CN118361391A - 硝酸生产机组、装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种硝酸生产机组、装置及方法，涉及硝酸生产设备技术领域。硝酸生产机组包括空气压缩机、氧化氮压缩机、膨胀机和驱动模组，驱动模组包括驱动机和至少两个一级传动轴，所述至少两个一级传动轴分别和所述驱动机连接，所述至少两个一级传动轴设有至少三个一级连接端，所述一级连接端对应与所述空气压缩机、所述氧化氮压缩机和所述膨胀机中的一个或两个连接。本申请提供的硝酸生产机组结构更加紧凑，体积更加小巧。
Description
技术领域
本申请涉及硝酸生产设备技术领域，尤其涉及一种硝酸生产机组、装置及方法。
背景技术
现有的硝酸生产机组由空气压缩机、氧化氮压缩机、膨胀机和汽轮机四台设备串联而成，汽轮机和空气压缩机之间会设置变速齿轮箱，用于保证各设备运行在所需要的转速下，每个设备之间、设备和变速箱之间通过联轴器将各个转子联接在一起。这样组成的整个机组结构轴向长度大，造成整个机组体积大及机组结构安装后占地面积大的问题。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种硝酸生产机组、装置及方法，目的在于解决现有技术中的技术问题之一。
为实现上述目的，本申请采用的技术方案如下：
第一方面，本申请实施例提供了一种硝酸生产机组，包括：
空气压缩机；
氧化氮压缩机；
膨胀机；
驱动模组，包括驱动机和至少两个一级传动轴，所述至少两个一级传动轴分别和所述驱动机连接，所述至少两个一级传动轴设有至少三个一级连接端，所述一级连接端对应与所述空气压缩机、所述氧化氮压缩机和所述膨胀机中的一个或两个连接；
所述驱动机为电机；
所述驱动模组包括所述驱动机、第一一级传动轴和第二一级传动轴，所述第一一级传动轴和所述第二一级传动轴分别与所述驱动机连接，所述第一一级传动轴设有至少两个所述一级连接端，所述第二一级传动轴设有至少一个所述一级连接端，每个所述一级连接端对应与所述空气压缩机、所述氧化氮压缩机和所述膨胀机中的一个或两个连接；
所述驱动模组还包括：
第一变速箱，所述第一变速箱包括第一变速轴、第一二级传动轴和第二二级传动轴，所述第一变速轴设有两个所述一级连接端和一个输入端，所述第一变速轴的输入端和所述第一一级传动轴连接，所述第一变速轴的一个所述一级连接端与所述第一二级传动轴，另一个所述一级连接端与所述第二二级传动轴连接；
所述驱动模组还包括：
第二变速箱，所述第二变速箱包括第二变速轴和第三二级传动轴，所述第二变速轴设有一个所述一级连接端和输入端，所述第二变速轴的输入端和所述第二一级传动轴连接，所述第二变速轴的所述一级连接端与所述第三二级传动轴连接；
或者；
第二变速箱，所述第二变速箱包括第二变速轴、第三二级传动轴和第四二级传动轴，所述第二变速轴设有两个所述一级连接端和输入端，所述第二变速轴的输入端和所述第二一级传动轴连接，所述第二变速轴的一个所述一级连接端与所述第三二级传动轴连接，另一个所述一级连接端与所述第四二级传动轴连接；
所述空气压缩机包括至少一个空压机转子；
所述氧化氮压缩机包括至少一个氧化氮压缩机转子；
所述膨胀机包括至少一个膨胀机转子，所述空气压缩机、所述氧化氮压缩机和所述膨胀机的每个转子对应与所述第一二级传动轴、所述第二二级传动轴和所述第三二级传动轴中的一个连接；
所述第一二级传动轴、所述第二二级传动轴和所述第三二级传动轴均设有两个二级连接端，所述第一二级传动轴、所述第二二级传动轴和所述第三二级传动轴共设有六个所述二级连接端；
所述空气压缩机包括第一空压机转子和第二空压机转子；
所述氧化氮压缩机包括第一氧化氮压缩机转子和第二氧化氮压缩机转子；
所述膨胀机包括第一膨胀机转子和第二膨胀机转子，其中，
所述第一空压机转子与六个所述二级连接端中的一个连接，所述第二空压机转子与六个所述二级连接端剩余的其中一个连接，所述第一氧化氮压缩机转子与六个所述二级连接端剩余的其中一个连接，所述第二氧化氮压缩机转子与六个所述二级连接端剩余的其中一个连接，所述第一膨胀机转子与六个所述二级连接端剩余的其中一个连接，所述第二膨胀机转子与六个所述二级连接端剩余的其中一个连接。
