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轻稀土铈(Ce)提纯风机AI(Ce)1154-1.33技术详解及其相关系统维护与应用拓展

作者:王军(139-7298-9387)

关键词:轻稀土铈提纯;离心鼓风机;AI(Ce)1154-1.33;风机配件;风机修理;工业气体输送;轴瓦;碳环密封

引言

在稀土矿,尤其是轻稀土(铈组稀土)的湿法冶金提纯工艺中,鼓风机是不可或缺的关键动力设备。它承担着为氧化焙烧、气动搅拌、浮选柱充气、物料输送及尾气处理等多个环节提供稳定、洁净气源的重任。风机的性能、可靠性及与工艺气体的适配性,直接关系到铈(Ce)等元素的产品纯度、回收率及生产成本。本文以专业的风机技术视角,深入阐述应用于铈提纯流程的典型设备:AI(Ce)1154-1.33型单级悬臂加压离心鼓风机的基础知识,并对核心配件、维护修理要点,以及面向多种工业气体的风机应用进行系统性说明。

第一章:轻稀土铈提纯工艺与风机角色概述

轻稀土铈的提纯通常涉及采矿、选矿、焙烧、酸浸、萃取、沉淀等多个单元操作。在此流程中,风机主要应用于:

焙烧供风:为稀土精矿的氧化焙烧提供富含氧气的气流,促使铈等元素转化为易于酸溶的高价氧化物。 浮选与搅拌:为浮选机或搅拌槽提供压缩空气,实现矿浆的充气与混合,促进矿物分离。 气力输送:输送粉状精矿或中间产品。 工艺气体循环:在特定环节输送或循环如氮气、二氧化碳等保护性或反应性气体。 环保处理:输送工业烟气至处理系统。

因此,用于铈提纯的风机不仅需要满足基本的压力与流量参数,还需具备良好的气体介质适应性、运行稳定性、耐腐蚀性以及易于维护的特点。

第二章:AI(Ce)1154-1.33型风机详解

“AI(Ce)1154-1.33”是一个完整的离心鼓风机型号标识,其解读如下:

系列代号“AI(Ce)”:代表“AI”型系列单级悬臂式加压离心鼓风机,专为或适用于铈(Ce)及相关轻稀土提纯工艺设计优化。“(Ce)”标注明确了其应用领域特色。 流量参数“1154”:表示该风机在标准进气状态(通常指进口压力为一个标准大气压,温度20℃,相对湿度50%)下的额定体积流量,单位为立方米每分钟。即,AI(Ce)1154-1.33风机的设计流量为每分钟1154立方米。这是选型的核心参数之一,需根据工艺用气量并考虑合理余量后确定。 压力参数“-1.33”:表示风机出口的绝对压力为1.33个标准大气压(绝压)。换算成表压(即超出当地大气压的部分)约为0.33个大气压,或约33千帕(kPa)。此压力值是为克服后续工艺设备、管道、阀门等阻力,并满足工艺点所需气源压力而设计。 进风口压力默认:根据约定,型号中未以“/”符号额外标注进风口压力,则默认进气压力为1个标准大气压(绝压),即从常压环境吸气。 配套与应用:此型号风机主要设计用于输送空气,其性能曲线(压力-流量曲线、效率曲线、功率曲线)是与特定工艺设备(如跳汰机、浮选柱或焙烧炉供风系统)的要求相匹配后确定的。选型时需确保工艺所需的最大流量点和常用压力点落在风机高效区内。

技术特点:作为单级悬臂式结构,该风机转子安装在主轴的一端,结构相对紧凑,维护时可不必拆卸进出口管路即可接触到叶轮和密封。适用于中低压力、大流量的应用场景,在铈提纯的充气、供风环节应用广泛。

第三章:风机核心配件与功能解析

以AI(Ce)1154-1.33为代表的风机,其可靠运行依赖于一系列精密配件。以下是关键部件的说明:

风机主轴:动力传递的核心部件,承受扭矩、弯矩及复合应力。要求极高的强度、刚性和动平衡精度。材料通常为优质合金钢,经调质处理和精密加工,确保长期运行的稳定性。 风机转子总成:包含主轴、叶轮、平衡盘(如有)、联轴器等旋转部件的整体。叶轮是做功的核心,其三元流设计直接影响风机效率、压力及流量特性。转子总成在装配后需进行高速动平衡校正,将不平衡量控制在极低范围内,以减小振动。 风机轴承与轴瓦:对于AI系列悬臂风机及部分高速风机,常采用滑动轴承(轴瓦)以承受径向载荷。轴瓦通常由巴氏合金等耐磨减摩材料浇铸在钢背上制成,依靠压力油形成润滑膜,具有承载能力强、运行平稳、阻尼效果好等优点。维护中需密切关注轴瓦间隙、温度及润滑油质。 气封与碳环密封:用于防止气体沿轴端泄漏。 气封(迷宫密封):利用一系列节流齿隙与膨胀腔室形成流动阻力,减少气体泄漏。结构简单,无接触,寿命长。 碳环密封:由多个碳石墨环组成的接触式密封,弹簧提供预紧力,能实现极低的泄漏率,尤其适用于有毒、贵重或危险气体的密封。在输送如氢气、一氧化碳等气体时至关重要。 油封:安装在轴承箱端部,主要防止润滑油泄漏和外部杂质进入轴承箱。常用骨架油封或机械密封。 轴承箱:容纳轴承(或轴瓦)、提供润滑油路和冷却空间的箱体。要求有足够的刚性以保持轴承对中,良好的散热设计以控制油温。

