专利名称：利用水泥生产系统余热的热工联动动力系统及其使用方法
技术领域：
本发明涉及水泥生产系统的能量转换利用和动力系统领域，特别涉及一种利用水泥生产系统余热的热工联动动力系统及其使用方法。
背景技术：
随着国家对减少碳排放和提高节能效率的要求日益提高，各生产企业已经将节能减排提到了重要的议事日程。现有技术的水泥生产系统采用电机为高温风机、循环风机、排风机和水泥磨机提供驱动力，而水泥生产系统产生的余热全部输送给蒸汽轮机，蒸汽轮机利用余热发电后再给水泥生产系统供电。在余热输送、蒸汽轮机发电以及供电过程中均有大量的能量损失。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用水泥生产系统余热的热工联动动力系统。本发明的另一目的是提供一种利用水泥生产系统余热的热工联动动力系统的使用方法。本发明提供的利用水泥生产系统余热的热工联动动力系统包括第一余热锅炉、第二余热锅炉、第一阀门、第一蒸汽轮机、第二蒸汽轮机、第三蒸汽轮机、第四蒸汽轮机、高温风机、循环风机、排风机、水泥磨机、水泵、CFB锅炉、第五蒸汽轮机和第二阀门。水泥生产系统通过管路分别与所述第一余热锅炉和第二余热锅炉连接，所述第一余热锅炉和第二余热锅炉通过管路经所述第一阀门分别与所述第一蒸汽轮机、所述第二蒸汽轮机、所述第三蒸汽轮机和所述第四蒸汽轮机连接，所述CFB锅炉通过管路与所述第五蒸汽轮机连接，所述第五蒸汽轮机经所述第二阀门分别与所述第一蒸汽轮机、所述第二蒸汽轮机、所述第三蒸汽轮机和所述第四蒸汽轮机连接，所述第一蒸汽轮机与所述高温风机轴连接，所述第二蒸汽轮机与所述循环风机轴连接，所述第三蒸汽轮机与所述排风机轴连接，所述第四蒸汽轮机与所述水泥磨机轴连接，所述第一蒸汽轮机、所述第二蒸汽轮机、所述第三蒸汽轮机和所述第四蒸汽轮机通过管路与所述水泵连接，所述水泵通过管路与所述第一余热锅炉连接。优选地，所述动力系统进一步包括发电机。优选地，所述第五蒸汽轮机与所述发电机轴连接。优选地，所述高温高压蒸汽的压强为8. 8-9. 7MPa，其温度为510_540°C。优选地，所述低温低压蒸汽的压强为1. 5-1. 7MPa，其温度为300-340°C。本发明提供的利用水泥生产系统余热的热工联动动力系统的使用方法包括所述动力系统从冷态开机时，关闭所述第一阀门并打开所述第二阀门，所述CFB 锅炉产生高温高压蒸汽并将其输送到所述第五蒸汽轮机，所述第五蒸汽轮机利用高温高压蒸汽做功为所述发电机提供驱动力，所述发电机用于给水泥生产系统供电，高温高压蒸汽经所述第五蒸汽轮机做功后转变为低温低压蒸汽，所述第五蒸汽轮机将低温低压蒸汽经所述第二阀门分别输送到所述第一蒸汽轮机、所述第二蒸汽轮机、所述第三蒸汽轮机和所述第四蒸汽轮机，所述第一蒸汽轮机利用低温低压蒸汽做功为所述高温风机提供驱动力，所述高温风机用于水泥生产系统的废气排出和新鲜气体的补给，所述第二蒸汽轮机利用低温低压蒸汽做功为所述循环风机提供驱动力，所述循环风机用于水泥生产系统中粉末原料的烘干，所述第三蒸汽轮机利用低温低压蒸汽做功为所述排风机提供驱动力，所述排风机用于排除水泥生产系统的废气，所述第四蒸汽轮机利用低温低压蒸汽做功为所述水泥磨机提供驱动力，所述水泥磨机用于将水泥熟料粉碎成粉末，低温低压蒸汽分别经所述第一蒸汽轮机、所述第二蒸汽轮机、所述第三蒸汽轮机和所述第四蒸汽轮机做功后凝结成水，所述水泵将来自所述第一蒸汽轮机、所述第二