轻稀土(铈组稀土)镧(La)提纯风机D(La)2689-1.48技术详解与工业气体输送风机综合说明

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土提纯、铈组稀土、镧分离、离心鼓风机、D(La)2689-1.48、风机配件、风机维修、工业气体输送、多级离心鼓风机、稀土冶炼

引言

在稀土冶炼与分离工业中，特别是轻稀土（铈组稀土）的提纯过程中，风机设备扮演着至关重要的角色。作为气流输送、气体循环和工艺加压的核心装备，离心鼓风机的性能直接关系到稀土分离效率、产品纯度及生产成本。本文将围绕轻稀土镧（La）提纯工艺中应用的D(La)2689-1.48型高速高压多级离心鼓风机，系统阐述其技术原理、结构特点、配件组成及维护修理要点，并对稀土冶炼中涉及的其他系列风机及工业气体输送应用进行全面说明。

第一章：稀土冶炼工艺与风机需求概述

轻稀土（铈组稀土）主要包括镧、铈、镨、钕等元素，其分离提纯主要采用溶剂萃取、离子交换、分级结晶等工艺。在这些工艺环节中，需要大量使用风机设备实现以下功能：

工艺气体输送：向反应装置输送或循环空气、氮气、氧气等工艺气体

废气处理：抽排冶炼过程中产生的工业烟气

加压分离：为浮选、跳汰等物理分离工序提供稳定气流

气体保护：在高温或敏感工序中提供惰性气体保护氛围

针对不同工艺需求，发展出了专门化的风机系列，包括“C(La)”型系列多级离心鼓风机、“CF(La)”型系列专用浮选离心鼓风机、“CJ(La)”型系列专用浮选离心鼓风机、“D(La)”型系列高速高压多级离心鼓风机、“AI(La)”型系列单级悬臂加压风机、“S(La)”型系列单级高速双支撑加压风机、“AII(La)”型系列单级双支撑加压风机等。

第二章：D(La)2689-1.48型高速高压多级离心鼓风机详解

2.1 型号解读与技术参数

轻稀土(铈组稀土)镧(La)提纯风机D(La)2689-1.48型号解析：

“D”：代表D系列高速高压多级离心鼓风机，专为高压、大风量工况设计

“(La)”：表示该风机优化设计用于镧（La）元素的提纯工艺

“2689”：表示风机额定流量为每分钟2689立方米，这是风机在标准状态下的设计输送能力

“-1.48”：表示风机出口压力为1.48个大气压（表压），即相对于标准大气压的增压值为0.48个大气压

进风口压力默认值：型号中没有“/”符号，表示进风口压力为标准大气压（1个大气压）

该型号风机主要适用于镧提取工艺中需要中等压力、大风量气流的环节，如：

溶剂萃取过程中的气流搅拌

干燥工序的热风循环

废气收集系统的引风

2.2 结构原理与性能特点

D系列风机采用多级离心式结构，其工作原理基于叶轮旋转产生的离心力使气体加速，再通过扩压器将动能转换为压力能。多级串联的设计使得气体经过每一级叶轮和扩压器后压力逐步升高，最终达到所需的出口压力。

性能方程描述：

压力与流量关系：在恒定转速下，风机产生的压力随流量增加呈抛物线下降趋势

功率消耗：风机轴功率与流量、压力、效率的关系可通过“功率等于流量乘以压力变化再除以效率”的简化公式理解

相似定律：当风机转速变化时，流量与转速成正比，压力与转速的平方成正比，功率与转速的立方成正比

D(La)2689-1.48型风机的核心特点包括：

高效率设计：采用后弯型叶轮，效率可达82-88%

宽工况范围：通过可调进口导叶实现流量60-110%范围内的稳定调节

高压能力：多级设计使单机压力比可达1.1-2.5

稀土工艺适配：过流部件采用耐腐蚀材料，适应稀土冶炼中的酸性或碱性气体环境

2.3 关键配件系统详解

2.3.1 风机主轴系统

主轴是传递动力的核心部件，D(La)2689-1.48采用高强度合金钢整体锻制，经调质处理、精密加工和动平衡校正。主轴的设计需同时考虑扭转强度、临界转速和轴系稳定性，其直径计算公式需综合考虑传递功率、转速和材料许用应力等因素。

