2024年6月13日发(作者：展若云)
(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书
(21)申请号 CN2.0
(22)申请日 2015.02.10
(71)申请人 南京凯盛开能环保能源有限公司
地址 210036 江苏省南京市建邺区奥体大街69号新城科技大厦01幢3层
(72)发明人 侯宾才 方明 王朝雄 刘亚雷 刘木堂
(74)专利代理机构 南京知识律师事务所
代理人 李媛媛
(51)
(10)申请公布号 CN 104654816 A
(43)申请公布日 2015.05.27
权利要求说明书 说明书 幅图
(54)发明名称
汽轮机直接驱动转动设备的水泥窑
余热利用系统及方法
(57)摘要
本发明提供了一种汽轮机直接驱动
转动设备的水泥窑余热利用系统及方法，
属于水泥窑余热利用技术领域。本发明的
余热利用系统包括余热回收装置、高温风
机汽轮驱动装置、窑尾排风机汽轮驱动装
置、水泥磨汽轮驱动装置以及循环冷却水
装置。本发明利用水泥窑余热产生的过热
蒸汽直接驱动高温风机、窑尾排风机以及
水泥磨等转动设备，避免了余热发电需经
过热能—电能—动能的多步能量转化过程
中的能量损耗，有效提高了水泥窑余热回
收利用效率。
法律状态
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
权 利 要 求 说 明 书
1.汽轮机直接驱动转动设备的水泥窑余热利用系统，包括余热回收装置、
高温风机汽轮驱动装置、窑尾排风机汽轮驱动装置、水泥磨汽轮驱动装置以
环冷却水装置，其特征在于： 及循
余热回收装置包括除氧器(18)、给水泵(19)、窑头锅炉(20)、窑尾锅炉
(20)
(21)、窑尾预热器(22)和篦冷机(23)；除氧器(18)的出口与给水泵(19)
的入口相连，给水泵(19)的出口与窑头锅炉(20)的公共省煤器(20b)的入
口相连；篦冷机(23)通过风管与窑头锅炉(20)的入口连接，窑头锅炉
内从上而下设置有公共省煤器(20b)、高温省煤器(20c)、第一
和第一过热器(20e)，第一过热器(20e)的出口与蒸汽母
(22)的一级筒出口通过风管与窑尾锅炉(21)
从上而下设置有第二过热器(21b)、
过热器(21b)的出口与所述
蒸发器(20d)
管相连；窑尾预热器
的入口连接，窑尾锅炉(21)内
第二蒸发器(21c)和省煤器(21d)，第二
蒸汽母管相连；
高温风机汽轮驱动装置包括第一汽轮机(1)、第一离合器(2)、第一减速器
(3)、第一电动机(4)和高温风机(5)；第一汽轮机(1)的主汽门与所述蒸汽
母管相连，第一汽轮机(1)与第一离合器(2)、第一减速器(3)、第一电
(4)和高温风机(5)依次相连；第一汽轮机(1)的乏汽出口与第一
第一凝结水泵(1b)和第一轴封加热器(1c)依次相连，第
的出口与凝结水母管相连；
动机
凝汽器(1a)、
一轴封加热器(1c)
窑尾排风机汽轮驱动装置包括第二汽轮机(6)、第二离合器(7)、第二减速
器(8)，第二电动机(9)和窑尾排风机(10)；第二汽轮机(6)的主汽门与所
述蒸汽母管连接，第二汽轮机(6)与第二离合器(7)、第二减速器(8)、
电动机(9)和窑尾排风机(10)依次相连；第二汽轮机(6)的乏汽出
凝汽器(6a)、第二凝结水泵(6b)和第二轴封加热器(6c)依
第二
口与第二
次相连，第二轴
封加热器(6c)的出口与所述凝结水母管连接；
水泥磨汽轮驱动装置包括第三汽轮机(11)、第三离合器(12)、电动发电机
(13)、第三减速器(14)和水泥磨(15)；第三汽轮机(11)的主汽门与所述蒸
汽母管相连，第三汽轮机(11)与第三离合器(12)、电动发电机(13)、第
速器(14)和水泥磨(15)依次相连；第三汽轮机(11)的乏汽出口与
器(11a)、第三凝结水泵(11b)和第三轴封加热器(11c)依
加热器(11c)的出口
相连；
三减
第三凝汽
次相连；第三轴封
与所述凝结水母管相连；所述凝结水母管与除氧器(18)
循环冷却水装置包括冷却塔(16)和循环冷却水泵(17)，冷却塔(16)的
第
水池与循环冷却水泵(17)相连；循环冷却水泵(17)通过冷却水母管分别与第
一凝汽器(1a)、第二凝汽器(6a)和第三凝汽器(11a)的冷却水入口相连，
一凝汽器(1a)、第二凝汽器(6a)和第三凝汽器(11a)的冷却水出
水母管与冷却塔(16)的上部相连。 口通过冷却
2.根据权利要求1所述的汽轮机直接驱动转动设备的水泥窑余热利用系
3.根据权利要求1所述的汽轮机直接驱动转动设备的水泥窑余热利用系
