轻稀土(铈组稀土)铈(Ce)提纯风机技术详解：AI(Ce)2130-1.59型号及应用全解析

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轻稀土(铈组稀土)铈(Ce)提纯风机技术详解：AI(Ce)2130-1.59型号及应用全解析

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：稀土提纯离心鼓风机 AI(Ce)2130-1.59 风机配件风机修理工业气体输送铈组稀土风机选型轴瓦碳环密封

引言：稀土提纯工艺中的关键设备:离心鼓风机

在轻稀土（铈组稀土）铈(Ce)提纯工艺中，离心鼓风机作为核心动力设备，承担着气体输送、加压、循环等关键功能。稀土元素的分离提纯过程需要精确控制气体流量、压力和成分，这对风机设备提出了特殊要求。本文将围绕铈(Ce)提纯专用风机AI(Ce)2130-1.59展开详细说明，同时系统介绍风机配件、维修技术以及工业气体输送风机的选型与应用要点。

第一部分：稀土提纯工艺对风机的特殊要求

1.1 铈组稀土提纯工艺特点

铈组稀土包括镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)等元素，其提纯过程通常采用化学分离法、溶剂萃取法、离子交换法等技术。在这些工艺中，需要大量使用各类气体：

氧化还原反应需要氧气或空气惰性保护需要氮气、氩气特殊反应需要氢气、二氧化碳尾气处理需要排放工业烟气

这些工艺环节对风机的耐腐蚀性、密封性、压力稳定性和流量调节精度都提出了高于普通工业风机的标准。

1.2 气体特性对风机设计的影响

不同气体的物理化学性质直接影响风机设计参数：

分子量差异：氢气分子量小，需要更高转速；二氧化碳分子量大，需要更强动力 腐蚀性考虑：湿氯气、酸性气体要求特殊材质 爆炸性风险：氢气、氧气混合气需要防爆设计 温度敏感性：高温烟气需要耐热设计和冷却系统

第二部分：AI(Ce)2130-1.59型号风机详细解析

2.1 型号编码解读

“AI(Ce)2130-1.59”型号包含以下信息：

“AI”：表示AI系列单级悬臂加压风机 “(Ce)”：表示专为铈(Ce)提纯工艺优化设计 “2130”：表示额定流量为每分钟2130立方米 “-1.59”：表示出风口压力为1.59个大气压（绝对压力） 进风口压力：型号中没有“/”符号，表示标准进风口压力为1个大气压

该型号风机流量范围可调节为1700-2550立方米/分钟，压力调节范围1.3-1.8个大气压，可满足铈提纯工艺中不同阶段的气体需求。

2.2 结构特点与技术参数

AI(Ce)2130-1.59采用单级悬臂结构，这种设计具有以下优势：

结构紧凑：占地面积小，适合空间有限的稀土提纯车间 维护便捷：悬臂设计使转子拆卸无需移动进出口管路 轴向力平衡：通过平衡盘和平衡孔设计，有效减少轴向推力 高效率：采用三元流叶轮设计，效率可达85%以上

主要技术参数：

转速：2980转/分钟（可根据气体特性调整）功率：315-355千瓦（根据气体密度变化）效率：≥82%（在最佳工况点）噪音：≤85分贝（距离设备1米处）振动速度：≤4.5毫米/秒（符合ISO10816-3标准）

2.3 材料选择与防腐处理

针对稀土提纯过程中的腐蚀性环境，AI(Ce)2130-1.59采用特殊材料配置：

叶轮与主轴：采用双相不锈钢2205或2507，抗氯离子腐蚀能力强机壳：碳钢内衬防腐涂层或直接采用316L不锈钢 密封部件：采用耐腐蚀碳化硅或特殊复合材料 连接件：全部采用不锈钢材质，避免电化学腐蚀

第三部分：风机核心配件详解

3.1 风机主轴系统

主轴是离心鼓风机的核心旋转部件，AI(Ce)2130-1.59的主轴设计特点：

材料选择：42CrMoA合金钢，调质处理硬度HB260-300 精度要求：径向跳动≤0.01毫米，表面粗糙度Ra0.8 热处理工艺：整体调质后，轴颈部位表面淬火硬度HRC50-55 动平衡标准：剩余不平衡量≤1.0克·毫米/千克

主轴设计需考虑临界转速，工作转速应避开第一、第二临界转速区，安全系数不低于1.25。

3.2 轴承与轴瓦系统

AI(Ce)系列采用滑动轴承（轴瓦）设计，相比滚动轴承具有以下优势：

承载能力高：适合重载、连续运行工况 阻尼特性好：有效吸收振动，运行更平稳 寿命长：正常维护下可运行10年以上

轴瓦关键技术参数：

材料：巴氏合金（锡锑铜合金）厚度1.5-3毫米间隙控制：直径间隙为轴径的0.12%-0.15% 温度监控：设置双支铂热电阻，报警温度75℃，停机温度85℃ 润滑系统：强制循环油润滑，油压0.15-0.25兆帕