第四章:风机常见故障与修理要点

针对铈提纯厂工况(可能存在粉尘、腐蚀性气体),风机修理需重点关注:

振动超标 原因:叶轮磨损、结垢或腐蚀导致动平衡破坏;主轴弯曲;联轴器对中不良;轴承(轴瓦)磨损;基础松动。 修理:检查并重新进行转子动平衡;校正或更换主轴;重新精确对中;更换轴瓦或轴承;紧固地脚螺栓。修理后需进行振动值测试,需符合国家标准。 轴承(轴瓦)温度过高 原因:润滑油不足、变质或牌号错误;冷却系统故障;轴瓦间隙过小或接触不良;负载过大。 修理:检查油位、油质,按规定换油;清理冷却器,确保水路畅通;刮研修刮轴瓦至规定间隙和接触面积;检查系统阻力,排除过载因素。 风量或压力不足 原因:进口过滤器堵塞;叶轮磨损严重,间隙增大;密封(气封、碳环)磨损,内泄漏增大;管网阻力变化或存在泄漏。 修理:清洗或更换滤芯;检查并更换磨损的叶轮;测量并更换失效的密封组件;检查管网系统。 气体泄漏 原因:轴端碳环密封或气封磨损、老化;壳体密封面损坏。 修理:停机更换碳环密封组件或气封条;对壳体密封面进行修复或更换垫片。更换碳环时需注意其分段接口的错开安装,弹簧压力需均匀。 异响 原因:转子与静止件摩擦;轴承损坏;喘振(流量过小导致)。 修理:检查各部间隙,排除摩擦点;更换轴承;调整操作,确保运行点远离喘振区,必要时加装防喘振阀。

修理通用原则:必须停机、断电、隔离并执行安全锁定程序;使用专用工具;更换配件应符合原厂规格或更高等级替代品;修理后需进行单机试车,逐项检查振动、温度、压力、流量及密封性,合格后方可投入工艺联调。

第五章:面向多元工业气体的风机应用技术

稀土提纯工艺可能涉及多种气体,风机选材与设计需相应调整。系列中的C(Ce)、D(Ce)、S(Ce)、AII(Ce)等型号,均可根据气体特性定制。

气体特性与风机适配空气、氧气(O₂)、氮气(N₂)、氩气(Ar):这些常见气体,风机材料通常选用碳钢或不锈钢。输送氧气时,需严格禁油,所有通流部件需进行脱脂处理,并采用特殊密封。 二氧化碳(CO₂)、工业烟气:可能含有水分和酸性成分,具有腐蚀性。风机过流部件(叶轮、机壳)需采用不锈钢(如304、316)或更高等级耐蚀材料,并考虑防腐涂层。密封需加强。 氢气(H₂)、氦气(He):密度小、分子小、易泄漏、氢气易燃易爆。风机设计需重点关注:提高密封等级(必须采用高性能碳环密封或干气密封);防止静电积聚;电机需防爆;结构上考虑轻气体对压缩功的不同要求(理论功计算中,压缩功与气体分子量有关,对于轻气体,要达到相同压比,所需的多变功或等温功更大,这会影响电机功率选型)。 氖气(Ne)等稀有气体:通常作为贵重气体处理,核心要求是极低的泄漏率,密封方案最为关键。 混合无毒工业气体:需提供准确的气体组分,以计算平均分子量、绝热指数等关键物性参数,从而精确计算风机性能(流量、压力、功率)。材料选择需依据最具腐蚀性或特殊性的组分进行。 性能换算基础
当风机输送不同于设计介质(通常为空气)的气体时,其性能将发生变化。核心换算关系基于风机相似定律和气态方程。 流量:容积流量(立方米每分钟)主要取决于风机转速和结构,与气体种类关系不大。但质量流量(公斤每分钟)则与气体密度成正比。 压力:风机产生的压比(出口绝对压力/进口绝对压力)对于给定转速和结构是相对恒定的。但压力值(如升压)与气体密度成正比。例如,输送密度小于空气的氢气时,在相同转速和流量下,产生的升压会低于输送空气时的值。 功率:风机轴功率与质量流量和压缩功成正比。对于轻气体(如H₂),密度小,质量流量小,但因其绝热指数(k值)不同,压缩至相同压比所需的理论压缩功较大。实际功率需通过具体的性能曲线或公式重新计算,公式可描述为:风机所需轴功率正比于质量流量与每公斤气体所需压缩功的乘积。其中每公斤气体的压缩功与进气温度、压比和气体的绝热指数有关。

选型警示:绝不可直接将用于空气的风机型号简单套用于其他气体。必须向制造商提供完整的气体组分、进气温度、进气压力、所需出口压力及流量等条件,进行重新选型计算和材料选择。

第六章:结语

AI(Ce)1154-1.33型离心鼓风机作为轻稀土铈提纯生产线上的一员,其高效稳定运行是保障工艺顺行的基础。深入理解其型号含义、核心配件结构与功能、掌握科学的故障诊断与修理方法,并充分认识不同工业气体介质对风机性能与材料的特殊要求,是风机技术管理人员和设备维护人员的必备素养。随着稀土产业向精细化、绿色化发展,对风机的可靠性、能效及气体适应性提出了更高要求,这要求我们不断深化专业知识,实现设备与工艺的深度协同,从而为提升我国稀土资源综合利用水平贡献力量。

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