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轻稀土铈(Ce)提纯专用离心鼓风机技术全解:以AI(Ce)1913-1.32型风机为核心

作者:王军(139-7298-9387)

关键词:轻稀土提纯、铈(Ce)、离心鼓风机、AI(Ce)1913-1.32、风机配件、风机维修、工业气体输送、稀土冶炼

引言:离心鼓风机在稀土提纯中的关键角色

稀土,尤其是轻稀土(铈组稀土)的提纯与分离,是现代高端制造业、新能源与高新技术产业的基石。铈(Ce)作为轻稀土中的代表性元素,其提取与纯化流程(如萃取、浮选、焙烧、气固分离等)中,对工艺气体的稳定、高效、可控输送提出了严苛要求。离心鼓风机作为提供动力风源的核心装备,其性能直接关系到生产线的效率、能耗与最终产品的纯度。本文将围绕轻稀土铈(Ce)提纯工艺流程,深入剖析专用的离心鼓风机技术,重点解读AI(Ce)1913-1.32型风机的技术内涵,并系统阐述风机关键配件、维护修理要点以及适应不同工业气体的风机选型与应用。

第一部分:轻稀土提纯工艺与风机系列概览

轻稀土铈的提纯是一个复杂的物理化学过程,常涉及焙烧分解、气体输送、浮选分离、烟气处理等多个环节。每个环节对气体的压力、流量、洁净度及介质特性要求各异,催生了针对性的风机系列。

“C(Ce)”型系列多级离心鼓风机:适用于需要中等至高压力、大流量的稳定气源供给场合,如焙烧炉鼓风、系统主工艺风供应。其多级叶轮串联结构,通过逐级增压,能效高,运行平稳。 “CF(Ce)”与“CJ(Ce)”型系列专用浮选离心鼓风机:专为稀土浮选工艺设计。浮选过程依赖大量微细、稳定气泡,要求风机提供的气压和流量极其稳定、可微调,且能适应潮湿含矿浆微粒的回风环境,在密封和抗腐蚀方面有特殊设计。 “D(Ce)”型系列高速高压多级离心鼓风机:采用齿轮箱增速,转子转速极高,能在单台机组内实现更高的压比。适用于对压力要求特别苛刻的工艺段,如高压反吹、特定反应器强制通风。 “AI(Ce)”型系列单级悬臂加压风机:本文重点机型所属系列。结构紧凑,转子为悬臂式(叶轮安装在主轴一端,另一端由轴承支撑),适用于中低压力、中等流量的加压输送。在铈提纯中,常用于物料的流化、输送风、或作为辅助工艺风源。 “S(Ce)”型系列单级高速双支撑加压风机“AII(Ce)”型系列单级双支撑加压风机:两者均为双支撑结构(叶轮位于两轴承之间,刚性更好),适用于转子较重或工况更苛刻的场合。“S(Ce)”型侧重高转速,“AII(Ce)”型更强调坚固与广泛的适应性。

可输送气体范围:为适应稀土冶炼的复杂工况,上述系列风机设计上能处理多种介质,包括:空气、工业烟气、二氧化碳(CO₂)、氮气(N₂)、氧气(O₂)、氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)、氢气(H₂)以及混合无毒工业气体。气体物性(密度、粘度、腐蚀性、爆炸性)是风机选型与材料选择的核心依据。

第二部分:核心机型深度解读:AI(Ce)1913-1.32型风机

风机型号“AI(Ce)1913-1.32”的完整释义:

“AI”:代表AI系列,即单级悬臂式加压离心鼓风机。 “(Ce)”:明确此风机为铈(Ce)及其他轻稀土元素提纯工艺专用设计,在材料选择、密封形式和结构细节上考虑了稀土生产环境(可能存在的微量腐蚀性气体、粉尘等)。 “1913”:代表风机在标准进口状态(通常指进口压力为1个标准大气压,温度20℃,输送空气)下的额定流量,单位为立方米每分钟。即此风机的设计流量为1913立方米每分钟。这是一个关键的性能参数,直接决定了其为工艺提供气量的能力。 “-1.3”:代表风机出口的表压为1.3个大气压(即相对于标准大气压的超压值)。结合流量参数,定义了风机的基本性能点:将1913 m³/min的空气从1个大气压(进口压力)加压到绝对压力约为2.3个大气压(进口大气压1+出口表压1.3)。型号中未出现“/”及进口压力值,默认为标准大气压进口。 工况关联:该型号风机流量与压力参数,通常与特定的工艺设备(如流化床、干燥器、或特定规模的跳汰机等分选设备)经过严谨的流体计算与系统阻力匹配后确定,以确保设备在高效区间运行。

AI(Ce)1913-1.32型风机的技术特点与应用场景:

结构优势:单级悬臂结构使其轴向尺寸小,结构简单,安装维护便捷。适用于空间相对受限的技改或新增工位。 性能定位:提供1.3个大气压的稳定压升,流量达1913m³/min,非常适合作为铈提纯生产线中物料气力输送、反应器底部流化布风、或为中型分选设备提供动力风源。其压力足以克服管道、阀门及设备内部的阻力,确保气体有效送达。 材料与设计考量:针对稀土工厂可能存在的工况,其过流部件(如叶轮、机壳)可能采用不锈钢或特种涂层,以抵御潜在的弱腐蚀。轴承、密封系统也进行了强化设计。

第三部分: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AI(Ce)系列为例,关键配件包括:

