重稀土钬（Ho）提纯专用风机：D(Ho)1046-2.15型离心鼓风机技术详解

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重稀土钬（Ho）提纯专用风机：D(Ho)1046-2.15型离心鼓风机技术详解

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：重稀土钬提纯、离心鼓风机、D(Ho)1046-2.15、风机配件、风机维修、工业气体输送、多级离心风机、稀土冶炼

引言：稀土提纯工艺与风机的关键角色

稀土，尤其是重稀土元素如钬（Ho），是现代高科技产业不可或缺的战略资源，广泛应用于永磁材料、光纤通信、核控制棒、医疗设备及尖端军工等领域。钬元素的提纯是一个极为复杂且精密的物理化学过程，涉及焙烧、酸溶、萃取、结晶等多个环节。在这些工艺中，可靠、稳定且精确的流体输送设备:特别是离心鼓风机，扮演着“动力心脏”的关键角色。它们负责为焙烧炉提供富氧空气、为反应釜输送或循环保护性/反应性气体（如N₂、CO₂）、驱动浮选分离过程，并在真空或加压过滤等单元操作中创造必要的气流条件。

针对稀土提纯，尤其是钬元素提取中高温、腐蚀、介质多变及高可靠性要求等严苛工况，业界开发了专门的“Ho”系列离心鼓风机。本文将深入剖析该系列中的一款核心设备:D(Ho)1046-2.15型高速高压多级离心鼓风机，并系统阐述其基础知识、配件构成、维修要点，以及其在输送各类工业气体中的应用考量。

第一章 “Ho”系列专用离心鼓风机概览

“Ho”系列风机是针对重稀土钬提纯工艺特殊需求而设计或选型适配的专用风机家族，涵盖了从低压大风量到高压小流量的多种应用场景：

C(Ho)型系列多级离心鼓风机：通常为常规转速的多级离心式，适用于工艺中需要中等压力、稳定流量的气体输送环节，如为大型反应系统提供持续风源。 CF(Ho)与CJ(Ho)型系列专用浮选离心鼓风机：专门为稀土浮选工艺优化设计。浮选过程需要将空气或特定气体以微小气泡形式均匀弥散于矿浆中，这类风机在设计上注重气压与流量的平衡，以及运行的平稳性，以确保气泡大小和分布均匀，直接影响钬与其他矿物的分离效率。 D(Ho)型系列高速高压多级离心鼓风机：本系列的代表，采用高转速设计，通过串联多个叶轮逐级加压，能在紧凑结构下实现较高的出口压力。是满足焙烧、高压鼓泡、气体循环增压等高压需求环节的主力机型。文章核心型号D(Ho)1046-2.15即属于此系列。 AI(Ho)型系列单级悬臂加压风机与AII(Ho)型系列单级双支撑加压风机：均为单级结构。AI型结构紧凑，适用于中低压、中等流量的场合；AII型采用双支撑结构，转子稳定性更好，适用于轴向力较大或对运行稳定性要求更高的单级加压流程。 S(Ho)型系列单级高速双支撑加压风机：结合了高转速与双支撑的优点，能够在单级叶轮下实现较高的压升，适用于需要较高压力但级数限制严格的工艺点。

这些风机可安全输送的气体范围广泛，包括但不限于：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。材质选择和密封设计需根据具体气体性质（如氧化性、惰性、可燃性、腐蚀性）进行特殊配置。