在第一方面的其中一个实施例中，所述驱动机为电机；
所述第三二级传动轴的一个所述二级连接端与所述第一膨胀机转子连接，另一个所述二级连接端和所述第二膨胀机转子连接；
所述第二二级传动轴的一个所述二级连接端与所述第一空压机转子连接，另一个所述二级连接端和所述第二空压机转子连接；
所述第一二级传动轴的一个所述二级连接端与所述第一氧化氮压缩机转子连接，另一个所述二级连接端和所述第二氧化氮压缩机转子连接。
第二方面，本申请实施例还提供一种硝酸生产装置，包括上述任一实施例中的硝酸生产机组；
氧化炉，与所述空气压缩机连接；
热换器，连接所述氧化氮压缩机和所述氧化炉；
吸收塔，连接所述氧化氮压缩机和所述膨胀机。
第三方面，本申请实施例还提供一种硝酸生产工艺，通过上述硝酸生产装置实现，包括：
通过空气压缩机将常压空气进行压缩；
将压缩后的空气与氨气混合，进入到氧化炉中进行处理得到氧化氮气体；
将氧化氮气体经过热换器冷却处理；
将冷却后的氧化氮气体进入氧化氮压缩机中进行压缩；
将压缩后的氧化氮气体进入到吸收塔中产出硝酸；
将吸收塔的塔顶逸出的气体经过处理后，作为进入膨胀机的气体来源驱动膨胀机做功输送给空气压缩机和氧化氮压缩机，其中，冷却处理过程中产生的蒸汽也能作为进入膨胀机的气体来源，驱动膨胀机做功输送给空气压缩机和氧化氮压缩机。
相对于现有技术，本申请的有益效果是：本申请提出一种硝酸生产机组，包括驱动模组、空气压缩机、氧化氮压缩机和膨胀机，驱动模组包括驱动机和至少两个一级传动轴，至少两个一级传动轴分别和驱动机连接，使驱动机具有多个输出端。至少两个一级传动轴设有至少三个一级连接端，一级连接端对应与空气压缩机、氧化氮压缩机和膨胀机中的一个或两个连接。这样，空气压缩机、氧化氮压缩机和膨胀机作为附件通过至少两个一级传动轴与驱动机的多个输出端连接，缩短了硝酸生产机组的轴向长度，使整个机组结构更加紧凑、集成度高，体积更加小巧。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了相关技术中的硝酸生产机组的结构示意图；
图2示出了本申请一些实施例中硝酸生产机组的结构示意图之一；
图3示出了本申请一些实施例中硝酸生产机组的结构示意图之二；
图4示出了本申请一些实施例中硝酸生产机组的结构示意图之三；
图5示出了本申请一些实施例中硝酸生产机组的结构示意图之四；
图6示出了本申请一些实施例中硝酸生产机组的结构示意图之五；
图7示出了本申请一些实施例中硝酸生产机组的结构示意图之六；
图8示出了本申请一些实施例中硝酸生产机组的结构示意图之七；
图9示出了本申请一些实施例中硝酸生产机组的结构示意图之八；
图10示出了本申请一些实施例中硝酸生产机组的结构示意图之九；
图11示出了本申请一些实施例中硝酸生产机组的结构示意图之十；
图12示出了本申请一些实施例中硝酸生产装置的结构示意图；
图13示出了本申请一些实施例中硝酸生产方法的流程图。
主要元件符号说明：
1000-硝酸生产装置；100-硝酸生产机组；200-氧化炉；300-热换器；400-吸收塔；
110-驱动模组；111-驱动机；112-第一变速箱；113-第二变速箱；114-一级连接端；115-二级连接端；1111-第一一级传动轴；1112-第二一级传动轴；1121-第一变速轴；1131-第二变速轴；1122-第一二级传动轴；1123-第二二级传动轴；1132-第三二级传动轴；1133-第四二级传动轴；
120-空气压缩机；130-氧化氮压缩机；140-膨胀机；121-第一空压机转子；122-第二空压机转子；131-第一氧化氮压缩机转子；132-第二氧化氮压缩机转子；141-第一膨胀机转子；142-第二膨胀机转子；143-第三膨胀机转子。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或设有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语 “相连”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
实施例1
