浅析散装物料运输的利器

朱学平

摘要：举升式粉罐半挂车在国内尚属于稀有粉罐半挂车，然而在欧美等国家和地区已被广泛应用，故此针对举升式粉罐半挂车结构、卸料、用途、国内的产业现状及发展趋势予以介绍。

举升式粉罐半挂车按结构划分是粉罐车（粉粒物料运输车的简称）的三大车型之一，在国内尚属于稀有粉罐半挂车，目前国内市场上小众的这种车型主要承担着散装PTA（pure terephthalic acid精对苯二甲酸）物料的运输，然而在欧美等国家和地区却已被广泛应用，举升式粉罐半挂车的发展也相对成熟和完善。本文针对举升式粉罐半挂车结构、卸料、用途、国内的产业现状及发展趋势等予以介绍。

按照车辆类型，举升式粉罐车可以分为单车（如图1）、列车、罐式集装箱三类。列车类按照组合形式，可以分为半挂列车（如图2）和全挂列车（如图3）。由于举升式粉罐半挂车特别适合长途、高等级公路运输，且具有承运量大、车身长等特点。因此纵观国内外粉罐车市场的应用情况来看，举升式粉罐半挂车均为市场主体。举升式粉罐集装箱多适用于码头、港口运输；除了将其配装在集装箱运输半挂车上外，还有将其安装在平板自卸半挂车上，而用于较长距离的公路运输。

按照罐体材质不同，举升式粉罐半挂车可分为碳钢、不锈钢、铝合金三类。由于举升式粉罐半挂车以运输高档散装颗粒状化工物料为主，铝合金举升式粉罐半挂车逐渐成为市场主体；而针对某些特殊物料，罐体也可选用碳钢或不锈钢材质。

按照油缸在整车的布置位置，分为前顶式、中顶式两类。前顶式（如图1-3）油缸结构简单，安装维护方便，举升效率高，举升式粉罐半挂车多采用前顶式结构；为能使车辆上的罐体容积更大，提高整车的容积利用率，则可采用双油缸布置（如图5）。在某些需求很大容积的情况下，还可将油缸设置在罐体内（如图6）。

按照运输介质不同，举升式粉罐车又分为散装水泥运输车、干混砂浆运输车、散装粮食/面粉运输车等。

车典型特点

（1）运输物料范围广：同立式粉罐车—样，粉状、颗粒状、块状物料皆可运输。既可气力卸料也可对物料采用重力自卸。

（2）物料殘余率低：因只在罐体尾部布置一个流化床，且流化效果好，故物料剩余料极低，几乎可以忽略不计，特别适合运输面粉等食品级的物料和高端化工物料。

（3）卸料操作简便：进气、出料管道控制阀门少，卸料作业时操作简单、方便。

（4）卸料速度快：因罐体属单仓结构，卸料时罐体与水平面基本上呈45°的夹角，气压卸料中途无需换仓卸料，故卸料速度比卧式粉罐车和立式粉罐车更快。

c5）方便一罐多用：举升式粉罐车的罐体内部结构简洁，清洗、拆装流化床都很方便，可以轻松地换装不同的物料，达到一罐多用的目的。同时，举升式罐车的尾部出料口周边空间大，可以配置一个较大口径的翻盖（如图7），翻盖打开后，既可方便人员进出罐内清洗维修，又能保证大块物料顺利滑出。

（6）罐体工艺简单：举升式粉罐车的罐体为直筒加单锥结构，其制作工艺比立式粉罐半挂车简单、省时。

（7）卸料作业时对场地和天气要求较高：举升式粉罐车在卸料作业时要求场地坚实平整；有足够的高度空间；卸料现场风力不能太大，一般要求不能高于4级风力。

主要结构

1.罐体结构

举升式罐车的罐体结构比较简单，在一个简体的尾部焊接一个类似圆锥筒结构，在圆锥筒的最底端布置流化床和卸料出口。罐体与半挂车行走机构通过前端举升装置和尾部旋转轴永久性地连接组成。根据简体结构不同，可分为通径、变径圆筒或非规则圆筒罐体。由于国内半挂牵引车的鞍座偏高，且采用变径简体结构的举升式粉罐半挂车的罐体容积利永率高、质心低，因此这种结构的车型在国内被认可和接受的程度高。

