基于集装箱内衬袋技术的低流动性气力输送卸货系统研究

汤尊云 刘威

摘要：运用集装箱内衬袋技术运输散堆装货物的集装化运输方式已深入物流业多年，但内衬袋仍然存在不可重复使用、散货流动性较差、卸货困难等问题，阻碍集装箱内衬袋物流方式的发展。本方案旨在保持较低成本的前提下，优化设计了针对低流动性货物的集装箱运输解决方案。

关键词：集装箱内衬袋技术；散装货物；公铁联运

运输一直是货物移动的基础，各种运载工具以及运输形式的发展一直是运输业不断追求的目标，通过集装箱的发展以及内衬袋包装技术的不断创新，两者组合后发展出一种新型的运输方式集装箱内衬袋技术，它推动了运输类型、运输方式进入了一个新时代，可以使得颗粒粉末类散堆装货物通过集装箱装运，将原本需要特种装载容器工具单一方式运输，转变为通过多种方式联运的形式进行，以适应当前全球综合性的联运物流方式，而集装箱内衬袋技术就是核心的装载基础，通过对该技术的改进、优化、升级，以适应于更多的装载运输场景。

集装箱内衬袋物流模式不仅能解决大宗散装非危险粉体货物门到门运输所涉及的新型包装载体的技术问题，而且倡导经济性、安全性、环保性和便利性的经营理念［14］，传统上散货运输的颗粒、粉体等货物，如谷物、面粉、塑料粒子、各种化工用原料等，也转换成集装箱内衬袋运输［5］。

1集装箱运输内衬袋技术

1.1集装箱运输

集装箱是可以将包装货物或无包装货物集装化运输的、可以使用机械设备进行装卸搬运作业的承载工具。近百年来，集装箱形成了一套标准化和由此建立了一整套运输体系，并以此为基础在全球范围内建成了公路、铁路、水运，形成了畅通运输的物流系统。集装箱作为大宗货物运输的一种重要载体，将货物组合成集装单元，以方便在货物流通过程中使用大型装卸机械和专用车辆进行装卸、搬运，可以实现货物高效的“门到门”运输全过程。现在通用的集装箱主要有20英尺集装箱、40英尺集装箱，可以装运成件货物和散堆装货物，相比较其他运输方式，大大提高了货物运输的安全性和效率。但集装箱在装运散堆装货物时，货物和箱体之间容易造成双向污染的情况，也对集装箱的装载货物范围和性质产生了较大的影响，部分易于污染箱体的散堆装货物和容易被箱体污染食品类散堆装货物，无法使用集装箱装载运输。

1.2集装箱内衬袋运输的基本方式

内衬袋是一种用于保护以及包装货物的产品，使用PE膜、编织布等材料生产而成，起到防止二次污染、防潮、收纳、防震以及保护货物的作用。集装箱内衬袋又称为集装箱干散袋，内衬袋被置于集装箱内部，可以装运具有流动性的固体散装颗粒以及粉末状物品，主要以运输食品原材料、谷物、化学粉末颗粒类等散堆装货物为主。与传统集装箱运输相比，该方式可以有效隔绝货物与集装箱之间的接触，可以在箱内对货物进行收纳，减少货物对集装箱的挤撞，有效地提高集装箱运输散堆装货物安全性。

1.3集装箱内衬袋技术的基本物流过程

集装箱内衬袋技术装运散装货物通过公路直送时，必须使用带顶升式自卸功能的集装箱专用卡车装运，自卸集卡车托运集装箱至企业装货点装货，在装货之前，将内衬袋人工铺设内衬于箱体内部，箱门处使用4道横置钢管固定，防止集装箱在运输过程中内装货物挤撞箱门。生产企业的货物出料口一般悬于装货点天花板上，装货前，半开集装箱箱门，将出料口管道插入箱门上部内衬袋预留的装货口上，打开供料设备开始装货后，货物流入集装箱内，装货完毕后，将出料口管道自集装箱内取出，关闭箱门即可。