请参阅图1，现有的硝酸生产机组由空气压缩机、氧化氮压缩机、膨胀机和汽轮机四台设备串联而成。具体的，汽轮机的转子和变速齿轮箱的其中一根齿轮轴通过一个联轴器联接，变速齿轮箱的另一根齿轮轴和空气压缩机的转子、氧化氮压缩机的转子、膨胀机的转子通过三个联轴器联接在一起，这样由变速齿轮箱的齿轮轴、空气压缩机的转子、氧化氮压缩机的转子和膨胀机的转子所构成的转子系统的传动轴距很长，造成整个机组体积过大。
针对上述问题，如图2所示，本申请的实施例提供了一种硝酸生产机组100，主要用于生产硝酸。硝酸生产机组100包括空气压缩机120、氧化氮压缩机130、膨胀机140和驱动模组110。
其中，驱动模组110包括驱动机111和至少两个一级传动轴，至少两个一级传动轴分别和驱动机111连接，使驱动机111具有多个输出端。
至少两个一级传动轴设有至少三个一级连接端114，一级连接端114对应与空气压缩机120、氧化氮压缩机130和膨胀机140中的一个或两个连接。这样，空气压缩机120、氧化氮压缩机130和膨胀机140作为附件通过至少两个一级传动轴与驱动机111的多个输出端连接，缩短了硝酸生产机组100的轴向长度，使整个机组结构更加紧凑、集成度高，体积更加小巧。
在本实施例中，驱动模组110包括驱动机111、第一一级传动轴1111和第二一级传动轴1112。
第一一级传动轴1111和第二一级传动轴1112分别与驱动机111连接，使驱动机111具有两个输出端。
第一一级传动轴1111设有至少两个一级连接端114，第二一级传动轴1112设有至少一个一级连接端114，每个一级连接端114对应与空气压缩机120、氧化氮压缩机130和膨胀机140中的一个或两个连接。这样空气压缩机120、氧化氮压缩机130和膨胀机140作为附件通过第一一级传动轴1111和第二一级传动轴1112分别与驱动机111连接，缩短了硝酸生产机组100的传动轴距，使整个机组结构更加紧凑、集成度高，体积更加小巧。
需要说明的是，驱动机111为电机或者汽轮机。在本实施例中，作为优选驱动机111为电机，在其他实施例中，驱动机111为汽轮机。可以理解，汽轮机由蒸汽驱动，必须提供气源，而电机只要接入电源即可，电机的适用面更广。
在一个实施例中，驱动模组110还包括第一变速箱112和第二变速箱113。第一变速箱112和第二变速箱113分别设置在电机的两端，并作为连接各功能模块的基础。
其中，第一变速箱112包括第一变速轴1121、第一二级传动轴1122和第二二级传动轴1123。
第一变速轴1121设有两个一级连接端114和一个输入端，第一变速轴1121的输入端和第一一级传动轴1111连接，第一变速轴1121的一个一级连接端114与第一二级传动轴1122，另一个一级连接端114与第二二级传动轴1123连接。
第二变速箱113包括第二变速轴1131和第三二级传动轴1132。
第二变速轴1131设有一个一级连接端114和输入端，第二变速轴1131的输入端和第二一级传动轴1112连接，第二变速轴1131的一级连接端114与第三二级传动轴1132连接。
或者，第二变速箱113包括第二变速轴1131、第三二级传动轴1132和第四二级传动轴1133。
第二变速轴1131设有两个一级连接端114和输入端，第二变速轴1131的输入端和第二一级传动轴1112连接，第二变速轴1131的一个一级连接端114与第三二级传动轴1132连接，另一个一级连接端114与第四二级传动轴1133连接。
具体的，电机通过一个联轴器与第一变速箱112中的第一变速轴1121联接，电机通过另一个联轴器与第二变速轴1131联接。
第一变速轴1121分别第一二级传动轴1122和第二二级传动轴1123相互配合，组成主动齿轮带动从动齿轮的齿轮副。第一变速箱112以第一一级传动轴1111作为输入轴，以第一二级传动轴1122和第二二级传动轴1123作为两个输出轴，第二变速箱113以第二一级传动轴1112作为输入轴，以第三二级传动轴1132和第四二级传动轴1133作为两个输出轴。
需要说明的是，第一变速箱112和第二变速箱113的齿轮副的速比（大小齿轮的齿数比）会根据实际与其连接的空气压缩机120、氧化氮压缩机130和膨胀机140运行所需要的转子转速，进行不同齿比的参数设置。
