轻稀土(铈组稀土)镧(La)提纯风机基础与技术详析:以D(La)2190-2.19 型离心鼓风机为核心

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：轻稀土提纯 镧(La) 离心鼓风机 D(La)2190-2.19 风机配件 风机修理 工业气体输送稀有气体

引言

在稀土冶金与提纯工业，特别是轻稀土（铈组稀土）中镧(La)元素的分离与提纯过程中，稳定、可靠且高效的流体输送与气体加压设备是保障工艺流程连续、产品纯度达标及能耗控制的关键。离心鼓风机作为提供气源动力的核心装备，其选型、性能、运行维护直接关系到整个生产线的经济效益与安全。本文将围绕轻稀土镧(La)提纯工艺中应用的一款典型设备:D(La)2190-2.19型高速高压多级离心鼓风机，系统阐述其基础知识、型号含义、核心配件、维修要点，并对稀土行业涉及的各类工业气体输送风机进行概览性说明。

第一章：轻稀土提纯工艺与风机角色概述

轻稀土（铈组稀土）主要包括镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)等元素，其提纯通常涉及焙烧、酸溶、萃取、结晶、煅烧等多个单元操作。在这些工序中，离心鼓风机主要承担以下关键角色：

供氧与助燃：在焙烧或煅烧工序，为窑炉提供充足、压力稳定的空气或氧气，确保反应充分。

气力输送：输送矿物粉料或中间产品。

工艺气体循环：在密闭系统中循环如氮气、氩气等惰性保护气体，或输送二氧化碳等工艺气体。

废气处理与排放：为烟气脱硫、除尘等环保系统提供加压气流。
镧(La)的深度提纯对环境控制（如氧含量、湿度）要求苛刻，对风机的气密性、气体兼容性及运行稳定性提出了极高要求。

第二章：风机型号体系解析与 D(La)2190-2.19 详解

我国稀土专用风机已形成系列化、专业化体系，常见系列包括：

“C(La)”型系列：多级离心鼓风机，结构坚固，适用于中压、大风量场合。

“CF(La)” / “CJ(La)”型系列：专用浮选离心鼓风机，针对选矿浮选工艺优化，抗堵塞、调节性好。

“D(La)”型系列：高速高压多级离心鼓风机，采用高转速设计，通过多级叶轮串联获得高压比，是提纯后端高压输送的关键设备。

“AI(La)”型系列：单级悬臂加压风机，结构紧凑，用于中小风量加压。

“S(La)”型系列：单级高速双支撑加压风机，转子稳定性高。

“AII(La)”型系列：单级双支撑加压风机，承载能力强，运行平稳。

核心型号解读：D(La)2190-2.19
该型号遵循了清晰的命名规则，传达了风机的主要性能参数：

“D”：代表“D型系列高速高压多级离心鼓风机”。

“(La)”：明确此风机设计或优选应用于镧(La)相关的提纯工艺流程，在材料选择、密封形式等方面可能考虑了工艺介质的特性。

“2190”：表示风机在标准进气状态下的额定容积流量为每分钟2190立方米。这是风机选型的核心参数之一，需与工艺需求精确匹配。

“-2.19”：表示风机出风口的设计表压为2.19个大气压（即2.19 kgf/cm²或约214.8 kPa）。此处型号中未出现“/”及进风口压力值，根据规则，默认为进风口压力是1个标准大气压（常压）。因此，该风机的总压比约为 (1+2.19)/1 = 3.19。

性能特点：D(La)2190-2.19 属于高压头风机，通过多个精密叶轮串联，在高速电机（可能通过齿轮箱增速）驱动下，将气体动能逐级转化为压力能，满足如高压氧化、穿透填料塔、长距离管道输送等高压需求。其设计点需与系统管网阻力特性曲线良好匹配，以确保运行在高效区。

第三章：D(La)系列风机核心配件详解

风机的可靠性源于其关键部件的精密制造与正确配合。以下以D(La)系列为例，说明主要配件：

风机主轴：作为转子的核心骨架，通常采用高强度合金钢（如42CrMo）锻制，经调质热处理和精密磨削。它必须具备极高的强度、刚性和动平衡精度，以承受高速旋转下的离心力、扭矩和临界转速的考验。

风机转子总成：这是风机的“心脏”，由主轴、多级叶轮、定距套、平衡盘（如有）、联轴器等部件组成。每个叶轮都需进行超速试验和严格的动平衡校正，确保整个转子总成在工作转速下的振动值极低。平衡盘用于抵消部分轴向推力。

风机轴承与轴瓦：D系列高压高速风机常采用滑动轴承（轴瓦）。轴瓦材料多为巴氏合金，具有良好的嵌藏性、顺应性和抗胶合能力。润滑油在轴与瓦之间形成稳定的动压油膜，实现支撑与减摩。轴承参数（间隙、比压）需精确计算和装配。