2.车架结构

举升式粉罐半挂车的车架人梁为“工”字型梁，可采用碳钢、铝合金材料。对于外置油缸举升式粉罐半挂车在车架的前端，布置有油缸支架；在车架的尾端布置有旋转轴，通过前端的举升油缸及尾部的旋转轴与罐体连接。另外，在前端举升油缸与尾部旋转轴之间，布置有悬臂，以避免在运输过程中罐体产生的晃动。同时，为降低在重载举升状态下行走系统的负载，在车架的尾端还设置有支承装置。

3.进气、卸料管道

举升式粉罐半挂车与立式粉罐半挂车的进气管道的进气原理基本相同，通过主进气管道的止回阀后流经到底锥的流化床。管道上布置的阀门有压力表、安全阀、泄压阀、各仓进气阀等。最大工作压力为0.2MPa，超出压力时安全阀将会自动排气，以保证罐车在额定压力内工作。另外分支管道通往前部罐顶内，以便于罐体快速建立压强。由于举升式粉罐半挂车锥仓数量仅有1个，卸料时管道阀门方面的操作较立式粉罐半挂车简单、方便。

举升式粉罐半挂车的出料管道安装于尾部而采用尾部下出料方式，具有物料残余量低，可实现物料零残余的优点。

4.流化元件

举升式半挂车罐体锥仓底部的流化元件起到将空气或其他气体与散装物料混合的作用。将混合的空气或其他气体与散装物料达到一种拟流体的状态（称为气固两项流），在重力或在压力差的作用下通过卸料管道输送到物料塔内或指定位置。目前国内常用的流化元件为料斗助吹器，主要依赖于进口，品牌有Sureseal、Dixon、Solimar等。

5.液压系统

图8为典型的前顶式举升机构液压系统组成及原理图。齿轮泵由取力器驱动，取力器接口一般在牵引车的右后侧，取力器由变速箱型号确定具体型号。油缸型号根据举升高度、角度及装载量等确定。

1.卸料原理

在罐体的前端布置一个多级液压伸出油缸，罐体尾部设置一个旋转轴，用液压油缸推举罐体前端时，罐体就会绕尾部的旋转轴旋转。一般当罐体旋转至与水平面呈45°的夹角时，罐内的物料就可以顺利地沿罐体内壁滑落至锥底流化床处，经流化作用后沿卸料管道输送至指定的储料仓中；或依靠物料的自身重力滑落至地坑中，再通过其他装置（如传送带等）送至储料仓中。

2.卸料性能

根据QC/T560-2008《散装水泥车技术条件及性能试验方法》规定，卸料能力的测试条件为：垂直高度15m，水平距离5m，在工作压力为0.2MPa的条件下，平均卸料速度不小于1.2t/min，剩余率不大于0.3%。运输其他介质时，一般要求卸料性能在垂直高度15m、水平距离5m及工作压力为0.2MPa的条件下，平均卸料速度应不小于1.0m3/min，剩余率为零。

3.装卸料操作

装料是通过罐体顶部的人孔或通过负压抽吸系统将粉粒物料装进罐内，加入到额定装载量后，关闭顶部的人孔盖等。而卸料操作较装料要相对复杂一些，图9为正处在卸料状态的举升式粉罐半挂车，现以5节举升油缸的举升式粉罐半挂车卸料操作说明为例进行介绍。