统，其特征在于：所述窑头锅炉(20)为下进风带内置沉降室式余热锅炉。
统，其特征在于：所述第一汽轮机(1)和第二汽轮机(6)为高速拖动用汽轮机。
4.根据权利要求1所述的汽轮机直接驱动转动设备的水泥窑余热利用系
5.根据权利要求1至4之一所述的汽轮机直接驱动转动设备的水泥窑余热
6.利用如权利要求1所述的汽轮机直接驱动转动设备的水泥窑余热利用系
利用系统，其特征在于：所述第三减速器(14)含手动离合装置。
统，其特征在于：所述第一离合器(2)、第二离合器(7)和第三离合器(12)
为在线离合器。
统的方法，其特征在于：将篦冷机(23)中废气送入窑头锅炉(20)降温产生过
热蒸汽，将窑尾预热器(22)所排废气送入窑尾锅炉(21)降温产生过热
然后将窑头锅炉(20)和窑尾锅炉(21)产生的过热蒸汽通
分别送往三个汽轮机做功驱动高温风机
做功后乏汽排至三个凝汽器
加热器，最终
的公共
蒸汽；
过所述蒸汽母管汇合，
(5)、窑尾排风机(10)和水泥磨(15)；
并被凝结成水，然后分别流经各自的凝结水泵、轴封
由凝结水母管送往除氧器(18)，再经给水泵(19)泵入窑头锅炉
省煤器(20b)循环使用；循环冷却水泵(17)将水池中冷却水通过冷却
过
水母管泵入三个凝汽器后，再通过冷却水母管排往冷却塔(16)进行冷却，经
冷却的水最后回到水池循环利用。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：当蒸汽产量不足时，将第一
电动机(4)、第二电动机(9)和电动发电机(13)投入使用，分别和第一汽轮
机(1)、第二汽轮机(6)、第三汽轮机(11)共同驱动高温风机(5)、窑尾
机(10)和水泥磨(15)。 排风
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于：所述第三减速器(14)
速
含手动离合装置，当水泥磨(15)故障或检修时，通过手动离合装置将第三减
器(14)与水泥磨(15)脱开，第三汽轮机(11)带动电动发电机(13)
发电。
说 明 书
技术领域
本发明属于水泥窑余热回收及利用技术领域，具体涉及一种汽轮机直接驱动
背景技术
水泥窑在生产过程中所排余热主要有两部分：①窑头篦冷机所排热空气；
窑
②窑尾预热器C1筒所排废气。目前对于以上这两部分余热，主要通过设置
头余热锅炉、窑尾余热锅炉来回收并产生过热蒸汽，然后通过蒸汽母
台余热锅炉的过热蒸汽汇合并送入汽轮发电机组做功发电，所
产使用。
转动设备的水泥窑余热利用系统及方法。
管将来自两
发电能供水泥厂生
这种水泥窑余热利用方式中的能量转化过程为：废气热能—过热蒸汽热能—
机械能—电能，然后通过电气系统将其输送给高温风机、窑尾排风机以及水
等高能耗转动设备的电机，以便驱动其工作，这其中能量经过了多步
了能量损耗较大，降低了余热回收利用率；同时余热发电也需
和交纳电网使用费，存在一定不便。
泥磨
转化，导致
要电力部分的批准
发明内容
针对现有水泥窑余热发电系统能量损耗较大的不足，本发明旨在提供一种汽
轮机直接驱动转动设备的水泥窑余热利用系统及方法，以达到提高水泥窑余
收利用率的目的。 热回
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
汽轮机直接驱动转动设备的水泥窑余热利用系统包括余热回收装置、高温风
机汽轮驱动装置、窑尾排风机汽轮驱动装置、水泥磨汽轮驱动装置以及循环
水装置，余热回收装置包括除氧器、给水泵、窑头锅炉、窑尾锅炉、
和篦冷机；除氧器的出口与给水泵的入口相连，给水泵的出口
省煤器的入口相连；篦冷机通过风管与窑头锅炉的入口
下设置有公共省煤器、高温省煤器、第一蒸发器
口与蒸汽母管相连；窑尾预热器的一级筒
窑尾锅炉内从上而下设置有第二过
口与所述蒸汽母管相连；
冷却
窑尾预热器
与窑头锅炉的公共
连接，窑头锅炉内从上而
和第一过热器，第一过热器的出
出口通过风管与窑尾锅炉的入口连接，
热器、第二蒸发器和省煤器，第二过热器的出
高温风机汽轮驱动装置包括第一汽轮机、第一离合器、第一减速器、第一电
动机和高温风机；第一汽轮机的主汽门与所述蒸汽母管相连，第一汽轮机与
离合器、第一减速器、第一电动机和高温风机依次相连；第一汽轮机
与第一凝汽器、第一凝结水泵和第一轴封加热器依次相连，第
口与凝结水母管相连；
第一
的乏汽出口
一轴封加热器的出
窑尾排风机汽轮驱动装置包括第二汽轮机、第二离合器、第二减速器，第二
电动机和窑尾排风机；第二汽轮机的主汽门与所述蒸汽母管连接，第二汽轮
第二离合器、第二减速器、第二电动机和窑尾排风机依次相连；第二
