淺析散裝物料運輸的利器

朱學平

摘要：舉升式粉罐半掛車在國內尚屬于稀有粉罐半掛車，然而在歐美等國家和地區已被廣泛應用，故此針對舉升式粉罐半掛車結構、卸料、用途、國內的產業現狀及發展趨勢予以介紹。

舉升式粉罐半掛車按結構劃分是粉罐車（粉粒物料運輸車的簡稱）的三大車型之一，在國內尚屬于稀有粉罐半掛車，目前國內市場上小眾的這種車型主要承擔著散裝PTA（pure terephthalic acid精對苯二甲酸）物料的運輸，然而在歐美等國家和地區卻已被廣泛應用，舉升式粉罐半掛車的發展也相對成熟和完善。本文針對舉升式粉罐半掛車結構、卸料、用途、國內的產業現狀及發展趨勢等予以介紹。

按照車輛類型，舉升式粉罐車可以分為單車（如圖1）、列車、罐式集裝箱三類。列車類按照組合形式，可以分為半掛列車（如圖2）和全掛列車（如圖3）。由于舉升式粉罐半掛車特別適合長途、高等級公路運輸，且具有承運量大、車身長等特點。因此縱觀國內外粉罐車市場的應用情況來看，舉升式粉罐半掛車均為市場主體。舉升式粉罐集裝箱多適用于碼頭、港口運輸；除了將其配裝在集裝箱運輸半掛車上外，還有將其安裝在平板自卸半掛車上，而用于較長距離的公路運輸。

按照罐體材質不同，舉升式粉罐半掛車可分為碳鋼、不銹鋼、鋁合金三類。由于舉升式粉罐半掛車以運輸高檔散裝顆粒狀化工物料為主，鋁合金舉升式粉罐半掛車逐漸成為市場主體；而針對某些特殊物料，罐體也可選用碳鋼或不銹鋼材質。

按照油缸在整車的布置位置，分為前頂式、中頂式兩類。前頂式（如圖1-3）油缸結構簡單，安裝維護方便，舉升效率高，舉升式粉罐半掛車多采用前頂式結構；為能使車輛上的罐體容積更大，提高整車的容積利用率，則可采用雙油缸布置（如圖5）。在某些需求很大容積的情況下，還可將油缸設置在罐體內（如圖6）。

按照運輸介質不同，舉升式粉罐車又分為散裝水泥運輸車、干混砂漿運輸車、散裝糧食/面粉運輸車等。

車典型特點

（1）運輸物料范圍廣：同立式粉罐車—樣，粉狀、顆粒狀、塊狀物料皆可運輸。既可氣力卸料也可對物料采用重力自卸。

（2）物料殘余率低：因只在罐體尾部布置一個流化床，且流化效果好，故物料剩余料極低，幾乎可以忽略不計，特別適合運輸面粉等食品級的物料和高端化工物料。

（3）卸料操作簡便：進氣、出料管道控制閥門少，卸料作業時操作簡單、方便。

（4）卸料速度快：因罐體屬單倉結構，卸料時罐體與水平面基本上呈45°的夾角，氣壓卸料中途無需換倉卸料，故卸料速度比臥式粉罐車和立式粉罐車更快。

c5）方便一罐多用：舉升式粉罐車的罐體內部結構簡潔，清洗、拆裝流化床都很方便，可以輕松地換裝不同的物料，達到一罐多用的目的。同時，舉升式罐車的尾部出料口周邊空間大，可以配置一個較大口徑的翻蓋（如圖7），翻蓋打開后，既可方便人員進出罐內清洗維修，又能保證大塊物料順利滑出。

（6）罐體工藝簡單：舉升式粉罐車的罐體為直筒加單錐結構，其制作工藝比立式粉罐半掛車簡單、省時。

（7）卸料作業時對場地和天氣要求較高：舉升式粉罐車在卸料作業時要求場地堅實平整；有足夠的高度空間；卸料現場風力不能太大，一般要求不能高于4級風力。

主要結構

1.罐體結構

舉升式罐車的罐體結構比較簡單，在一個簡體的尾部焊接一個類似圓錐筒結構，在圓錐筒的最底端布置流化床和卸料出口。罐體與半掛車行走機構通過前端舉升裝置和尾部旋轉軸永久性地連接組成。根據簡體結構不同，可分為通徑、變徑圓筒或非規則圓筒罐體。由于國內半掛牽引車的鞍座偏高，且采用變徑簡體結構的舉升式粉罐半掛車的罐體容積利永率高、質心低，因此這種結構的車型在國內被認可和接受的程度高。

