一种旋转多气缸汽轮机发电机和高效节能发电新工艺技术领域
一种旋转多气缸高效节能汽轮机，利用中低压余热蒸汽和高压汽轮机排出的低压乏
气发电新工艺，属于热力动力学发电技术领域。
背景技术
1882年瑞典工程师拉瓦尔设计制造出了第一台单级冲动式汽轮机，随后在1884年
英国工程师帕森斯设计制造了第一台单级反动式汽轮机，虽然那时的汽轮机与现代汽轮机相
比结构非常简单，但是推动了汽轮机在世界范围内的应用，被广泛应用在电站、航海和大型
工业中。在60年代，世界工业发达的国家生产的汽轮机已经达到500—600MW等级水平。1972
年瑞士BBC公司制造的1300MW双轴全速汽轮机在美国投入运行，设计参数达到24Mpa，蒸汽
温度538℃，3600rpm；1974年西德KWU公司制造的1300MW单轴半速(1500rpm)饱和蒸汽
参数汽轮机投入运行，；1982年世界上最大的1200MW单轴全速汽轮机在前苏联投入运行，
压力24Mpa，蒸汽温度540℃。
我国汽轮机发展起步比较晚。1955年上海汽轮机厂制造出第一台6MW汽轮机。1964
年哈尔滨汽轮机厂第一台100MW机组在高井电厂投入运行；1972年第一台200MW汽轮机在朝
阳电厂投入运行；1974年第一台300MW机组在望亭电厂投入运行。70年代进口了10台
200—320MW机组，分别安装在了陡河、元宝山、大港、清河电厂。70年代末国产机组占到总
容量70％。
1987年采用引进技术生产的300MW机组在石横电厂投入运行；1989年采用引进技术
生产的600MW机组在平圩电厂投入运行；2000年从俄罗斯引进两台超临界800MW机组在绥中
电厂投入运行。
上海汽轮机厂是中国第一家汽轮机厂，在1995年开始与美国西屋电气公司合作成立
了现在的STC，1999年德国西门子公司收购了西屋电气公司发电部，STC相应股份转移给
西门子。哈尔滨汽轮机厂1956年建厂，先后设计制造了中国第一台25MW、50MW、100MW和
200MW汽轮机，80年代从美国西屋公司引进了300MW和600MW亚临界汽轮机的全套设计和制
造技术，于1986年制造成功了中国第一台600MW汽轮机，目前自主研制的三缸超临界600MW
汽轮机已经投入生产。东方汽轮机厂1965年开始兴建，1971年制造出第一台汽轮机，目前
的主力机型为600MW汽轮机。北京北重汽轮电机有限责任公司做为后起之秀，以300MW机组
为主导产品，它是由始建于1958年的北京重型电机厂通过资产转型在2000年10月份成立的
又一大动力厂，目前2台600MW汽轮机也已经在今年投入生产。
众观汽轮机从诞生发展到至今的一百三十三年的历程，国际国内的汽轮机发展趋势
已不难看出，全世界的专家一致认为，降低蒸汽发电的建设成本和发电成本，采取提高己超
超临界的高温和超高压力的蒸汽用来推动能承受超超临界压力和超高温的汽轮机驱动发电机
发电，是节资、节能的唯一途径。但并不以为然，认为不能为了降低投资成本，确不顾超高
压超高温的危害性和存在着巨大的安全隐患的条件下来考虑节资、节能是不科学的，理应综
合评估蒸汽锅、蒸汽输送、汽轮机、控制机构和配套设备制造需要，即昂贵又苛刻特殊材质
要求的材料，及高难度复杂的制造工续，加上汽轮机排出的较高压力的乏气不但浪费了热能
给冷凝器和冷水塔增加了处理难度，蒸发巨大的热量并带着大量的水资源进入并污染大气层，
高压高温的消耗的浪费所造成的高能耗等。为此针对现正广泛使用着的汽轮机发电工艺存在
的不足，为节能降耗消除所存在的安全隐患，发明了这种新型中低压高效新型汽轮机和为其
配套的发电新工艺。
发明内容
本发明的这种旋转多气缸汽轮机和高效节能发电新工艺，它是针对现正广泛应用着的
汽轮机，所存在的级内巨大的损失，由于汽轮机动静部分之间存在间隙和压差，一部分蒸汽
从级间间隙流过，这部分蒸汽非但不能参与主汽流做功，而且还会干扰主汽流做功造成损失，
即漏汽损，加上转子叶轮端部漏汽损失、隔板漏汽损失、和围带漏汽损失。因为这些巨大漏
汽不仅使部分蒸汽白白浪费掉，更重要的是由于严重的漏汽造成了汽轮机无法在底压蒸汽工