汽出口与第二凝汽器、第二凝结水泵和第二轴封加热器依次相
器的出口与所述凝结水母管连接；
机与
汽轮机的乏
连，第二轴封加热
水泥磨汽轮驱动装置包括第三汽轮机、第三离合器、电动发电机、第三减速
器和水泥磨；第三汽轮机的主汽门与所述蒸汽母管相连，第三汽轮机与第三
器、电动发电机、第三减速器和水泥磨依次相连；第三汽轮机的乏汽
凝汽器、第三凝结水泵和第三轴封加热器依次相连；第三轴封
述凝结水母管相连；所述凝结水母管与除氧器相连；
离合
出口与第三
加热器的出口与所
循环冷却水装置包括冷却塔和循环冷却水泵，冷却塔的水池与循环冷却水泵
相连；循环冷却水泵通过冷却水母管分别与第一凝汽器、第二凝汽器和第三
器的冷却水入口相连，第一凝汽器、第二凝汽器和第三凝汽器的冷却
冷却水母管与冷却塔的上部相连。
凝汽
水出口通过
进一步地，所述窑头锅炉为下进风带内置沉降室式余热锅炉。
进一步地，所述第一汽轮机和第二汽轮机为高速拖动用汽轮机。
进一步地，所述第一离合器、第二离合器和第三离合器为在线离合器。
进一步地，所述第三减速器含手动离合装置。
利用汽轮机直接驱动转动设备的水泥窑余热利用系统的方法：将篦冷中废
气送入窑头锅炉降温产生过热蒸汽，将窑尾预热器所排废气送入窑尾锅炉降
生过热蒸汽；然后将窑头锅炉和窑尾锅炉产生的过热蒸汽通过所述蒸
合，分别送往三个汽轮机做功驱动高温风机、窑尾排风机和水
排至三个凝汽器并被凝结成水，然后分别流经各自的凝
终由凝结水母管送往除氧器，再经给水泵泵入窑
循环冷却水泵
母管排
温产
汽母管汇
泥磨；做功后乏汽
结水泵、轴封加热器，最
头锅炉的公共省煤器循环使用；
将水池中冷却水通过冷却水母管泵入三个凝汽器后，再通过冷却水
往冷却塔进行冷却，经过冷却的水最后回到水池循环利用。
当蒸汽产量不足时，将第一电动机、第二电动机和电动发电机投入使用，
分别和第一汽轮机、第二汽轮机、第三汽轮机共同驱动高温风机、窑尾排风
水泥磨。 机和
进一步地，所述第三减速器含手动离合装置，当水泥磨故障或检修时，通过
与常规水泥窑余热发电系统相比，本发明的优越性体现在以下方面：
(1)余热回收直接驱动机组避免了余热发电需经过热能—电能—动能的多
步能量转化过程中的能量损耗，利用水泥窑余热产生的过热蒸汽直接驱动高
机、窑尾排风机以及水泥磨等转动设备，有效提高了水泥窑余热回收
手动离合装置将第三减速器与水泥磨脱开，第三汽轮机带动电动发电机发电。
温风
利用效率；
(2)余热回收直接驱动机组无须电力部门的审批与管理，且无需交纳相关
附图说明
图1为汽轮机直接驱动转动设备的水泥窑余热利用系统的装置图。
图2为下进风带内置沉降室式窑头锅炉的装置图。
其中，1-第一汽轮机，1a-第一凝汽器，1b-第一凝结水泵，1c-第一轴封加热
器，2-第一离合器，3-第一减速器，4-第一电动机，5-高温风机，6-第二汽
6a-第二凝汽器，6b-第二凝结水泵，6c-第二轴封加热器，7-第
减速器，9-第二电动机，10-窑尾排风机，11-第三汽轮
第三凝结水泵，11c-第三轴封加热器，12-第三
减速器，15-水泥磨，16-冷却塔，17-循环
窑头锅炉，20a-第一汽包，20b-公
20e-第一过热器，21-窑尾
管理费用。
轮机，
二离合器，8-第二
机，11a-第三凝汽器，11b-
离合器，13-电动发电机，14-第三
冷却水泵，18-除氧器，19-给水泵，20-
共省煤器，20c-高温省煤器，20d-第一蒸发器，
锅炉，21a-第二汽包，21b-第二过热器，21c-第二蒸发 器，21d-省煤器，
22-窑尾预热器，23-篦冷机，24-除尘器，25-引风机，26-烟囱。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，一种汽轮机直接驱动转动设备的水泥窑余热利用系统，其包括
余热回收装置、高温风机汽轮驱动装置、窑尾排风机汽轮驱动装置、水泥磨
驱动装置、循环冷却水装置和废气处理装汽轮
置。
余热回收装置主要包括除氧器18、给水泵19、窑头锅炉20、窑尾锅炉21、
窑尾预热器22和篦冷机23；除氧器18的出口与给水泵19的入口相连，给
19的出口与窑头锅炉20的公共省煤器20b的入口相连，篦冷机23
通过风管与窑头锅炉20的入口连接，窑头锅炉20内从上而下
20b、高温省煤器20c、第一蒸发器20d和第一过热器
口与蒸汽母管连接；公共省煤器20b的出口分别
的入口相连，第一汽包20a与高温省煤器
相连；窑尾预热器22的一级筒出
炉21内自上而下设置有第
热器21b的出口与蒸
21c和省煤器
水泵
中部取风口
设置有公共省煤器
20e，第一过热器20e的出
与高温省煤器20c和省煤器21d