在一个实施例中，空气压缩机120包括至少一个空压机转子，氧化氮压缩机130包括至少一个氧化氮压缩机转子，膨胀机140包括至少一个膨胀机转子，空气压缩机120、氧化氮压缩机130和膨胀机140的每个转子对应与第一二级传动轴1122、第二二级传动轴1123和第三二级传动轴1132中的一个连接。这样，每个转子单独与一个二级传动轴连接，使空气压缩机120、氧化氮压缩机130和膨胀机140与电机连接的结构更加紧凑。
请继续参阅图1，相关技术中，变速齿轮箱的另一根齿轮轴和空气压缩机的转子、氧化氮压缩机的转子、膨胀机的转子一般是通过三个联轴器联接在一起的传动轴距很长。该转子系统在非常高的转速下旋转，对于动力学的稳定性和可靠性是比较大的考验。同时对于这种多联轴器组合的长转子结构还会存在扭曲振动（简称扭振）的问题。如果转子动力学方面设计不佳，容易产生扭振过大，从而导致整个转子系统发生失稳和破坏等重大质量问题。
针对上述问题，如图2所示，在本实施例中，第一二级传动轴1122、第二二级传动轴1123和第三二级传动轴1132均设有两个二级连接端115，第一二级传动轴1122、第二二级传动轴1123和第三二级传动轴1132共设有六个二级连接端115。
在上述基础上，空气压缩机120包括第一空压机转子121和第二空压机转子122，氧化氮压缩机130包括第一氧化氮压缩机转子131和第二氧化氮压缩机转子132，膨胀机140包括第一膨胀机转子141和第二膨胀机转子142。其中：
第一空压机转子121与六个二级连接端115中的一个连接，第二空压机转子122与六个二级连接端115剩余的其中一个连接，第一氧化氮压缩机转子131与六个二级连接端115剩余的其中一个连接，第二氧化氮压缩机转子132与六个二级连接端115剩余的其中一个连接，第一膨胀机转子141与六个二级连接端115剩余的其中一个连接，第二膨胀机转子142与六个二级连接端115剩余的其中一个连接。
通过设置六个二级连接端115，且每个二级连接端115分别连接第一空压机转子121、第二空压机转子122、第一氧化氮压缩机转子131、第二氧化氮压缩机转子132、第一膨胀机转子141和第二膨胀机转子142中的一个，使空气压缩机120、氧化氮压缩机130和膨胀机140相当于作为附件安装于第一变速箱112或第二变速箱113，第一变速箱112或第二变速箱113的输出轴就是空气压缩机120、氧化氮压缩机130和膨胀机140的转子，并不需要额外的联轴器进行联接，缩短本申请的转子系统的传动轴距，整个机组十分紧凑且高度集成。
另外，由于各转子之间并不是通过首尾相连的方式串联，而是通过电机的两个一级传动轴利用齿轮副配合的方式，形成类似于并联结构形式。各转子分别为第一变速箱112或第二变速箱113的输出轴。这样的结构使硝酸生产机组100的扭振问题会大大减少，整个硝酸生产机组100的稳定性和可靠性得到提升。
需要说明的是，在其他实施例中，第一二级传动轴1122、第二二级传动轴1123、第三二级传动轴1132中的任一个可设置一个或者两个二级连接端115，以降低硝酸生产机组100的成本，提高生产效率。
二级连接端115的数量和实际生产中的空压机转子、氧化氮压缩机转子和膨胀机转子的数量相同，第一变速箱112可设置一根或两根二级传动轴，第二变速箱113也可设置一根或两根二级传动轴，实际的设置方式可按实际生产进行设置，并没有特别的限制。
比如，当仅设置一个空压机转子、一个氧化氮压缩机转子和一个膨胀机转子时，第一二级传动轴1122设置一个二级连接端115、第二二级传动轴1123设置一个连接端，第三二级传动轴1132设置一个二级连接端115，每个二级连接端115对应与空压机转子、一个氧化氮压缩机转子和一个膨胀机转子中的一个连接。
比如，当仅设置一个空压机转子、一个氧化氮压缩机转子和一个膨胀机转子时，第一二级传动轴1122设置一个二级连接端115或第二二级传动轴1123设置一个二级连接端115，第三二级传动轴1132设置两个二级连接端115，每个连接端对应与空压机转子、一个氧化氮压缩机转子和一个膨胀机转子中的一个连接。
在一个实施例中，第三二级传动轴1132的一个二级连接端115与第一膨胀机转子141连接，另一个二级连接端115和第二膨胀机转子142连接。