蒸汽轮机、所述第三蒸汽轮机和所述第四蒸汽轮机的冷凝水输送到所述第一余热锅炉以循环利用；当水泥生产系统正常运行时，所述第一余热锅炉和第二余热锅炉利用水泥生产系统的余热产生低温低压蒸汽，此时关闭所述第二阀门并打开所述第一阀门，来自所述第一余热锅炉和所述第二余热锅炉的低温低压蒸汽经所述第一阀门分别输送到所述第一蒸汽轮机、所述第二蒸汽轮机、所述第三蒸汽轮机和所述第四蒸汽轮机，所述第一蒸汽轮机利用低温低压蒸汽做功为所述高温风机提供驱动力，所述高温风机用于水泥生产系统的废气排出和新鲜气体的补给，所述第二蒸汽轮机利用低温低压蒸汽做功为所述循环风机提供驱动力，所述循环风机用于水泥生产系统中粉末原料的烘干，所述第三蒸汽轮机利用低温低压蒸汽做功为所述排风机提供驱动力，所述排风机用于排除水泥生产系统的废气，所述第四蒸汽轮机利用低温低压蒸汽做功为所述水泥磨机提供驱动力，所述水泥磨机用于将水泥熟料粉碎成粉末，低温低压蒸汽分别经所述第一蒸汽轮机、所述第二蒸汽轮机、所述第三蒸汽轮机和所述第四蒸汽轮机做功后凝结成水，所述水泵将来自所述第一蒸汽轮机、所述第二蒸汽轮机、所述第三蒸汽轮机和所述第四蒸汽轮机的冷凝水输送到所述第一余热锅炉以循环利用。优选地，所述高温高压蒸汽的压强为8. 8-9. 7MPa，其温度为510_540°C。优选地，所述低温低压蒸汽的压强为1. 5-1. 7MPa，其温度为300-340°C。本发明具有如下有益效果本发明提供的利用水泥生产系统余热的热工联动动力系统用蒸汽轮机替代电机为高温风机、循环风机、排风机和水泥磨机提供驱动力，直接利用了水泥生产系统产生的余热，有效地降低了余热利用时能量输送和能量转换过程中产生的能量损失。所述动力系统能够在能量输送和能量转换过程中减少至少5%的能量损失，为实现节能减排提供了有效途径。
图1为本发明实施例的利用水泥生产系统余热的热工联动动力系统的示意图。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明的发明内容作进一步的描述。本发明提供的利用水泥生产系统余热的热工联动动力系统包括第一余热锅炉1、 第二余热锅炉2、第一阀门3、第一蒸汽轮机4、第二蒸汽轮机5、第三蒸汽轮机6、第四蒸汽轮
5机7、高温风机8、循环风机9、排风机10、水泥磨机11、水泵12、CFB锅炉13、第五蒸汽轮机 14、第二阀门15和发电机16，如图1所示。水泥生产系统通过管路分别与所述第一余热锅炉1和第二余热锅炉2连接，所述第一余热锅炉1和第二余热锅炉2通过管路经所述第一阀门3分别与所述第一蒸汽轮机4、 所述第二蒸汽轮机5、所述第三蒸汽轮机6和所述第四蒸汽轮机7连接，所述CFB锅炉13通过管路与所述第五蒸汽轮机14连接，所述第五蒸汽轮机14经所述第二阀门15分别与所述第一蒸汽轮机4、所述第二蒸汽轮机5、所述第三蒸汽轮机6和所述第四蒸汽轮机7连接，所述第一蒸汽轮机4与所述高温风机8轴连接，所述第二蒸汽轮机5与所述循环风机9轴连接，所述第三蒸汽轮机6与所述排风机10轴连接，所述第四蒸汽轮机7与所述水泥磨机11 轴连接，所述第一蒸汽轮机4、所述第二蒸汽轮机5、所述第三蒸汽轮机6和所述第四蒸汽轮机7通过管路与所述水泵12连接，所述水泵12通过管路与所述第一余热锅炉1连接，所述第五蒸汽轮机14与所述发电机16轴连接。