轻稀土(铈组稀土)铈(Ce)提纯风机：AI(Ce)2622-2.71型离心鼓风机技术详解、配件与维修及工业气体输送综述

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：稀土提纯、铈组稀土、离心鼓风机、AI(Ce)2622-2.71、风机配件、风机修理、工业气体输送、多级风机、碳环密封

引言

在轻稀土（铈组稀土）的湿法冶炼与提纯工艺中，尤其是针对铈(Ce)元素的萃取分离、氧化焙烧、尾气处理等关键环节，离心鼓风机作为提供稳定气源动力与工艺气体的核心装备，其性能的可靠性与适应性至关重要。风机不仅需要提供精确的流量与压力，还需适应可能存在的腐蚀性、高温或特定组成的工艺介质。针对稀土提纯工艺的特殊要求，已发展出多个系列的专用离心鼓风机，其中“AI(Ce)”型系列单级悬臂加压风机因其结构紧凑、维护相对简便、压力适用范围广等特点，在诸多工序中得到广泛应用。本文将从风机基础知识出发，以典型型号AI(Ce)2622-2.71为核心进行深度解析，并系统阐述相关风机配件、修理要点，同时对用于输送各类工业气体的风机技术进行概括说明。

第一章 铈提纯工艺与离心鼓风机概述

轻稀土（铈组稀土）主要包括镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)等元素，其提纯过程常涉及焙烧、酸溶、萃取、沉淀、煅烧等单元操作。在这些过程中，离心鼓风机主要承担以下任务：

氧化/焙烧供风：为铈的氧化焙烧（如Ce(OH)₃焙烧为CeO₂）提供充足且压力稳定的空气或富氧空气。

工艺气体输送：输送用于保护气氛、反应气体或吹扫的氮气(N₂)、二氧化碳(CO₂)等。

尾气处理与浮选：为环保系统的烟气输送、浮选工艺的供气（如“CF(Ce)”、“CJ(Ce)”系列风机）提供动力。

气体加压输送：将各种工业气体加压至工艺所需压力点。

离心鼓风机的工作原理是基于叶轮高速旋转，对气体做功，使其获得动能，随后在扩压器等通流部件中将动能有效转化为压力能。根据压力需求，可分为单级加压和多级串联加压。对于铈提纯，根据具体工艺段压力需求（常为低压至中压），可选用单级悬臂（如AI系列）、单级双支撑（如AII、S系列）或多级鼓风机（如C、D系列）。

第二章 核心型号深度解析：AI(Ce)2622-2.71型离心鼓风机

AI(Ce)2622-2.71是“AI(Ce)”型系列中一个典型型号，专为适应铈提纯工艺工况而设计与材料优化。

2.1 型号命名规则解读
遵循所述规则，“AI(Ce)2622-2.71”可分解为：

“AI”：表示该风机属于AI系列，即单级悬臂式结构的高速离心加压风机。悬臂式指叶轮安装在主轴的一端，另一端由轴承箱支撑，结构紧凑，便于维护。

“(Ce)”：特指该风机设计优化适用于铈(Ce)及相关轻稀土元素的提纯工艺环境，可能在材料选择（如过流部件耐蚀材料）、密封形式、润滑系统等方面有针对性设计。

“2622”：表示该风机的额定流量为每分钟2622立方米。这是一个关键性能参数，决定了风机满足特定工艺的气体供应能力。

“-2.71”：表示风机出口处的气体表压为2.71个标准大气压（即绝对压力约为3.71 atm）。根据规则，进风口压力默认为1个标准大气压（若无特殊标注，如“/”符号后跟进口压力值）。因此，该风机的压升（压比）为2.71。

2.2 性能特点与应用场景
AI(Ce)2622-2.71型风机具有流量大（2622 m³/min）、出口压力适中（1.3-3.0 atm常见，此处2.71 atm）的特点。其单级悬臂设计使其在达到所需压力时，相比多级风机可能转速更高，但结构更简单。在铈提纯中，它可能被用于：

