轻稀土铈(Ce)提纯风机AI(Ce)846-2.5技术详解

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：稀土提纯 铈(Ce) 离心鼓风机 AI(Ce)846-2.5 风机配件 风机维修 工业气体输送 多级离心风机

一、轻稀土提纯与离心鼓风机技术概述

轻稀土，又称铈组稀土，主要包括镧、铈、镨、钕等元素，其中铈(Ce)作为含量最丰富的稀土元素，在冶金、化工、催化、玻璃陶瓷等领域有着广泛应用。铈的提纯工艺涉及焙烧、浸出、萃取、沉淀等多个环节，这些环节对气体输送设备有着特殊而严格的要求。

在稀土提纯过程中，离心鼓风机承担着关键的气体输送任务：向焙烧炉提供助燃空气，为浸出槽输送氧气促进反应，向萃取车间供应压缩空气作为动力源，以及输送各种工艺气体。这些应用场景对风机的耐腐蚀性、密封性、压力稳定性和流量调节精度都提出了极高要求。

我公司针对稀土提纯行业特殊工况研发的C(Ce)系列、CF(Ce)系列、CJ(Ce)系列、D(Ce)系列、AI(Ce)系列、S(Ce)系列和AII(Ce)系列专用离心鼓风机，经过多年现场验证，已成为稀土行业气体输送的首选设备。其中，AI(Ce)系列单级悬臂加压风机因其结构紧凑、维护简便、性价比高等特点，在中小型稀土提纯项目中应用尤为广泛。

二、AI(Ce)846-2.5型离心鼓风机技术解析

2.1 型号含义与基本参数

风机型号“AI(Ce)846-2.5”的完整解读如下：

该型号风机主要设计参数：

2.2 结构特点与设计优势

AI(Ce)846-2.5采用单级悬臂式结构，这种设计具有以下显著优势：

结构紧凑性：悬臂式设计取消了风机非驱动端的支撑，大大缩短了轴向尺寸，减少了占地面积。对于稀土提纯车间空间有限的场合，这一特点尤为重要。

维护便利性：只需拆除联轴器护罩和进口管路，即可将整个转子组件向后抽出进行检查和维护，无需拆除进出口管道，大幅减少了停机时间。

气动性能优化：叶轮采用后向叶片设计，效率曲线平坦，能够在较宽的流量范围内保持高效运行。针对稀土提纯过程中可能出现的压力波动，该设计提供了更好的适应性。

材质针对性选择：与铈提纯工艺接触的过流部件（叶轮、蜗壳）可根据输送介质的不同选择相应材质。输送空气时采用优质碳钢喷涂防腐涂层；输送腐蚀性工业烟气时可采用不锈钢或特种合金；输送氧气时则采用脱脂处理并严格禁油。

2.3 在铈提纯工艺中的应用定位

AI(Ce)846-2.5主要适用于以下铈提纯环节：

焙烧工序供风：在铈精矿焙烧过程中，需要稳定压力的空气供应以确保燃烧充分。846立方米/分钟的流量可满足中型焙烧炉的需求，2.5个大气压的压力足以克服炉内阻力和管道损失。

氧化反应供氧：在某些湿法提纯工艺中，需要向反应槽中通入氧气或富氧空气促进铈的氧化。该型号风机可通过材质和密封的特殊处理适应氧气输送要求。

气力输送系统：用于输送铈的中间产物或添加剂，风机的稳定压力输出确保了物料输送的连续性。

废气处理系统：为尾气吸收塔或洗涤塔提供动力气流，帮助有害气体的处理。

三、风机关键配件详解

3.1 风机主轴系统

AI(Ce)846-2.5的主轴采用42CrMoA合金钢整体锻造，经调质处理后硬度达到HB240-280，具有优良的综合机械性能。主轴的设计充分考虑了悬臂结构的特点：

