CN203130565U - 硝酸用空气及氧化氮整合压缩机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及双加压工艺制硝酸的技术领域，具体地说是一种硝酸用空气及氧化氮整合压缩机。平行轴齿轮箱、大齿轮轴、低速小齿轮轴、高速小齿轮轴、空压机组部及氧化氮组部，其中大齿轮轴、低速小齿轮轴及高速小齿轮轴均转动安装于平行轴齿轮箱内、且相互平行，所述大齿轮轴的两端穿出平行轴齿轮箱均与驱动机连接，所述低速小齿轮轴的两端穿出平行轴齿轮箱与空压机组部连接，所述高速小齿轮轴的两端穿出平行轴齿轮箱与氧化氮组部连接，所述大齿轮轴与低速小齿轮轴和高速小齿轮轴通过各自轴上的齿轮啮合传动。本实用新型具有结构紧凑、效率高、制造和维护成本低及运行安全可靠等特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及双加压工艺制硝酸的技术领域，具体地说是一种硝酸用空气及氧化氮整合压缩机。
背景技术
随着硝酸工艺的发展，高效节能环保的“双加压法”制硝酸工艺应用的越来越多，而“双加压法”工艺中的重要设备是“四合一”机组。目前，国内标配轴流空气压缩机+离心氧化氮压缩机+尾气膨胀机+汽轮机，结构布置复杂，制造和维护成本高。组装式压缩机已在PTA(精对苯二甲酸)、空分、冶金、制药等行业有较多应用，结构紧凑，成本低。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种制硝酸用空气及氧化氮整合压缩机。本制硝酸用空气及氧化氮整合压缩机采用一种全新的齿轮增速型整体组装式机组来代替常规硝酸四合一机组中的空气压缩机和氧化氮压缩机，并带有进口导叶调节装置满足不同工况的性能要求，具有结构紧凑、效率高、制造和维护成本低及运行安全可靠等特点。
为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种硝酸用空气及氧化氮整合压缩机，包括平行轴齿轮箱、大齿轮轴、低速小齿轮轴、高速小齿轮轴、空压机组部及氧化氮组部，其中大齿轮轴、低速小齿轮轴及高速小齿轮轴均转动安装于平行轴齿轮箱内、且相互平行，所述大齿轮轴的两端穿出平行轴齿轮箱均与驱动机连接，所述低速小齿轮轴的两端穿出平行轴齿轮箱与空压机组部连接，所述高速小齿轮轴的两端穿出平行轴齿轮箱与氧化氮组部连接，所述大齿轮轴与低速小齿轮轴和高速小齿轮轴通过各自轴上的齿轮啮合传动。
所述空压机组部包括空压机组首级叶轮、空压机组二级叶轮、空压机组一级定子、空压机组二级定子及空压机组首级导叶调节装置，其中空压机组首级叶轮和空压机组二级叶轮分别设置于低速小齿轮轴的两端，所述空压机组首级叶轮和空压机组二级叶轮分别容置于与平行轴齿轮箱连接的空压机组一级定子和空压机组二级定子内，所述空压机组首级导叶调节装置设置于空压机组一级定子的端部，所述低速小齿轮轴通过两个低速轴支撑轴承安装在平行轴齿轮箱内。
所述空压机组一级定子包括空压机组一级蜗壳、空压机组一级端板、空压机组一级叶片扩压器及空压机组一级形环，其中空压机组一级叶片扩压器和空压机组一级形环设置于空压机组一级蜗壳内，所述空压机组一级端板设置于空压机组一级蜗壳的端部，所述空压机组首级导叶调节装置设置于空压机组一级进口侧、并与空压机组一级端板连接；所述空压机组二级定子包括空压机组二级蜗壳、空压机组二级端板、空压机组二级叶片扩压器及空压机组二级形环，其中空压机组二级叶片扩压器和空压机组二级形环设置于空压机组二级蜗壳内，所述空压机组二级端板设置于空压机组二级蜗壳的端部，所述空压机组一级蜗壳和空压机组二级蜗壳与平行轴齿轮箱通过端法兰方式连接，所述低速小齿轮轴的两端均设有低速轴气封组和低速轴油封组。