为中型规模的铈化合物焙烧炉提供高压鼓风，确保氧化反应充分。

作为工艺气体（如经过处理的空气、氮气）的加压输送设备，将气体送入反应塔或管道系统。

与某些气力输送或尾气加压系统配套。

2.3 关键结构与材料考虑
针对可能接触酸性雾气、水汽或特定气体的工况，AI(Ce)系列风机的过流部件（如叶轮、机壳）可能采用不锈钢（如304、316L）或更耐蚀的合金材料。主轴通常采用高强度合金钢，并进行调质处理和精密加工。轴承系统需稳定支撑高转速悬臂转子，常采用滑动轴承（轴瓦）或高性能滚动轴承。密封系统尤为关键，需防止工艺气体泄漏或润滑油进入流道，碳环密封、迷宫密封等是常见选择。

第三章 风机核心配件详解

离心鼓风机的可靠运行依赖于一系列精密配件的协同工作。以下结合AI(Ce)系列及类似风机进行说明：

3.1 风机主轴
主轴是传递电机扭矩、支撑叶轮旋转的核心部件。要求极高的强度、刚性和动平衡精度。材料常为40Cr、42CrMo等合金钢，经锻造、粗加工、调质处理、精加工、动平衡校验等多道工序。对于悬臂式风机，主轴承受弯矩较大，其设计和制造要求更为苛刻。

3.2 风机轴承与轴瓦
高速离心风机常采用滑动轴承（即轴瓦），因其承载能力大、阻尼性能好、适于高速运行。轴瓦材料多为巴氏合金（锡基或铅基），浇铸在钢背衬上，与主轴轴颈形成油膜润滑。轴承箱内设有供油、测温、测振接口。维护中需监测轴瓦温度、振动及间隙。

3.3 风机转子总成
转子总成是风机的“心脏”，包括主轴、叶轮、平衡盘（部分型号）、联轴器部件等。叶轮是关键做功元件，其型线（如三元流叶轮）、材质和制造精度（焊接或铸造）直接决定风机效率与性能。转子总成在装配后必须进行高速动平衡，将不平衡量控制在极低范围内，以保证运行平稳。

3.4 密封系统

气封（迷宫密封）：通常安装在机壳与轴之间，通过一系列节流齿隙来减少气体从高压侧向低压侧的泄漏。结构简单，非接触式，但存在一定泄漏量。

油封：主要用于轴承箱端，防止润滑油外泄和外部杂质侵入。常用骨架油封或迷宫式油封。

碳环密封：在要求零泄漏或输送贵重、有毒、易燃气体时采用。由一组碳环在弹簧力作用下与轴保持轻微接触，形成有效密封。磨损后需定期更换，是高端风机的关键配件。AI(Ce)系列在输送特殊气体时可能选用此配置。

3.5 轴承箱
轴承箱是容纳轴承（轴瓦）、润滑油，并连接机壳与底座的结构件。它需保证轴承的对中性、润滑油的通畅循环和散热。通常配有视油窗、加油口、放油塞、温度传感器孔等。