自卸集装箱卡车通过公路直送或铁路门到门运输的形式将集装箱运输至卸货点，打开集装箱箱门，割破内衬袋，自卸集卡车将集装箱前端逐步顶起呈后倾斜卸货，货物由后部箱门处流入地面料库，完成卸货过程。

2集装箱内衬袋运输的优点和不足

2.1集装箱内衬袋技术的优点

集装箱内衬袋运输具有诸多优点：一是通过内衬袋的隔绝，使货物与箱体完全隔离，形成一个密闭的集装化空间，从而可以运输更多具有特殊要求的货物，如需要无污染的面粉等食品级货物，易于污染箱体的水泥类货物等；二是通过内衬袋的完全密封，杜绝了粉类货物在运输过程中由于箱体破损等原因造成的撒漏风险，例如氧化铝等细粉颗粒类性质的撒漏等；三是通过内衬袋的收纳作用加上在箱门处横向的钢管固定配合，可以完全防止散堆装货物在运输过程中对箱门的挤压而造成的箱门变形、开裂等风险，从而规避运输安全。

2.2集装箱内衬袋技术的不足

集装箱内衬袋技术具有以下不足之处：一是在运输到达卸货时，采取割袋卸货的方式会造成内衬袋不可重复使用，内衬袋的价格和铺装成本包括在运输总成本中，造成运输成本的大幅增加，这在近距离的物流业务中更加明显，限制了该技术的普及应用；二是以大型物料储存罐的形式储存货物逐步成为当前的主流储存方式，而该技术目前在卸车时采取的是重力式的倾倒卸车方式，无法提供有效动力将货物提升输送至几十米高的储存罐中；三是使用该技术装运易沉淀、流动性较差的如水泥、面粉等货物，在运输过程中容易“结块”，造成卸车时货物无法顺畅流出；四是在割包卸货过程中仍然存在粉尘污染以及货物损耗的问题。以上不足之处都是卸货时出现的问题，解决卸货过程中的问题，就解决了集装箱内衬袋运输的瓶颈，将更加有利于该项技术的推广。

3基于集装箱内衬袋技术的低流動性气力输送卸货系统方案设计

为了解决集装箱内衬袋技术装运低流动性货物在卸货方面存在的不足之处，设计了一种气力输送卸货系统，完善了该技术存在的不足，形成了有效卸货方案，解决了运输过程中卸货环节的难点。气力输送系统是在生产运输工程中，以密闭的输送管道形式替代传统的机械运输散堆装货物的一种输送方式。在集装箱运输散堆转运货物时，还需要几个系统综合性的相互配合，才能够完成散货、卸出、运输的过程。该方案是由三个子系统组成，分别是气力震动系统、移动式螺旋卸货系统、正压气力输送系统。

3.1气力震动系统

气力震动系统是通过流动的高压空气将“结块”货物震散，从而提高流动性的一种气力系统。在普通内衬袋内底部纵向设计四条气管，气管上每间隔20cm留气孔一处，气管经尾部引出袋外形成一根主气管，卸货时，主气管与气压泵连接，向箱内不断泵入空气，空气由气管上的气孔吹出，对袋内货物形成震动，吹散货物结块状态，增加货物流动性，在自卸车倾斜箱体卸货时，促进货物从集装箱尾部箱门卸货口顺畅流出。

3.2移动式螺旋卸货系统

移动式螺旋卸货系统是螺旋卸货的一种综合应用，它以内设螺旋泵的形式将流入的散货不断推入管道。螺旋式卸货系统由物料输入管、压力平衡过滤器、旋转供料器、风机进气管、物料输出管、承载手推车组成。该系统使用手推车承载，在卸货使用时，人工推至货车尾部集装箱箱门处，将箱门卸货口与物料输入管连通并固定，货物经箱门卸货口流出后，首先流入上部的物料输入管，经管道导入下部的旋转式供料器，以额定转速将货物不间断匀速卸入下部的输出管，风机集气管和物料输出管直线连通，同时上部的压力平衡过滤器平衡着系统内卸货过程中产生的不均衡气压，多余的空气经过滤器排出，并将残留散货过滤在系统内，避免残货排入空气，达到环保要求。

