重稀土钬（Ho）提纯专用离心鼓风机技术详解:以D(Ho)669-2.18型风机为核心

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重稀土钬（Ho）提纯专用离心鼓风机技术详解:以D(Ho)669-2.18型风机为核心

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：重稀土钬（Ho）提纯、离心鼓风机、D(Ho)669-2.18、风机配件、风机修理、工业气体输送、稀土矿选冶

引言

在战略性矿产资源:稀土，特别是重稀土的分离与提纯工艺中，气体输送与氛围控制是至关重要的环节。作为工艺气体的“心脏”，离心鼓风机的性能直接关系到生产过程的效率、能耗、安全性与最终产品的纯度。针对重稀土元素钬（Ho）的提纯流程，其对风机的压力、流量、密封性、材质兼容性及运行稳定性提出了极为苛刻的要求。本文将围绕钬（Ho）提纯专用风机展开，重点剖析D(Ho)669-2.18这一典型高速高压多级离心鼓风机的基础知识，并对其关键配件、常见修理维护要点，以及输送各类工业气体的适应性进行系统阐述，以期为相关领域的技术人员提供参考。

第一章：重稀土提纯工艺与风机系列概述

重稀土钬的提纯通常涉及溶剂萃取、离子交换、真空蒸馏等多种化工单元操作，这些过程往往需要精确控制氧化、还原或惰性保护气氛，并需要风机提供稳定可靠的气体动力，用于物料的流态化输送、反应器加压、尾气处理或工艺循环。

为满足复杂工况，风机技术发展出了多个专用系列：

“C(Ho)”型系列多级离心鼓风机：适用于中高压、大流量的稳定输送场景，常作为主工艺气源。 “CF(Ho)”与“CJ(Ho)”型系列专用浮选离心鼓风机：针对稀土矿浮选工序设计，注重抗磨损与防堵塞特性，确保浮选气泡的均匀稳定。 “D(Ho)”型系列高速高压多级离心鼓风机：本文核心机型所属系列，采用高转速设计，在紧凑结构下实现更高的单机压比，是高压气体输送和精密氛围控制的关键设备。 “AI(Ho)”型系列单级悬臂加压风机：结构紧凑，适用于中小流量、中低压的加压或通风场合。 “S(Ho)”型系列单级高速双支撑加压风机：高转速单级叶轮，双支撑结构刚性好，适合中高压、洁净气体输送。 “AII(Ho)”型系列单级双支撑加压风机：经典的双支撑单级结构，运行平稳可靠，适用范围广。

这些风机根据工艺需求，可输送空气、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。气体性质（密度、粘度、腐蚀性、危险性）是风机选型与设计的决定性因素之一。

第二章：核心机型深度解析:D(Ho)669-2.18型高速高压多级离心鼓风机

2.1 型号命名规则解析
型号“D(Ho)669-2.18”遵循了明确的编码规范：

“D”：代表风机系列，即“D型高速高压多级离心鼓风机”。 “(Ho)”：明确标识此风机为重稀土钬（Ho）提纯工艺的专用或优化型号，意味着其在材质选择、密封配置、防腐处理等方面针对钬提纯环境（可能存在的酸性氛围、微量腐蚀性介质等）进行了特别设计。 “669”：表示风机在标准进口状态（通常指进气压力为1个标准大气压，温度20℃）下的额定流量，单位为立方米每分钟。因此，该风机的额定流量为 669立方米每分钟。 “-2.18”：表示风机出口的绝对压力值为 2.18个标准大气压。根据规则，若未标注进口压力，则默认进口压力为1个标准大气压。因此，该风机产生的升压（压差）为1.18个大气压，折合约118千帕。