2.車架結構

舉升式粉罐半掛車的車架人梁為“工”字型梁，可采用碳鋼、鋁合金材料。對于外置油缸舉升式粉罐半掛車在車架的前端，布置有油缸支架；在車架的尾端布置有旋轉軸，通過前端的舉升油缸及尾部的旋轉軸與罐體連接。另外，在前端舉升油缸與尾部旋轉軸之間，布置有懸臂，以避免在運輸過程中罐體產生的晃動。同時，為降低在重載舉升狀態下行走系統的負載，在車架的尾端還設置有支承裝置。

3.進氣、卸料管道

舉升式粉罐半掛車與立式粉罐半掛車的進氣管道的進氣原理基本相同，通過主進氣管道的止回閥后流經到底錐的流化床。管道上布置的閥門有壓力表、安全閥、泄壓閥、各倉進氣閥等。最大工作壓力為0.2MPa，超出壓力時安全閥將會自動排氣，以保證罐車在額定壓力內工作。另外分支管道通往前部罐頂內，以便于罐體快速建立壓強。由于舉升式粉罐半掛車錐倉數量僅有1個，卸料時管道閥門方面的操作較立式粉罐半掛車簡單、方便。

舉升式粉罐半掛車的出料管道安裝于尾部而采用尾部下出料方式，具有物料殘余量低，可實現物料零殘余的優點。

4.流化元件

舉升式半掛車罐體錐倉底部的流化元件起到將空氣或其他氣體與散裝物料混合的作用。將混合的空氣或其他氣體與散裝物料達到一種擬流體的狀態（稱為氣固兩項流），在重力或在壓力差的作用下通過卸料管道輸送到物料塔內或指定位置。目前國內常用的流化元件為料斗助吹器，主要依賴于進口，品牌有Sureseal、Dixon、Solimar等。

5.液壓系統

圖8為典型的前頂式舉升機構液壓系統組成及原理圖。齒輪泵由取力器驅動，取力器接口一般在牽引車的右后側，取力器由變速箱型號確定具體型號。油缸型號根據舉升高度、角度及裝載量等確定。

1.卸料原理

在罐體的前端布置一個多級液壓伸出油缸，罐體尾部設置一個旋轉軸，用液壓油缸推舉罐體前端時，罐體就會繞尾部的旋轉軸旋轉。一般當罐體旋轉至與水平面呈45°的夾角時，罐內的物料就可以順利地沿罐體內壁滑落至錐底流化床處，經流化作用后沿卸料管道輸送至指定的儲料倉中；或依靠物料的自身重力滑落至地坑中，再通過其他裝置（如傳送帶等）送至儲料倉中。

2.卸料性能

根據QC/T560-2008《散裝水泥車技術條件及性能試驗方法》規定，卸料能力的測試條件為：垂直高度15m，水平距離5m，在工作壓力為0.2MPa的條件下，平均卸料速度不小于1.2t/min，剩余率不大于0.3%。運輸其他介質時，一般要求卸料性能在垂直高度15m、水平距離5m及工作壓力為0.2MPa的條件下，平均卸料速度應不小于1.0m3/min，剩余率為零。

3.裝卸料操作

裝料是通過罐體頂部的人孔或通過負壓抽吸系統將粉粒物料裝進罐內，加入到額定裝載量后，關閉頂部的人孔蓋等。而卸料操作較裝料要相對復雜一些，圖9為正處在卸料狀態的舉升式粉罐半掛車，現以5節舉升油缸的舉升式粉罐半掛車卸料操作說明為例進行介紹。