所述空压机组一级蜗壳、空压机组二级蜗壳与平行轴齿轮箱连接的端法兰为上、下半把合结构，所述端法兰的下半固接在平行轴齿轮箱的下箱体上，所述空压机组一级蜗壳、空压机组二级蜗壳与端法兰之间、空压机组一级端板和空压机组一级形环与空压机组一级蜗壳之间及空压机组二级端板和空压机组二级形环与空压机组二级蜗壳之间均通过O型圈密封，所述空压机组一级蜗壳的外表面设有用于安装气动执行器的平台；所述低速轴气封组和低速轴油封组均为上、下半结构的迷宫密封。所述空压机组首级叶轮和空压机组二级叶轮通过法兰盘形式与低速小齿轮轴的两端连接。
所述氧化氮机组部包括氧化氮机组首级叶轮、氧化氮机组二级叶轮、氧化氮机组一级定子、氧化氮机组二级定子及氧化氮机组首级导叶装置，其中氧化氮机组首级叶轮和氧化氮机组二级叶轮分别设置于高速小齿轮轴的两端，所述氧化氮机组首级叶轮和氧化氮机组二级叶轮分别容置于与平行轴齿轮箱连接的氧化氮机组一级定子和氧化氮机组二级定子内，所述氧化氮机组首级导叶装置设置于氧化氮机组一级定子的端部，所述高速小齿轮轴通过两个高速轴支撑轴承安装在平行轴齿轮箱内。
所述氧化氮机组一级定子包括氧化氮机组一级蜗壳、氧化氮机组一级叶片扩压器及氧化氮机组一级形环，其中氧化氮机组一级叶片扩压器和氧化氮机组一级形环设置于氧化氮机组一级蜗壳内，所述氧化氮机组首级导叶装置设置于氧化氮机组一级进口侧、并与氧化氮机组一级蜗壳的端部连接；所述氧化氮机组二级定子包括氧化氮机组二级蜗壳、氧化氮机组二级叶片扩压器及氧化氮机组二级形环，其中氧化氮机组二级叶片扩压器和氧化氮机组二级形环设置于氧化氮机组二级蜗壳内，所述氧化氮机组一级蜗壳和氧化氮机组二级蜗壳均通过法兰盘与平行轴齿轮箱连接，所述高速小齿轮轴的两端均设有高速轴气封组和高速轴油封组。
所述氧化氮机组一级蜗壳和氧化氮机组二级蜗壳与平行轴齿轮箱连接的法兰盘为整圈形式、并固接在平行轴齿轮箱的下箱体上，所述氧化氮机组一级蜗壳和氧化氮机组二级蜗壳与法兰盘之间、氧化氮机组一级形环与氧化氮机组一级蜗壳之间及氧化氮机组二级形环与氧化氮机组二级蜗壳之间均通过O型圈密封，所述高速轴气封组为整体式充气迷宫密封，高速轴油封组为上、下半结构的迷宫密封。
所述氧化氮机组首级叶轮和氧化氮机组二级叶轮通过液压锥轴方式与高速小齿轮轴连接。所述氧化氮机组首级导叶装置的外部设有密封罩，在密封罩内充高压氮气或干空气用于密封氧化氮介质，充气压力高于一级进气压力。
本实用新型的优点及有益效果是：
1.本实用新型选取合适的模型级进行气动方案设计，兼顾效率高、能头高、运行范围宽，且叶轮强度满足要求等特点。
2.本实用新型高速轴氧化氮机组的选材和结构设计问题，氧化氮为易燃易爆易腐蚀介质，所有与介质接触的零部件必须采用耐蚀不锈钢材质，同时要求结构设计上不允许有气体外泄漏。
3.本实用新型整机要求结构紧凑，轴承跨距短，大齿轮轴为双出轴形式，整个机组转子不平衡响应满足API(美国石油学会标准)要求，且考虑汽轮机和尾气透平驱动，转子不平衡响应要满足一定运行范围，85-105％。
4.本实用新型平行轴齿轮箱设计成端法兰连接方式，与各级蜗壳把合，满足叶轮不同装配方式时，叶轮与转子都方便拆装。