第二二级传动轴1123的一个二级连接端115与第一空压机转子121连接，另一个二级连接端115和第二空压机转子122连接。
第一二级传动轴1122的一个二级连接端115与第一氧化氮压缩机转子131连接，另一个二级连接端115和第二氧化氮压缩机转子132连接。
这样，在硝酸生产机组100刚启动时，电机用来主要驱动空气压缩机120和氧化氮压缩机130对其气体进行压缩做功。当硝酸生产装置1000能够提供高温高压气体驱动膨胀机140做功时，膨胀机140所做的功用于补充机组中所需的压缩功（空气压缩机120和氧化氮压缩机130压缩气体所需要的动力），从而降低电机的功耗，提高整个机组的运行效率。
相当于电机和膨胀机140作为动力源做功并输送给空气压缩机120和氧化氮压缩机130，为其提供压缩气体的能量。
需要说明的是，在本实施方式中，膨胀机140通过直接输出机械功供给空气压缩机120和氧化氮压缩机130，从而降低电机的功耗，提高整个机组的运行效率。
在其他实施方式中，还可以通过膨胀机140通过直接输出机械功供给电机，将机械功转化为电能，再由电机将电能转化为机械功供给空气压缩机120和氧化氮压缩机130。但这样的膨胀机140机械功转化为电能，再由电能转化为机械功的过程中产生能量损耗比本实施方式的膨胀机140机械功直接由膨胀机140传递给空气压缩机120和氧化氮压缩机130的能量损耗更高。
在本实施例中，如图2所示，第三二级传动轴1132的两个二级连接端115分别与第一膨胀机转子141和第二膨胀机转子142连接，第二二级传动轴1123的两个二级连接端115分别与第一空压机转子121和第二空压机转子122连接，第一二级传动轴1122的两个二级连接端115分别与第一氧化氮压缩机转子131和第二氧化氮压缩机转子132连接。
在其他实施例中，示例性的，如图3所示，第三二级传动轴1132的两个二级连接端115分别与第一空压机转子121和第二空压机转子122连接，第二二级传动轴1123的两个二级连接端115分别与第一膨胀机转子141和第二膨胀机转子142连接，第一二级传动轴1122的两个二级连接端115分别与第一氧化氮压缩机转子131和第二氧化氮压缩机转子132连接。
在其他实施例中，示例性的，如图4所示，第三二级传动轴1132的两个二级连接端115分别与第一氧化氮压缩机转子131和第二氧化氮压缩机转子132第一膨胀机转子141和第二膨胀机转子142连接，第二二级传动轴1123的两个二级连接端115分别与第一空压机转子121和第二空压机转子122连接，第一二级传动轴1122的两个二级连接端115分别与第一膨胀机转子141和第二膨胀机转子142连接。
在其他实施例中，示例性的，如图5所示，第三二级传动轴1132的两个二级连接端115分别与第一膨胀机转子141和第二膨胀机转子142连接，第二二级传动轴1123的两个二级连接端115分别与第一空压机转子121和第二氧化氮压缩机转子132连接，第一二级传动轴1122的两个二级连接端115分别与第一氧化氮压缩机转子131和第二空压机转子122连接。
在其他实施例中，示例性的，如图6所示，第三二级传动轴1132的两个二级连接端115分别与第二氧化氮压缩机转子132和第一空压机转子121连接，第二二级传动轴1123的两个二级连接端115分别与第二膨胀机转子142和第一膨胀机转子141连接，第一二级传动轴1122的两个二级连接端115分别与第一氧化氮压缩机转子131和第二空压机转子122连接。
请结合参阅图7至图11，第二变速箱113包括第三二级传动轴1132和第四二级传动轴1133，并增加了膨胀机转子的数量。具体的，膨胀机140包括第一膨胀机转子141、第二膨胀机转子142和第三膨胀机转子143。
这样，当硝酸生产装置1000能够提供高温高压气体驱动膨胀机140做功时，膨胀机140能够输出更多的功用于补充机组中所需的压缩功（空气压缩机120和氧化氮压缩机130压缩气体所需要的动力），从而更好的降低电机的功耗，提高整个机组的运行效率。