3.3 风机转子总成

转子总成包括叶轮、主轴、平衡盘、联轴器等组件：

叶轮设计：后弯式叶片，叶片数12-16片，采用数控加工中心整体铣制 动平衡标准：G2.5级平衡精度，不平衡量通过公式“允许不平衡量=平衡精度等级×转子质量/工作角速度”计算确定 过盈配合：叶轮与主轴采用热装配合，过盈量按直径的0.08%-0.12%控制 锁紧装置：采用液压螺母锁紧，预紧力通过“预紧力=0.7×材料屈服强度×螺纹受力面积”公式计算

3.4 密封系统

稀土提纯风机对密封要求极高，AI(Ce)2130-1.59采用多重密封设计：

气封系统：

迷宫密封：采用铜合金或不锈钢薄片，间隙0.2-0.4毫米蜂窝密封：用于高压区域，密封效果比传统迷宫密封提高30%

碳环密封：

材料：浸渍树脂或金属碳石墨结构：分瓣式设计，弹簧自紧适用气体：氢气、氮气、氩气等惰性或还原性气体压力范围：适用于压差≤0.8兆帕的工况

油封系统：

骨架油封：用于轴承箱低速部位机械密封：用于高速轴端，集装式设计便于更换唇形密封：辅助密封，防止润滑油外泄

3.5 轴承箱设计

轴承箱不仅是轴承的支撑部件，也是润滑系统的核心：

箱体结构：铸铁HT250或铸钢ZG230-450，时效处理消除内应力 冷却设计：水冷夹套或盘管冷却，控制油温在40-50℃ 油路设计：上进下回式，确保轴承充分润滑 监测系统：集成温度、压力、流量传感器，实时监控运行状态

第四部分：风机维护与修理技术

4.1 日常维护要点

每日检查项目：

振动值记录：使用便携式测振仪，关注趋势变化温度监测：轴承温度、润滑油温度、电机温度噪音监听：使用听音棒检查内部异常声音泄漏检查：气体密封点、润滑油密封点

定期维护计划：

每月：润滑油取样分析，检查过滤器压差每季度：联轴器对中检查，基础螺栓紧固检查每半年：全面振动分析，密封间隙测量每年：润滑油更换，控制系统校验

4.2 常见故障诊断与处理

振动异常处理：

不平衡振动：特征为1倍频突出，处理方法是现场动平衡 不对中振动：特征为2倍频明显，需重新对中，对中要求轴向偏差≤0.03毫米，径向偏差≤0.05毫米 松动振动：宽频带振动，需检查紧固件和基础 轴承磨损：高频振动，需更换轴瓦，刮研接触面积≥70%

温度异常处理：

轴承温度高：检查润滑油质量、冷却系统、轴承间隙排气温度高：检查进口过滤器、叶轮结垢、系统阻力

4.3 大修流程与技术要点

AI(Ce)系列风机大修周期一般为3-5年，大修主要步骤：

解体检查阶段：

测量记录原始数据：各部间隙、对中数据、螺栓位置零件清洗：使用环保清洗剂，避免损伤配合表面无损检测：磁粉探伤检查主轴、叶轮裂纹；超声波测厚检查机壳腐蚀

修复更换阶段：

轴瓦修复：磨损量＜0.5毫米可刮研修复；＞0.5毫米需重新浇注巴氏合金 叶轮修复：叶片磨损可堆焊修复，但需重新动平衡 主轴修复：轴颈磨损可采用镀铬或热喷涂修复 密封更换：全部密封件必须更换新品