20c、第一蒸发器20d和第一过热器20e
口通过风管与窑尾锅炉21的入口连接，窑尾锅
二过热器21b、第二蒸发器21c和省煤器21d；第二过
汽母管连接，第二汽包21a与第二过热器21b、第二蒸发器
21d相连。
高温风机汽轮驱动装置包括第一汽轮机1、第一离合器2、第一减速器3、
第一电动机4和高温风机5；第一汽轮机1的主汽门与蒸汽母管连接，第一
机1与第一离合器2相连，第一离合器2与第一减速器3相连，第一汽轮
减速器3与 第一电动机4相连，第一电动机4与高温风机5相连；第一汽
与第一凝汽器1a相连，第一凝汽器1a的热井与第一凝
第一凝结水泵1b的出口与第一轴封加热器1c的
的出口与凝结水母管连接；凝结水母管与
轮机1的乏汽出口
结水泵1b的入口相连，
入口相连，第一轴封加热器1c
除氧器18相连。
窑尾排风机汽轮驱动装置包括第二汽轮机6、第二离合器7、第二减速器8，
第二电动机9和窑尾排风机10；第二汽轮机6的主汽门与蒸汽母管连接，
汽轮机6与第二离合器7相连，第二离合器7与第二减速器8相连，
8与第二电动机9相连，第二电动机9与窑尾排风机10相连；
乏汽出口与第二凝汽器6a相连，第二凝汽器6a的热井
口相连，第二凝结水泵6b的出口与第二轴封加
热器6c的出口与凝结水母管连接。
第二
第二减速器
第二汽轮机6的
与第二凝结水泵6b的入
热器6c的入口相连，第二轴封加
水泥磨汽轮驱动装置包括第三汽轮机11、第三离合器12、电动发电机13、
第三减速器14和水泥磨15；第三汽轮机11的主汽门与蒸汽母管连接，第
轮机11与第三离合器12相连，第三离合器12与电动发电机13相连，
机13与第三减速器14相连，第三
的乏汽出口与第三凝汽器
的入口相连；第三凝
轴封加热器
三汽
电动发电
减速器14与水泥磨15相连；第三汽轮机11
11a相连，第三凝汽器11a的热井与第三凝结水泵11b
结水泵11b的出口与第三轴封加热器11c的入口相连；第三
11c的出口与凝结水母管连接。
循环冷却水装置主要包括冷却塔16和循环冷却水泵17，冷却塔16的水池
器
与循环冷却水泵17相连；循环冷却水泵17通过冷却水母管分别与第一凝汽
1a、第二凝汽器6a和第三凝汽器11a的冷却水入口相连，以上三个
却水出口通过冷却水母管与冷却塔16的上部相连； 凝汽器的冷
篦冷机23的尾部和窑头锅炉20的出口通过管道与废气处理装置相连，废气
处理装置主要包括除尘器24、引风机25和烟囱26，窑头锅炉20的出口与
器24的入口相连，除尘器24的出口与引风机25的入口相连，引风
与烟囱26相连。
除尘
机25的出口
窑头锅炉20为下进风带内置沉降室式余热锅炉。
第一汽轮机1和第二汽轮机6为高速拖动用汽轮机。
第一离合器2、第二离合器7和第三离合器12为在线离合器。
第三减速器14含有手动离合装置。
利用汽轮机直接驱动转动设备的水泥窑余热利用系统的具体过程：将篦冷机
23所排废气送入窑头锅炉20降温产生过热蒸汽，将窑尾预热器22的一级
排废气送入窑尾锅炉21降温产生过热蒸汽；然后将窑头锅炉20和窑
这两台锅炉产生的过热蒸汽通过蒸汽母管汇合，分别送往拖动
机1、第二汽轮机6、第三汽轮机11)做功驱动高温风
泥磨15；
筒所
尾锅炉21
汽轮机(第一汽轮
机5、窑尾排风机10和水
当蒸汽产量不足时，电动机(第一电动机4、第二电动机9、电动发电机13)
投入使用，分别和第一汽轮机1、第二汽轮机6、第三汽轮机11共同驱动高
机5、窑尾排风机10和水泥磨15； 温风
当水泥磨15故障或检修时，通过使用第三减速器14中的手动离合装置断开
做功后乏汽排至各汽轮机配套的凝汽器(第一凝汽器1a、第二凝汽器6a和
水泥磨15，第三汽轮机11电动发电机13发电；
第三凝汽器11a)并被凝结成水，然后流经各自的凝结水泵(第一凝结水泵1b、
第二凝结水泵6b和第三凝结水泵11b)和
二轴封加热器6c和第三轴封加热
经给水泵19泵入窑头锅炉
轴封加热器(第一轴封加热器1c、第
器11c)，最终由凝结水母管送往除氧器18，再
20循环使用；
循环冷却水泵17将水池中冷却水通过冷却水母管泵入各凝汽器(第一凝汽
母
以上所述仅为本发明所述系统的一个优选例实施方式，并不构成对本发明保
护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换
进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
器1a、第二凝汽器6a和第三凝汽器11a)后，再由以上各凝汽器通过冷却水
管排往冷却塔16进行冷却，经过冷却的水最后回到水池循环利用。
和改
