大型压滤机导流消音装置的研发与应用

甄继峰，江敏

（金川集团股份有限公司选矿厂，金昌 737100）

1 技术现状

压滤机是一种常用的固液分离设备，广泛应用于矿物加工和化工等行业。在实际过滤生产中，带有一定压力的矿浆进入进料口后，矿浆相互挤压形成滤饼，大部分水份透过滤布排出；滤饼中的残余水份通过高压风进一步吹干，高压风携带滤液水排出机体时，由于卧式压滤机原设计中滤液排放管直接通入现场地沟，当设备运行时，在0.50—0.60MPa的高压吹干风作用下，滤液和压缩空气的混合物从狭小的滤液排放管中快速通过，会产生强大的声波，由此产生平均值达到75—80分贝的噪声，对长期在此环境中工作的员工造成伤害。另一方面，由于滤液排放管管口底部距离地沟300-400mm，高速流出的滤液水冲击到地沟地面上，压力的瞬间释放，导致滤液水无序排放，直接向外喷溅到设备设施和地板表面，严重污染工作环境，增加了员工的劳动量。

2 研发内容

针对大型卧式压滤机滤液排放设计缺失，研发一种新型滤液排放装置，将高速气水混合物流速最终降低至常压排放，减缓高速混合气流与管壁的碰撞，削弱声波反射能力的装置，实现气水混合物的低速、无噪音自然排放，解决滤液排放噪音大、滤液水的有序排放问题。

2.1 导流消音装置的结构和工作原理

（1）该装置主要由上下两部分圆筒组成，上部圆筒为导流装置，下部圆筒为消音装置。其结构简图如图1所示。导流装置上部与滤液排放管连通，导流装置内部由相互交错固接于筒体内壁的滤液挡板构成，滤液挡板之间形成S形的导流区，相互交错的滤液挡板为三层，依次为一级滤液挡板、二级滤液挡板和三级滤液挡板，各滤液挡板的形状相同，每一滤液挡板的圆周面与筒体内壁相适配。消音装置上部与导流装置连接，下部连接滤液排放尾管，消音装置由三层消音筒组成。消音装置的一级消音筒与三级消音筒结构相同，分别由与筒体内径相同的消音圆板和套装于该消音圆板中间的消音圆管组成；二级消音筒由与筒体内径相同的二级消音圆板和均匀套装于其上的3个二级消音圆管组成，且该二级消音圆管的管径小于滤液排放管的管径。

图1 导流消音装置结构示意图

（2）当压滤机风干产生的高速气水混合物通过滤液排管，进入导流缓冲装置的一级滤液挡板上，经过一级滤液挡板截留，短暂停留后改变方向流经一级导流区后到达二级滤液挡板，与一级滤液挡板同样的作用过程，气水混合物依次通过二级滤液挡板、二级导流区和三级滤液挡板、三级导流区的阻隔和导流。经过三级缓冲、导流后，气水混合物排放速度大幅度降低，随后进入消音装置区域。降速后的气水混合物到达消音区域后，首先与一级消音圆板发生碰撞返回，再集中通过一级消音圆筒，通过一级消音圆筒后于二级消音圆板发生碰撞后返回，再分散通过相同的三个二级消音圆筒到达三级消音圆板表面，与三级消音圆板发生碰撞后返回，再集中通过三级消音圆筒，最后进入与消音装置末端连接的滤液排放尾管排入地沟。气水混合物通过一级和二级消音筒时，由于管道的截面积突然缩小，气体产生的声波在突变处向声源方向反射回去，声波在不断地反射过程中能量逐渐减弱，从而达到消声的目的。

2.2 导流消音装置的研发

根据滤液排放水量和产生的压力，同时结合现场生产环境，制作一个Φ325mm×1000mm圆筒，安装于原滤液排放管的位置，处于地沟正上方。圆筒上部与滤液排放管通过异径管连通，下部与略大于滤液排放管的弯管连通，并与地沟中水流方向保持一致。圆筒上部为三级导流装置，圆筒下部为三级消音装置，两装置间采用法兰连接。从圆筒外观看，滤液排放依然为直通式排放。导流消音装置外观如图2所示。

①圆筒直径、长度的确定

通过查阅相关资料得知，滤液排放管管径与导流消音装置管径比例不得小于1：2.5；导流消音隔板间距不得小于滤液排放管直径。结合现场实际及加工制作难度，通过试验确定了导流消音装置直径为325mm，总长度为1000mm，隔板间距为150mm。

②导流隔板缺口面积与消音圆管直径的确定

根据气水混合物流量在该导流消音装置中不变的原则，要求导流隔板缺口面积不小于滤液排放管面积，确定导流隔板椭圆缺口尺寸；同时为防止气水混合物通过相邻隔板时发生短路，隔板缺口需相对设立。同理，确定一级消音圆管与三级消音圆管与滤液排放管截面积相当的关系，确定一、三级消音圆管采用直径为108mm的钢管，二级消音圆管采用直径为90mm的钢管。

图2 导流消音装置实物图

图3 导流消音器加工制作实物分解图

3 导流消音装置的应用

由于技术改进的内容较多，且大多数数据要经过不断的试验、探索才能确定，因此每一个改进均分三个阶段实施，主要为技术论证阶段、试验改进阶段、应用推广阶段。

3.1 第一阶段：技术方案论证及制作、安装

结合现场情况主要完成了技术改造方案可行性论证，根据流体力学及空气动力学的原理，为减缓气水混合物中夹带的少许矿粒对隔板及消音圆管的磨损，所有隔板均采用厚度为10mm普通钢板制作，消音圆管采用厚度为5mm的不锈钢钢管制作。

3.2 第二阶段：试验阶段

安装完毕后进行了相关试验，试验中整体噪音有所降低，但在压滤机吹干末尾阶段，噪音依然刺耳，没有达到预期的效果。在试用一周后，重新制作加工了Φ219mm×14mm普通钢管制作的导流消音装置，隔板间距依然为150mm，其主体长度仍为1000mm。现场试验中，压滤机整个工作过程中噪音明显降低，没有出现刺耳的声音，经测试，噪音最高不足30分贝，达到了预期的降噪效果。现场加工制作的导流消音装置图如图7所示。

3.3 第三阶段：应用推广阶段

根据技术开发的成功经验，决定对其他4台卧式压滤机的滤液排放方式依次进行改造，拆除局部原使用的滤液排放管，按照研发成功的导流消音装置的尺寸和参数制作、安装，完成了导流消音装置的研发。

4 应用效果

通过巧妙地利用挡板功能，导流缓冲装置在挡板间形成S型导流区，改变了气水混合物流动方向，达到了逐级降速的效果。在滤液排放管末端安装导流消音装置后，现场噪音平均值不足30分贝，最大不超过40分贝，完全达到了降噪消音的效果。导流消音装置的使用，解决了长期存在于现场的高分贝噪声污染问题，优化现场作业环境，显著改善员工作业环境，减轻员工劳动负荷，同时还解决了因高压力气流产生的重金属扬尘问题，有效保护了职工的职业健康安全。