（1）卸料前，確定卸料現場空間高度滿足油缸安全舉升要求，地面堅實、平整等。

（2）放下后支承裝置，通過觀察后部水平泡，調整后支承伸出量，以確保車架及后翻轉軸處于水平狀態，然后接通外接氣源。

（3）打開管道上的泄壓閥，以確保罐內與外界相通，開啟罐體尾部卸料閥，開始卸料。

（4）觀察卸料口，待卸出物料明顯減少，啟動前舉升油缸，至第一節缸筒全部伸出，暫停油缸舉升。

（5）觀察卸料口，待卸出物料明顯減少，啟動前舉升油缸，至第三節缸筒全部伸出，暫停油缸舉升。

（6）觀察卸料口，待卸出物料明顯減少，啟動前舉升油缸，至第五節缸筒全部伸出一半，暫停油缸舉升。

（7）注意觀察卸料口，待卸出物料明顯減少，啟動前舉升油缸，至第五節缸筒完全伸出，待罐內不再有物料流出時，下降油缸，罐體回落至車架處。

（8）關閉卸料閥，收回后支承裝置，卸料過程完成。

在卸料過程中值得注意的是，若發現物料有堵塞情況，可適度開啟流化床進氣閥，將物料吹松，確保卸料流暢。

4.卸料優點

舉升式粉罐半掛車與國內目前常用的罐內為流化氣帶式的臥式粉罐半掛車相比具有如下優點。

（1）由于具有合理的罐體形狀以及先進的流化元件，使得卸料殘余率極低，可達到零殘余，具有卸得干凈的優點。

（2）適用范圍廣，可以輸送流化性能不好的粉狀、顆粒狀物料，如面粉、飼料、PA6等。

主要用途

物料的散裝化節省了大量的包裝袋及包裝費用；省去了打包、堆包、裝車、卸車等多道工序，節約了大量的人工和成本費用；避免了物料在打包、搬運及倒包時的撒漏；消除了袋裝物料在流通過程中的污染問題。由于舉升式粉罐半掛車運輸物料范圍廣、物料殘余量低，在食品、化工等方面的市場應用前景廣闊。目前，舉升式粉罐半掛車主要用于運輸散裝粉狀、粒狀物質，如PTA、面粉、飼料等，并能運用氣力輸送方式將罐內粉粒物料快速排出。

1.PTA的運輸

PTA粉在常溫下是白色晶體或粉末，低毒、易燃，若與空氣混合，在一定的限度內遇火即燃燒甚至發生爆炸。國內市場中，有75%的PTA用于生產聚酯纖維；20%用于生產瓶級聚酯，主要應用于各種飲料尤其是碳酸飲料的包裝；5%用于膜級聚酯，主要應用于包裝材料、膠片和磁帶。由于PTA粉具有易燃甚至在一定限度內發生爆炸的性質，使用舉升式粉罐半掛車卸料時，一般只是采用氮氣輔助吹松卸料。相比較立式粉罐半掛車，采用舉升式粉罐半掛車在舉升后主要依靠重力卸料，可節約大量的氮氣，以降低卸料的成本。

2.面粉的運輸

面粉是一種由小麥磨成的粉末，按加工精度分為特制一等粉、特制二等粉、普通粉。等級不同，面粉的顆粒度、堆積密度不同。經調研，個別面粉廠的面粉采用臥式粉罐半掛車運輸，物料殘余量通常在300～500kg，由于臥式粉罐半掛車流化床面積大，面粉不便清理，同時夾雜在流化氣帶之間的面粉難以清理。殘余的面粉在罐體內的時間呆久后容易引起變質，對食品衛生存在著極大的危害，而使用舉升式粉罐半掛車可實現面粉的零殘余。由于國內面粉廠基本不配備地面空壓機站或液壓泵站，同時安裝車載空壓機及液壓泵存在空間的問題，因此在國內使用舉升式粉罐半掛車運輸面粉的情況較少。然而在歐洲國家及地區，使用舉升式粉罐半掛車運輸面粉已被廣泛應用。