本发明提供的利用水泥生产系统余热的热工联动动力系统的使用方法包括所述动力系统从冷态开机时，关闭所述第一阀门3并打开所述第二阀门15，所述 CFB锅炉13产生高温高压蒸汽并将其输送到所述第五蒸汽轮机14，所述第五蒸汽轮机14 利用高温高压蒸汽做功为所述发电机16提供驱动力，所述发电机16用于给水泥生产系统供电，高温高压蒸汽经所述第五蒸汽轮机14做功后转变为低温低压蒸汽，所述第五蒸汽轮机14将低温低压蒸汽经所述第二阀门15分别输送到所述第一蒸汽轮机4、所述第二蒸汽轮机5、所述第三蒸汽轮机6和所述第四蒸汽轮机7，所述第一蒸汽轮机4利用低温低压蒸汽做功为所述高温风机8提供驱动力，所述高温风机8用于水泥生产系统的废气排出和新鲜气体的补给，所述第二蒸汽轮机5利用低温低压蒸汽做功为所述循环风机9提供驱动力， 所述循环风机9用于水泥生产系统中粉末原料的烘干，所述第三蒸汽轮机6利用低温低压蒸汽做功为所述排风机10提供驱动力，所述排风机10用于排除水泥生产系统的废气，所述第四蒸汽轮机7利用低温低压蒸汽做功为所述水泥磨机11提供驱动力，所述水泥磨机11 用于将水泥熟料粉碎成粉末，低温低压蒸汽分别经所述第一蒸汽轮机4、所述第二蒸汽轮机 5、所述第三蒸汽轮机6和所述第四蒸汽轮机7做功后凝结成水，所述水泵12将来自所述第一蒸汽轮机4、所述第二蒸汽轮机5、所述第三蒸汽轮机6和所述第四蒸汽轮机7的冷凝水输送到所述第一余热锅炉1以循环利用；当水泥生产系统正常运行时，所述第一余热锅炉1和第二余热锅炉2利用水泥生产系统的余热产生低温低压蒸汽，此时关闭所述第二阀门15并打开所述第一阀门3，来自所述第一余热锅炉1和所述第二余热锅炉2的低温低压蒸汽经所述第一阀门3分别输送到所述第一蒸汽轮机4、所述第二蒸汽轮机5、所述第三蒸汽轮机6和所述第四蒸汽轮机7，所述第一蒸汽轮机4利用低温低压蒸汽做功为所述高温风机8提供驱动力，所述高温风机8 用于水泥生产系统的废气排出和新鲜气体的补给，所述第二蒸汽轮机5利用低温低压蒸汽做功为所述循环风机9提供驱动力，所述循环风机9用于水泥生产系统中粉末原料的烘干， 所述第三蒸汽轮机6利用低温低压蒸汽做功为所述排风机10提供驱动力，所述排风机10 用于排除水泥生产系统的废气，所述第四蒸汽轮机7利用低温低压蒸汽做功为所述水泥磨机11提供驱动力，所述水泥磨机11用于将水泥熟料粉碎成粉末，低温低压蒸汽分别经所述第一蒸汽轮机4、所述第二蒸汽轮机5、所述第三蒸汽轮机6和所述第四蒸汽轮机7做功后凝结成水，所述水泵12将来自所述第一蒸汽轮机4、所述第二蒸汽轮机5、所述第三蒸汽轮机6和所述第四蒸汽轮机7的冷凝水输送到所述第一余热锅炉1以循环利用。所述高温高压蒸汽的压强为8. 8-9. 7MPa,其温度为510_540°C。所述低温低压蒸汽的压强为1. 5-1. 7MPa，其温度为300-340°C。在本实施例中，所述高温风机8每小时消耗约17吨低温低压蒸汽，所述循环风机 9每小时消耗约21吨低温低压蒸汽，所述排风机10每小时消耗约9吨低温低压蒸汽。本发明提供的利用水泥生产系统余热的热工联动动力系统用蒸汽轮机替代电机为高温风机、循环风机、排风机和水泥磨机提供驱动力，直接利用了水泥生产系统产生的余热，有效地降低了余热利用时能量输送和能量转换过程中产生的能量损失。所述动力系统能够在能量输送和能量转换过程中减少至少5%的能量损失，为实现节能减排提供了有效途径。应当理解，以上借助优选实施例对本发明的技术方案进行的详细说明是示意性的而非限制性的。本领域的普通技术人员在阅读本发明说明书的基础上可以对各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