5.本实用新型空压机组和氧化氮机组的首级叶轮入口均带有进口导叶调节装置，有效调节机组性能，满足硝酸工艺多工况需求
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
其中：2为平行轴齿轮箱，3空压机组首级叶轮，4为空压机组二级叶轮，5氧化氮机组首级叶轮，6为氧化氮机组二级叶轮，7为空压机组首级进口导叶调节装置，8为氧化氮机组首级进口导叶调节装置，9为空压机组一级定子，10为空压机组二级定子，11为氧化氮机组一级定子，12为氧化氮机组二级定子，13为空压机组一级气封，14为空压机组二级气封，15为氧化氮机组一级气封，16为氧化氮机组二级气封，17为空压机组一级油封，18为空压机组二级油封，19为氧化氮机组一级油封，20为氧化氮机组二级油封，21为大齿轮轴，22为低速小齿轮轴，23为高速小齿轮轴，24为低速轴支撑轴承，25为高速轴支撑轴承，26为大齿轮支撑轴承，27为大齿轮支推轴承，28为空压机组一级蜗壳，29为空压机组一级叶片扩压器，30为空压机组一级形环，31为空压机组一级端板，32为空压机组二级蜗壳，33为空压机组二级叶片扩压器，34为空压机组二级形环，35为空压机组二级端板，36为氧化氮机组一级蜗壳，37为氧化氮机组一级叶片扩压器，38为氧化氮机组一级形环，39为氧化氮机组二级蜗壳，40为氧化氮机组二级叶片扩压器，41为氧化氮机组二级形环。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。
如图1所示，本实用新型包括平行轴齿轮箱2、大齿轮轴21、低速小齿轮轴22、高速小齿轮轴23、空压机组部及氧化氮组部，其中大齿轮轴21、低速小齿轮轴22及高速小齿轮轴23均转动安装于平行轴齿轮箱2内、且相互平行，所述大齿轮轴21的两端穿出平行轴齿轮箱2均与驱动机连接，所述低速小齿轮轴22的两端穿出平行轴齿轮箱2与空压机组部连接，所述高速小齿轮轴23的两端穿出平行轴齿轮箱2与氧化氮组部连接，所述大齿轮轴21与低速小齿轮轴22和高速小齿轮轴23通过各自轴上的齿轮啮合传动。
所述空压机组部包括空压机组首级叶轮3、空压机组二级叶轮4、空压机组一级定子9、空压机组二级定子10及空压机组首级导叶调节装置7，其中空压机组首级叶轮3和空压机组二级叶轮4分别设置于低速小齿轮轴22的两端，，所述空压机组首级叶轮3和空压机组二级叶轮4分别容置于与平行轴齿轮箱2连接的空压机组一级定子9和空压机组二级定子10内，所述空压机组首级导叶调节装置7设置于空压机组一级定子9的端部，所述低速小齿轮轴22通过两个低速轴支撑轴承24安装在平行轴齿轮箱2内，低速小齿轮轴22与大齿轮轴21通过各自轴上的齿轮啮合传动。
空压机组一级定子9包括空压机组一级蜗壳28、空压机组一级端板31、空压机组一级叶片扩压器29及空压机组一级形环30，其中空压机组一级叶片扩压器29和空压机组一级形环30通过螺钉或螺栓把合在空压机组一级蜗壳28内，空压机组一级端板31通过螺钉或螺栓把合在空压机组一级蜗壳28的端部。空压机组首级导叶调节装置7设置于空压机组一级进口侧、并与空压机组一级端板31连接。空压机组二级定子10包括空压机组二级蜗壳32、空压机组二级端板35、空压机组二级叶片扩压器33及空压机组二级形环34，其中空压机组二级叶片扩压器33和空压机组二级形环34设置于空压机组二级蜗壳32内，空压机组二级端板35设置于空压机组二级蜗壳32的端部。空压机组一级蜗壳28和空压机组二级蜗壳32与平行轴齿轮箱2通过端法兰方式连接，所述端法兰为上下半把合结构，下半焊接在平行轴齿轮箱2的下箱体上。低速小齿轮轴22的两端均设有低速轴气封组和低速轴油封组。