2024年6月13日发(作者：展若云)
(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书
(21)申请号 CN2.0
(22)申请日 2015.02.10
(71)申请人 南京凯盛开能环保能源有限公司
地址 210036 江苏省南京市建邺区奥体大街69号新城科技大厦01幢3层
(72)发明人 侯宾才 方明 王朝雄 刘亚雷 刘木堂
(74)专利代理机构 南京知识律师事务所
代理人 李媛媛
(51)
(10)申请公布号 CN 104654816 A
(43)申请公布日 2015.05.27
权利要求说明书 说明书 幅图
(54)发明名称
汽轮机直接驱动转动设备的水泥窑
余热利用系统及方法
(57)摘要
本发明提供了一种汽轮机直接驱动
转动设备的水泥窑余热利用系统及方法，
属于水泥窑余热利用技术领域。本发明的
余热利用系统包括余热回收装置、高温风
机汽轮驱动装置、窑尾排风机汽轮驱动装
置、水泥磨汽轮驱动装置以及循环冷却水
装置。本发明利用水泥窑余热产生的过热
蒸汽直接驱动高温风机、窑尾排风机以及
水泥磨等转动设备，避免了余热发电需经
过热能—电能—动能的多步能量转化过程
中的能量损耗，有效提高了水泥窑余热回
收利用效率。
法律状态
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
权 利 要 求 说 明 书
1.汽轮机直接驱动转动设备的水泥窑余热利用系统，包括余热回收装置、
高温风机汽轮驱动装置、窑尾排风机汽轮驱动装置、水泥磨汽轮驱动装置以
环冷却水装置，其特征在于： 及循
余热回收装置包括除氧器(18)、给水泵(19)、窑头锅炉(20)、窑尾锅炉
(20)
(21)、窑尾预热器(22)和篦冷机(23)；除氧器(18)的出口与给水泵(19)
的入口相连，给水泵(19)的出口与窑头锅炉(20)的公共省煤器(20b)的入
口相连；篦冷机(23)通过风管与窑头锅炉(20)的入口连接，窑头锅炉
内从上而下设置有公共省煤器(20b)、高温省煤器(20c)、第一
和第一过热器(20e)，第一过热器(20e)的出口与蒸汽母
(22)的一级筒出口通过风管与窑尾锅炉(21)
从上而下设置有第二过热器(21b)、
过热器(21b)的出口与所述
蒸发器(20d)
管相连；窑尾预热器
的入口连接，窑尾锅炉(21)内
第二蒸发器(21c)和省煤器(21d)，第二
蒸汽母管相连；
高温风机汽轮驱动装置包括第一汽轮机(1)、第一离合器(2)、第一减速器
(3)、第一电动机(4)和高温风机(5)；第一汽轮机(1)的主汽门与所述蒸汽
母管相连，第一汽轮机(1)与第一离合器(2)、第一减速器(3)、第一电
(4)和高温风机(5)依次相连；第一汽轮机(1)的乏汽出口与第一
第一凝结水泵(1b)和第一轴封加热器(1c)依次相连，第
的出口与凝结水母管相连；
动机
凝汽器(1a)、
一轴封加热器(1c)
窑尾排风机汽轮驱动装置包括第二汽轮机(6)、第二离合器(7)、第二减速
器(8)，第二电动机(9)和窑尾排风机(10)；第二汽轮机(6)的主汽门与所
述蒸汽母管连接，第二汽轮机(6)与第二离合器(7)、第二减速器(8)、
电动机(9)和窑尾排风机(10)依次相连；第二汽轮机(6)的乏汽出
凝汽器(6a)、第二凝结水泵(6b)和第二轴封加热器(6c)依
第二
口与第二
次相连，第二轴
封加热器(6c)的出口与所述凝结水母管连接；
水泥磨汽轮驱动装置包括第三汽轮机(11)、第三离合器(12)、电动发电机
(13)、第三减速器(14)和水泥磨(15)；第三汽轮机(11)的主汽门与所述蒸
汽母管相连，第三汽轮机(11)与第三离合器(12)、电动发电机(13)、第
速器(14)和水泥磨(15)依次相连；第三汽轮机(11)的乏汽出口与
器(11a)、第三凝结水泵(11b)和第三轴封加热器(11c)依
加热器(11c)的出口
相连；
三减
第三凝汽
次相连；第三轴封
与所述凝结水母管相连；所述凝结水母管与除氧器(18)
循环冷却水装置包括冷却塔(16)和循环冷却水泵(17)，冷却塔(16)的
第
水池与循环冷却水泵(17)相连；循环冷却水泵(17)通过冷却水母管分别与第
一凝汽器(1a)、第二凝汽器(6a)和第三凝汽器(11a)的冷却水入口相连，
一凝汽器(1a)、第二凝汽器(6a)和第三凝汽器(11a)的冷却水出
水母管与冷却塔(16)的上部相连。 口通过冷却
2.根据权利要求1所述的汽轮机直接驱动转动设备的水泥窑余热利用系
3.根据权利要求1所述的汽轮机直接驱动转动设备的水泥窑余热利用系
