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1．前言
    針對輸送各種散料的要求，諸如資源類的砂石和煤、化工產品中催化劑和塑料顆粒、建材類中的水泥、谷物和麥粉等農產品、工業(yè)和建設業(yè)中飛灰、挖泥、渣滓和木片、生活垃圾、帶有放射性的危險物料，以及在食品和醫(yī)藥業(yè)中眾多散料等；再進一步來看，醫(yī)院中輸血用品、車間和城鎮(zhèn)中物品的配送和集收、多雪地區(qū)和人工滑雪場雪和冰的清掃乃至在液體環(huán)境中作為能源運輸冷卻媒介物的冰、甲烷水合物、以及深海錳核瘤礦塊的采集均會涉及到輸送技術這個命題。
    作為散料的單元操作，輸送本身不能作為一個主要角色而只是起到輔助作用。但是我們也可以這樣說在諸如干燥、稱量操作中輸送是必不可少和同時存在的。對輸送來說，期待要求能耗量小、操作強度輕、維護方便，在輸送過程物料漏失和破損少、要防止外部異物的混入，發(fā)塵和噪音小以及設備的安全可靠。對于食品和醫(yī)藥業(yè)還特別需要嚴格的衛(wèi)生許可要求。針對上述的各種輸送要求有多種的輸送方法。文中闡述日本的散料輸送技術現狀，以輸送機構來分有機械式輸送機和氣力輸送設備之分。
2．機械式輸送機與氣力輸送機相比較，機械式輸送機的優(yōu)點是能耗小，物料破損少，可實現長距離和大容量輸送。然而，它也存在產生噪音，發(fā)塵、物料撒落和可能異物混入的不足之處，而作為機械式輸送機最大問題是靈活配置受到制約并需經常維護。在很多場合，機械式輸送機持有重力的優(yōu)點，而在微重力環(huán)境就難以顯示其功能。
2.1帶式輸送機
    帶式輸送機因其對輸送距離、輸送量很寬的適用性以及低的能耗在眾多領域中得以廣泛地應用。舉例來說，由海洋取土砂回填構筑機場、輸送能力高達6800噸-時J。作為存在的問題是發(fā)塵，異物可能混入，噪音的產生以及向上輸送坡度的限制以及難以改變輸送的方
輸送等領域。
為了防止發(fā)塵和輸送過程異物的混入，輸送設備通常配置罩殼使其與外界環(huán)境隔離。同時，為了克服上述的不足點對帶式輸送機作各種的改進。
    2.1.1可彎曲的帶式輸送機
    當需要從水平配置改變方向時可用能轉彎的帶式輸送機。這種輸送機其斷面形狀不像管狀帶式輸送機呈完全封閉，而是通過一些托輥的設置使其呈U-形狀。作為應用，已有輸送石灰石，輸送能力為1500噸-時。1，輸送距離超過2.5公里的示例。這時帶式輸送機系統(tǒng)起到了一個水平可轉彎輸送機和管狀輸送機的作用。這種可彎曲的帶式輸送機最小轉彎半徑從400m至1600m。再有一個應用示例是一臺1.4公里長的可轉彎輸送機輸送包括40厘米大小石塊在內的土砂由隧道建設側運出其輸送能力達到200噸-時。1，最小轉彎半徑150米，帶寬1200毫米，帶速50米／分。目前已經可以做到最小彎曲半徑為30米，輸送能力達到300噸-時。1，帶寬為600毫米，帶速為90～150米／分的可轉彎帶式輸送機。作為特例，要轉1800也是有可能的，只要有一個60米寬的場地空間。
    2.1.2封閉帶式輸送機
    封閉帶式輸送機可用于大傾角輸送，這也是我們常說的管狀帶式輸送機，其斷而完全密封，通常用6個托輥組來支承。由于與環(huán)境完全隔離，這樣就不會有輸送物料的撒落以及外部異物的混入。然而，由于被輸送物料的大小有限制、輸送量不能太大，最大的管狀尺寸約為600毫米。輸送機最小的轉彎半徑約為輸送管狀帶尺度的300倍且大都呈水平設置。作為急轉彎例子有420毫米直徑管狀帶式輸送機輸送石灰石其轉彎半徑為130米。電廠中輸送氣灰已有400毫米直徑的管狀帶式輸送機輸送量達350噸-時J；另外尚有管狀帶式輸送機管徑為350毫米輸送石膏輸送量達500噸-時J的應用例。由于被輸送物料的破損少和系統(tǒng)易于清掃，這種設備用于輸送食品料也應是可行的。
    作為其它形式的封閉輸送帶輸送機還有夾帶式輸送機，在輸送過程中被送物料完全夾持在雙帶之間，因此，它易于實現垂直輸送。這種設備其所需安裝位置相對較小。