权利要求
1.利用水泥生产系统余热的热工联动动力系统，其特征在于，该动力系统包括第一余热锅炉(1)、第二余热锅炉O)、第一阀门(3)、第一蒸汽轮机 (4)、第二蒸汽轮机( 、第三蒸汽轮机(6)、第四蒸汽轮机(7)、高温风机(8)、循环风机(9)、 排风机(10)、水泥磨机(11)、水泵(12)、CFB锅炉(13)、第五蒸汽轮机(14)和第二阀门 (15)；水泥生产系统通过管路分别与所述第一余热锅炉(1)和第二余热锅炉( 连接，所述第一余热锅炉(1)和第二余热锅炉( 通过管路经所述第一阀门C3)分别与所述第一蒸汽轮机G)、所述第二蒸汽轮机(5)、所述第三蒸汽轮机(6)和所述第四蒸汽轮机(7)连接， 所述CFB锅炉(1 通过管路与所述第五蒸汽轮机(14)连接，所述第五蒸汽轮机(14)经所述第二阀门(1 分别与所述第一蒸汽轮机G)、所述第二蒸汽轮机(5)、所述第三蒸汽轮机(6)和所述第四蒸汽轮机(7)连接，所述第一蒸汽轮机(4)与高温风机(8)轴连接，所述第二蒸汽轮机( 与所述循环风机(9)轴连接，所述第三蒸汽轮机(6)与所述排风机(10) 轴连接，所述第四蒸汽轮机(7)与所述水泥磨机(11)轴连接，所述第一蒸汽轮机、所述第二蒸汽轮机(5)、所述第三蒸汽轮机(6)和所述第四蒸汽轮机(7)通过管路与所述水泵 (12)连接，所述水泵(1 通过管路与所述第一余热锅炉(1)连接。
2.根据权利要求1所述的利用水泥生产系统余热的热工联动动力系统，其特征在于， 所述动力系统进一步包括发电机(16)。
3.根据权利要求2所述的利用水泥生产系统余热的热工联动动力系统，其特征在于， 所述第五蒸汽轮机(14)与所述发电机(16)轴连接。
4.根据权利要求1所述的利用水泥生产系统余热的热工联动动力系统，其特征在于， 所述高温高压蒸汽的压强为8. 8-9. 7MPa，其温度为510-540°C。
5.根据权利要求1所述的利用水泥生产系统余热的热工联动动力系统，其特征在于， 所述低温低压蒸汽的压强为1. 5-1. 7MPa，其温度为300-340°C。
6.根据权利要求1所述的利用水泥生产系统余热的热工联动动力系统，其特征在于， 所述动力系统能够在能量输送和能量转换过程中减少至少5%的能量损失。
7.如权利要求1所述的利用水泥生产系统余热的热工联动动力系统的使用方法，其特征在于，该方法包括所述动力系统从冷态开机时，关闭所述第一阀门(3)并打开所述第二阀门(15)，所述 CFB锅炉(1 产生高温高压蒸汽并将其输送到所述第五蒸汽轮机(14)，所述第五蒸汽轮机 (14)利用高温高压蒸汽做功为所述发电机(16)提供驱动力，所述发电机(16)用于给水泥生产系统供电，高温高压蒸汽经所述第五蒸汽轮机(14)做功后转变为低温低压蒸汽，所述第五蒸汽轮机(14)将低温低压蒸汽经所述第二阀门(1 分别输送到所述第一蒸汽轮机 G)、所述第二蒸汽轮机(5)、所述第三蒸汽轮机(6)和所述第四蒸汽轮机(7)，所述第一蒸汽轮机(4)利用低温低压蒸汽做功为所述高温风机(8)提供驱动力，所述高温风机(8)用于水泥生产系统的废气排出和新鲜气体的补给，所述第二蒸汽轮机( 