作为对比，D(Ho)300-1.8型风机表示：D系列钬提纯专用，流量300立方米每分钟，出口压力1.8个大气压（升压0.8个大气压）。

2.2 性能特点与在钬提纯中的应用
D(Ho)669-2.18型风机结合了“高速”与“多级”两大技术特点。

高速设计：采用高性能齿轮箱或变频电机驱动，使转子达到每分钟数千甚至上万转的转速。根据离心力与压头关系的物理原理（压头与叶轮圆周速度的平方成正比），高转速能在单级叶轮尺寸较小的情况下获得更高的能量头，从而实现设备小型化、高效化。 多级串联：将多个叶轮串联在同一主轴（或通过增速齿轮串联在不同轴上），气体逐级压缩。每级叶轮对气体做功，气体压力和温度逐级升高。级间通常设有导流器（扩压器）和回流器，用于将动能有效转化为压力能，并引导气体以最佳角度进入下一级。多级结构是实现高压比（如从1 atm升至2.18 atm）的核心手段。 应用场景：在钬提纯中，D(Ho)669-2.18可能用于：为高压反应釜提供惰性保护气（如氮气、氩气）的加压输送；为真空系统的前级提供增压；为气体循环工艺（如氢气循环还原）提供动力；或为尾气处理系统的强制通风提供压力源。其2.18个大气压的出口压力能够克服工艺流程中反应器、管道、阀门、净化装置等串联形成的高系统阻力。

第三章：风机关键配件详解

D(Ho)系列风机的可靠运行依赖于一系列精密、耐用的核心配件。

3.1 风机转子总成
这是风机的“心脏”，由主轴、多个叶轮、平衡盘、推力盘以及必要的套筒、锁紧螺母等组成。

主轴：采用高强度合金钢（如42CrMo）锻造，经调质热处理，具有优异的综合机械性能。精密的加工确保各装配段的同心度与跳动公差。叶轮：是核心做功元件。针对不同气体（如腐蚀性的工业烟气或纯净的惰性气体），叶轮材质可选高强度铝合金、不锈钢（如304、316L）、甚至钛合金。叶片型线采用三元流设计，以追求高效率。每个叶轮在装配前和转子动平衡后，都需进行超速试验。 平衡盘与推力盘：用于平衡转子在多级压缩中产生的巨大轴向推力，减少止推轴承的负荷，保障转子轴向定位精度。

3.2 轴承与润滑系统

风机轴承（轴瓦）：D(Ho)系列高压高速风机常采用滑动轴承（轴瓦）。轴瓦材料多为巴氏合金（锡锑铜合金），具有良好的嵌入性、顺应性和抗胶合能力，适合高速重载。轴承箱为剖分式结构，便于安装维护。润滑油在轴与轴瓦间形成稳定的油膜，实现液体摩擦。 轴承箱：承载转子总成和轴承的部件，其刚性、对中性和散热设计至关重要。内部设有油路，确保润滑油能到达每一个润滑点。

3.3 密封系统
密封是防止气体泄漏、维持机内压力、隔绝润滑油的关键，在输送昂贵、危险或高纯度气体时尤为重要。

气封（级间密封与轴端密封）：通常采用迷宫密封。在转子上加工出一系列齿槽，与静止件上的蜂齿形成一系列节流间隙与膨胀空腔，使气体泄漏路径受阻，有效减少级间窜气和轴端泄漏。材质需与气体兼容，常用铝青铜或不锈钢。油封：位于轴承箱两端，防止润滑油沿轴向外泄。常用形式包括骨架油封或更先进的迷宫式油封与甩油环组合。 碳环密封：在输送高危险性（如氢气）、高纯度或不允许被润滑油污染的气体（如氧气）时，会采用干气密封或碳环密封作为主轴向密封。碳环密封由多个石墨环组成，在弹簧力作用下与轴套保持微米级间隙，几乎实现零泄漏，且无需润滑油，可靠性高。

第四章：风机维护与修理要点

对D(Ho)669-2.18这类精密设备的预防性维护和及时修理是保障其长周期稳定运行的关键。

4.1 日常巡检与维护

振动与温度监测：使用振动分析仪定期监测轴承箱、机壳的振动速度或位移值。使用红外测温枪监测轴承温度、润滑油温。异常振动或温升是故障的早期征兆。 润滑油管理：定期检查油位、油质，按周期更换润滑油和滤芯。油品需严格按制造商规定选择。 密封检查：检查油封、气封是否有泄漏迹象。对于碳环密封，需监控其密封气系统的压力和流量。

