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重稀土铒(Er)提纯专用离心鼓风机技术解析:以D(Er)1198-1.77型风机为核心

作者:王军(139-7298-9387)

关键词:重稀土铒提纯风机、D(Er)1198-1.77、离心鼓风机、风机配件与修理、工业气体输送、稀土矿选冶

第一章:引言:离心鼓风机在重稀土铒提纯工艺中的关键角色

稀土元素,特别是重稀土如铒(Er),是现代高新技术产业不可或缺的战略资源,广泛应用于光纤通信、激光材料、核工业控制及高端永磁体等领域。铒的提取与提纯是一个极其复杂且精密的冶金化工过程,涉及焙烧、酸溶、萃取、结晶等多个单元操作。在这一系列工艺中,稳定、可靠、高效的气体输送与加压设备是保障连续生产、优化反应条件、提升产品纯度与回收率的核心动力之源。离心鼓风机,凭借其流量范围广、运行平稳、易于调节且能适应多种介质的特点,成为稀土湿法冶金生产线,特别是气体输送、物料浮选、流态化干燥及烟气处理等环节的关键设备。

本文将聚焦于重稀土铒(Er)提纯工艺中应用的高性能离心鼓风机,以其典型代表型号:D(Er)1198-1.77型高速高压多级离心鼓风机:作为核心剖析对象。文章将系统阐述该型号风机的基础知识、设计特点,并详细解析其关键配件构成、日常维护与修理要点,最后扩展到铒提纯工艺中可能涉及的其他工业气体输送风机的选型与应用概要。

第二章:重稀土提严工艺风机家族与D(Er)1198-1.77型号详解

2.1 铒提纯工艺配套风机系列概览

为满足铒提纯流程中不同压力、流量及介质特性的要求,发展出了系列化的专用离心鼓风机,主要包括:

“C(Er)”型系列多级离心鼓风机:适用于中等压力、大流量的气体输送,如为大型浸出槽或结晶罐提供搅拌曝气。 “CF(Er)”与“CJ(Er)”型系列专用浮选离心鼓风机:专为稀土浮选工序设计,特别注重气流稳定性与微气泡发生特性,对铒矿物与其他杂质的分离效率至关重要。 “AI(Er)”型系列单级悬臂加压风机:结构紧凑,适用于流量相对较小、需一定压力提升的环节,如小型反应器补气或仪表用气。 “S(Er)”型系列单级高速双支撑加压风机与“AII(Er)”型系列单级双支撑加压风机:转速高,单级压比大,运行稳定,适用于需要较高出口压力且对轴向力平衡要求严格的工况。 “D(Er)”型系列高速高压多级离心鼓风机:本文重点。该系列风机通过多级叶轮串联,实现单机高压力输出,是铒提纯过程中高压气体输送、物料气力输送及高压反应器供气的核心设备。

2.2 核心型号:D(Er)1198-1.77型高速高压多级离心鼓风机深度解析

型号 D(Er)1198-1.77是专门为重稀土铒提纯的高压工艺段设计的,其命名规则蕴含着关键性能参数:

“D”:代表 D系列高速高压多级离心鼓风机。该系列采用轴向进排气、多级叶轮背靠背或顺排设计,内置齿轮增速箱驱动,转速可达每分钟数万转,以实现高压头。 “(Er)”:标识此风机为铒(Er)提纯工艺专用或适配。意味着其材料选择(如过流部件耐蚀材料)、密封方案(防介质泄漏)、润滑系统等均针对铒提纯环境中可能存在的酸性气体、水汽或特定化学环境进行了优化设计。 “1198”:代表风机在标准进口状态(通常指进口压力为一个标准大气压,温度20℃,相对湿度50%)下的额定容积流量,单位为立方米每分钟。即,该风机设计的流量约为 1198 m³/min。这是一个非常大的流量,表明其用于大规模生产或需要大量气体循环的提纯环节。 “-1.77”:代表风机的出口绝对压力(或增压比)。此标注意味着风机出口气体绝对压力为 1.77个标准大气压(绝压)。换算成表压(相对压力)约为 0.77 kgf/cm² 或 约 75.6 kPa。这表明风机提供的是中高压力的气体。 进口气压默认:根据规则,型号中若无“/”符号分隔进口压力值,则默认风机进口压力为一个标准大气压(绝压)