利用低温低压蒸汽做功为所述循环风机(9)提供驱动力，所述循环风机(9)用于水泥生产系统中粉末原料的烘干，所述第三蒸汽轮机(6)利用低温低压蒸汽做功为所述排风机(10)提供驱动力，所述排风机(10)用于排除水泥生产系统的废气，所述第四蒸汽轮机(7)利用低温低压蒸汽做功为所述水泥磨机(11)提供驱动力，所述水泥磨机(11)用于将水泥熟料粉碎成粉末，低温低压蒸汽分别经所述第一蒸汽轮机G)、所述第二蒸汽轮机(5)、所述第三蒸汽轮机(6)和所述第四蒸汽轮机(7)做功后凝结成水，所述水泵(1 将来自所述第一蒸汽轮机(4)、所述第二蒸汽轮机( 、所述第三蒸汽轮机(6)和所述第四蒸汽轮机(7)的冷凝水输送到所述第一余热锅炉(1)以循环利用；当水泥生产系统正常运行时，所述第一余热锅炉(1)和第二余热锅炉(2)利用水泥生产系统的余热产生低温低压蒸汽，此时关闭所述第二阀门(15)并打开所述第一阀门(3)， 来自所述第一余热锅炉(1)和所述第二余热锅炉O)的低温低压蒸汽经所述第一阀门(3) 分别输送到所述第一蒸汽轮机G)、所述第二蒸汽轮机(5)、所述第三蒸汽轮机(6)和所述第四蒸汽轮机(7)，所述第一蒸汽轮机(4)利用低温低压蒸汽做功为所述高温风机(8)提供驱动力，所述高温风机(8)用于水泥生产系统的废气排出和新鲜气体的补给，所述第二蒸汽轮机( 利用低温低压蒸汽做功为所述循环风机(9)提供驱动力，所述循环风机(9) 用于水泥生产系统中粉末原料的烘干，所述第三蒸汽轮机(6)利用低温低压蒸汽做功为所述排风机(10)提供驱动力，所述排风机(10)用于排除水泥生产系统的废气，所述第四蒸汽轮机(7)利用低温低压蒸汽做功为所述水泥磨机(11)提供驱动力，所述水泥磨机(11)用于将水泥熟料粉碎成粉末，低温低压蒸汽分别经所述第一蒸汽轮机(4)、所述第二蒸汽轮机 (5)、所述第三蒸汽轮机(6)和所述第四蒸汽轮机(7)做功后凝结成水，所述水泵(1 将来自所述第一蒸汽轮机G)、所述第二蒸汽轮机(5)、所述第三蒸汽轮机(6)和所述第四蒸汽轮机(7)的冷凝水输送到所述第一余热锅炉(1)以循环利用。
8.根据权利要求7所述的利用水泥生产系统余热的热工联动动力系统的使用方法，其特征在于，所述高温高压蒸汽的压强为8. 8-9. 7MPa，其温度为510-540°C。
9.根据权利要求7所述的利用水泥生产系统余热的热工联动动力系统的使用方法，其特征在于，所述低温低压蒸汽的压强为1. 5-1. 7MPa，其温度为300-340°C。
全文摘要
本发明公开了一种利用水泥生产系统余热的热工联动动力系统及其使用方法，该动力系统包括第一余热锅炉(1)、第二余热锅炉(2)、第一阀门(3)、第一蒸汽轮机(4)、第二蒸汽轮机(5)、第三蒸汽轮机(6)、第四蒸汽轮机(7)、高温风机(8)、循环风机(9)、排风机(10)、水泥磨机(11)、水泵(12)、CFB锅炉(13)、第五蒸汽轮机(14)和第二阀门(15)。本发明提供的利用水泥生产系统余热的热工联动动力系统用蒸汽轮机替代电机为高温风机、循环风机、排风机和水泥磨机提供驱动力，直接利用了水泥生产系统产生的余热，有效地降低了余热利用时能量输送和能量转换过程中产生的能量损失。所述动力系统能够在能量输送和能量转换过程中减少至少5％的能量损失，为实现节能减排提供了有效途径。
文档编号F01K11/02GK102393149SQ201110362099
公开日2012年3月28日 申请日期2011年11月15日 优先权日2011年11月15日
发明者杨再兴, 汤礼, 潘庭有, 王平 申请人:东方希望重庆水泥有限公司