3.3正压气力输送系统

正压气力输送系统是使用高压风机通过管道吹送，不断带走进入管道内的散货，形成在管道内向压力输送方向的流动。该系统由罗茨风机、气压软管、物料输送管道组成。系统在使用时，需要将移动旋转卸货系统移动到位后，将气压软管和物料输送管道接在旋转卸货系统的进气管和物料输出管上，气压软管另一端接入罗茨风机，物料输送管道终端接在料仓顶部，当物料经旋转卸料器落在进气管和输出管中时，罗茨风机吹出的高压风力将落入管内的物料经物料输送管道吹入高空物料存储仓内。

通过以上三个系统的同时协同工作，形成一个连贯的、顺畅的接力卸货过程，让集装箱内货物能够有一个顺畅的流出过程。该系统能将水泥、面粉等缺乏流动性的、容易形成“结块”的货物，通过集装箱内衬袋的方式形成一种新的运输方式，帮助企业解决小袋包装装卸复杂、成本高的问题，为货物大批量运输带来新的运输储存方式。

4基于集装箱内衬袋技术的低流动性气力输送卸货系统方案应用

以输送面粉货物为例，原来面粉运输是由面粉厂将面粉包装成100kg的成品袋包装后，再进行成件货物的运输至经销商的成件货物仓库存储。这种运输形式，存在着包装袋易破损、成件包装货物运输和包装价格高、存储仓库费用高等特点。此处设计使用20英尺集装箱内衬袋的方式进行运输，到达端使用气力输送卸货系统进行货物的卸货，经销商仓库改为直接使用面粉散料罐储存，规避了成件运输储存弊端。根据以上气力输送卸货系统方案，按照运输面粉货物的实际情况，设计具体的系统方案，为实际操作提供设计实例。

4.1设计基础

面粉类货物的物理特性，堆积密度为0.5t/m2，发送点1个，接受仓1个，物料温度为常温，输送量设计为50kg/h，水平输送距离为10m，垂直输送距离为20m，仪表空气为压缩空气0.7mpa（G），常温、无尘、无油，露点-40℃；动力电源为三项电源，380V，50Hz；控制电源：两项电源，220V，50Hz。

4.2系统工艺

集装箱内面粉经下料口进入压力平衡过滤器，重力落入旋转供料器，被压入输送管道，通过管道内罗茨风机产生的风力吹入面粉存储罐中。系统为面粉运输车集装箱尾部下料口1个，至用户接收仓进料口1个，用户面粉运输车箱后部设置一套旋转供料器总成含支架及下料漏斗，罗茨风机固定于料仓附近位置存储，以管道连接旋转供料器总成和料仓，系统以罗茨风机提供的气源为动力源，经输送管道及耐磨弯头将物料正压吹送至用户接收仓。面粉气力输送装置主要是由罗茨风机、螺旋供料器系统、管路系统、电气控制系统等组成。该输送系统是以罗茨风机作为动力源，旋转供料器与罗茨风机采用就地手动控制，即先启动罗茨风机、用户布袋除尘器，再投运旋转供料器。当系统停运时，操作顺序相反。电气控制系统将接收旋转供料器及罗茨风机等的所有信号融合在一起，保证输送系统的安全稳定运行。