在其他实施例中，示例性的，如图7所示，第四二级传动轴1133的一个连接端与第三膨胀机转子143连接，第三二级传动轴1132的两个二级连接端115分别与第一膨胀机转子141和第二膨胀机转子142连接，第二二级传动轴1123的两个二级连接端115分别与第一空压机转子121和第二空压机转子122连接，第一二级传动轴1122的两个二级连接端115分别与第一氧化氮压缩机转子131和第二氧化氮压缩机转子132连接。
在其他实施例中，示例性的，如图8所示，第四二级传动轴1133的一个连接端与第三膨胀机转子143连接，第三二级传动轴1132的两个二级连接端115分别与第一膨胀机转子141和第二膨胀机转子142连接，第二二级传动轴1123的两个二级连接端115分别与第一空压机转子121和第二氧化氮压缩机转子132连接，第一二级传动轴1122的两个二级连接端115分别与第一氧化氮压缩机转子131和第二空压机转子122连接。
在其他实施例中，示例性的，如图9所示，第四二级传动轴1133的两个二级连接端115分别与第一空压机转子121和第二空压机转子122连接，第三二级传动轴1132的两个二级连接端115分别与第一膨胀机转子141和第二膨胀机转子142连接，第二二级传动轴1123的一个连接端与第三膨胀机转子143连接，第一二级传动轴1122的两个二级连接端115分别与第一氧化氮压缩机转子131和第二氧化氮压缩机转子132连接。
在其他实施例中，示例性的，如图10所示，第四二级传动轴1133的两个二级连接端115分别与第一氧化氮压缩机转子131和第二氧化氮压缩机转子132连接，第三二级传动轴1132的两个二级连接端115分别与第一膨胀机转子141和第二膨胀机转子142连接，第二二级传动轴1123的一个连接端与第三膨胀机转子143连接，第一二级传动轴1122的两个二级连接端115分别与第一空压机转子121和第二空压机转子122连接。
在其他实施例中，示例性的，如图11所示，第四二级传动轴1133的两个二级连接端115分别与第一空压机转子121和第二氧化氮压缩机转子132连接，第三二级传动轴1132的两个二级连接端115分别与第一膨胀机转子141和第二膨胀机转子142连接，第二二级传动轴1123的一个连接端与第三膨胀机转子143连接，第一二级传动轴1122的两个二级连接端115分别与第一氧化氮压缩机转子131和第二空压机转子122连接。
实施例2
请结合参阅图12，在本申请还提供了一种硝酸生产装置1000，包括上述任一实施例中的硝酸生产机组100、氧化炉200、热换器300和吸收塔400。
其中，氧化炉200与空气压缩机120连接。
具体的，氧化炉200设置于空气压缩机120的压缩空气输出端。
氧化炉200用于将压缩空气和氨气混合产生高温氧化氮气体。
热换器300连接氧化氮压缩机130和氧化炉200。
具体的，热换器300设置于氧化炉200的高温氧化氮气体输出端，热换器300用于将高温氧化氮气体冷却，热换器300还设置于氧化氮压缩机130的气体输入端。
吸收塔400连接氧化氮压缩机130和膨胀机140。
具体的，吸收塔400设置于氧化氮压缩机130的压缩气体输出端，膨胀机140设置于吸收塔400的尾气输出端。
氧化氮压缩机130生产的压缩氧化氮气体输入到吸收塔400以生产硝酸，吸收塔400产生的尾气供给膨胀机140以使膨胀机140做功。
需要说明的是，请结合参阅图1和图12，相关技术中以汽轮机作为驱动模组，由于汽轮机需要一定的蒸汽来驱动运行，相关技术中通常装置增加锅炉以生产一定量的蒸汽驱动汽轮机。在硝酸生产机组还未启动时，氧化炉并不能产生热量来供给蒸汽锅炉来产出蒸汽，因此机组启动时还需要额外提供蒸汽来驱动汽轮机，当整个设备完全运行起来之后，才能实现驱动汽轮机运行所需蒸汽的自给自足。这样不仅使整个装置变得更加复杂，还增加了不少大型设备。
针对上述问题，如图12所示，本申请的驱动模组110的驱动机111使用电机，以电机取代相关技术中的汽轮机。这样，在硝酸生产装置1000启动之初，硝酸生产机组100通过电机驱动空气压缩机120、氧化氮压缩机130和膨胀机140。替代相关技术中的需要额外提供蒸汽来驱动汽轮机，再由汽轮机驱动空气压缩机、氧化氮压缩机和膨胀机的工作方式。进而不需要增加产生蒸汽的锅炉等设备，简化了整个硝酸生产装置1000的组成。
另外，当氧化炉200能够产生热量供给锅炉来产出蒸汽时，蒸汽进入到膨胀机140做功后排入大气，电机用来主要驱动空气压缩机120和氧化氮压缩机130对其气体进行压缩做功。