4.2 常见故障与修理

振动超标：原因：转子动平衡破坏（叶轮结垢、磨损、异物撞击）；对中不良；轴承磨损；基础松动；喘振（系统阻力突变或流量过低导致）。修理：停机，重新进行转子动平衡校正（需在动平衡机上完成）。重新校正电机与风机、风机与齿轮箱的对中（使用激光对中仪精度更高）。检查更换磨损的轴瓦。紧固地脚螺栓。检查并调整工况，避免在喘振区运行。 轴承温度过高：原因：润滑油不足或变质；轴承间隙过小；轴承巴氏合金层损伤（磨损、剥落、烧瓦）；冷却系统失效。修理：补充或更换合格润滑油。测量并调整轴承间隙至设计值。刮研或更换新轴瓦。检修油冷器或冷却水管路。 性能下降（压力、流量不足）：原因：叶轮、流道严重结垢或腐蚀；密封间隙因磨损过大导致内泄漏严重；进气过滤器堵塞；转速未达额定值。修理：解体风机，进行叶轮及流道清洗或修复。更换磨损过大的迷宫密封齿或碳环密封。更换或清洗进气过滤器。检查驱动系统（电机、变频器、齿轮箱）。 气体或润滑油泄漏：原因：机械密封或碳环密封损坏；油封老化；密封“O”型圈失效；壳体或管路有裂纹。修理：更换损坏的密封件。更换所有静态密封“O”型圈。对裂纹进行探伤并补焊或更换部件。

所有修理工作，特别是涉及转子、轴承、密封等核心部件的拆卸与装配，必须由经验丰富的专业人员在洁净的环境下，使用专用工具，并严格遵循制造商提供的维修手册进行。修理后应进行必要的性能测试和试运行。

第五章：输送不同工业气体的注意事项

为钬提纯工艺配套的风机，需根据输送气体的物理化学特性进行特别设计或调整。

空气、氮气（N₂）、氩气（Ar）等惰性或中性气体：这是最常规的工况，风机按标准设计制造即可。重点是确保气体的洁净度，防止粉尘进入。 氧气（O₂）：极端强调禁油与防爆。所有与氧气接触的部件（流道、叶轮、密封腔）必须进行彻底的脱脂清洗。必须采用无油润滑的轴承（如磁悬浮轴承）或确保润滑油绝对不接触氧气。密封优先采用碳环密封或干气密封。材质选择需考虑氧化性，铜合金通常不适用于高压氧气。 氢气（H₂）：氢气密度极低，粘度小，极易泄漏且易燃易爆。对风机气密性要求最高，密封系统必须采用高性能的干气密封或串联式碳环密封。由于氢气密度小，为达到相同压力，所需的多级叶轮直径或转速可能需调整。电机及电气元件需满足防爆要求。 二氧化碳（CO₂）、工业烟气：可能含有水分和酸性成分（如SO₂），需重点考虑防腐。叶轮、机壳材质可选用不锈钢316L或更高等级。需注意低温下CO₂可能凝结，以及烟气中粉尘可能造成的磨损与结垢，可考虑喷涂耐磨涂层或设置冲洗口。 氦气（He）、氖气（Ne）等稀有气体：性质类似氢气（密度低、易泄漏），但因化学惰性而无燃爆风险。核心挑战在于密封以减少贵重气体的损失，碳环密封是优选。

对于D(Ho)669-2.18这类专用风机，其“(Ho)”标识意味着厂家在设计和出厂时，已经综合了钬提纯工艺中可能接触到的气体混合特性（例如微量的酸性气体、高纯度惰性气体等），在材质和标准密封配置上做出了针对性的优化选择。

结论

重稀土钬（Ho）的提纯是一项对工艺装备要求极高的精密分离技术。D(Ho)669-2.18型高速高压多级离心鼓风机作为该工艺流程中的关键动力设备，其高达669立方米每分钟的流量和2.18个大气压的出口压力设计，能够有效满足高压气体输送和氛围控制的严苛需求。深入理解其型号含义、性能特点、核心配件（如转子、轴瓦、碳环密封）的构造与功能，并掌握科学的维护与故障修理方法，是确保风机安全、高效、长周期运行的基石。同时，根据输送气体（无论是惰性的氩气、危险的氢气还是强氧化的氧气）的特性，对风机进行正确的选型、使用和维护，是保障整个钬提纯生产线稳定与安全不可或缺的一环。随着稀土分离技术的不断进步，对专用风机的效率、可靠性和智能化水平也将提出更高的要求。

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