    2.1.3氣墊帶式輸送機
    這種輸送機又稱流體動力輸送機、氣墊輸送機、空氣懸浮帶式輸送機。其機理由圖1所示。輸送帶上的載荷不是由托輥支承而是通過氣流流徑小孔在輸送帶下部形成氣壓來實現的。沿輸送機長度方向的空氣盤槽開有小孔，如同靜壓軸承的機理一樣產生支承力。由于載荷不再由托輥來支承，輸送帶與托輥之間的摩擦阻力改為空氣阻為，這樣阻力減小可使輸送所需功率降低。同時，帶速可以提高，整個設備的設置空間可以減小。由于沒有托輥、噪音可降低，維護工作量減少并有可能改變輸送的方向。已有愈來愈多的這種設備用于燃煤電廠和鋼廠，如帶寬1600毫米，盤槽尺寸1200毫米其輸送量達5000噸-時。1而支承的氣壓低于8kpa。
2.2其它機械輸送機
    尚有很多種類的機械式輸送機被開發(fā)應用，它們用于各自特殊的用途，輸送距離相對較短，以下介紹較通常的幾種。
    2.2.1振動輸送機
    振動輸送機可輸送不同的物料諸如很輕的和很細小的物品，且在輸送的同時可作諸如脫水、冷卻、干燥和分揀操作。目前在工業(yè)廢棄物再生利用以及垃圾焚化設備中得到應用。輸送距離單機可達100米，速度可達到40米／分。此外，垂直輸送也可能通過一個移動槽上升到10米的高度。
    2.2.2鏈式輸送機
    有多種鏈式輸送機，其組成有槽殼體和鏈條，可用于輸送谷物、麥粉和飛灰。連續(xù)式流動輸送機是埋刮板輸送機，物料可以充滿整個橫斷截面，同時也可作垂直輸送。其可以實現多點進料和卸料。
    2.2.3斗式提升機
    斗式提升機主要用于垂直提升，根據斗的提升速度有三種型式。低速型適用于提升大的輸送量和磨耗性物料。輸送物料盛載在提斗中而通過在框槽中運動的鏈條來實現提升。利用上述機理用于卸船設備、卸煤的能力可以達到3000噸-時·1。
    2.2.4螺旋輸送機
    螺旋輸送機具有多種功能：混合加熱、冷卻和干燥操作過程均有應用，輸送長度相對較短。用于卸船設備，對煤可達到1500噸-時·1，在建設地下工程中運送泥土高度玎達50米。
3．氣力輸送機
    氣力輸送機的工作基理如同真空吸塵器一樣，被輸送的物料通過氣流將它在管道中輸送。由于整個輸送過程是密閉的，與外界環(huán)境隔絕，因此不會對環(huán)境帶來影響，同時輸送線路的配置靈活自由并可實現高速輸送。裝置安裝空間緊湊，除了氣源無運動部件，故維護和系統(tǒng)實現自控方便。然而，它存在能耗較大以及當輸送速度高時帶來被輸送物料的破碎和管道的磨損。輸送機可以達到2公里的輸送距離。如果不是把能耗大看得太重的話，對散料選用氣力輸送方法由于其優(yōu)點在現代的社會生活環(huán)境下會愈加獲得應用和發(fā)展。然而，對輸送方法的操作理解應予以足夠的重視，因為它會對能耗，被輸送物料的破碎乃至管道的磨耗帶來影響。
    根據管道中的壓力狀態(tài)有二種輸送方式，分別是壓送式和吸送式。無疑壓送式，高的壓力易于輸送并不會發(fā)生異物侵入，然而，在管道的進口部分壓力過高，要連續(xù)對管內供料就困難。相反，在出口部的連續(xù)集收物料就變得容易。雖然現在通過可密封高壓的旋轉供料器己可實現上述的高壓連續(xù)輸送，但壓送式主要適用于輸送量大的長距離輸送，物料的多點配送和對衛(wèi)生要求高的情形。作為吸送式則適用于較短的輸送距離，將多處物料往一處集送和安全型輸送，這是因為其取料部不會產生揚料發(fā)塵，從基理上來看上述二者無甚大的區(qū)別。
在氣力輸送裝置上不同的輸送風速和管徑的匹配是為了滿足用戶方提出的對某種物料的輸送量和輸送距離要求，而所需的能耗則取決于輸送風速、管徑和輸送距離。為此，如何選定最優(yōu)的輸送風速和管徑就成為非常重要了。上述工作與管道內的物料流動模式密切相關，如果粗略給予分類有稀相和密相二類之分。對于己給定的某輸送量和管徑，管內的混合比是隨著輸送風速的增加而降低。對稀相情形，物料顆粒懸浮在氣流中，要保持這種流動模式，存在一個稱之謂跳躍速度或最小輸送風速的臨界值。該臨界值出現在某給定的輸送量和管徑情形下壓損為最小時，可見圖2中所示。圖中的dp為壓損，U為輸送風速，而Gs為輸送量，然而，在該輸送風速時的流動也不是始終保持穩(wěn)定的，因為空氣隨著向管道出口處流動它要產生膨脹。如果管徑保持不變，則輸送風速會不斷增大。由于壓損正比于輸送風速的二次方，而壓損增加又會帶來流動模式的改變，為了避免上述膨脹帶來的影響而采取沿輸送方向變徑擴管的方法。