膨胀机140所做的功用于补充机组中所需的压缩功（空气压缩机120和氧化氮压缩机130压缩气体所需要的动力），以降低电机的功耗，提高整个机组的运行效率。相当于电机和膨胀机140作为动力源做功并输送给空气压缩机120和氧化氮压缩机130，为其提供压缩气体的能量。
整个设备流程也相对简洁和高效，热换器300可以使用锅炉替代并产出驱动膨胀机140的蒸汽。特别是在整个装置的启动阶段，无需在机组启动时通过其他方法额外获取蒸汽来提供给汽轮机驱动用。
请继续参阅图12和图13，在本申请还提供了一种硝酸生产方法，通过上述硝酸生产装置1000实现，硝酸生产方法流程如下：
步骤S10，通过空气压缩机120将常压空气进行压缩。
具体的，空气压缩机120将空气压缩至一定的压力。
需要说明的是，在硝酸生产装置1000启动之初，空气压缩机120由电机驱动。当氧化炉200或热换器300能够产生足够的高温高压气体时，电机和膨胀机140作为动力源做功并输送给空气压缩机120，为其提供压缩气体的能量。
步骤S20，将压缩后的空气与氨气混合，进入到氧化炉200中进行处理得到氧化氮气体。
压缩后的空气与氨气混合后，进入到氧化炉200中进行燃烧反应并生成氧化氮。氧化氮气体经过热换器300冷却后进入到氧化氮压缩机130中进行压缩。
其中，氨气可由生产厂区中的制氨设备提供。
步骤S30，将氧化氮气体经过热换器300冷却处理。
步骤S40，将冷却后的氧化氮气体进入氧化氮压缩机130中进行压缩。
需要说明的是，在硝酸生产装置1000启动之初，氧化氮压缩机130由电机驱动。当氧化炉200或热换器300能够产生足够的高温高压气体时，电机和膨胀机140作为动力源做功并输送给氧化氮压缩机130，为其提供压缩气体的能量。
步骤S50，将压缩后的氧化氮气体进入到吸收塔400中产出硝酸。
步骤S60，将从吸收塔400的塔顶逸出的气体经过处理后，作为进入膨胀机140的气体来源驱动膨胀机140做功输送给空气压缩机120和氧化氮压缩机130，其中，冷却处理过程中产生的蒸汽也能作为进入膨胀机140的气体来源，驱动膨胀机140做功输送给空气压缩机120和氧化氮压缩机130。
需要说明的是，在硝酸生产装置1000启动之初，膨胀机140由电机驱动。当氧化炉200或热换器300能够产生足够的高温高压气体时，膨胀机140由高温高压气体驱动做功输出给空气压缩机120和氧化氮压缩机130。
从吸收塔400的塔顶逸出的气体（尾气）经过一定的处理后，作为进入膨胀机140的气体来源驱动膨胀机140做功输送给空气压缩机120和氧化氮压缩机130，电机和膨胀机140联合作为动力源做功并输送给空气压缩机120和氧化氮压缩机130，为其提供压缩气体的能量。
另外，换热过程中热换器300产生的蒸汽也能作为进入膨胀机140的气体来源驱动膨胀机140做功输送给空气压缩机120和氧化氮压缩机130，电机和膨胀机140联合作为动力源做功并输送给空气压缩机120和氧化氮压缩机130，为其提供压缩气体的能量。
需要说明的是，在相关技术中，热换器300冷却处理过程中产生的蒸汽通常作为汽轮机的驱动气源。
在本实施例中，由于不使用汽轮机，将热换器300冷却处理过程中产生的蒸汽作为膨胀机140 的气体来源进行使用，避免浪费，蒸汽驱动膨胀机140做功并输出给空气压缩机120和氧化氮压缩机130，可降低电机的能量损耗，进而降低硝酸生产装置1000的能量损耗，更加节能。
可选的，膨胀机140的气体来源可以是上述吸收塔400的塔顶逸出的气体（尾气）、热换器300冷却处理过程中产生的蒸汽、其他外接气源的任意一种或任意组合。这样，使膨胀机140拥有充足的气源，如图7至图11所示，增加膨胀机转子的数量，大大提高了膨胀机140的做功能力，使膨胀机140所做的功用于补充机组中所需的压缩功（空气压缩机120和氧化氮压缩机130压缩气体所需要的动力），进一步降低电机的功耗，提高整个硝酸生产装置1000的运行效率。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (4)
1.一种硝酸生产机组，其特征在于，包括：