第二章 D(Ho)1046-2.15型风机深度解析

2.1 型号释义与技术参数解读

型号：D(Ho)1046-2.15 “D”：代表该风机属于“D型系列高速高压多级离心鼓风机”。 “(Ho)”：明确标识此风机专为“重稀土钬提纯”工艺适配或特殊设计，在材质、密封、结构强度等方面考虑了钬提纯工艺的特定要求（如可能接触酸性气体、需要高纯净度防止污染等）。 “1046”：表示风机在设计工况下的进口体积流量为每分钟1046立方米。这是风机选型的核心参数之一，直接关系到其满足特定工艺气体处理能力。 “-2.15”：表示风机出口的表压为2.15个大气压（绝对压力约为3.15 atm）。这是一个重要的压力参数，表明该风机能够将气体压缩至较高的压力，适用于需要克服系统较大阻力或进行高压反应的工艺环节。 进风口压力默认：根据提供的命名规则，型号中未使用“/”符号，因此默认其设计进风口压力为1个标准大气压（常压）。 设计工况点：综合流量与压力参数，D(Ho)1046-2.15风机设计用于在常压下吸入气体，并将其压缩至2.15倍大气压，同时保持1046 m³/min的稳定流量输出。此工况点通常与钬提纯流程中的高压氧化焙烧、强化浸出鼓泡或高压气体循环系统相匹配。

2.2 核心结构与工作原理

D(Ho)型风机为多级离心式结构。其核心工作原理是：驱动电机通过增速齿轮箱（或直接由高速电机）带动风机主轴高速旋转，固定于主轴上的风机转子总成（包含多个串联的叶轮和隔套）随之转动。气体从进气室轴向进入，流经第一个叶轮，在高速旋转的叶轮叶片作用下获得动能和静压能；随后气体进入扩压器，将部分动能转化为静压能；接着流入回流器引导至下一级叶轮入口，进行再次加压。此过程逐级重复，直至末级叶轮出口，气体已达到设计的最终压力（2.15 atm），经蜗壳收集后从出风口排出。

这种多级串联的方式，使风机能在单机内实现高压比，同时通过合理的级间设计保持较高效率。

第三章关键配件与子系统详解

为确保D(Ho)1046-2.15在严苛工况下长期稳定运行，其关键配件采用了特殊设计和材料。

风机主轴：作为转子的核心承载件，必须具有极高的强度、刚度和疲劳抗力。通常采用高强度合金钢（如42CrMo）整体锻制，经调质处理和多级精密加工（磨削）而成，确保各装配段的同心度和表面光洁度。其临界转速设计必须远高于工作转速，以避免共振。 风机转子总成：包括叶轮、隔套、平衡盘、轴套等组件。叶轮是核心做功部件，针对不同气体（如腐蚀性的含氟烟气或纯净的N₂），可能采用不锈钢（如316L）、双相钢、甚至钛合金等材料。叶轮需经过动平衡和超速试验，确保在高转速下的稳定。平衡盘用于平衡多级叶轮产生的巨大轴向力。 风机轴承与轴瓦：高速高压风机常采用滑动轴承（轴瓦）。风机轴承用轴瓦通常为剖分式，内衬巴氏合金等高性能减摩材料，具有良好的嵌藏性、顺应性和抗胶合能力。润滑油在轴颈与轴瓦间形成稳定的压力油膜，实现液态摩擦，运行平稳，阻尼特性好，能有效吸收振动。轴承座配备恒温、恒压的强制润滑系统。 密封系统：防止气体泄漏和润滑油污染的关键。 气封与级间密封：通常在级间和轴端采用迷宫密封。利用一系列环形齿隙形成曲折通道，增大流动阻力以减少气体泄漏。对于贵重或有毒气体，可能采用更精密的碳环密封。碳环具有自润滑、耐高温、摩擦系数低且能适应微小径向跳动的优点，密封效果优于传统迷宫密封。油封：位于轴承箱两端，主要防止润滑油沿轴向外泄。常用形式包括骨架油封、迷宫式油封或复合式油封。 轴承箱：是容纳主轴轴承、轴瓦及部分密封的刚性壳体。它必须保证轴承孔位的精确对中，并具有良好的散热结构。箱体通常为铸铁或铸钢件，内设油路通道。 润滑系统：独立的强制循环润滑站，包含油箱、油泵、双联过滤器、油冷却器、加热器、压力及温度监测仪表等，为轴承和齿轮箱提供清洁、温度适宜的润滑油，是风机安全运行的“生命线”。 监测与控制系统：通常配备轴振动、轴位移、轴承温度在线监测探头，以及进出口压力、流量、过滤器压差等仪表，接入PLC或DCS系统，实现连锁保护和智能控制。

