅圆仓内安装布料器可有效缓解入仓粮食分级现象及杂质的集中现象、改善仓内中心区域的通风状况、减少平仓工作量和提高储粮稳定性。

5.2 使用布料器的注意事项

布料器的工作原理不同，其结构是不同的，在使用时需注意：

（1）旋转式布料器在仓中心区域无测温电缆，储粮期间需关注仓中心区域粮温变化情况；多点布料器需注意进料流量较大时易发生堵料现象问题[9]；中心管入粮虽能减缓管外四周的杂质聚集状况，但管内杂质量极大，入粮结束后需先排放管内粮食、经清理后再回放仓内，再进入正常储粮阶段[10]；高大浅圆仓在出仓及侧壁发放时，需注意不对称卸粮对仓内中心管立柱稳定性的影响。

（2）多点落料的布料器将单个落点变成多达十几个落点，在仓内形成多达十几个连续（图8）或不连续（图4）的杂质分布点，使仓内杂质聚集程度变小而已，但仓内杂质总量并未减少、仍有分级现象存在；若要从根本上解决入粮的分级现象，还需加大来粮的清理力度，做到净粮入仓。

图8 多点布料器入粮的杂质分布示意图

（3）布料器上有许多运行或控制部件，生产中需注意：做好这些部件的防护，防止被熏蒸气体腐蚀而失灵；动力装置及传动部件需注意运行时增加的能耗和故障维修的方便性[10]；控制部件数量过多会导致设备的可靠性降低[11]；机械部件的焊接部位需牢固，避免在使用过程中的损坏或脱落。

（4）在挑选布料器需注意：①设备的可靠性，在仓内环境下安全运行、故障率低、寿命长；②设备日常维护简单，故障维修方便；③设备投资的性价比好。因此，粮库需认真进行各种利弊因素的综合分析后，选择适合本库条件的最佳设备。

6 小结

布料器已成为减缓浅圆仓入仓杂质分级的最有效的配套装置，具有提高仓中心区域的通风效果、减少平仓工作量等作用。但布料器内有较多的焊接件、运行件或控制元件，要考虑部件运行的稳定性、以及维修保养的方便性等问题，因地制宜挑选适合的布料器。另外，布料器只能减缓入仓时的自动分级，保证储粮安全还需通过实施来粮清理、净粮入仓，并辅以机械通风、谷物冷却及充氮气调等多项技术措施来实现。