单质钙(Ca)提纯专用风机技术全解析

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：单质钙提纯，D(Ca)1067-2.36离心鼓风机，金属提纯风机，风机配件维修，工业气体输送，离心鼓风机技术

引言：金属单质提纯与离心鼓风机的重要性

在冶金和化工行业中，高纯度金属单质的制备是许多尖端技术的基础。单质钙作为一种重要的金属材料，广泛应用于冶金还原剂、电池材料、合金添加剂等领域。钙的提纯过程需要在特定气氛环境下进行，通常涉及高温、高压及特殊气体保护，这对气体输送设备提出了严苛要求。离心鼓风机作为气体输送和循环的核心设备，其性能直接决定了提纯过程的效率、能耗和最终产品纯度。本文将深入探讨单质钙提纯专用离心鼓风机的基础知识，重点解析D(Ca)1067-2.36型号的技术特性，并全面介绍风机配件、维修保养及工业气体输送的相关技术要点。

离心鼓风机在金属单质提纯中的应用原理

气体动力学基础与提纯工艺需求

离心鼓风机的工作原理基于气体在旋转叶轮中获得动能，随后在扩压器中转化为压力能。这一过程遵循欧拉涡轮机械方程，即气体通过叶轮获得的能量与叶轮进出口处的圆周速度及气体绝对速度的切向分量变化相关。在单质钙提纯过程中，通常需要建立惰性气体环境（如氩气）以防止钙的氧化，或需要特定气体（如氢气）参与还原反应。风机必须提供稳定、可调的气体流量和压力，以满足蒸馏、升华或电解等不同提纯工艺的需求。

气体在风机内的流动遵循连续方程（质量守恒）和伯努利方程（能量守恒）。对于可压缩气体，还需考虑气体状态方程，即压力、温度和比容之间的关系。在钙提纯应用中，气体温度可能较高，气体密度变化显著，风机设计必须考虑这些热力学因素。

钙提纯工艺对风机的特殊要求

单质钙的提纯通常采用真空蒸馏法或熔盐电解法。真空蒸馏需要风机在低绝对压力下仍能维持足够的气体循环量，以带走挥发性杂质；而熔盐电解则需要风机提供稳定的保护气氛，防止熔融钙与空气接触。这两种工艺都要求风机具备以下特性：

D(Ca)型系列高速高压多级离心鼓风机技术详解

D(Ca)系列风机设计理念与技术特点

D(Ca)型系列高速高压多级离心鼓风机专门为金属单质提纯等高要求工艺设计。该系列采用多级叶轮串联结构，每级叶轮都能提升气体压力，最终达到较高的总压比。与单级风机相比，多级设计在相同压比下具有更高的效率和更宽广的稳定工作范围。

D(Ca)系列的核心技术特点包括：

D(Ca)1067-2.36型号全面解析

D(Ca)1067-2.36是D(Ca)系列中专门为单质钙提纯设计的一款风机型号，其命名规则解析如下：

技术参数与性能特点：

D(Ca)1067-2.36设计流量范围为8000-12000立方米/小时（标准状态），具体取决于工艺需求。其性能曲线相对平坦，在较宽的流量范围内能维持较高的效率，这得益于经过优化设计的后弯式叶轮和高效扩压器。

该型号采用6级叶轮串联，每级压比约为1.15，总压比达到2.36。叶轮材料根据输送气体性质选择，对于钙提纯常用的惰性气体（如氩气），通常采用不锈钢或特种合金钢制造，以防止腐蚀和污染。通流部分表面经过特殊处理，减少气体流动阻力。

结构特点：

运行特性：

在钙提纯应用中，D(Ca)1067-2.36通常在变工况下运行，以适应工艺不同阶段的气体需求。其喘振线远离正常工作点，并有防喘振控制系统，确保运行安全。效率曲线在80-105%设计流量范围内保持较高水平，部分负荷性能优异。

风机关键配件详解

风机主轴

主轴是离心鼓风机的核心旋转部件，承受着叶轮、平衡盘等零件的重量以及气体力产生的弯矩和扭矩。D(Ca)1067-2.36的主轴采用高强度合金钢（如40CrNiMoA）锻造而成，经过调质处理获得良好的综合力学性能。主轴的设计需考虑临界转速，工作转速应避开一阶和二阶临界转速，通常设计在一阶临界转速之上、二阶临界转速之下，这要求精确计算轴的刚度分布和质量分布。

主轴加工精度要求极高，轴承档和叶轮档的圆柱度、圆度公差不超过0.005毫米，表面粗糙度Ra≤0.4微米。轴上的键槽采用圆弧底设计，减少应力集中。主轴与叶轮的配合采用过盈配合，过盈量经过精确计算，确保传递扭矩的同时不产生过大的装配应力。