性能与应用定位:
D(Er)1198-1.77风机凭借其 1198 m³/min的大流量和1.77绝压的出口压力,在铒提纯工艺中可能扮演以下角色:

高压浸出或反应釜鼓风:为高压反应装置提供富氧空气或惰性保护气(如氮气),强化气-液-固三相反应,提高铒的浸出率。 流态化干燥或焙烧尾气输送:输送经过处理后的高温烟气,用于物料的干燥或作为气流输送的动力源。 大规模气力输送:在厂区内远距离输送粉状或颗粒状的铒中间产物。 工艺循环气体增压:在封闭的工艺气体循环回路中,作为循环压缩机使用,维持系统压力平衡。

该风机的核心工作原理是:电机通过联轴器驱动齿轮箱高速轴,齿轮箱增速后带动风机主轴旋转。主轴上的多级叶轮逐级对气体做功,气体的压力和速度逐级提高,最后经蜗壳或扩压器将动能转化为压力能,输出高压气体。其气动设计遵循离心式压缩机的基本理论,如欧拉涡轮机方程描述了叶轮对气体做功的理论压头,而实际性能会受到内部流动损失(如冲击损失、摩擦损失、泄漏损失)的影响。

第三章:D(Er)1198-1.77型风机关键配件系统剖析

一台稳定运行的D系列高压风机,离不开其精密、可靠的配件系统。以下是核心部件的说明:

风机主轴:作为传递扭矩和支撑旋转部件的核心,通常采用高强度合金钢(如42CrMo)锻制,经过精密加工、热处理(调质)和动平衡校验。其刚度、临界转速设计和表面硬度直接关系到风机运行的稳定性与寿命。 风机转子总成:这是风机做功的核心部件。包括主轴、多级叶轮、平衡盘、轴套等。叶轮通常为闭式后向型,采用高强度铝合金或不锈钢(如304、316L,甚至双相钢)精密铸造或数控加工而成,以承受高转速下的巨大离心力。每级叶轮都需单独及整体进行高精度动平衡,确保残余不平衡量在极低范围内,这是避免振动超标的关键。 风机轴承与轴瓦:对于D系列高速风机,常采用滑动轴承(轴瓦)而非滚动轴承。滑动轴承(如椭圆瓦、可倾瓦)具有承载力大、阻尼特性好、适合高速运行等优点。轴瓦内衬巴氏合金,润滑油在轴与瓦之间形成稳定的油膜,实现液体摩擦。轴承箱的设计需保证充分的润滑油供应和散热。 密封系统:这是防止介质泄漏、保证工艺安全与效率的核心。 级间密封与气封(迷宫密封):在叶轮与隔板之间,采用迷宫式密封,利用多次节流效应减小级间高压气体向低压区的泄漏。 轴端密封:至关重要。常采用碳环密封。碳环密封是一种非接触式动密封,由多个分裂的碳环在弹簧力作用下紧贴轴套外圆,形成微小间隙。它具有自润滑、耐高温、适应少量窜动等优点,能有效密封工艺气体,防止其外泄至大气或轴承箱。对于特殊气体(如氧气、氢气),碳环密封的设计和材料选择更为严格。 油封:位于轴承箱端盖,主要作用是防止润滑油沿轴泄漏,并阻挡外部杂质进入。常用唇形密封或机械密封。 轴承箱:容纳主轴轴承(轴瓦)的壳体,内部有润滑油路、油温油压监测点。其结构需保证刚性,与齿轮箱和机壳的对中精度要求极高。

第四章:风机维护、常见故障与修理要点

对于D(Er)1198-1.77这类关键设备,预防性维护和精准修理是保障连续生产的生命线。

4.1 日常维护与监测

振动监测:安装在线振动监测系统,实时监控轴承座径向和轴向振动值。振动超标往往是转子不平衡、对中不良、轴承磨损或喘振的先兆。 温度监测:密切关注轴承温度(特别是巴氏合金温度)、润滑油进回油温度。异常温升可能预示轴承损坏、油路堵塞或冷却失效。 润滑油系统:定期化验润滑油品质,检查油压、油位,清洗或更换滤芯。清洁、足量、合适的润滑油是滑动轴承的“生命液”。 密封系统检查:监测工艺气体泄漏情况,定期检查碳环密封的磨损量及弹簧张力。