临界转速设计：工作转速（2950 rpm）远低于一阶临界转速（通常设计在4500 rpm以上），确保转子在运行中避开共振区域。

轴颈精度：与轴承配合的轴颈部位加工精度达到IT6级，表面粗糙度Ra≤0.8μm，并进行高频淬火处理，表面硬度达到HRC50-55，耐磨性大幅提升。

轴肩过渡：所有轴肩部位采用圆弧过渡，半径不小于5mm，有效减少应力集中。

3.2 轴承与轴瓦系统

该型号风机采用滑动轴承（轴瓦）支撑，相比滚动轴承具有以下优势：

承载能力大：滑动轴承的单位面积承载能力可达滚动轴承的5倍以上，更适合高速重载场合。

阻尼特性好：油膜具有良好的减振性能，能有效吸收转子的振动。

寿命长：正常维护下，滑动轴承的使用寿命可达5-8年，远超滚动轴承。

轴瓦材料为锡锑轴承合金（ChSnSb11-6），厚度3-5mm，浇铸在铸钢瓦背上。轴承间隙按主轴直径的0.12%-0.15%设计，配合面刮研至接触点每平方厘米不少于3点。

润滑系统采用强制循环供油，油压维持在0.1-0.15 MPa，油温控制在35-45℃之间，配备双油泵（一用一备）和油冷却器，确保轴承在任何工况下都有充足的润滑和冷却。

3.3 转子总成

转子是风机的核心部件，AI(Ce)846-2.5的转子总成包括：

闭式叶轮：采用后向叶片设计，叶片数12片，出口安装角45°。叶轮材料根据介质选择，标准配置为Q345R低合金钢，并进行动平衡校验，剩余不平衡量不超过1.5g·mm/kg。

平衡盘：考虑到悬臂结构的不对称性，在叶轮背部设计了平衡盘，平衡部分轴向力，减少推力轴承的负荷。

轴套：保护主轴免受介质腐蚀和磨损，可更换设计延长了主轴使用寿命。

转子组装后整体进行动平衡校验，平衡精度达到G2.5级（ISO1940标准），确保运行平稳。

3.4 密封系统

针对稀土提纯中可能涉及的有毒、有害或贵重气体，AI(Ce)846-2.5配备了多重密封系统：

气封（迷宫密封）：在叶轮进口处设置迷宫密封，减少内部泄漏。密封齿数通常为5-7个，齿顶间隙控制在0.2-0.4mm之间，根据介质温度和材料热膨胀系数精确计算。

油封：轴承箱两侧采用骨架油封与迷宫组合密封，防止润滑油泄漏和外部灰尘进入。

碳环密封：在轴穿过机壳的部位，可根据客户要求选配碳环密封。这种密封适用于不允许有任何泄漏的场合，如输送氢气、有毒气体等。碳环由6-8个分段环组成，依靠弹簧力抱紧主轴，磨损后可自动补偿。