（1）卸料前，确定卸料现场空间高度满足油缸安全举升要求，地面坚实、平整等。

（2）放下后支承装置，通过观察后部水平泡，调整后支承伸出量，以确保车架及后翻转轴处于水平状态，然后接通外接气源。

（3）打开管道上的泄压阀，以确保罐内与外界相通，开启罐体尾部卸料阀，开始卸料。

（4）观察卸料口，待卸出物料明显减少，启动前举升油缸，至第一节缸筒全部伸出，暂停油缸举升。

（5）观察卸料口，待卸出物料明显减少，启动前举升油缸，至第三节缸筒全部伸出，暂停油缸举升。

（6）观察卸料口，待卸出物料明显减少，启动前举升油缸，至第五节缸筒全部伸出一半，暂停油缸举升。

（7）注意观察卸料口，待卸出物料明显减少，启动前举升油缸，至第五节缸筒完全伸出，待罐内不再有物料流出时，下降油缸，罐体回落至车架处。

（8）关闭卸料阀，收回后支承装置，卸料过程完成。

在卸料过程中值得注意的是，若发现物料有堵塞情况，可适度开启流化床进气阀，将物料吹松，确保卸料流畅。

4.卸料优点

举升式粉罐半挂车与国内目前常用的罐内为流化气带式的卧式粉罐半挂车相比具有如下优点。

（1）由于具有合理的罐体形状以及先进的流化元件，使得卸料残余率极低，可达到零残余，具有卸得干净的优点。

（2）适用范围广，可以输送流化性能不好的粉状、颗粒状物料，如面粉、饲料、PA6等。

主要用途

物料的散装化节省了大量的包装袋及包装费用；省去了打包、堆包、装车、卸车等多道工序，节约了大量的人工和成本费用；避免了物料在打包、搬运及倒包时的撒漏；消除了袋装物料在流通过程中的污染问题。由于举升式粉罐半挂车运输物料范围广、物料残余量低，在食品、化工等方面的市场应用前景广阔。目前，举升式粉罐半挂车主要用于運输散装粉状、粒状物质，如PTA、面粉、饲料等，并能运用气力输送方式将罐内粉粒物料快速排出。

1.PTA的运输

PTA粉在常温下是白色晶体或粉末，低毒、易燃，若与空气混合，在一定的限度内遇火即燃烧甚至发生爆炸。国内市场中，有75%的PTA用于生产聚酯纤维；20%用于生产瓶级聚酯，主要应用于各种饮料尤其是碳酸饮料的包装；5%用于膜级聚酯，主要应用于包装材料、胶片和磁带。由于PTA粉具有易燃甚至在一定限度内发生爆炸的性质，使用举升式粉罐半挂车卸料时，一般只是采用氮气辅助吹松卸料。相比较立式粉罐半挂车，采用举升式粉罐半挂车在举升后主要依靠重力卸料，可节约大量的氮气，以降低卸料的成本。

2.面粉的运输

面粉是一种由小麦磨成的粉末，按加工精度分为特制一等粉、特制二等粉、普通粉。等级不同，面粉的颗粒度、堆积密度不同。经调研，个别面粉厂的面粉采用卧式粉罐半挂车运输，物料残余量通常在300～500kg，由于卧式粉罐半挂车流化床面积大，面粉不便清理，同时夹杂在流化气带之间的面粉难以清理。残余的面粉在罐体内的时间呆久后容易引起变质，对食品卫生存在着极大的危害，而使用举升式粉罐半挂车可实现面粉的零残余。由于国内面粉厂基本不配备地面空压机站或液压泵站，同时安装车载空压机及液压泵存在空间的问题，因此在国内使用举升式粉罐半挂车运输面粉的情况较少。然而在欧洲国家及地区，使用举升式粉罐半挂车运输面粉已被广泛应用。

3，干混砂浆的运输

干混砂浆是建材领域新兴的干混材料之一，是指经干燥筛分处理的骨料（如石英砂）、无机胶凝材料（如水泥）和添加剂（如聚合物）等按一定比例进行物理混合而成的一种颗粒状或粉状物料。按照SB/T10546-2009《散装干混砂浆运输车》规定，干混砂浆运输车的残余率小于或等于0.2%。一般卧式结构的粉罐车很难满足这一残余率要求，而使用举升式粉罐车可实现物料的零残余。