4.2 常见故障分析与修理

振动过大原因:转子积垢(铒提纯工艺气体中可能含尘或结晶物)导致动平衡破坏;叶轮磨损或腐蚀;联轴器对中偏移;轴承(轴瓦)间隙磨损超标;基础松动。 修理:停机,检查对中。抽出转子总成,进行清洗、检查。若叶轮损坏需更换或采用激光熔覆等技术修复。对转子进行现场或厂内动平衡校正。刮研或更换轴瓦,调整间隙。 轴承温度高原因:润滑油不足、变质或型号错误;冷却器堵塞或效率下降;轴瓦巴氏合金面损伤、刮伤;轴承负载过大(如接近喘振区运行)。 修理:检查润滑系统。检查轴瓦接触斑点,若存在拉伤、剥落需进行刮研修复或更换新瓦。确保冷却水畅通。 排气压力或流量不足原因:进口过滤器堵塞;密封(特别是碳环密封)磨损严重,内泄漏量增大;叶轮流道腐蚀或结垢导致效率下降;转速未达到额定值(检查驱动电机和齿轮箱)。 修理:清洗过滤器。检查并更换磨损的碳环密封。清理或修复叶轮流道。 喘振原因:风机在低流量、高压比的不稳定工况区运行。对于D(Er)1198-1.77,当其实际流量低于该转速下的喘振流量时发生。 处理与预防立即开大出口阀门或旁通阀,增加流量,使工况点脱离喘振区。控制系统应设置防喘振控制线(SCL),实现自动调节。操作中务必避免风机在小流量下长时间运行。

重要修理原则:涉及转子、轴承、齿轮箱等核心部件的修理,必须由具备资质的专业团队,在具备条件的维修车间进行。修理后必须重新进行对中、动平衡测试,并按照规程进行单机试车和工艺联调。

第五章:铒提纯工艺中其他工业气体输送风机选型与应用简述

铒提纯过程不仅使用空气,还可能涉及多种特种工业气体,对风机提出不同要求:

可输送气体列表: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)、混合无毒工业气体。 选型与应用要点气体性质考量密度:如输送氢气(密度极低),所需压缩功理论值小,但密封要求极高;输送氩气(密度大),功耗增加,叶轮受力也增大。 腐蚀性:如含氯、氟的工业烟气,需选择耐蚀材料(如哈氏合金、氟塑料衬里)的过流部件。 危险性氧气(O₂)输送是重中之重。必须使用禁油风机,所有与氧气接触的部件需严格脱脂处理,采用不锈钢或铜合金材料,防止因油脂燃烧引发爆炸。密封通常采用干气密封或特制氮气隔离的迷宫密封。氢气(H₂)输送则强调极高的密封性(如采用串联干气密封),防止泄漏积聚爆炸,电机需防爆。 纯度要求:如高纯氩气、氮气输送,风机内部需高度清洁,密封需保证零污染,材料应选择低出气率的不锈钢。 风机系列选择: 对于大流量、中低压力的氮气、氩气循环或吹扫,可选用 C(Er)或 AII(Er)系列。 对于氧气增压,常选用专门设计的 S(Er)或 AII(Er)系列禁油型风机。 对于小流量、高价值的氦气、氖气回收增压,可能选用 AI(Er)系列,并特别注重密封效率以减少贵气损失。 工艺烟气输送,若含尘含湿,需在风机前设置高效除尘除雾装置,并可能选择具有耐磨涂层的 C(Er)或 D(Er)系列风机。

第六章:结论

重稀土铒的提纯是一项对设备可靠性、适应性和精密性要求极高的系统工程。D(Er)1198-1.77型高速高压多级离心鼓风机作为该流程中高压大流量气体动力装备的代表,其高效稳定的运行是保障生产顺行的基石。深入理解其型号含义、掌握其关键配件(如转子、滑动轴承、碳环密封)的技术特点,并实施科学的预防性维护与精准修理,是每一位风机技术人员的核心职责。同时,根据铒提纯不同工艺段输送气体的特殊性(如氧气、氢气、惰性气体),合理选择并正确维护相应系列的风机,对于确保整个生产线的安全、环保与经济效益具有决定性意义。未来,随着稀土提纯技术的不断进步,对离心鼓风机的效率、智能控制和材料耐蚀性必将提出更高的要求,推动着专用风机技术持续向前发展。

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