统，其特征在于：所述窑头锅炉(20)为下进风带内置沉降室式余热锅炉。
统，其特征在于：所述第一汽轮机(1)和第二汽轮机(6)为高速拖动用汽轮机。
4.根据权利要求1所述的汽轮机直接驱动转动设备的水泥窑余热利用系
5.根据权利要求1至4之一所述的汽轮机直接驱动转动设备的水泥窑余热
6.利用如权利要求1所述的汽轮机直接驱动转动设备的水泥窑余热利用系
利用系统，其特征在于：所述第三减速器(14)含手动离合装置。
统，其特征在于：所述第一离合器(2)、第二离合器(7)和第三离合器(12)
为在线离合器。
统的方法，其特征在于：将篦冷机(23)中废气送入窑头锅炉(20)降温产生过
热蒸汽，将窑尾预热器(22)所排废气送入窑尾锅炉(21)降温产生过热
然后将窑头锅炉(20)和窑尾锅炉(21)产生的过热蒸汽通
分别送往三个汽轮机做功驱动高温风机
做功后乏汽排至三个凝汽器
加热器，最终
的公共
蒸汽；
过所述蒸汽母管汇合，
(5)、窑尾排风机(10)和水泥磨(15)；
并被凝结成水，然后分别流经各自的凝结水泵、轴封
由凝结水母管送往除氧器(18)，再经给水泵(19)泵入窑头锅炉
省煤器(20b)循环使用；循环冷却水泵(17)将水池中冷却水通过冷却
过
水母管泵入三个凝汽器后，再通过冷却水母管排往冷却塔(16)进行冷却，经
冷却的水最后回到水池循环利用。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：当蒸汽产量不足时，将第一
电动机(4)、第二电动机(9)和电动发电机(13)投入使用，分别和第一汽轮
机(1)、第二汽轮机(6)、第三汽轮机(11)共同驱动高温风机(5)、窑尾
机(10)和水泥磨(15)。 排风
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于：所述第三减速器(14)
速
含手动离合装置，当水泥磨(15)故障或检修时，通过手动离合装置将第三减
器(14)与水泥磨(15)脱开，第三汽轮机(11)带动电动发电机(13)
发电。
说 明 书
技术领域
本发明属于水泥窑余热回收及利用技术领域，具体涉及一种汽轮机直接驱动
背景技术
水泥窑在生产过程中所排余热主要有两部分：①窑头篦冷机所排热空气；
窑
②窑尾预热器C1筒所排废气。目前对于以上这两部分余热，主要通过设置
头余热锅炉、窑尾余热锅炉来回收并产生过热蒸汽，然后通过蒸汽母
台余热锅炉的过热蒸汽汇合并送入汽轮发电机组做功发电，所
产使用。
转动设备的水泥窑余热利用系统及方法。
管将来自两
发电能供水泥厂生
这种水泥窑余热利用方式中的能量转化过程为：废气热能—过热蒸汽热能—
机械能—电能，然后通过电气系统将其输送给高温风机、窑尾排风机以及水
等高能耗转动设备的电机，以便驱动其工作，这其中能量经过了多步
了能量损耗较大，降低了余热回收利用率；同时余热发电也需
和交纳电网使用费，存在一定不便。
泥磨
转化，导致
要电力部分的批准
发明内容
针对现有水泥窑余热发电系统能量损耗较大的不足，本发明旨在提供一种汽
轮机直接驱动转动设备的水泥窑余热利用系统及方法，以达到提高水泥窑余
收利用率的目的。 热回
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
汽轮机直接驱动转动设备的水泥窑余热利用系统包括余热回收装置、高温风
机汽轮驱动装置、窑尾排风机汽轮驱动装置、水泥磨汽轮驱动装置以及循环
水装置，余热回收装置包括除氧器、给水泵、窑头锅炉、窑尾锅炉、
和篦冷机；除氧器的出口与给水泵的入口相连，给水泵的出口
省煤器的入口相连；篦冷机通过风管与窑头锅炉的入口
下设置有公共省煤器、高温省煤器、第一蒸发器
口与蒸汽母管相连；窑尾预热器的一级筒
窑尾锅炉内从上而下设置有第二过
口与所述蒸汽母管相连；
冷却
窑尾预热器
与窑头锅炉的公共
连接，窑头锅炉内从上而
和第一过热器，第一过热器的出
出口通过风管与窑尾锅炉的入口连接，
热器、第二蒸发器和省煤器，第二过热器的出
高温风机汽轮驱动装置包括第一汽轮机、第一离合器、第一减速器、第一电
动机和高温风机；第一汽轮机的主汽门与所述蒸汽母管相连，第一汽轮机与
离合器、第一减速器、第一电动机和高温风机依次相连；第一汽轮机
与第一凝汽器、第一凝结水泵和第一轴封加热器依次相连，第
口与凝结水母管相连；
第一
的乏汽出口
一轴封加热器的出
窑尾排风机汽轮驱动装置包括第二汽轮机、第二离合器、第二减速器，第二
电动机和窑尾排风机；第二汽轮机的主汽门与所述蒸汽母管连接，第二汽轮
第二离合器、第二减速器、第二电动机和窑尾排风机依次相连；第二