3，干混砂漿的運輸

干混砂漿是建材領域新興的干混材料之一，是指經干燥篩分處理的骨料（如石英砂）、無機膠凝材料（如水泥）和添加劑（如聚合物）等按一定比例進行物理混合而成的一種顆粒狀或粉狀物料。按照SB/T10546-2009《散裝干混砂漿運輸車》規定，干混砂漿運輸車的殘余率小于或等于0.2%。一般臥式結構的粉罐車很難滿足這一殘余率要求，而使用舉升式粉罐車可實現物料的零殘余。

舉升式粉罐半掛車不僅可用于上述粉狀、顆粒狀物料的運輸，還可類同于國內廣泛使用的臥式粉罐半掛車及立式粉罐半掛車，用于運輸水泥、粉煤灰、膨脹劑、純堿、礦粉等（如圖11、12）。

國內的產業技術現狀及發展趨勢

1.國內的產業技術現狀

近年來，隨著國內沿海地區浙江、福建等地對散裝PTA粉運輸的需求日益加大，舉升式粉罐半掛車在國內得到了一定的發展，占粉罐車的比重約1%～2%。目前國內舉升式粉罐半掛車的發展主要受如下幾個方面的影響和制約。

（1）難度大、周期長。舉升式粉罐半掛車較臥式粉罐半掛車設計難度和制作難度大，相應的設計和制造周期長，基本上為臥式粉罐半掛車設計、制作周期的兩倍。

（2）成本大、售價高。舉升式粉罐半掛車較普通臥式粉罐半掛車多了液壓油缸、旋轉軸等結構；設計、制作難度大，相應的人工成本高；同時對應的附加值也相較臥式粉罐半掛車高。因此客戶在選擇車型時，凡臥式、立式粉罐半掛車可基本解決運輸的物料，就不再選擇舉升式粉罐半掛車運輸。

（3）卸料作業條件要求高：舉升式粉罐車在卸料作業時要求場地堅實平整；有足夠的高度空間；卸料現場風力不能太大。

（4）運輸物料人為受限，特殊物料市場小：由于受上述因素的影響，目前國內舉升式粉罐半掛車僅運輸臥式、立式粉罐車所不能運輸的散裝物料，運輸物料范圍人為受限；同時特殊散裝物料的市場較水泥、粉煤灰等市場相對較小。由于臥式粉罐半掛車成本低，設計、制造難度小，且臥式粉罐半掛車己廣泛應用，對其接受的程度更高。因此，對一些物料剩余率要求不高的客戶往往會選擇臥式粉罐半掛車。曾有市場調查案例顯示，客戶使用普通的（未經特殊設計）臥式粉罐半掛車運輸鐵礦粉、干混砂漿等， 剩余量高達lOOOkg；而客戶基于用該車型可混裝（如不同時期分別運輸水泥、干混砂漿等），車輛利用率高，且運輸特殊物料的時段少，故部分客戶仍堅持使用臥式粉罐半掛車。

2.發展趨勢

目前國內安徽開樂、中集通華、廣東永強等公司量產的舉升式粉罐半掛車已初具規模。而在歐洲，舉升式粉罐半掛車市場占有率極高，為粉罐半掛車的主要車型。隨著GB1589-2016的實施以及治超、限載監管力度的加大，輕量化技術是舉升式粉罐半掛車極為重要的發展方向。為實現舉升式粉罐半掛車的輕量化，應廣泛采用鋁合金材料、復合材料、單胎結構等。如近年安徽開樂開發的全鋁合金舉升式粉罐半掛車（如圖13），罐體、車架均采用鋁合金5083材料，大大降低了半掛車的整備質量，雙胎結構的三軸半掛車的整備質量僅7000kg，深受用戶的青睞。

舒適化、專用化、高端化也是舉升式粉罐半掛車未來發展的方向。為改善和提升舉升式粉罐半掛車的舒適性，可采用自動卸料系統、空氣懸掛、自動升降支腿、主車和半掛車自動結合與脫開技術等。在專用化方面，如針對特殊需求開發的具有吸排功能的舉升式粉罐半掛車（如圖14），可用于水泥、粉煤灰、石灰粉、鐵粉等干物料收集、運輸、卸料任務，更具有節約資源，保護環境和減輕勞動強度等優點。高端化則是以運輸PTA高端化工物料為主，車輛也將向高端定制、精致化方面發展。