第四章风机维修维护核心要点

对于D(Ho)1046-2.15这类关键设备，预防性维护和精准维修至关重要。

日常与定期维护：每日：检查油位、油温、油压；监听运行声音；检查有无泄漏；记录振动、温度、压力参数。定期：化验润滑油品质，定期更换；清洗或更换油过滤器滤芯；检查联轴器对中情况；紧固地脚螺栓。 关键部件检修： 转子总成：大修时需对转子进行现场动平衡或返厂动平衡校正。检查叶轮焊缝有无裂纹，叶片有无腐蚀或磨损，流道有无结垢。平衡盘密封间隙是检修关键数据，需严格按制造厂标准调整。轴瓦：检查巴氏合金层有无磨损、剥落、裂纹或烧熔痕迹。测量轴瓦间隙（顶隙、侧隙）和接触角，超标必须刮研或更换。更换新轴瓦必须进行刮研，确保接触点均匀。主轴：进行无损探伤（如磁粉或超声波），检查有无表面裂纹或内部缺陷。测量各轴颈的圆柱度和圆度，以及关键轴段的径向跳动。密封：检查迷宫密封齿的磨损情况，间隙过大需更换密封件。碳环密封检查环的磨损量和弹性元件的弹力，更换时需成组更换并保证环在槽内活动灵活。 对中复查：维修后，电机、齿轮箱、风机之间的联轴器对中必须精确复查，冷态对中需考虑热膨胀的补偿值，这是避免异常振动的关键。 试车与验收：维修后必须遵循“点动-短时运行-加载运行”的步骤。密切监测启动电流、振动值（应符合ISO 10816或GB/T标准）、轴承温度上升情况，以及各密封点有无泄漏。只有所有参数稳定在允许范围内，方可投入正式运行。

第五章输送工业气体的特殊考量

D(Ho)1046-2.15等“Ho”系列风机输送不同工业气体时，设计、操作和维护需针对性调整：

气体密度影响：风机的压头（压力）与气体密度成正比，而轴功率与密度成正比。例如，输送密度远小于空气的氢气（H₂）时，在相同转速和流量下，产生的压头和所需功率会大幅下降；反之，输送密度大的氩气（Ar）则会增加。选型时必须明确介质及其工况下的密度。 腐蚀性与材质选择：输送含酸性成分（如从矿石中释放的HF、SO₂）的工业烟气，过流部件（叶轮、蜗壳、密封）需采用耐腐蚀合金或进行防腐涂层处理。输送高纯度氧气（O₂）时，所有接触部件必须彻底脱脂，禁油，并采用铜合金或不锈钢等不易发生火花摩擦的材料，防止燃爆。 安全性：对于氢气等可燃气体，风机设计需满足防爆标准（如Ex d IICT4），采用防爆电机，静电接地良好，并配备气体泄漏检测仪。对于氮气（N₂）、氩气（Ar）等惰性气体，需注意密闭空间可能引起的窒息风险，检修前充分置换和通风。 密封要求：输送贵重气体（如氦气He、氖气Ne）或有毒气体时，密封等级要求极高，需优先选用碳环密封或干气密封等高性能密封形式，最大限度减少泄漏。 温度与冷却：输送高温气体（如工业烟气）时，需考虑主轴冷却、轴承隔热以及壳体热膨胀对对中的影响。润滑系统和轴承箱可能需要特殊的冷却设计。

结论

D(Ho)1046-2.15型高速高压多级离心鼓风机作为重稀土钬提纯工艺中的关键动力设备，其高性能、高可靠性和介质适应性是保障钬元素高效、高纯提取的基石。深入理解其型号含义、工作原理、精细化的配件构成以及针对性的维修维护策略，是每一位风机技术管理人员和设备维护人员的必备技能。同时，充分认识不同工业气体的物化特性对风机运行的影响，是实现安全、经济、长周期运行的根本。随着稀土战略地位的不断提升，“Ho”系列专用风机及其所代表的高端流体机械，必将在我国稀土工业的升级发展中发挥愈加重要的作用。

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