2.3.2 风机轴承与轴瓦

D系列风机采用滑动轴承（轴瓦）支撑系统，相较于滚动轴承，具有承载能力大、阻尼性能好、寿命长的优点。轴瓦材料通常采用巴氏合金（锡锑铜合金），内表面开设油槽确保润滑油膜形成。轴承间隙根据“轴颈直径的千分之一至千分之一点五”的经验值设定，并需计算最小油膜厚度以确保液体动压润滑。

2.3.3 风机转子总成

转子总成包括主轴、各级叶轮、平衡盘、联轴器等旋转部件的组合体。其中：

叶轮：采用闭式后弯叶片设计，材料根据输送介质选择不锈钢或特种合金

平衡盘：用于平衡多级叶轮产生的轴向推力，其面积根据“轴向力等于压力差乘以平衡盘有效面积”的原理设计

动平衡等级：转子总成需达到G2.5级平衡精度，确保高速运转平稳

2.3.4 密封系统

气封系统：在级间和轴端采用迷宫密封，利用多次节流膨胀原理减少气体泄漏

油封系统：防止润滑油外泄，采用复合唇形密封或机械密封

碳环密封：在高压差部位使用，碳环具有自润滑性，允许少量摩擦而不损伤轴颈

2.3.5 轴承箱与润滑系统

轴承箱为整体铸造结构，内部设有油室和冷却腔。强制循环润滑系统包括主油泵、备用油泵、油冷却器、双联滤油器等，确保轴承在合适油温（通常40-50℃）和油压（通常0.08-0.12MPa）下工作。