汽出口与第二凝汽器、第二凝结水泵和第二轴封加热器依次相
器的出口与所述凝结水母管连接；
机与
汽轮机的乏
连，第二轴封加热
水泥磨汽轮驱动装置包括第三汽轮机、第三离合器、电动发电机、第三减速
器和水泥磨；第三汽轮机的主汽门与所述蒸汽母管相连，第三汽轮机与第三
器、电动发电机、第三减速器和水泥磨依次相连；第三汽轮机的乏汽
凝汽器、第三凝结水泵和第三轴封加热器依次相连；第三轴封
述凝结水母管相连；所述凝结水母管与除氧器相连；
离合
出口与第三
加热器的出口与所
循环冷却水装置包括冷却塔和循环冷却水泵，冷却塔的水池与循环冷却水泵
相连；循环冷却水泵通过冷却水母管分别与第一凝汽器、第二凝汽器和第三
器的冷却水入口相连，第一凝汽器、第二凝汽器和第三凝汽器的冷却
冷却水母管与冷却塔的上部相连。
凝汽
水出口通过
进一步地，所述窑头锅炉为下进风带内置沉降室式余热锅炉。
进一步地，所述第一汽轮机和第二汽轮机为高速拖动用汽轮机。
进一步地，所述第一离合器、第二离合器和第三离合器为在线离合器。
进一步地，所述第三减速器含手动离合装置。
利用汽轮机直接驱动转动设备的水泥窑余热利用系统的方法：将篦冷中废
气送入窑头锅炉降温产生过热蒸汽，将窑尾预热器所排废气送入窑尾锅炉降
生过热蒸汽；然后将窑头锅炉和窑尾锅炉产生的过热蒸汽通过所述蒸
合，分别送往三个汽轮机做功驱动高温风机、窑尾排风机和水
排至三个凝汽器并被凝结成水，然后分别流经各自的凝
终由凝结水母管送往除氧器，再经给水泵泵入窑
循环冷却水泵
母管排
温产
汽母管汇
泥磨；做功后乏汽
结水泵、轴封加热器，最
头锅炉的公共省煤器循环使用；
将水池中冷却水通过冷却水母管泵入三个凝汽器后，再通过冷却水
往冷却塔进行冷却，经过冷却的水最后回到水池循环利用。
当蒸汽产量不足时，将第一电动机、第二电动机和电动发电机投入使用，
分别和第一汽轮机、第二汽轮机、第三汽轮机共同驱动高温风机、窑尾排风
水泥磨。 机和
进一步地，所述第三减速器含手动离合装置，当水泥磨故障或检修时，通过
与常规水泥窑余热发电系统相比，本发明的优越性体现在以下方面：
(1)余热回收直接驱动机组避免了余热发电需经过热能—电能—动能的多
步能量转化过程中的能量损耗，利用水泥窑余热产生的过热蒸汽直接驱动高
机、窑尾排风机以及水泥磨等转动设备，有效提高了水泥窑余热回收
手动离合装置将第三减速器与水泥磨脱开，第三汽轮机带动电动发电机发电。
温风
利用效率；
(2)余热回收直接驱动机组无须电力部门的审批与管理，且无需交纳相关
附图说明
图1为汽轮机直接驱动转动设备的水泥窑余热利用系统的装置图。
图2为下进风带内置沉降室式窑头锅炉的装置图。
其中，1-第一汽轮机，1a-第一凝汽器，1b-第一凝结水泵，1c-第一轴封加热
器，2-第一离合器，3-第一减速器，4-第一电动机，5-高温风机，6-第二汽
6a-第二凝汽器，6b-第二凝结水泵，6c-第二轴封加热器，7-第
减速器，9-第二电动机，10-窑尾排风机，11-第三汽轮
第三凝结水泵，11c-第三轴封加热器，12-第三
减速器，15-水泥磨，16-冷却塔，17-循环
窑头锅炉，20a-第一汽包，20b-公
20e-第一过热器，21-窑尾
管理费用。
轮机，
二离合器，8-第二
机，11a-第三凝汽器，11b-
离合器，13-电动发电机，14-第三
冷却水泵，18-除氧器，19-给水泵，20-
共省煤器，20c-高温省煤器，20d-第一蒸发器，
锅炉，21a-第二汽包，21b-第二过热器，21c-第二蒸发 器，21d-省煤器，
22-窑尾预热器，23-篦冷机，24-除尘器，25-引风机，26-烟囱。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，一种汽轮机直接驱动转动设备的水泥窑余热利用系统，其包括
余热回收装置、高温风机汽轮驱动装置、窑尾排风机汽轮驱动装置、水泥磨
驱动装置、循环冷却水装置和废气处理装汽轮
置。
余热回收装置主要包括除氧器18、给水泵19、窑头锅炉20、窑尾锅炉21、
窑尾预热器22和篦冷机23；除氧器18的出口与给水泵19的入口相连，给
19的出口与窑头锅炉20的公共省煤器20b的入口相连，篦冷机23
通过风管与窑头锅炉20的入口连接，窑头锅炉20内从上而下
20b、高温省煤器20c、第一蒸发器20d和第一过热器
口与蒸汽母管连接；公共省煤器20b的出口分别
的入口相连，第一汽包20a与高温省煤器
相连；窑尾预热器22的一级筒出
炉21内自上而下设置有第
热器21b的出口与蒸
21c和省煤器
水泵
中部取风口
设置有公共省煤器
20e，第一过热器20e的出
与高温省煤器20c和省煤器21d