第四章 风机维护与修理要点

针对AI(Ce)这类高速风机，预防性维护和正确修理是保障其长周期运行的关键。

4.1 日常维护与监测

振动监测：使用振动分析仪定期监测轴承座处的振动速度或位移值，异常振动往往是转子不平衡、对中不良、轴承损坏的先兆。

温度监测：实时监控轴承温度（特别是轴瓦温度）和润滑油温，超温需立即排查。

润滑油管理：定期检查油位、油质，按规定周期更换合适的润滑油。保持油路清洁，滤网畅通。

密封检查：观察气封、油封有无泄漏迹象。对于碳环密封，关注其磨损指示器或定期检查。

4.2 常见故障与修理

振动过大：可能原因包括转子积垢（需清洗并动平衡）、叶轮磨损或腐蚀（修复或更换）、对中不良（重新对中）、基础松动（紧固）、轴承间隙过大（调整或更换轴瓦）。

轴承温度高：可能因润滑油不足/变质、冷却不良、轴承间隙过小、轴瓦刮研不佳、负载过大等引起。需针对性处理，如补油换油、清理冷却器、调整间隙、修复轴瓦。

性能下降（流量/压力不足）：检查进口过滤器是否堵塞、密封间隙是否过大导致内泄漏增加、叶轮是否过度磨损、转速是否达标。

异响：可能来自轴承损坏、转子与静止件摩擦（如密封接触）、喘振现象（需调整工况至稳定区）。

修理流程：需严格按照规程进行：停机断电挂牌→拆卸并记录→清洁检查各部件→测量关键尺寸（如轴颈直径、轴承间隙、叶轮口环间隙、转子跳动）→更换或修复损坏件（如重浇轴瓦、修复叶轮、更换密封）→仔细回装（确保对中精度）→单机试车（监测振动、温度、性能）。

第五章 输送工业气体的风机技术综述

稀土提纯中，除了空气，还可能涉及多种工业气体。输送不同气体的风机，其设计重点各异。

5.1 气体特性对风机设计的影响

密度：气体密度影响风机功率（功率与密度成正比）。输送氢气(H₂)、氦气(He)等轻气体时，相同压比下所需功率小，但叶轮需更高转速或更大尺寸来达到压头。

腐蚀性：如氧气(O₂)在高分压下可能促进材料氧化；湿氯气、酸性烟气腐蚀性强。需选用不锈钢、蒙乃尔合金、钛材等耐蚀材料，并严格控制水分。

毒性/危险性：如氢气易燃易爆，氮气、氩气、氦气、氖气等惰性气体在密闭空间有窒息风险。风机必须采用更高级别的密封（如双端面机械密封+碳环密封组合）、防爆电机和电器，并确保壳体气密性。

纯度要求：输送高纯气体时，需防止润滑油污染。可采用无油设计（如磁悬浮、空气轴承）、或采用食品级润滑脂并完善密封隔离。

温度与压力：高温气体需考虑材料热强度、冷却措施；高压气体需加强壳体结构、法兰密封。

5.2 各系列风机在工业气体输送中的应用

“C(Ce)”型多级离心鼓风机：压力范围较广，结构坚固，适用于中等流量、中高压力的空气或稳定无腐蚀性工业气体输送，如为气动仪表提供洁净气源。

“D(Ce)”型高速高压多级离心鼓风机：采用齿轮箱增速，单级叶轮线速度高，能达到更高压比。适用于需要高压输送的工艺，如将氮气或二氧化碳加压至数个大气压用于管道输送或反应器加压。

“S(Ce)”型单级高速双支撑加压风机：转速极高，通过一个叶轮实现较高压升。双支撑结构转子稳定性好，适用于输送洁净、无腐蚀性的高压气体，如氧气或高纯氮气的瓶装充填前加压。

“AII(Ce)”型单级双支撑加压风机：相比AI系列，双支撑结构承载能力更强，转子动力学性能更优，适用于流量和压力参数较大，或对运行稳定性要求极高的工业气体输送场合。

“CF(Ce)”、“CJ(Ce)”型专用浮选离心鼓风机：专为浮选工艺设计，特性曲线较陡，能在矿浆液位变化时保持供气压力相对稳定，主要输送空气，也可根据工艺需要输送特定混合气体。

结论

在轻稀土（铈组稀土）铈(Ce)的提纯产业链中，离心鼓风机是不可或缺的动力装备。以AI(Ce)2622-2.71为代表的各系列专用风机，通过其精心的型号设计、结构优化和材料选择，满足了不同工艺环节对气体流量、压力及介质特性的多样化需求。深入理解风机型号含义、掌握核心配件（如主轴、轴承、转子、密封）的技术要点，并实施科学的维护与精准的修理，是保障风机安全、稳定、高效运行，从而确保整个稀土提纯生产线连续性与经济性的基石。同时，面对氧气、氢气、氮气等各种工业气体的输送任务，必须充分考虑气体物化特性对风机设计、材料及安全的特殊要求，选择合适的风机系列并采取对应措施。作为风机技术从业者，我们应不断深化对设备原理与工艺结合的认知，为稀土等战略性新兴产业的高质量发展提供坚实可靠的装备技术支持