現代の工場では、見えないものがあります“荷役労働者”昼夜兼行で働く——それが力輸送システムです。想像してみてください、粉末や顆粒状の材料が乗っているようです“エアエクスプレス”密閉された配管の中で迅速かつ効率的に目的地に到着し、全過程はほとんど無人であり、これが力輸送技術である。粉末または粒子状物質は総称して散状物質と呼ばれるため、力輸送の専門的な解釈は一定のエネルギーを持つガスを用いて管路内に散状物を輸送する技術。

1、気力輸送の基本原理

ガス輸送の基本原理は複雑ではない：ガスを担体として利用し、パイプを通じて材料を輸送する。ストローを通じて水を飲むように、空気輸送は気圧差を作り出すことによって、材料を空気の流れに従ってパイプの中で運動させる。つまり、空気輸送の動力は、ダクト内の沿道気圧差に由来する。輸送ガス速度が十分に高い場合、材料粒子は揚力と牽引力によって懸濁し、気流方向に沿って移動する。気流速度と材料濃度の違いによって、気力輸送は異なる流動状態（流動型）を呈し、主に希薄相輸送と密相輸送の2つの大類に分けられる。希薄相と密相の境界は、固気比（同一時間内に輸送される散状物の質量と気体の質量の比、混合比とも呼ばれる）に基づいて区分することができる。固気比がより大きい15kg/kgの力輸送過程は密相輸送と認定することができ、そうでなければ希薄相輸送とすることができる。

輸送ガスの速度が低下するにつれて、水平管に出現する可能性のある流型は図のようになる1を参照してください。輸送ガス速度が高い場合、材料は気流中に懸濁し、気流に挟まれて輸送される。このときの流れ型はけんだくりゅう、特徴は高い空隙率と比較的に均一な濃度場であり、粒子運動は流体乱流に支配され、衝突効果は弱い。輸送ガス速度の低下に伴い、気固運動量の伝達効率が低下し、粒子沈降傾向が強まり、管底部に静止または移動する粒子沈着層が形成される。粒子群はかいそうりゅう輸送を行い、ボイド率が著しく低下し、パイプ底部の粒子濃度が上部よりずっと高いことを特徴とする。輸送ガス速度がさらに低下するにつれて、堆積層は局所的に非対称な砂丘状のプラグを形成する。粒子群は砂丘流輸送を行い、堆積層より明らかに高い砂丘状構造が存在し、脈動輸送を伴うことを特徴とする。輸送ガス速度を低下させ続けると、砂丘状のプラグは配管を横断する柱状のプラグに変化し、流動型はセグメントジャツク流。プラグ頭部は気流加速により粒子巻き込み効果を発生し、尾部は速度減衰により粒子堆積を発生し、プラグ長の動的平衡を形成する。この段階では、段栓の流れが発生するまで、搬送ガス速度が低いほどコック長さが長くなるプランジャ流の転換。輸送ガス速度が臨界閉塞ガス速度に低下すると、プラグヘッドの巻取速度は尾部堆積速度よりも高くなり続け、プラグ長の急速な増加を引き起こし、最終的には配管ふさぐ。

図1 水平管における異なる搬送ガス速度における流形

もちろん、すべての粉粒体材料に上記の流体が現れるわけではありません。なぜなら、気力輸送流体は輸送気速と関係があるほか、材料の物性パラメータ（粒子径及び分布、密度、通気性、ガス貯蔵能力など）及び配管パラメータなどと密接に関係しているからです。

2、力輸送の主なタイプ

力輸送は動作原理によって主に負圧式、正圧式、混合式の3つの基本タイプに分けることができる。負圧式輸送は、家庭用掃除機のように材料がパイプに吸い込まれ、目的地に輸送される真空輸送とも呼ばれる。負圧式輸送は図のように2図示するように、一般的に真空ポンプはシステムの末端に取り付けられ、真空ポンプによる負圧は空気と材料をパイプに吸い込み、分離器に輸送して分離し、空気は上部排出から塵埃除去器に送られて浄化され、材料は分離器の底部から排出される。負圧輸送は操作が簡単で、コストが低く、材料漏洩リスクが低く、集中輸送に適しているなどの利点がある。欠点は、輸送距離が相対的に短く、固気比が相対的に低く、密相輸送を実現することが困難である。

図2 負圧式輸送

正圧式搬送は図のように3図示したように、輸送システムの先端に圧縮機または送風機を用いて圧縮空気を発生させ、さらに配管の起点と終点との間の差圧を形成し、差圧は材料を分離器に輸送して分離する。正圧輸送システムの利点は輸送距離が長く、メンテナンスが簡単で、分散輸送に適していることである。欠点は、材料漏れのリスクがあり、コストが比較的高いことです。