空压机组一级蜗壳28的外表面设有用于安装气动执行器的平台。空压机组首级叶轮3和空压机组二级叶轮4通过法兰盘形式与低速小齿轮轴22的两端连接，低速轴气封组和低速轴油封组均为上、下半结构的拉别令密封(即迷宫密封)。
所述氧化氮机组部包括氧化氮机组首级叶轮5、氧化氮机组二级叶轮6、氧化氮机组一级定子11、氧化氮机组二级定子12及氧化氮机组首级导叶装置8，其中氧化氮机组首级叶轮5和氧化氮机组二级叶轮6分别设置于高速小齿轮轴23的两端，所述氧化氮机组首级叶轮5和氧化氮机组二级叶轮6分别容置于与平行轴齿轮箱2连接的氧化氮机组一级定子11和氧化氮机组二级定子12内，所述氧化氮机组首级导叶装置8设置于氧化氮机组一级定子11的端部。高速小齿轮轴23的两端均设有高速轴气封组和高速轴油封组，高速小齿轮轴23通过两个高速轴支撑轴承25安装于平行轴齿轮箱2内，高速小齿轮轴23与大齿轮轴21通过各自轴上的齿轮啮合传动。
氧化氮机组一级定子11包括氧化氮机组一级蜗壳36、氧化氮机组一级叶片扩压器37及氧化氮机组一级形环38，其中氧化氮机组一级叶片扩压器37和氧化氮机组一级形环38通过螺钉或螺栓把合在氧化氮机组一级蜗壳36内，氧化氮机组一级形环38与氧化氮机组一级蜗壳36之间通过O型圈密封。氧化氮机组首级导叶装置8设置于氧化氮机组一级进口侧、并与氧化氮机组一级蜗壳36的端部连接。氧化氮机组二级定子12包括氧化氮机组二级蜗壳39、氧化氮机组二级叶片扩压器40及氧化氮机组二级形环41，其中氧化氮机组二级叶片扩压器40和氧化氮机组二级形环41设置于氧化氮机组二级蜗壳39内。氧化氮机组一级蜗壳36和氧化氮机组二级蜗壳39均通过法兰盘与平行轴齿轮箱2连接，法兰盘上沿圆周均布与氧化氮机组二级蜗壳39连接的螺栓孔且装有防止气体泄漏的O型密封圈。所述法兰盘为整圈形式、并固接在平行轴齿轮箱2的下箱体上。氧化氮机组首级叶轮5和氧化氮机组二级叶轮6通过液压锥轴方式与高速小齿轮轴23连接。高速小齿轮轴23的两端的高速轴气封组为整体式充气迷宫密封，高速轴油封组均采用上、下半结构的拉别令密封(即迷宫密封)，高速轴气封组整体轴向装配把合到法兰盘上，靠近氧化氮机组首级叶轮5和氧化氮机组二级叶轮6侧为平衡气腔，可连接到各级进气管路上，另一侧为充高压气腔，充气介质可选择氮气或干空气，充气压力高于各级进气压力0.03bar即可，有效防止氧化氮气体外泄漏。氧化氮机组首级导叶装置8的外部设有密封罩，在密封罩内充高压氮气或干空气用于密封氧化氮介质，充气压力高于一级进气压力。同时为防止氧化氮介质泄漏，在所有可能泄漏的部位均加O型密封圈。
空压机组首级导叶调节装置7和氧化氮机组首级导叶装置8为现有技术，均采用锥齿轮-锥齿圈结构方式。空压机组首级叶轮3、空压机组二级叶轮4、氧化氮机组首级叶轮5及氧化氮机组二级叶轮6均为高效半开式叶轮，轴向进气。
本实用新型的设计条件为：
(1)10万吨/年空气压缩机组参数
(2)10万吨/年氧化氮压缩机组参数
