大型壓濾機導流消音裝置的研發與應用

甄繼峰，江敏

（金川集團股份有限公司選礦廠，金昌 737100）

1 技術現狀

壓濾機是一種常用的固液分離設備，廣泛應用于礦物加工和化工等行業。在實際過濾生產中，帶有一定壓力的礦漿進入進料口后，礦漿相互擠壓形成濾餅，大部分水份透過濾布排出；濾餅中的殘余水份通過高壓風進一步吹干，高壓風攜帶濾液水排出機體時，由于臥式壓濾機原設計中濾液排放管直接通入現場地溝，當設備運行時，在0.50—0.60MPa的高壓吹干風作用下，濾液和壓縮空氣的混合物從狹小的濾液排放管中快速通過，會產生強大的聲波，由此產生平均值達到75—80分貝的噪聲，對長期在此環境中工作的員工造成傷害。另一方面，由于濾液排放管管口底部距離地溝300-400mm，高速流出的濾液水沖擊到地溝地面上，壓力的瞬間釋放，導致濾液水無序排放，直接向外噴濺到設備設施和地板表面，嚴重污染工作環境，增加了員工的勞動量。

2 研發內容

針對大型臥式壓濾機濾液排放設計缺失，研發一種新型濾液排放裝置，將高速氣水混合物流速最終降低至常壓排放，減緩高速混合氣流與管壁的碰撞，削弱聲波反射能力的裝置，實現氣水混合物的低速、無噪音自然排放，解決濾液排放噪音大、濾液水的有序排放問題。

2.1 導流消音裝置的結構和工作原理

（1）該裝置主要由上下兩部分圓筒組成，上部圓筒為導流裝置，下部圓筒為消音裝置。其結構簡圖如圖1所示。導流裝置上部與濾液排放管連通，導流裝置內部由相互交錯固接于筒體內壁的濾液擋板構成，濾液擋板之間形成S形的導流區，相互交錯的濾液擋板為三層，依次為一級濾液擋板、二級濾液擋板和三級濾液擋板，各濾液擋板的形狀相同，每一濾液擋板的圓周面與筒體內壁相適配。消音裝置上部與導流裝置連接，下部連接濾液排放尾管，消音裝置由三層消音筒組成。消音裝置的一級消音筒與三級消音筒結構相同，分別由與筒體內徑相同的消音圓板和套裝于該消音圓板中間的消音圓管組成；二級消音筒由與筒體內徑相同的二級消音圓板和均勻套裝于其上的3個二級消音圓管組成，且該二級消音圓管的管徑小于濾液排放管的管徑。

圖1 導流消音裝置結構示意圖

（2）當壓濾機風干產生的高速氣水混合物通過濾液排管，進入導流緩沖裝置的一級濾液擋板上，經過一級濾液擋板截留，短暫停留后改變方向流經一級導流區后到達二級濾液擋板，與一級濾液擋板同樣的作用過程，氣水混合物依次通過二級濾液擋板、二級導流區和三級濾液擋板、三級導流區的阻隔和導流。經過三級緩沖、導流后，氣水混合物排放速度大幅度降低，隨后進入消音裝置區域。降速后的氣水混合物到達消音區域后，首先與一級消音圓板發生碰撞返回，再集中通過一級消音圓筒，通過一級消音圓筒后于二級消音圓板發生碰撞后返回，再分散通過相同的三個二級消音圓筒到達三級消音圓板表面，與三級消音圓板發生碰撞后返回，再集中通過三級消音圓筒，最后進入與消音裝置末端連接的濾液排放尾管排入地溝。氣水混合物通過一級和二級消音筒時，由于管道的截面積突然縮小，氣體產生的聲波在突變處向聲源方向反射回去，聲波在不斷地反射過程中能量逐漸減弱，從而達到消聲的目的。

2.2 導流消音裝置的研發

根據濾液排放水量和產生的壓力，同時結合現場生產環境，制作一個Φ325mm×1000mm圓筒，安裝于原濾液排放管的位置，處于地溝正上方。圓筒上部與濾液排放管通過異徑管連通，下部與略大于濾液排放管的彎管連通，并與地溝中水流方向保持一致。圓筒上部為三級導流裝置，圓筒下部為三級消音裝置，兩裝置間采用法蘭連接。從圓筒外觀看，濾液排放依然為直通式排放。導流消音裝置外觀如圖2所示。

①圓筒直徑、長度的確定

通過查閱相關資料得知，濾液排放管管徑與導流消音裝置管徑比例不得小于1：2.5；導流消音隔板間距不得小于濾液排放管直徑。結合現場實際及加工制作難度，通過試驗確定了導流消音裝置直徑為325mm，總長度為1000mm，隔板間距為150mm。

②導流隔板缺口面積與消音圓管直徑的確定

根據氣水混合物流量在該導流消音裝置中不變的原則，要求導流隔板缺口面積不小于濾液排放管面積，確定導流隔板橢圓缺口尺寸；同時為防止氣水混合物通過相鄰隔板時發生短路，隔板缺口需相對設立。同理，確定一級消音圓管與三級消音圓管與濾液排放管截面積相當的關系，確定一、三級消音圓管采用直徑為108mm的鋼管，二級消音圓管采用直徑為90mm的鋼管。

圖2 導流消音裝置實物圖

圖3 導流消音器加工制作實物分解圖

3 導流消音裝置的應用

由于技術改進的內容較多，且大多數數據要經過不斷的試驗、探索才能確定，因此每一個改進均分三個階段實施，主要為技術論證階段、試驗改進階段、應用推廣階段。

3.1 第一階段：技術方案論證及制作、安裝

結合現場情況主要完成了技術改造方案可行性論證，根據流體力學及空氣動力學的原理，為減緩氣水混合物中夾帶的少許礦粒對隔板及消音圓管的磨損，所有隔板均采用厚度為10mm普通鋼板制作，消音圓管采用厚度為5mm的不銹鋼鋼管制作。

3.2 第二階段：試驗階段

安裝完畢后進行了相關試驗，試驗中整體噪音有所降低，但在壓濾機吹干末尾階段，噪音依然刺耳，沒有達到預期的效果。在試用一周后，重新制作加工了Φ219mm×14mm普通鋼管制作的導流消音裝置，隔板間距依然為150mm，其主體長度仍為1000mm。現場試驗中，壓濾機整個工作過程中噪音明顯降低，沒有出現刺耳的聲音，經測試，噪音最高不足30分貝，達到了預期的降噪效果。現場加工制作的導流消音裝置圖如圖7所示。

3.3 第三階段：應用推廣階段

根據技術開發的成功經驗，決定對其他4臺臥式壓濾機的濾液排放方式依次進行改造，拆除局部原使用的濾液排放管，按照研發成功的導流消音裝置的尺寸和參數制作、安裝，完成了導流消音裝置的研發。

4 應用效果

通過巧妙地利用擋板功能，導流緩沖裝置在擋板間形成S型導流區，改變了氣水混合物流動方向，達到了逐級降速的效果。在濾液排放管末端安裝導流消音裝置后，現場噪音平均值不足30分貝，最大不超過40分貝，完全達到了降噪消音的效果。導流消音裝置的使用，解決了長期存在于現場的高分貝噪聲污染問題，優化現場作業環境，顯著改善員工作業環境，減輕員工勞動負荷，同時還解決了因高壓力氣流產生的重金屬揚塵問題，有效保護了職工的職業健康安全。