况时正常运行，在中压蒸汽工况时无法取得较好的转化效率，所以误导国际国内的业内专家
们不顾超超临界的高压高温的安全隐患和锅炉、汽轮机等蒸汽发电的附属设备制造的苛刻材
料和制造的难度，仍然走向再提高更高的蒸汽压力实现节能降耗不科学又难以如愿之路。为
此本发明的这款新型旋转多气缸汽轮机和高效节能发电新工艺，是根据空气动学从结构上，
把汽轮机的运动部件之间进行封闭，凸显用精密加工的内圆汽缸套把汽轮机转子圆周上的多
旋转汽缸相互封闭，采用耐水活塞环将内圆缸套与转子两端部及各旋转转气缸进行封闭。消
除了汽轮机所有漏气损失，大幅度降低了汽轮机的供气压力，实现了汽轮机在中、低或超低
蒸汽压力工况都能正常运行发电。并能使汽轮机在中、低、或超低压蒸汽工况下高效转化动
力驱动发电机发电。为低温低压余热的充分利用，闭免了大量的工业余热和发电汽轮机乏气
的白白浪费，改善汽轮机时刻在超超临界的高危压力和超高温度的恶劣环境内运行。由于大
幅度降低了汽轮机进口的蒸汽压力自然使排出的乏气压力更低，经冷器再进入储水池把储水
池的锅炉备用水加热后用最后一级的低压汽轮机驱动高压水泵向蒸汽锅内补水，实现水的循
环使再利用。同时不仅取消了庞大的晾水塔，还闭免了大量热能加带着大量水资源白白浪费
掉，给大气层造成了温湿气体的排放污染。
附图说明
如图1所示是本发明的一种旋转多气缸汽轮机和发电机装配示意图。
如图2所示是本发明一种旋转多气缸汽轮机和汽轮机转子与发电机装配示意图。
如图3所示的是一种旋转多气缸汽轮机和发电机的汽轮机设置了封闭活塞环的转子
和旋转八汽缸位置示意图。
如图4所示的是本发明的一种旋转多气缸汽轮机转子上的旋转八汽缸与双高压进气
口和双低压排气口装配角度示意图。
具体实施方案
为明确本发明的目的，提现本发明的技术结构特征、优点及有益效果，使本发明的
内容更加简显易懂，下面结合本发明的具体实施例技术方案再进一步详细续述：
如图1、图2、图3、图4所示的一种新型旋转多气缸汽轮机、发电机和高效节能发
电新工艺，它的圆盘型多气缸汽轮机的两端盖与支撑机架1、2、3组成的两端盖机架上，两
端盖机架的内侧分别固定着汽轮机汽缸套的缸体4，汽缸体的圆周上分别设置对应在一百八
十度上的两个高压蒸汽喷嘴5、6，和两个低压排气口7、8，两端盖机架外侧分别固定着发电
机9、10，端盖与气缸套缸体用一圈螺栓11紧固连接，端盖机架1与发电机经一圈螺栓12
紧固固定，并在端盖机架上标有转向标识13，气缸套14嵌在气缸体4内圆内，气缸套内旋
转的多气缸转子15上的多气缸，圆盘型转子的外圆周上的多气缸外侧两端各设置两道活塞环
16、17把气缸套14与圆盘转子15和圆盘转子圆周上的多气缸及转子15两端面、对应的两
端盖1、2内侧相对封闭，标注向逆时针旋转标识18标在转子端部，转子的中心轴上套装着
轴承19，轴承内套的轴内是内六棱型连轴器20，连轴器的内六棱插装着发电机动力输入轴并
驱动发电机发电，转子多气缸隔壁上均开着二个两次做功通气孔21，旋转多汽缸转子其中一
种旋转八个汽缸22、23、24、25、26、27、28、29，每个汽缸都开有二次做功的通汽孔30
所组合而成的旋转八汽缸双高压蒸汽喷嘴口和双乏汽排出口的旋转八汽缸转子汽轮机，以上
续述的只是一种小直径八个旋转汽缸转子的小型汽轮机试验样机的结构特征，这种汽轮机适
应大直径多旋转汽缸多对数对应一百八度高压喷嘴、多对数低压排汽口并同时进高压汽、同
时排低压乏气的方式做功，因为高压喷嘴都以对数，等分圆周的方式对称分布转子汽缸套的
圆周上，并同时喷高压汽做功时都相互抵消了推动转子旋转的负作用力，使汽轮机在高、中、
低速旋转做功时都运转平稳无震动，再加上汽轮机转子的两端分别各驱动一台发电机发电，
使动力输出与输入都均衡，无倾向力矩是大扭矩、大功率、运行安全平稳的高效节能汽轮机，
它的结构特点凸显釆用耐水陶瓷材料和复合耐水材料制成的耐水活塞环，解决了传统汽轮机
的巨大的级内漏汽损失，实现了中低压蒸汽功况取得向超超临界蒸汽功况一样的节能效果和
高效的转化，大幅度降低了蒸汽锅和汽轮机的蒸汽压力，使蒸汽发电运行在安全节能的环境