本实用新型的低、高速小齿轮轴上设有推力盘，大齿轮轴21上设有推力轴承来平衡机组的轴向力；空压机组叶轮直径大，采用法兰盘连接方式，氧化氮机组叶轮直径小，采用1∶50锥度液压拆装方式；整个机组的蜗壳均把合在齿轮箱端法兰或法兰盘上，不同的是，为保证叶轮和转子拆装方便，空压机端法兰为上下半结构，下半直接焊接在平行轴齿轮箱2的下箱体上，氧化氮机组法兰盘为整圈焊接在平行轴齿轮箱2的下箱体上；为防止氧化氮介质泄漏，氧化氮机组的气封为整体充气式拉别令(迷宫密封)，氧化氮机组首级进口导叶调整装置8的密封罩内也充高压气方式防止外漏，同时，在所有可能外漏的接触面均加单重或双重耐高温耐腐蚀的O型密封圈；为防止氧化氮介质腐蚀，所有与其接触的零部件均采用耐腐蚀不锈钢材料，对齿轮轴而言，采用轴上加不锈钢轴套的方式进行设计。
Claims (10)
1.一种硝酸用空气及氧化氮整合压缩机，其特征在于：包括平行轴齿轮箱(2)、大齿轮轴(21)、低速小齿轮轴(22)、高速小齿轮轴(23)、空压机组部及氧化氮组部，其中大齿轮轴(21)、低速小齿轮轴(22)及高速小齿轮轴(23)均转动安装于平行轴齿轮箱(2)内、且相互平行，所述大齿轮轴(21)的两端穿出平行轴齿轮箱(2)均与驱动机连接，所述低速小齿轮轴(22)的两端穿出平行轴齿轮箱(2)与空压机组部连接，所述高速小齿轮轴(23)的两端穿出平行轴齿轮箱(2)与氧化氮组部连接，所述大齿轮轴(21)与低速小齿轮轴(22)和高速小齿轮轴(23)通过各自轴上的齿轮啮合传动。
2.按权利要求1所述的硝酸用空气及氧化氮整合压缩机，其特征在于：所述空压机组部包括空压机组首级叶轮(3)、空压机组二级叶轮(4)、空压机组一级定子(9)、空压机组二级定子(10)及空压机组首级导叶调节装置(7)，其中空压机组首级叶轮(3)和空压机组二级叶轮(4)分别设置于低速小齿轮轴(22)的两端，所述空压机组首级叶轮(3)和空压机组二级叶轮(4)分别容置于与平行轴齿轮箱(2)连接的空压机组一级定子(9)和空压机组二级定子(10)内，所述空压机组首级导叶调节装置(7)设置于空压机组一级定子(9)的端部，所述低速小齿轮轴(22)通过两个低速轴支撑轴承(24)安装在平行轴齿轮箱(2)内。
3.按权利要求2所述的硝酸用空气及氧化氮整合压缩机，其特征在于：所述空压机组一级定子(9)包括空压机组一级蜗壳(28)、空压机组一级端板(31)、空压机组一级叶片扩压器(29)及空压机组一级形环(30)，其中空压机组一级叶片扩压器(29)和空压机组一级形环(30)设置于空压机组一级蜗壳(28)内，所述空压机组一级端板(31)设置于空压机组一级蜗壳(28)的端部，所述空压机组首级导叶调节装置(7)设置于空压机组一级进口侧、并与空压机组一级端板(31)连接；所述空压机组二级定子(10)包括空压机组二级蜗壳(32)、空压机组二级端板(35)、空压机组二级叶片扩压器(33)及空压机组二级形环(34)，其中空压机组二级叶片扩压器(33)和空压机组二级形环(34)设置于空压机组二级蜗壳(32)内，所述空压机组二级端板(35)设置于空压机组二级蜗壳(32)的端部，所述空压机组一级蜗壳(28)和空压机组二级蜗壳(32)与平行轴齿轮箱(2)通过端法兰方式连接，所述低速小齿轮轴(22)的两端均设有低速轴气封组和低速轴油封组。