密封系统：是防止介质泄漏、保证纯度与安全的关键。

气封（迷宫密封）：位于机壳与转子之间，通过一系列节流齿隙降低级间和内泄漏。

油封：位于轴承箱两端，防止润滑油外泄。

碳环密封：在输送有毒、贵重或危险气体（如氢气、氦气）时，常作为轴端密封。由多个碳环组成，在弹簧作用下与轴保持微接触，磨损自补偿，密封效果好，且对轴损伤小。

轴承箱：承载转子-轴承系统的部件，要求有足够的刚度和精度，确保轴承座的同心度。内部设有油路、油槽，保证润滑油的循环与分配。

第四章：风机常见故障与修理要点

风机在长期运行后会出现性能下降或故障，科学的维修是恢复其性能、延长寿命的保障。

振动超标：

原因：转子动平衡破坏（结垢、叶片磨损、零件松动）；对中不良；轴承磨损（轴瓦间隙增大）；基础松动；进入喘振区。

修理：停机检查，重新进行转子现场动平衡；校准电机与风机、齿轮箱间的对中；检测并更换轴瓦；紧固地脚螺栓；调整操作点，避免小流量喘振。

风量风压不足：

原因：滤网堵塞；密封间隙磨损过大导致内泄漏严重；转速下降；叶轮腐蚀或磨损；管网阻力异常增加。

修理：清洗进气过滤器；检测并调整或更换迷宫密封齿、碳环；检查驱动系统；检测叶轮，必要时修复或更换；检查管道系统。

轴承温度过高：

原因：润滑油质劣化、油量不足；冷却系统故障；轴瓦刮研不良、间隙过小；负载过大或对中不良。

修理：更换合格润滑油，检查油泵及管路；清理冷却器；研修轴瓦，调整间隙；检查负载和对中情况。

气体泄漏：

原因：轴端密封（碳环、机械密封）磨损或损坏；壳体或管道连接处密封失效。

修理：更换碳环或机械密封组件；紧固螺栓或更换密封垫片。

大修流程：通常包括解体检查、清洗、测量、修复更换损坏件、重新装配、对中调整、单机试车、联动试车等步骤。特别强调：所有维修，尤其是转子动平衡和轴承装配，必须由专业人员在洁净环境下按规范进行。

第五章：稀土工业多种工艺气体输送风机选型概要

轻稀土提纯涉及多种气体，风机选型需考虑气体物性的特殊影响：

空气：最常用介质。选型依据主要为流量、压力需求。C、D系列常用。

工业烟气：含尘、可能腐蚀。需选用耐磨涂层、防腐设计，入口加强过滤。CF/CJ系列常用于前期工艺。

二氧化碳(CO₂)、氮气(N₂)、氩气(Ar)：惰性或保护性气体。重点考虑密封性（如采用碳环密封+氮气阻塞），防止空气渗入影响纯度或形成爆炸性混合物。AII、S系列应用广泛。

氧气(O₂)：强氧化性。绝对禁油，所有流道、密封部件需进行严格的脱脂处理，采用铜基或不锈钢材料，轴承箱采用特殊密封防止油汽渗入。通常有专用的氧压机规范。

氢气(H₂)：密度小、易泄漏、易燃易爆。风机设计需极高气密性，转子考虑防爆电机，结构上防止静电积聚。碳环密封在此应用关键。D系列高压输送需特殊设计。

氦气(He)、氖气(Ne)：稀有、贵重气体。极致强调密封零泄漏，回收利用价值高。风机通常要求极低的泄漏率，采用多重密封组合。

混合无毒工业气体：需明确组分、密度、湿度等，重新计算风机性能曲线，因为风机的压力、功率与气体密度直接相关（压力与密度成正比，轴功率与密度成正比）。电机选型需据此调整。

选型通用原则：首先确定气体的成分、密度、毒性、腐蚀性、爆炸极限等安全与物化参数；其次精确计算工艺所需的流量和压力（考虑海拔、温度修正）；然后选择匹配的风机系列和型号；最后根据气体特性确定合适的密封形式、材料材质和防护等级。

结语

D(La)2190-2.19型高速高压多级离心鼓风机是轻稀土镧提纯工艺流程中高压气源供给的典型代表，其高效稳定运行依赖于对型号参数的深刻理解、对核心配件性能的把握以及规范化的维护修理。面对稀土工业中多样的工艺气体，从常见的空气、氮气到特殊的氧气、氢气、稀有气体，风机技术必须做到“量体裁衣”，在系列化中实现专业化定制。作为风机技术从业者，我们应深入工艺，协同创新，为提升我国稀土提纯装备的可靠性、效率与安全性贡献力量，护航国家战略资源产业的持续发展。