氮气密封系统：对于输送氧气等特殊介质的场合，可配置氮气密封系统，在碳环外侧通入低压氮气，形成气幕阻止介质外泄。

3.5 轴承箱与润滑系统

轴承箱为铸铁件，箱体壁厚不小于15mm，具有足够的刚性和减振性能。箱体设计确保在热态运行时，轴承中心线与风机中心线保持一致。

润滑系统包括：

四、风机维修与维护要点

4.1 日常维护

运行监测：每日记录风机的振动、轴承温度、油压、油温等参数。振动值应不超过4.5 mm/s（均方根值），轴承温度不超过75℃。

润滑管理：每三个月取样化验润滑油，检测水分、酸值、粘度变化和金属颗粒含量。每年至少更换一次润滑油，换油时彻底清洗油箱。

密封检查：每月检查各密封点泄漏情况，碳环密封的泄漏量通常不超过10 L/min（标况）。

4.2 定期检修

小修（每6个月）：检查联轴器对中，误差不超过0.05mm；检查地脚螺栓紧固情况；清理油过滤器；检查密封状况。

中修（每2年）：包括小修所有项目，增加：打开轴承箱检查轴瓦磨损情况，磨损量超过原厚度1/3时应更换；检查叶轮磨损和积垢情况并清理；校验仪表精度。

大修（每4-5年或根据实际运行状况）：全面解体检查，重点包括：

4.3 常见故障处理

振动超标：可能原因包括转子不平衡、对中不良、轴承磨损、基础松动等。处理步骤：首先检查对中和地脚螺栓；若无改善，停机检查轴承和转子平衡。

轴承温度高：可能原因包括润滑油不足或变质、冷却效果差、轴承间隙过小、负载过大等。处理措施：检查油系统运行状况，化验油品，必要时调整轴承间隙。

压力不足：可能原因包括进口过滤器堵塞、密封磨损内漏增加、叶轮磨损或积垢、转速下降等。应检查过滤器和密封状况，清洗叶轮，校验电机转速。

异常噪音：可能原因包括轴承损坏、转子与静止件摩擦、喘振等。需立即停机检查，防止事故扩大。

五、工业气体输送的特殊考虑

AI(Ce)系列风机虽然以空气输送为基准设计，但通过材质、密封和设计的调整，可适应多种工业气体的输送要求：

5.1 氧气输送

5.2 氢气输送

5.3 腐蚀性气体（如工业烟气）

5.4 惰性气体（氦、氖、氩）

5.5 混合气体

六、与其他系列风机的比较与选型建议

6.1 AI(Ce)系列与S(Ce)、AII(Ce)系列的比较

S(Ce)系列（单级高速双支撑加压风机）采用双支撑结构和更高转速（可达10000 rpm以上），压力可达4-6个大气压，但结构复杂，维护要求高，适用于更高压力的场合。

AII(Ce)系列（单级双支撑加压风机）采用双支撑但常规转速，稳定性优于悬臂结构，适用于长期连续运行的重载工况，但轴向尺寸较大。

AI(Ce)系列的优势在于结构紧凑、维护简便、性价比高，特别适合压力要求适中（1.3-3.0大气压）、空间有限的场合。

6.2 AI(Ce)与多级离心风机的比较

C(Ce)系列（多级离心鼓风机）通过多个叶轮串联实现更高压力（可达8个大气压以上），效率较高，但结构复杂，价格昂贵。

D(Ce)系列（高速高压多级离心鼓风机）结合了多级和高速的优点，压力可达15个大气压以上，是高压应用的首选。

对于大多数铈提纯工艺，压力要求通常在1.5-3.0大气压范围内，AI(Ce)系列完全能够满足要求，且投资和运行成本远低于多级风机。

6.3 选型建议

在铈提纯项目中选择风机型号时，建议遵循以下流程：

对于典型的铈提纯项目，当流量在500-1200立方米/分钟、压力在1.3-3.0大气压范围内时，AI(Ce)系列通常是性价比最高的选择。AI(Ce)846-2.5恰好处于这个区间的中上位置，能够满足中型稀土提纯厂的大部分气体输送需求。

七、结语

AI(Ce)846-2.5型离心鼓风机作为专门为轻稀土铈提纯工艺优化的气体输送设备，在结构设计、材料选择、密封技术和维护便利性等方面都体现了针对行业特殊需求的深入思考。通过对风机各个部件的精心设计和制造质量控制，确保了设备在苛刻的工业环境中长期稳定运行。

随着稀土提纯技术的不断进步和对产品质量要求的不断提高，对配套风机设备的要求也将日益严格。未来，我们将继续优化产品设计，特别是在节能降耗、智能监控、适应更复杂介质等方面进行技术创新，为我国稀土工业的可持续发展提供更优质的气体输送解决方案。

对于正在规划或改造铈提纯项目的用户，建议尽早与风机技术团队沟通，将气体输送需求纳入整体工艺设计考虑，通过科学的选型和合理的配置，确保风机系统与生产工艺完美匹配，为稳定生产和降低运营成本奠定坚实基础。