4.3系统特点

系统配置具有简洁、能耗低、无污染、自动化程度高、操作简单、占用空间小、投资小等特点，通过和集装箱内衬袋运输方式的结合，形成了一种新型的物流卸货组织形式，为散堆装颗粒粉末类货物创新出一种新的运输方式，解决了必须使用特种罐式车辆才能运输的限制。该系统全部設备放置于到达存储仓旁边，运送货物集装箱车辆到达时，将螺旋卸货系统移动至集装箱尾部，和箱内料袋口固定连接，罗茨风机无须移动，通过管道将螺旋卸货系统和料仓管道接口连接即可。

5基于集装箱内衬袋技术的公铁联运全程物流方案实施流程及效果

5.1基于集装箱内衬袋技术的公铁联运全程物流方案实施流程

铁路干线运输是公铁联运的主要运输方式，铁路两端采取集装箱卡车短驳和铁路干线运输一起组成联合运输的全程物流形式。铁路发端可采取不带自卸功能的普通集卡车，拖运集装至企业装货点装货，在装货之前，将内衬袋人工铺设衬垫于箱体内部，箱门处使用4道横置钢管加固，防止物流过程中挤撞箱门。

集卡车将集装箱拉回铁路车站，使用吊车将集装箱吊装至铁路货车上。车站根据集货情况编制开行计划，将货物编入列车开行至到站。装运集装箱的列车运输至铁路到站后，使用铁路吊装设备将集装箱吊装至自卸集卡车上，保持集装箱箱门面向车辆后部方向。集卡车将集装箱短驳运送至卸货点，打开集装箱箱门，将移动式旋转卸车设备推至卡车尾部停稳，将集装箱内衬袋出料口固定在移动式旋转卸车设备的进料管上，将气压软管和物料输送管道接在旋转卸货系统的进气管和物料输出管上，将气力震动系统进气管接在罗茨风机上，完成全部设备的连接。打开三个系统的电源，系统共同开始工作，在卸料过程中，自卸集卡车将集装箱逐步缓慢顶起呈后倾斜状态，货物由后部箱门处流出，经过气力输送系统将货物输送至立体货仓内，从而完成卸货过程。完成卸货后，拆除各项设备的连接，关闭集装箱箱门，集卡车将集装箱空箱还回车站。

在这个过程中，内衬袋的再次使用有两种方式，一种是将装有内衬袋的集装箱通过铁路返空至发站，不拆除内衬袋重复使用该集装箱，这需要铁路货运系统的支持，另一种是在还回集装箱空箱前，将内衬袋设备拆除，折叠后使用货运汽车通过公路直送的方式运送至下一次装货地点，重新衬垫在新的集装箱空箱内重复使用。

5.2基于集装箱内衬袋技术的公铁联运全程物流方案实施效果

集装箱内衬袋技术装运散装货物一般使用公铁联运的物流组织形式，以集装箱内衬袋的公铁联运的方式运输散装物料，有利于优化物流运力，降低物流总成本，对减排公路运输碳排放量，实现碳中和、碳达峰具有重要作用。通过集装箱内衬袋+气动卸货运输方式，可以大量降低流动性颗粒状散堆转货物“公转铁”至铁路为主要方式的联合运输形式上，既可以减少汽车长途运输的高能耗，又可以拓展该性质货物运输种类，同时可以降低该类货物的市场生产销售价格，为国家减排增效、打赢绿色保卫战提供新的货物流通方式。

参考文献：

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［4］孫家庆，唐丽敏，党琴琴，等.颗粒化工品集装箱内衬袋物流模式效果评价［J］.上海海事大学学报，2014，35（01）：5459.

［5］惠良.集装箱衬垫袋日趋热门［J］.中国水运，2004（8）：2627.

资助项目：河南省交通运输厅科技项目“多式联运在快递物流中的应用研究”（编号：201821）；“河南省多式联运东向通道建设研究”（编号：2021G1）

作者简介：汤尊云（2001—），男，汉族，河南郑州人，本科，研究方向：物流管理、物流信息系统、软件工程；刘威（1984—），男，汉族，河南商丘人，博士，副教授，研究生导师，研究方向：物流经济。