図3 せいあつでんそう

混合式輸送は負圧式と正圧式の利点を結合し、一部のパイプは負圧状態にあり、一部は正圧状態にある。このシステムは複雑なプロセス要件に適しており、特殊な業界の輸送ニーズを満たすことができる。

3、力輸送システムの構成要素

空気輸送システムは通常、空気輸送の動力源として、空気源（正圧輸送は送風機または圧縮機、負圧輸送は真空ポンプ）、フィード装置（圧縮フィードタンクまたは回転付きバルブ）を使用して、材料が輸送管路に入る速度を制御する、送給管路（水平管、垂直管及び曲げ管）は、気固流動の通路として、材料接合と分離装置（材料接合タンク、除塵器）、制御システム（PLC の、DCS）、力輸送システムの自動制御と故障監視を実現し、システムの安定した高効率運行を確保するために使用される。

4、なぜ力輸送を選んだのか。

他の機械輸送方式（スクリューコンベア、ベルトコンベア、バケットコンベアなど）と比べて、気力輸送は以下の顕著な優位性があり、これも各業界で広く応用されている原因である：

①密閉環境保護：材料は全密閉のパイプの中で輸送され、正常運行時に粉塵の外部放出がなく、根本的に作業環境を改善し、現代工業の環境保護に対する厳しい要求を満たした。

②配置が柔軟：輸送パイプは工場の構造に応じて柔軟に配置でき、水平、垂直または傾斜に設置でき、輸送距離が長い（1000メートル）を使用して、さまざまな複雑な地形やプロセスレイアウトに適応することができます。

③自動化の程度が高い：力輸送システムは自動化制御を実現しやすく、人件費と労働強度を大幅に削減した。

また、力輸送には敷地面積が小さく、輸送中に混合、乾燥、冷却などのさまざまなプロセス操作を同時に行うことができ、メンテナンスコストが低いなどの利点もある。

5、フォース輸送の適用シーン

空気輸送技術は広く応用されており、粉粒体材料の処理に関わるすべての業界をほぼカバーしている。ガス化業界では、粉粒体ガス化原料（微粉炭、バイオマスなど）は一般的にガス化炉にガス輸送される。電力業界では、ガス輸送は石炭粉末と粉炭灰の輸送に広く使われている。食品業界では、小麦粉、砂糖、粉ミルクなどの食品原料の輸送はすべて力輸送システムに依存している。化学業界では樹脂を輸送するために使用されています。PVC製品粉末などの化学原料。建材業界では、セメント、石灰粉の輸送に力輸送技術を大量に採用している。製薬業界では、粉薬の輸送は衛生条件に対する要求が高く、力輸送の密閉特性はちょうどこの需要を満たしている。食糧油業界では、重要な吸着剤（白土、凹凸棒土）及びろ過助剤（珪藻土）などは優れた流動化密相輸送能力によって、いずれも高固気比、高濃度の密相輸送を実現することができる。近年、気力輸送はリチウムイオン電池材料、高分子材料などの新興ハイテク分野で広く応用され、その強大な適応性と先進性を示している。将来的には力輸送の市場需要がさらに拡大し続けるだろう。

6、直面する課題と将来の動向

気力輸送には多くの利点があるが、エネルギー消費が相対的に高く、粘性の強い材料の輸送が困難であるなど、いくつかの課題にも直面している。

将来的には、気力輸送技術は複数の方向に発展している：

①インテリジェント化、センサと先進的な制御アルゴリズムを通じてシステムの自己最適化を実現し、自動化運転レベルを絶えず向上させる。

②低エネルギー消費、粉粒体の物性と輸送環境に基づいて、目的に応じて輸送方式を改善し、低摩耗、低ガス量、高固気比、高輸送量の密相輸送レベルを高める。

③標準化し、統一基準を制定して業界の規範的な発展を促進する。例えば2024年、我が国は『輸送機械力輸送システムの共通要求』の国家基準の制定作業をスタートさせ、これは力輸送業界の健全な発展に重要な支持を提供する。

工業技術の発展に伴い、力輸送システムの知能化の程度はますます高くなるだろう。将来のシステムはビッグデータとIoT技術を融合し、自己制御、自己診断分析を実現し、最終的には完全な無人化運転を実現する。配管レイアウトは積み木のように柔軟になる可能性があり、コア部品、例えば供給装置、輸送配管、制御システムはモジュール化設計を実現し、異なる材料特性と輸送需要に応じて自由に組み合わせられる。