空气压缩机；
氧化氮压缩机；
膨胀机；
驱动模组，包括驱动机和至少两个一级传动轴，所述至少两个一级传动轴分别和所述驱动机连接，所述至少两个一级传动轴设有至少三个一级连接端，所述一级连接端对应与所述空气压缩机、所述氧化氮压缩机和所述膨胀机中的一个或两个连接；
所述驱动机为电机；
所述驱动模组包括所述驱动机、第一一级传动轴和第二一级传动轴，所述第一一级传动轴和所述第二一级传动轴分别与所述驱动机连接，所述第一一级传动轴设有至少两个所述一级连接端，所述第二一级传动轴设有至少一个所述一级连接端，每个所述一级连接端对应与所述空气压缩机、所述氧化氮压缩机和所述膨胀机中的一个或两个连接；
所述驱动模组还包括：
第一变速箱，所述第一变速箱包括第一变速轴、第一二级传动轴和第二二级传动轴，所述第一变速轴设有两个所述一级连接端和一个输入端，所述第一变速轴的输入端和所述第一一级传动轴连接，所述第一变速轴的一个所述一级连接端与所述第一二级传动轴，另一个所述一级连接端与所述第二二级传动轴连接；
所述驱动模组还包括：
第二变速箱，所述第二变速箱包括第二变速轴和第三二级传动轴，所述第二变速轴设有一个所述一级连接端和输入端，所述第二变速轴的输入端和所述第二一级传动轴连接，所述第二变速轴的所述一级连接端与所述第三二级传动轴连接；
或者；
第二变速箱，所述第二变速箱包括第二变速轴、第三二级传动轴和第四二级传动轴，所述第二变速轴设有两个所述一级连接端和输入端，所述第二变速轴的输入端和所述第二一级传动轴连接，所述第二变速轴的一个所述一级连接端与所述第三二级传动轴连接，另一个所述一级连接端与所述第四二级传动轴连接；
所述空气压缩机包括至少一个空压机转子；
所述氧化氮压缩机包括至少一个氧化氮压缩机转子；
所述膨胀机包括至少一个膨胀机转子，所述空气压缩机、所述氧化氮压缩机和所述膨胀机的每个转子对应与所述第一二级传动轴、所述第二二级传动轴和所述第三二级传动轴中的一个连接；
所述第一二级传动轴、所述第二二级传动轴和所述第三二级传动轴均设有两个二级连接端，所述第一二级传动轴、所述第二二级传动轴和所述第三二级传动轴共设有六个所述二级连接端；
所述空气压缩机包括第一空压机转子和第二空压机转子；
所述氧化氮压缩机包括第一氧化氮压缩机转子和第二氧化氮压缩机转子；
所述膨胀机包括第一膨胀机转子和第二膨胀机转子，其中，
所述第一空压机转子与六个所述二级连接端中的一个连接，所述第二空压机转子与六个所述二级连接端剩余的其中一个连接，所述第一氧化氮压缩机转子与六个所述二级连接端剩余的其中一个连接，所述第二氧化氮压缩机转子与六个所述二级连接端剩余的其中一个连接，所述第一膨胀机转子与六个所述二级连接端剩余的其中一个连接，所述第二膨胀机转子与六个所述二级连接端剩余的其中一个连接。
2.根据权利要求1所述的硝酸生产机组，其特征在于，
所述第三二级传动轴的一个所述二级连接端与所述第一膨胀机转子连接，另一个所述二级连接端和所述第二膨胀机转子连接；
所述第二二级传动轴的一个所述二级连接端与所述第一空压机转子连接，另一个所述二级连接端和所述第二空压机转子连接；
所述第一二级传动轴的一个所述二级连接端与所述第一氧化氮压缩机转子连接，另一个所述二级连接端和所述第二氧化氮压缩机转子连接。
3.一种硝酸生产装置，其特征在于，包括：
权利要求1或2所述的硝酸生产机组；
氧化炉，与所述空气压缩机连接；
热换器，连接所述氧化氮压缩机和所述氧化炉；
吸收塔，连接所述氧化氮压缩机和所述膨胀机。
4.一种硝酸生产方法，其特征在于，通过权利要求3所述的硝酸生产装置实现，包括：
通过空气压缩机将常压空气进行压缩；
将压缩后的空气与氨气混合，进入到氧化炉中进行处理得到氧化氮气体；
将氧化氮气体经过热换器冷却处理；
将冷却后的氧化氮气体进入氧化氮压缩机中进行压缩；
将压缩后的氧化氮气体进入到吸收塔中产出硝酸；
将吸收塔的塔顶逸出的气体经过处理后，作为进入膨胀机的气体来源驱动膨胀机做功输送给空气压缩机和氧化氮压缩机，其中，冷却处理过程中产生的蒸汽也能作为进入膨胀机的气体来源，驱动膨胀机做功输送给空气压缩机和氧化氮压缩机。
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