第三章：风机维护、故障诊断与修理

3.1 日常维护要点

振动监测：定期检测轴承座振动值，位移峰峰值不应超过25微米

温度监控：轴承温度不超过75℃，润滑油温升不超过35℃

润滑管理：每2000-4000小时更换润滑油，定期检查油品清洁度

密封检查：监测气体泄漏量，碳环密封磨损量不应超过原始厚度的1/3

3.2 常见故障诊断

振动超标：可能原因包括转子不平衡、对中不良、轴承损坏、基础松动或气动失稳（喘振）

轴承温度高：可能原因有润滑油不足或污染、轴承间隙不当、负载过大

性能下降：流量或压力不足可能由密封磨损间隙增大、叶轮腐蚀或积垢引起

异常噪音：可能表示喘振发生、叶片松动或异物进入

3.3 大修内容与标准

D(La)2689-1.48风机大修周期通常为24,000-36,000运行小时，主要内容包括：

转子检修：

检查叶轮叶片磨损、腐蚀情况，磨损量不应超过原始厚度的30%

测量轴颈圆度、圆柱度，误差不超过直径公差的50%

重新进行高速动平衡，剩余不平衡量按“转子质量乘以许用偏心距”计算

轴承与轴瓦检修：

检查轴瓦巴氏合金层有无脱落、裂纹

测量轴承间隙和接触角，重新刮研确保接触面积≥70%

更换润滑油及滤芯

密封更换：

迷宫密封间隙调整至设计值的1.5-2倍轴直径千分比

碳环密封更换标准为内径磨损量超过原始尺寸1毫米

对中校正：

采用双表法或激光对中仪，冷态对中需考虑热膨胀补偿

联轴器端面平行度偏差不超过0.02毫米，径向偏差不超过0.05毫米

3.4 喘振预防与控制

喘振是离心风机特有的不稳定工况，对于D(La)2689-1.48风机，预防措施包括：

确保运行点远离喘振边界线（通常为性能曲线左侧峰值压力点的右侧10%以上）

安装防喘振阀或回流管路，在低流量时自动开启

采用可调进口导叶，扩大稳定工况范围

第四章：稀土冶炼其他专用风机系列

4.1 “C(La)”型系列多级离心鼓风机

适用于中低压、大风量场合，如稀土焙烧炉供风。通常采用3-5级叶轮，压力比1.05-1.3，特点是效率高、运行平稳。

4.2 “CF(La)”与“CJ(La)”型系列专用浮选离心鼓风机

专门为稀土浮选工艺设计，特点包括：

抗堵塞设计，适应含有少量矿浆的气体

压力稳定，确保浮选气泡均匀

耐腐蚀材料，抵抗浮选药剂侵蚀

4.3 “AI(La)”型系列单级悬臂加压风机

结构紧凑，适用于空间受限的改造项目。悬臂设计省去了一侧轴承，但需严格控制轴的挠度。

4.4 “S(La)”型系列单级高速双支撑加压风机

采用齿轮箱增速，单级叶轮可达较高压力。双支撑结构刚性好，适用于高转速场合。

4.5 “AII(La)”型系列单级双支撑加压风机

兼顾紧凑性和稳定性，是中小风量加压工艺的常用选择。

第五章：工业气体输送风机的特殊考量

稀土冶炼中需处理多种工业气体，风机设计需针对性调整：

5.1 气体特性与风机适配

空气：通用介质，按标准设计即可

工业烟气：含尘、腐蚀性成分，需考虑耐磨涂层、防腐材料及清灰设计

二氧化碳(CO₂)：密度大于空气，需重新计算功率；干冰形成风险处需保温

氮气(N₂)、氩气(Ar)等惰性气体：注意密封性，防止氧气混入

氧气(O₂)：禁油设计，所有接触部件需脱脂处理，材质选用铜合金或不锈钢

氢气(H₂)：密度小，泄漏风险高，需加强密封；高速设计以减小尺寸

氦气(He)、氖气(Ne)：极轻气体，需特殊叶轮设计以获得足够压力

5.2 材料选择原则

腐蚀性气体（如含氟、氯烟气）：选用蒙乃尔合金、哈氏合金或特种不锈钢

高温气体（>250℃）：考虑热膨胀差异，轴承需加大间隙，壳体设膨胀节

含尘气体：叶轮采用耐磨焊条堆焊或碳化钨喷涂，壳体设耐磨衬板

5.3 安全防护措施

防爆要求：输送可燃气体时，电机、仪表需防爆型，叶轮采用碰撞不起火材料

泄漏监测：危险气体设置多点泄漏探测器

紧急切断：入口、出口设快速切断阀，与气体探测器联锁

第六章：选型计算与运行优化

6.1 D(La)2689-1.48的选型验证

为特定工艺选型时，需确认：

实际工况换算：将工艺要求的流量、压力、温度、介质换算到风机设计条件

系统阻力计算：计算管路、阀门、设备阻力之和，留10-15%余量

并联/串联考虑：需要更大流量时并联，更高压力时串联

6.2 节能运行策略

变速调节：采用变频驱动，在非满负荷时节电效果显著

导叶优化：根据工艺变化调节进口导叶角度

系统匹配：避免“大马拉小车”，定期评估实际需求调整运行参数

6.3 与跳汰机配套的特殊考虑

如型号示例“D(La)300-1.8”所示，与跳汰机配套时需注意：

压力稳定性：跳汰床层需要稳定气流压力，风机需有良好调节性能

脉动控制：部分跳汰工艺需要可控气流脉动，可通过特殊阀门系统实现

耐磨设计：跳汰可能产生粉尘携带，进气需有过滤，叶轮需耐磨处理

第七章：未来发展趋势

智能化监控：集成振动、温度、性能在线监测，实现预测性维护

新材料应用：陶瓷涂层、复合材料叶轮提高耐腐蚀、耐磨寿命

高效化设计：计算流体动力学优化流道，效率可提升3-5个百分点

特种气体专用化：针对稀土冶炼中特种气体，开发更专用、更安全的风机系列

结语

轻稀土(铈组稀土)镧(La)提纯风机D(La)2689-1.48代表了稀土冶炼专用风机的高水平设计，其多级高压、大风量特点满足了镧提纯工艺的核心需求。正确的选型、规范的维护和及时的修理是保障风机长期稳定运行的关键。随着稀土工业的发展，对风机的效率、可靠性和适应性提出了更高要求，风机技术也需要不断创新，为稀土这一战略资源的绿色高效提取提供坚实装备保障。