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轻稀土(铈组稀土)铈(Ce)提纯风机技术解析与应用:以AI(Ce)600-1.49型鼓风机为核心

作者:王军(139-7298-9387)

关键词:轻稀土提纯、铈(Ce)提纯风机、AI(Ce)600-1.49、离心鼓风机配件、风机维修、工业气体输送、稀土选矿鼓风机

第一章:引言:离心鼓风机在轻稀土提纯工艺中的关键角色

在稀土工业,特别是轻稀土(铈组稀土,包括镧、铈、镨、钕、钷、钐等)的湿法冶金与物理选矿流程中,气力输送、氧化焙烧、浮选鼓气、烟气处理等环节均离不开高性能、高可靠性的气体输送设备。其中,离心鼓风机作为提供稳定气源和特定压力风量的核心动力设备,其性能直接关系到生产线的效率、产品的纯度及能耗水平。

针对铈(Ce)等轻稀土元素的提取与提纯工艺(如萃取分离后的产品气提、浮选过程中的微泡发生、或焙烧过程中的助燃供风),工况往往涉及腐蚀性、易燃性或高纯度的工业气体。这就要求专用风机在设计、材料、密封及结构上具备极强的工况适应性。我国风机行业为此开发了以“C(Ce)”、“CF(Ce)”、“D(Ce)”、“AI(Ce)”等为代表的系列化专用离心鼓风机。本文将聚焦于应用广泛的 “AI(Ce)”型系列单级悬臂加压风机,并以典型型号 “AI(Ce)600-1.49”为例,深入剖析其技术内涵、配件构成、维修要点,并阐述其在输送各类工业气体时的关键技术考量。

第二章:AI(Ce)系列风机型号解读与AI(Ce)600-1.49技术详解

2.1 AI(Ce)系列风机型号编码规则
“AI(Ce)”系列是专为稀土提纯及其他化工流程设计的单级、悬臂支撑结构的加压离心鼓风机。其型号命名规则具有明确的工程指导意义。以一个完整型号“AI(Ce)600-1.49/0.98”为例进行解析:

“AI”:代表风机系列,即单级悬臂式加压离心鼓风机。 “(Ce)”:强调该风机系列适用于铈组稀土(轻稀土)提纯及相关工艺环境,在设计选材和防泄漏方面有特殊考虑。 “600”:表示风机在标准进口状态下的额定体积流量,单位为立方米每分钟。即此风机流量为600立方米每分钟。 “-1.49”:表示风机出口的绝对压力值为1.49个标准大气压。这是衡量风机增压能力的关键参数。 “/0.98”:如果存在此部分,则表示风机进口的绝对压力为0.98个标准大气压(接近真空)。若型号中无“/”及后续数字,则默认进口压力为1个标准大气压(常压进气)。

2.2 AI(Ce)600-1.49型号技术参数剖析
型号“AI(Ce)600-1.49”明确指示了这是一台:

流量:每分钟输送600立方米的介质气体(在进口标准状态下)。 压比:出口压力与进口压力之比约为1.49(进口压力默认为1个大气压时)。 压升:出口表压约为0.49公斤力每平方厘米(即约48千帕)。 结构:单级叶轮、悬臂式转子设计。

这种中等流量、中低压力的特性,使其非常适合于铈提纯流程中的气体循环、物料风送、或为小型浮选槽/反应釜提供搅拌气源等场景。其单级悬臂结构相对简单紧凑,维护方便,在满足压力需求的前提下,具有较高的经济性和可靠性。

第三章:AI(Ce)系列风机核心配件系统详述

一台高性能、长寿命的AI(Ce)型风机,依赖于其精密的内部组件。以下是其主要配件的功能与技术要求:

3.1 动力核心:风机主轴与转子总成

风机主轴:作为传递电机扭矩、支撑叶轮高速旋转的核心部件,必须具有极高的强度、刚度和疲劳韧性。通常采用高强度合金钢(如42CrMo)经锻造、精密加工、热处理(调质)和探伤制成。其临界转速必须远高于工作转速,以避免共振。 风机转子总成:主要指由主轴、叶轮、平衡盘(如有)、联轴器部件等组成的旋转组件。叶轮是气体获得能量的关键,根据输送气体性质(如是否含腐蚀性成分),可选用不锈钢(如304、316L)、钛合金或喷涂防腐涂层。叶轮需经过严格的动平衡校验,不平衡量需达到G2.5级或更高标准,以确保运行平稳。

3.2 支撑与稳定系统:轴承与轴承箱

风机轴承用轴瓦:AI(Ce)系列多采用滑动轴承(轴瓦),因其承载能力强、阻尼性能好、适于中高速运行。轴瓦通常为剖分式,内衬巴氏合金。巴氏合金层具有良好的嵌藏性、顺应性和抗咬合性,能有效吸收微小振动和杂质。润滑油在轴与轴瓦间形成稳定的油膜,是保证其寿命的关键。 轴承箱:是容纳轴承、储存润滑油的密封壳体。它不仅提供精确的轴承座孔定位,还集成有油位计、温度测点、冷却水腔(如需)等。其刚性直接影响转子系统的对中和稳定性。

3.3 生命线:密封系统
在输送工艺气体,特别是昂贵、有害或易燃的工业气体时,密封至关重要。AI(Ce)系列针对不同气体,采用组合密封:

气封(级间密封与轴端密封):通常在壳体隔板与轴之间采用迷宫密封。利用一系列节流齿隙使气体泄漏路径形成强烈涡流,有效减少内泄漏和轴端泄漏。齿隙设计需精确计算。 碳环密封:在输送氢气、氦气等小分子气体或要求“零泄漏”的场合,常采用机械式碳环密封。它由多个浸渍金属或树脂的碳环组成,在弹簧力作用下紧贴轴套表面,形成动态密封,泄漏量远小于迷宫密封。 油封:主要用于轴承箱两端,防止润滑油外泄和外部灰尘、水分侵入。常用的是骨架油封或迷宫式油封。

第四章:AI(Ce)系列风机的维修与保养要点

科学的维修是保障风机长期可靠运行、避免非计划停机的关键。

4.1 日常维护与监测

振动监测:定期使用振动仪检测轴承座处的振动速度有效值。振动异常增大往往是转子不平衡、对中不良、轴承磨损或松动的最早征兆。 温度监测:密切关注轴承温度(通常不超过75℃)和润滑油温。温度骤升可能预示润滑不良、冷却失效或磨损加剧。 润滑油管理:定期检查油位、油质。按周期更换符合粘度要求的润滑油,并清洗滤网。水分和杂质是滑动轴承的大敌。

4.2 定期检修与大修

对中复查:风机与电机联轴器的对中精度必须定期复查并调整,尤其在基础沉降或管道应力变化后。不对中是导致振动、轴承损坏和轴弯曲的主要原因。 间隙检查与调整:大修时必须测量并调整关键间隙:包括叶轮与进气口的轴向间隙迷宫密封的径向间隙轴承间隙(通常用压铅法测量)。所有间隙需严格参照出厂标准。 配件更换标准轴瓦:巴氏合金层出现疲劳裂纹、剥落、严重磨损或烧熔时必须更换。 密封:迷宫密封齿磨损严重、碳环密封磨损超过限值或出现裂纹时必须更换。 转子:叶轮出现严重腐蚀穿孔、叶片裂纹或整体动平衡无法校正时,需修复或更换。主轴若发现裂纹或关键部位磨损超差,必须更换。

4.3 维修后调试
更换主要配件(如转子、轴承)后,必须重新进行动平衡校验对中校正。开机前应进行盘车检查,无异常后先点动,再逐步升速至额定工况,并在此过程中严密监控振动和温度。

第五章:输送各类工业气体的技术考量

AI(Ce)系列风机设计上兼容多种气体,但输送不同气体时,需进行特殊设计或调整:

5.1 气体性质的影响与应对

密度变化:风机的压力-流量特性曲线基于特定气体密度。当输送气体密度与空气差异大时(如氢气密度极小,二氧化碳密度较大),风机所需的轴功率将与输送空气时不同,电机选配需重新核算。功率计算公式为:轴功率等于(质量流量乘以压升)除以(风机效率乘以机械效率)。密度变化直接影响质量流量。 腐蚀性气体(如工业烟气、湿氯气):与气体接触的过流部件(叶轮、机壳、密封)需选用更高等级的耐腐蚀材料(如双相不锈钢、哈氏合金)或进行内衬防腐处理。 危险气体(如氢气H₂的易燃易爆性、氧气O₂的强助燃性): 对于氢气,首要任务是确保密封绝对可靠(优先采用碳环密封+氮气吹扫),同时所有电气部件需防爆,转子需防静电设计。 对于氧气,严禁任何油脂污染,所有部件需进行严格的脱脂清洗,材料需选用与氧相容的(避免使用易燃材料)。 稀有气体(如氦He、氖Ne、氩Ar):气体价值高,核心要求是极低的泄漏率,密封系统需采用最高等级配置,如干气密封或高性能碳环密封。

5.2 不同系列风机的选用指南
针对铈提纯的不同工艺段,应选择最适宜的系列:

浮选鼓风:优先选用“CF(Ce)”或“CJ(Ce)”专用浮选离心鼓风机,其特性曲线更贴合浮选槽对气量稳定、微压变动的需求。 高压氧化或输送:当工艺需要更高压力时(压比大于2.0),应选用“C(Ce)”多级“D(Ce)”高速高压多级离心鼓风机,通过多级叶轮串联获得高压升。 大流量加压:对于更大流量、双支撑结构更稳定的工况,可选用“S(Ce)”单级高速双支撑“AII(Ce)”单级双支撑加压风机。

第六章:结论

在轻稀土(铈组)提纯这一精细化、连续化的现代工业流程中,离心鼓风机已不再是简单的供风设备,而是与工艺深度耦合、直接影响产品质量与成本的关键装备。AI(Ce)600-1.49型鼓风机作为AI(Ce)系列的代表,其中等流量、中低压力的特性,以及为工业气体环境设计的结构、材料和密封,使其在众多工艺节点中扮演着可靠“气动心脏”的角色。

深入理解其型号含义、精通其配件系统的原理与维护、掌握其在不同气体介质下的应用要点,是风机技术从业者保障生产顺行、提升技术管理水平的核心能力。未来,随着稀土提纯工艺向更高效、更绿色、更智能化方向发展,对专用离心鼓风机的效率、可靠性及智能监控水平也必将提出更高的要求。作为技术人员,我们应持续跟踪技术发展,将风机的维护与管理从“事后维修”转向“预测性维护”,为稀土工业的高质量发展提供坚实的设备保障。

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