组装调试阶段：

间隙调整：严格按照说明书要求控制各部间隙对中校准：使用激光对中仪，精度达到0.01毫米试运行：按“低速-中速-高速”分阶段试车，每阶段运行2小时

第五部分：稀土提纯工艺中的其他风机型号

5.1 C(Ce)型系列多级离心鼓风机

C(Ce)型适用于中高压工况，特点：

压力范围：2-8个大气压流量范围：500-5000立方米/分钟应用场景：稀土焙烧氧化、高压气体输送

5.2 CF(Ce)与CJ(Ce)型专用浮选离心鼓风机

专为稀土浮选工艺设计：

CF(Ce)型：大气量、低压头，为浮选槽提供均匀气泡 CJ(Ce)型：可调节气量比，适应不同矿物浮选需求共同特点：抗潮湿、耐矿浆泡沫侵蚀

5.3 D(Ce)型高速高压多级离心鼓风机

适用于超高压工艺：

转速：10000-30000转/分钟压力：可达15个大气压特殊设计：齿轮箱增速，油膜轴承，干气密封

5.4 S(Ce)型单级高速双支撑加压风机

与AI(Ce)型对比：

S(Ce)型：双支撑结构，适合更大流量（可达8000立方米/分钟） AI(Ce)型：悬臂结构，结构紧凑，维护方便选择依据：根据流量需求、安装空间、维护条件决定

5.5 AII(Ce)型单级双支撑加压风机

特点与应用：

结构：介于AI型和S型之间，兼顾稳定性和紧凑性应用：中等流量稀土气体输送（2000-5000立方米/分钟）

第六部分：工业气体输送风机的选型与应用

6.1 不同气体的输送要点

空气与工业烟气：

空气：注意过滤器选型，防止颗粒物进入烟气：考虑温度、腐蚀性和粉尘含量，需前置处理

二氧化碳(CO₂)与氮气(N₂)：

CO₂：注意压力控制，防止干冰形成 N₂：纯度要求高，密封性要求严格

氧气(O₂)与氢气(H₂)：

O₂：禁油设计，所有接触部件需脱脂处理 H₂：防泄漏是第一要务，采用多重密封

稀有气体(He、Ne、Ar)：

共性要求：极高密封性，泄漏率＜0.5% 经济考虑：减少气体损失就是降低成本

混合无毒工业气体：

成分分析：明确各组分比例、露点、杂质含量相容性检查：气体与风机材料化学相容性

6.2 选型计算要点

流量计算：
工艺所需流量需考虑安全系数：设计流量=工艺最大流量×1.1-1.2

压力计算：
系统压力=工艺所需压力+管路阻力+局部阻力+安全余量

功率估算：
轴功率=(流量×压力增量)/(效率×机械传动效率)×安全系数

气体换算：
当输送气体不是空气时，需进行性能换算：

压力比不变流量不变（体积流量）功率与气体密度成正比变化

6.3 系统配置建议

配套设备：

进口过滤器：根据气体清洁度选择过滤精度消声器：进出风口安装，控制噪音传播阀门系统：进口调节阀、出口止回阀、放空阀控制系统：PLC控制，可实现远程监控和自动调节

安全设施：

振动保护：振动值超标自动报警停机温度保护：轴承、电机温度多级保护压力保护：进出口压力监控，防喘振控制电气防护：防爆电机、防雷接地、过载保护

第七部分：AI(Ce)2130-1.59在铈提纯中的典型应用

7.1 萃取工艺中的气体供应

在溶剂萃取法提纯铈的工艺中，AI(Ce)2130-1.59承担以下功能：

氧化工序：将空气中的氧气加压输送到反应釜，将Ce³⁺氧化为Ce⁴⁺ 搅拌气源：提供稳定气流增强液-液混合效果 保护气体：在敏感工序提供氮气保护，防止杂质引入

运行参数调整：

氧化阶段：提高压力至1.7大气压，增加氧传递速率萃取阶段：稳定压力1.5大气压，保证混合均匀洗涤阶段：降低压力至1.3大气压，避免乳化

7.2 节能减排措施

针对稀土提纯高能耗特点，AI(Ce)2130-1.59配套节能方案：

变频控制：根据工艺需求实时调整转速，节能15-30% 热回收：利用压缩热预热工艺液体，降低蒸汽消耗 系统优化：减少管路阻力，合理配置阀门，降低无效功耗 智能控制：根据生产计划自动调整运行参数，避免低负荷低效运行

结论与展望

AI(Ce)2130-1.59型离心鼓风机作为轻稀土铈提纯工艺的专用设备，通过特殊材料选择、精密制造工艺和针对性设计，满足了稀土行业对气体输送设备的苛刻要求。随着稀土提纯技术的不断进步，对风机设备提出了更高要求：

智能化发展：集成更多传感器，实现预测性维护 高效化趋势：研发更高效叶型，降低能耗 材料创新：应用新型复合材料，延长设备寿命 系统集成：风机与工艺系统深度融合，优化整体能效

作为风机技术人员，我们需要深入理解稀土提纯工艺特点，不断优化设备设计和维护方案，为我国稀土工业的高质量发展提供可靠装备保障。在选择、使用和维护AI(Ce)2130-1.59及类似设备时，务必严格按照操作规程，重视日常维护，才能确保设备长期稳定运行，为稀土提纯工艺的连续高效生产提供坚实保障。

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