举升式粉罐半挂车不仅可用于上述粉状、颗粒状物料的运输，还可类同于国内广泛使用的卧式粉罐半挂车及立式粉罐半挂车，用于运输水泥、粉煤灰、膨胀剂、纯碱、矿粉等（如图11、12）。

国内的产业技术现状及发展趋势

1.国内的产业技术现状

近年来，随着国内沿海地区浙江、福建等地对散装PTA粉运输的需求日益加大，举升式粉罐半挂车在国内得到了一定的发展，占粉罐车的比重约1%～2%。目前国内举升式粉罐半挂车的发展主要受如下几个方面的影响和制约。

（1）难度大、周期长。举升式粉罐半挂车较卧式粉罐半挂车设计难度和制作难度大，相应的设计和制造周期长，基本上为卧式粉罐半挂车设计、制作周期的两倍。

（2）成本大、售价高。举升式粉罐半挂车较普通卧式粉罐半挂车多了液压油缸、旋转轴等结构；设计、制作难度大，相应的人工成本高；同时对应的附加值也相较卧式粉罐半挂车高。因此客户在选择车型时，凡卧式、立式粉罐半挂车可基本解决运输的物料，就不再选择举升式粉罐半挂车运输。

（3）卸料作业条件要求高：举升式粉罐车在卸料作业时要求场地坚实平整；有足够的高度空间；卸料现场风力不能太大。

（4）运输物料人为受限，特殊物料市场小：由于受上述因素的影响，目前国内举升式粉罐半挂车仅运输卧式、立式粉罐车所不能运输的散装物料，运输物料范围人为受限；同时特殊散装物料的市场较水泥、粉煤灰等市场相对较小。由于卧式粉罐半挂车成本低，设计、制造难度小，且卧式粉罐半挂车己广泛应用，对其接受的程度更高。因此，对一些物料剩余率要求不高的客户往往会选择卧式粉罐半挂车。曾有市场调查案例显示，客户使用普通的（未经特殊设计）卧式粉罐半挂车运输铁矿粉、干混砂浆等， 剩余量高达lOOOkg；而客户基于用该车型可混装（如不同时期分别运输水泥、干混砂浆等），车辆利用率高，且运输特殊物料的时段少，故部分客户仍坚持使用卧式粉罐半挂车。

2.发展趋势

目前国内安徽开乐、中集通华、广东永强等公司量产的举升式粉罐半挂车已初具规模。而在欧洲，举升式粉罐半挂车市场占有率极高，为粉罐半挂车的主要车型。随着GB1589-2016的实施以及治超、限载监管力度的加大，轻量化技术是举升式粉罐半挂车极为重要的发展方向。为实现举升式粉罐半挂车的轻量化，应广泛采用铝合金材料、复合材料、单胎结构等。如近年安徽开乐开发的全铝合金举升式粉罐半挂车（如图13），罐体、车架均采用铝合金5083材料，大大降低了半挂车的整备质量，双胎结构的三轴半挂车的整备质量仅7000kg，深受用户的青睐。

舒适化、专用化、高端化也是举升式粉罐半挂车未来发展的方向。为改善和提升举升式粉罐半挂车的舒适性，可采用自动卸料系统、空气悬挂、自动升降支腿、主车和半挂车自动结合与脱开技术等。在专用化方面，如针对特殊需求开发的具有吸排功能的举升式粉罐半挂车（如图14），可用于水泥、粉煤灰、石灰粉、铁粉等干物料收集、运输、卸料任务，更具有节约资源，保护环境和减轻劳动强度等优点。高端化则是以运输PTA高端化工物料为主，车辆也将向高端定制、精致化方面发展。