风机主轴:作为整个转子系统的核心承力与动力传递部件,要求极高的强度、刚性和动平衡精度。通常采用高强度合金钢锻造,经调质热处理,精密加工而成。其轴颈部分(与轴承配合处)的尺寸公差、表面光洁度至关重要。 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集合体。叶轮是心脏,其三元流设计、叶片型线、焊接或铸造质量直接决定风机效率与压力生成能力。转子总成在装配后必须进行高速动平衡校正,将残余不平衡量控制在极低范围内,这是保证风机低振动、长寿命运行的前提。 风机轴承与轴瓦:对于AI(Ce)这类中型风机,常采用滑动轴承(轴瓦)。轴瓦内衬巴氏合金,提供优异的抗冲击性和阻尼特性,运行平稳。其润滑通常采用强制油润滑系统,确保油膜稳定形成,带走摩擦热。轴承的间隙调整、瓦背过盈量是装配关键。 密封系统气封与级间密封:通常在机壳与轴之间设置迷宫密封,利用多道曲折间隙形成流动阻力,极大减少高压侧气体向低压侧的泄漏。密封齿的间隙是核心调整参数。 油封:位于轴承箱两端,防止润滑油外泄,并阻止外部灰尘、水汽进入轴承箱。常用骨架油封或机械式油封。 碳环密封:在一些要求更高、或输送特殊气体(如氢气)的机型中,会采用碳环密封作为轴端密封。它由多个石墨环组成,在弹簧力作用下紧密贴合轴套,实现近乎零泄漏的密封效果,尤其适用于不允许介质外泄或空气内漏的工况。 轴承箱:是容纳轴承、轴瓦、润滑油并为其提供稳定支撑的铸件。其结构的刚性、冷却油路的通畅、以及与机壳的对中精度,是保证轴承良好工作环境的基础。

第四部分:风机常见故障与修理要点

风机在长期运行后会出现性能下降或故障,及时、专业的维修是保障生产连续性的关键。

振动超标原因:最常见原因是转子动平衡失效(叶轮磨损、积灰、粘附物料不均);轴承磨损、间隙增大;对中不良;基础松动;临界转速共振等。 修理:停机后,首要检查转子。对叶轮进行彻底清洗,检查有无磨损或裂纹。之后必须上平衡机进行现场动平衡离线动平衡校正。检查并更换磨损的轴瓦,重新调整间隙。精确复核电机与风机、风机各部件间的对中数据。 轴承温度过高原因:润滑油油质劣化、油量不足或油路堵塞;轴承(轴瓦)磨损、间隙不当导致摩擦加剧;冷却系统失效;负载过大或喘振。 修理:检查润滑系统,更换合格润滑油,清洗滤网和油路。检测轴瓦接触斑点与间隙,按标准修复或更换。确保冷却水畅通。排查工艺系统,避免风机在喘振区运行。 风量或压力不足原因:进口过滤器堵塞;密封间隙(特别是迷宫密封、碳环密封)磨损过大,内泄漏严重;叶轮腐蚀、磨损导致型线改变;转速下降(如皮带打滑)。 修理:清洗或更换过滤器。测量并调整各部位密封间隙至设计值,磨损严重的密封件必须更换。评估叶轮状态,严重磨损需修复或更换叶轮,这是恢复性能的核心手段。 异响原因:轴承损坏;转子与静止件发生摩擦(扫膛);喘振产生的周期性吼叫声;松动件震动。 修理:立即停机检查。辨别声音来源,重点检查轴承、密封部位有无摩擦痕迹。调整转子轴向和径向位置,消除摩擦。通过调整出口阀门开度或设置防喘振控制系统,避免喘振发生。

修理通用原则:任何修理前,必须切断电源并做好安全隔离;拆卸过程标记好各部件相对位置;使用专用工具;更换配件必须采用原厂或同等及以上规格的合格备件;修理后应进行单机试车,监测振动、温度、电流等参数合格后方可投入工艺联调。

第五部分:输送工业气体的特殊考量

当AI(Ce)等系列风机用于输送非空气介质时,设计、操作与维护需额外注意:

气体密度影响:风机产生的压头与气体密度成正比。输送氢气(H₂)等轻气体时,密度远小于空气,风机压头会大幅下降,要达到相同压力需特殊设计;输送二氧化碳(CO₂)等重气体时,压头会升高,电机易过载。选型时必须进行严格的性能换算,公式可描述为:风机压力与气体密度的一次方成正比,轴功率与气体密度的一次方成正比。 腐蚀性与材料选择:输送工业烟气、氧气(尤其是高压氧)时,腐蚀性和氧化性剧增。叶轮、机壳需升级为更高级别的不锈钢(如316L)、蒙乃尔合金或进行特种防腐处理。氧气用风机必须严格去油脱脂,防止燃爆。 密封特殊性:对于氢气等易燃易爆、渗透性极强的气体,必须采用碳环密封、干气密封等零泄漏或可控泄漏的高端密封形式,并配备安全的泄漏气导排系统。 安全规范:输送可燃、助燃或有毒气体时,风机及其电气设备需符合相应的防爆等级(如Ex d IIB T4 Gb),并设置气体泄漏监测和联锁停机装置。

结语

在轻稀土铈(Ce)的精细化提纯道路上,离心鼓风机并非简单的辅助设备,而是渗透于关键工艺环节的动力命脉。深刻理解如AI(Ce)1913-1.32这样专用型号背后的技术语言,熟练掌握其核心配件的机理与维修技艺,并审慎应对不同工业气体输送带来的挑战,是每一位风机技术管理者与维护者的核心职责。唯有做到选型精准、维护得当、适配工艺,才能确保风机这颗“工业心脏”高效、长寿地跳动,为我国稀土战略资源的清洁、高效提取保驾护航。

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