    換個話題，談氣力容器式管道輸送，因為散料是盛裝在帶輪子的容器車中，這樣能耗可以降低、被運送物料也不會破損，并可降低管道的磨損。但是這種輸送系統(tǒng)要有使容器車返回到系統(tǒng)的起點處考慮，以重復使用容器車。
3.1稀相輸送
    稀相輸送的機理己眾可周知，它已無多大的困難。用數學仿真設計己成為可能。稀相流從技術上也日臻成熟，基于上述認識己開發(fā)和改進了各種裝置并在各領域中推進其應用。大容量的氣力卸船機己實現可達600噸-時’1卸送飼料和1000噸-時。1吸卸水泥和飛灰的卸船設備，為了節(jié)能己作很多嘗試使以用接近跳躍速度值來保持穩(wěn)定的操作，已有介紹通過調節(jié)風機的轉速來控制氣流的流量保持在最優(yōu)值從而節(jié)能25%的報告。此外還有開展對旋渦流和螺旋管的研究并已有實際應用。同樣，對像飛灰那樣微細的顆粒作大容量輸送從節(jié)能考慮應開發(fā)一種高效的節(jié)能系統(tǒng)。而從安全的角度考慮為避免粉塵的爆炸，而設計一種用以泄放釋壓的空氣通風口。在食口工業(yè)、很多的研究重點在如何防止異物混入。此外，從需求來看，有要求一條管道輸送多種物料，這樣，系統(tǒng)的清掃就變得重要。由于輸送帶來物料的破碎則又是另一個重要的課題。
3.2密相輸送
    當輸送狀態(tài)低于跳躍速度情形就呈現密相流動。由于輸送速度小，則物料的破損和管道的磨耗就降低。但是，密相的機理尚未完全闡明。對于塑料顆粒，密相流動持有栓料和蠕動流模式，當輸送量增加時，料栓作用在管線上的力己開始考慮，因為一些方法中均己涉及到該力。最新的裝置已有輸送量達70噸-時。1，輸送塑料顆粒水平距離77米，垂直距離為25米并包括7個彎頭的實例，其管徑的尺寸由305毫米改變到340毫米。對于諸如飛灰那樣的細料，采用另一模式的密相輸送輸送量也可達800噸-時-1。為了減小這種細粉粒的管壁磨耗降低輸送速度是特別重要的，各種方法其目的就是保持低的輸送速度而大多的方法是著眼于特殊的管道系統(tǒng)。對這種流動模式的基礎研究應繼續(xù)開展下去，以更深化了解Geldart圖中A和C類那樣細粒子的節(jié)能輸送。
3.3容器式管道輸送
    對容器式管道輸送系統(tǒng)的初始成本與物料直接投入管線的散料輸送方法相比是高的，其裝卸系統(tǒng)是為了將物料對容器車的裝卸操作，空容器車的返送系統(tǒng)也是必要的。然而這種輸送方法在多山川地區(qū)的隧道建設工程用以運送土砂和住房區(qū)中的垃圾運輸中得到重視，最為成功的裝置是從某礦向工廠運送石灰石線，這種系統(tǒng)己成功地運轉了20年，開挖深的地下工程需要行之有效方法將泥土運出來。容器式管道輸送系統(tǒng)是快速的，粉塵得到控制而噪音小且又不會干擾現有地面的交通運輸系統(tǒng)。
4．結論
    對散料輸送技術有很多關注點，其最重要的是節(jié)能，然而便于使用又常優(yōu)先于能耗。為此，在很多領域，氣力輸送機的應用正日趨增加，因為管道輸送從環(huán)衛(wèi)和布置靈活上有諸多優(yōu)點，此外尚有操作方便、節(jié)約勞力。然而機械式輸送機在長距和大容量輸送方面有其無可置疑的優(yōu)點而超過氣力輸送技術。輸送尺度較大的物料較輸送細小顆粒來說較容易，每種輸送方法對其功能理解了就可拓寬其應用的領域，此外新的輸送方法引用要著眼于減少污染和節(jié)能。當今，在日本對散料輸送的關注點是節(jié)能，減少物料撒失和飛揚，防止異物混入、減噪，潔凈衛(wèi)生以及多功能應用，作為下一步的方向，則是在可靠地輸送諸如納米那樣超細顆粒技術上的進步。