中运行，当同时向高压喷嘴口供高压气时，由于高压喷嘴口对应开启的汽缸都受同转向的高
压气的压力，迫使转子旋转做功，当旋转的转子依次旋转到做功的气缸，错过高压喷嘴口时，
即做功气缸完成进气并自动关闭进气，这时前后气缸之间的气缸壁开设的通气孔开启继续供
气二次做功继续推动转子旋转做功，同时将依次开启后面的气缸进高压气，高压蒸汽从喷嘴
喷入旋转汽缸边继续推动转子旋转边膨胀，蒸汽流速快速增加迫使转子高速旋转做功，当进
气的气缸完成进气或做功旋转到排气口并自动开启排气，经继续向前旋转完成排气后，自动
关闭排气随后将旋转到与高压喷嘴对应开启进高压蒸汽继续推动转子运转做功，为此各气缸
依次循环往复的进行着进气、做功、排气的循环做功程序即汽轮机整个做功过程，在多旋转
气缸相互交替循环往复的进行着进气做功排气推动转子旋转驱动发电机发电。
实施例釆用陶瓷材料或各种耐水复合材料的活塞环把汽轮机的部件之间进行有效封
闭，从根本上解决了汽轮机存在的级内各种漏汽的巨大损失，并釆取高、中、低三级汽轮机
串联方式做功发电，大幅度降低了汽轮机的工作压力，和乏气排出压力，取得了节能、减排、
高效的电能转换。
实施例的新型汽轮机采用了耐水活塞环封闭使蒸汽气在机内无内外漏汽，喷入的
蒸汽在封闭的工作腔内做功，直接向转子外圆周上的旋转多气缸的受力壁受力，各气缸受力
壁并以杠杆的方式推动转子旋转做功，并保持着正常的工作压力，所以发电的蒸汽压力可降
低到了1公斤至百公斤范围之内的安全压力范围内都能正常运行发电。
本发明的汽轮机的实施例它利用汽轮机级内用耐水活塞环式高密封性能和进蒸汽做
功行程与排泛汽水行程实现了高密封性分成两个行程进行，如同内燃机做功形式，先自动开
启进气，蒸汽边膨脹边做功后再自动关闭进气后再自动开启排气，是节续式进排气做功方式，
这样大幅度提高了蒸汽轮机的高密封性，保持了蒸汽在汽轮机内较高压力做功状态，并采用
中压、低压、超低压的蒸汽均能正常发电。釆用最后一级汽轮机驱动抽气泵抽自身汽轮机排
出的乏汽和水一齐注入到热交换器、冷凝器功能的恒压容器内，经热交换器和补充的冷水吸
热降温经压力水泵注入蒸汽锅炉进行加热再利。
本实施例汽轮机排出泛汽的热量被水吸收变为热水等待压力泵再加入锅炉加热再利
用，不仅省去了庞大的凉水塔，还消除凉水塔蒸发大量热能并加带着大量的水白白浪费掉，
同时闭免了把温湿气体排入大气层污染大气环境。
由于大幅度降低了蒸汽压力和蒸汽温度使制造蒸汽锅炉、输送蒸汽管道、蒸汽控制
部件、汽轮机和蒸汽发电机组的附属设备设施的制造材料，取消了材料材质的苛刻要求，同
时解托了制造工续复杂和制造技术难度，为此大大降低了制造成本，并消除了因超高压、超
高温的安全隐患。凸显热管理系统安全、可靠、合理、高效、节能、节水、环保的发电新工
艺。
本发明的这种旋转多气缸汽轮机发电机和高效节能发电新工艺，从根本上解决了汽
轮机的级内漏汽造成的巨大损失和因漏汽失压，用新型汽轮机在中、低压蒸汽完全实现了理
想高效的发电工况，为推广分布式发电、供电、就近发电、近距离供电、用电成为现实，来
取代现正广泛应用着的集中发电，并把发出的电变升为超高压再远距离输电、再分级降压后
分配供电，这样一来不仅需巨大投资多级变电站，升压、远距离输送、降压都损耗较大分额
的电能，给整体用电环节增加大量的人力物力和成本消耗，庞大的供电用电网给调峰带来了
难题，并造成了巨大的浪费，用这种旋转多气缸汽轮机发电机，和高效节能发电新工艺，可
根据实际用电量分区域配备分布式中小型发电厂，并采取小型多台汽轮机并联和串联做功发
电，以用电量的增减随时增减汽轮机发电机组即增减发电量，还可以根据固定的大型用电客
户所需电压电流定向发电供电，同时利用乏气余热为工业生产和农业种植养殖及居民的取暧
制冷需求，再把利用完的水循环方式送回发电备用蓄水池再利用，达到节能、减排、环保、
绿色目的，有效科学的把资源、能源，做功、再利用有效结合实现效益最大化。
以上所述仅为本发明的一种新型旋转多气缸汽轮机发电机和高效节能发电新工艺的
较佳实施例技术方案，并不用以限制本发明，凡在本发明原理范围之内，所作的任何修改、
同等替换、改进等，都应包括在本发明的保护范围之内。