20c、第一蒸发器20d和第一过热器20e
口通过风管与窑尾锅炉21的入口连接，窑尾锅
二过热器21b、第二蒸发器21c和省煤器21d；第二过
汽母管连接，第二汽包21a与第二过热器21b、第二蒸发器
21d相连。
高温风机汽轮驱动装置包括第一汽轮机1、第一离合器2、第一减速器3、
第一电动机4和高温风机5；第一汽轮机1的主汽门与蒸汽母管连接，第一
机1与第一离合器2相连，第一离合器2与第一减速器3相连，第一汽轮
减速器3与 第一电动机4相连，第一电动机4与高温风机5相连；第一汽
与第一凝汽器1a相连，第一凝汽器1a的热井与第一凝
第一凝结水泵1b的出口与第一轴封加热器1c的
的出口与凝结水母管连接；凝结水母管与
轮机1的乏汽出口
结水泵1b的入口相连，
入口相连，第一轴封加热器1c
除氧器18相连。
窑尾排风机汽轮驱动装置包括第二汽轮机6、第二离合器7、第二减速器8，
第二电动机9和窑尾排风机10；第二汽轮机6的主汽门与蒸汽母管连接，
汽轮机6与第二离合器7相连，第二离合器7与第二减速器8相连，
8与第二电动机9相连，第二电动机9与窑尾排风机10相连；
乏汽出口与第二凝汽器6a相连，第二凝汽器6a的热井
口相连，第二凝结水泵6b的出口与第二轴封加
热器6c的出口与凝结水母管连接。
第二
第二减速器
第二汽轮机6的
与第二凝结水泵6b的入
热器6c的入口相连，第二轴封加
水泥磨汽轮驱动装置包括第三汽轮机11、第三离合器12、电动发电机13、
第三减速器14和水泥磨15；第三汽轮机11的主汽门与蒸汽母管连接，第
轮机11与第三离合器12相连，第三离合器12与电动发电机13相连，
机13与第三减速器14相连，第三
的乏汽出口与第三凝汽器
的入口相连；第三凝
轴封加热器
三汽
电动发电
减速器14与水泥磨15相连；第三汽轮机11
11a相连，第三凝汽器11a的热井与第三凝结水泵11b
结水泵11b的出口与第三轴封加热器11c的入口相连；第三
11c的出口与凝结水母管连接。
循环冷却水装置主要包括冷却塔16和循环冷却水泵17，冷却塔16的水池
器
与循环冷却水泵17相连；循环冷却水泵17通过冷却水母管分别与第一凝汽
1a、第二凝汽器6a和第三凝汽器11a的冷却水入口相连，以上三个
却水出口通过冷却水母管与冷却塔16的上部相连； 凝汽器的冷
篦冷机23的尾部和窑头锅炉20的出口通过管道与废气处理装置相连，废气
处理装置主要包括除尘器24、引风机25和烟囱26，窑头锅炉20的出口与
器24的入口相连，除尘器24的出口与引风机25的入口相连，引风
与烟囱26相连。
除尘
机25的出口
窑头锅炉20为下进风带内置沉降室式余热锅炉。
第一汽轮机1和第二汽轮机6为高速拖动用汽轮机。
第一离合器2、第二离合器7和第三离合器12为在线离合器。
第三减速器14含有手动离合装置。
利用汽轮机直接驱动转动设备的水泥窑余热利用系统的具体过程：将篦冷机
23所排废气送入窑头锅炉20降温产生过热蒸汽，将窑尾预热器22的一级
排废气送入窑尾锅炉21降温产生过热蒸汽；然后将窑头锅炉20和窑
这两台锅炉产生的过热蒸汽通过蒸汽母管汇合，分别送往拖动
机1、第二汽轮机6、第三汽轮机11)做功驱动高温风
泥磨15；
筒所
尾锅炉21
汽轮机(第一汽轮
机5、窑尾排风机10和水
当蒸汽产量不足时，电动机(第一电动机4、第二电动机9、电动发电机13)
投入使用，分别和第一汽轮机1、第二汽轮机6、第三汽轮机11共同驱动高
机5、窑尾排风机10和水泥磨15； 温风
当水泥磨15故障或检修时，通过使用第三减速器14中的手动离合装置断开
做功后乏汽排至各汽轮机配套的凝汽器(第一凝汽器1a、第二凝汽器6a和
水泥磨15，第三汽轮机11电动发电机13发电；
第三凝汽器11a)并被凝结成水，然后流经各自的凝结水泵(第一凝结水泵1b、
第二凝结水泵6b和第三凝结水泵11b)和
二轴封加热器6c和第三轴封加热
经给水泵19泵入窑头锅炉
轴封加热器(第一轴封加热器1c、第
器11c)，最终由凝结水母管送往除氧器18，再
20循环使用；
循环冷却水泵17将水池中冷却水通过冷却水母管泵入各凝汽器(第一凝汽
母
以上所述仅为本发明所述系统的一个优选例实施方式，并不构成对本发明保
护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换
进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
器1a、第二凝汽器6a和第三凝汽器11a)后，再由以上各凝汽器通过冷却水
管排往冷却塔16进行冷却，经过冷却的水最后回到水池循环利用。
和改