4.按权利要求3所述的硝酸用空气及氧化氮整合压缩机，其特征在于：所述空压机组一级蜗壳(28)、空压机组二级蜗壳(32)与平行轴齿轮箱(2)连接的端法兰为上、下半把合结构，所述端法兰的下半固接在平行轴齿轮箱(2)的下箱体上，所述空压机组一级蜗壳(28)、空压机组二级蜗壳(32)与端法兰之间、空压机组一级端板(31)和空压机组一级形环(30)与空压机组一级蜗壳(28)之间及空压机组二级端板(35)和空压机组二级形环(34)与空压机组二级蜗壳(32)之间均通过O型圈密封，所述空压机组一级蜗壳(28)的外表面设有用于安装气动执行器的平台；所述低速轴气封组和低速轴油封组均为上、下半结构的迷宫密封。
5.按权利要求2所述的硝酸用空气及氧化氮整合压缩机，其特征在于：所述空压机组首级叶轮(3)和空压机组二级叶轮(4)通过法兰盘形式与低速小齿轮轴(22)的两端连接。
6.按权利要求1所述的硝酸用空气及氧化氮整合压缩机，其特征在于：所述氧化氮机组部包括氧化氮机组首级叶轮(5)、氧化氮机组二级叶轮(6)、氧化氮机组一级定子(11)、氧化氮机组二级定子(12)及氧化氮机组首级导叶装置(8)，其中氧化氮机组首级叶轮(5)和氧化氮机组二级叶轮(6)分别设置于高速小齿轮轴(23)的两端，所述氧化氮机组首级叶轮(5)和氧化氮机组二级叶轮(6)分别容置于与平行轴齿轮箱(2)连接的氧化氮机组一级定子(11)和氧化氮机组二级定子(12)内，所述氧化氮机组首级导叶装置(8)设置于氧化氮机组一级定子(11)的端部，所述高速小齿轮轴(23)通过两个高速轴支撑轴承(25)安装在平行轴齿轮箱(2)内。
7.按权利要求6所述的硝酸用空气及氧化氮整合压缩机，其特征在于：所述氧化氮机组一级定子(11)包括氧化氮机组一级蜗壳(36)、氧化氮机组一级叶片扩压器(37)及氧化氮机组一级形环(38)，其中氧化氮机组一级叶片扩压器(37)和氧化氮机组一级形环(38)设置于氧化氮机组一级蜗壳(36)内，所述氧化氮机组首级导叶装置(8)设置于氧化氮机组一级进口侧、并与氧化氮机组一级蜗壳(36)的端部连接；所述氧化氮机组二级定子(12)包括氧化氮机组二级蜗壳(39)、氧化氮机组二级叶片扩压器(40)及氧化氮机组二级形环(41)，其中氧化氮机组二级叶片扩压器(40)和氧化氮机组二级形环(41)设置于氧化氮机组二级蜗壳(39)内，所述氧化氮机组一级蜗壳(36)和氧化氮机组二级蜗壳(39)均通过法兰盘与平行轴齿轮箱(2)连接，所述高速小齿轮轴(23)的两端均设有高速轴气封组和高速轴油封组。
8.按权利要求7所述的硝酸用空气及氧化氮整合压缩机，其特征在于：所述氧化氮机组一级蜗壳(36)和氧化氮机组二级蜗壳(39)与平行轴齿轮箱(2)连接的法兰盘为整圈形式、并固接在平行轴齿轮箱(2)的下箱体上，所述氧化氮机组一级蜗壳(36)和氧化氮机组二级蜗壳(39)与法兰盘之间、氧化氮机组一级形环(38)与氧化氮机组一级蜗壳(36)之间及氧化氮机组二级形环(41)与氧化氮机组二级蜗壳(39)之间均通过O型圈密封，所述高速轴气封组为整体式充气迷宫密封，高速轴油封组为上、下半结构的迷宫密封。
9.按权利要求6所述的硝酸用空气及氧化氮整合压缩机，其特征在于：所述氧化氮机组首级叶轮(5)和氧化氮机组二级叶轮(6)通过液压锥轴方式与高速小齿轮轴(23)连接。
10.按权利要求6所述的硝酸用空气及氧化氮整合压缩机，其特征在于：所述氧化氮机组首级导叶装置(8)的外部设有密封罩，在密封罩内充高压氮气或干空气用于密封氧化氮介质，充气压力高于一级进气压力。
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