风机轴承与轴瓦

D(Ca)1067-2.36采用滑动轴承，其优点是承载能力大、阻尼特性好、适合高速运转。轴承分为径向轴承和推力轴承两部分。

径向轴承（轴瓦）：由上下两半组成，内表面浇铸巴氏合金（锡基或铅基）。巴氏合金厚度通常为1-3毫米，与钢背结合强度需大于60MPa。轴瓦间隙是关键参数，一般为轴颈直径的0.1-0.15%。对于φ120毫米的主轴，轴承间隙控制在0.12-0.18毫米。间隙过小会导致油膜不足，温升过高；间隙过大会引起振动增大。

轴瓦设计有油槽和油孔，确保润滑油能形成完整的油膜。油膜压力分布遵循雷诺方程，最小油膜厚度应大于两表面粗糙度之和的3倍，确保液体润滑。

推力轴承：承受转子轴向力，通常采用可倾瓦块式设计。每个瓦块可以自由倾斜，形成收敛楔形，产生动压油膜。推力轴承间隙一般控制在0.25-0.35毫米，通过调整垫片厚度精确设定。

风机转子总成

转子总成包括主轴、叶轮、平衡盘、轴套和锁紧螺母等。每个叶轮都经过单独平衡，然后与主轴组装后进行整体高速动平衡。平衡精度要求剩余不平衡量小于G2.5级，即偏心距e≤2.5毫米/秒。

叶轮：采用后弯式设计，出口角度通常在30-45度之间。叶片数为12-18片，采用三元流理论设计，提高效率。叶轮与主轴装配后，轮盖和轮盘的跳动量不超过0.05毫米。

平衡盘：安装在高压端，利用两侧压力差产生与轴向力方向相反的平衡力，减少推力轴承负荷。平衡盘间隙是关键参数，通常为0.2-0.3毫米，通过调整垫片设定。

密封系统

气封：级间密封和轴端密封采用迷宫密封。密封齿片与轴之间的径向间隙通常为0.2-0.4毫米，根据气体温度和材料热膨胀系数确定。迷宫密封利用多次节流膨胀原理减少泄漏，泄漏量大约为无密封时的10-30%。

碳环密封：在轴端采用碳环密封作为辅助密封。碳环具有良好的自润滑性和一定的弹性，能适应轴的微小偏摆。碳环密封与轴的间隙更小，通常为0.05-0.1毫米，能显著减少气体泄漏。

油封：防止轴承润滑油泄漏。常用的是骨架油封或机械密封。对于高速风机，机械密封更可靠，但结构复杂。油封的选择需考虑润滑油性质和温度。

轴承箱

轴承箱是支撑轴承和密封的部件，通常为铸铁或铸钢结构。轴承箱设计有观察窗、温度计接口和振动探头接口。轴承箱与气缸之间设有隔热垫，减少热量传导。轴承箱的刚度直接影响转子动力学特性，设计时需确保有足够的刚度，防止变形影响轴承对中。

风机维护与修理要点

日常维护

常见故障与处理

大修要点

大修周期通常为2-3年或24000运行小时，主要内容包括：

工业气体输送风机技术概述

各类风机系列特点与应用

除了D(Ca)系列，钙提纯及相关工艺中还可能用到以下系列风机：

“C(Ca)”型系列多级离心鼓风机：中等压力多级风机，适用于需要中等压力、大流量的工艺环节，如气体循环和气氛维持。

“CF(Ca)”型系列专用浮选离心鼓风机：专为浮选工艺设计，压力稳定，流量调节范围宽，适用于钙矿浮选环节。

“CJ(Ca)”型系列专用浮选离心鼓风机：节能型浮选风机，采用高效叶轮和变频控制，降低浮选能耗。

“AI(Ca)”型系列单级悬臂加压风机：结构紧凑，维护方便，适用于小流量、中低压力的辅助工艺环节。

“S(Ca)”型系列单级高速双支撑加压风机：高速单级风机，结构简单，适用于需要高转速、中等压力的工艺。

“AII(Ca)”型系列单级双支撑加压风机：传统单级双支撑风机，可靠性高，维护简单，适用于多种辅助工艺。

不同气体的输送考量

钙提纯及相关工艺中可能输送的气体种类多样，风机设计和材料选择需相应调整：

气体性质对风机设计的影响

结语

单质钙提纯是一个对气体环境要求极高的过程，离心鼓风机作为关键气体输送设备，其性能直接影响提纯效率和产品质量。D(Ca)1067-2.36作为专为钙提纯设计的离心鼓风机，在多级高压、高速运行、严格密封和特殊材料等方面都进行了优化设计，能够满足钙提纯工艺的特殊需求。

正确的选型、安装、维护和修理是保证风机长期稳定运行的关键。对于从事风机技术工作的专业人员，深入理解风机的工作原理、结构特点和维护要点，掌握不同气体性质对风机性能的影响，能够根据具体工艺需求选择和调整风机参数，这些能力对于保障生产过程的顺利进行至关重要。

随着钙提纯技术的不断发展，对风机的性能要求也将不断提高。未来，更高效、更智能、更可靠的风机技术将不断涌现，为金属单质提纯行业提供更加强大的装备支持。