引言

近几十年来，随着行业的不断发展，工业汽轮机的应用越来越广泛，在类型、品种、总装机容量等方面取得了长足的进步，在国民经济中发挥着不可忽视的作用[1]。工业汽轮机广泛应用于石油、化工、冶金、电力和纺织工业，以驱动压缩机、风扇、泵和工艺设备。

1.工业汽轮机的技术特点

工业汽轮机已广泛应用于现代工业中，其技术优势主要如下[2-3]。(1)转速较高。在实际应用过程中，工业汽轮机的转速可达2万r/min，单级可达33000r/min。虽然体积小，但其单机功率可达10万千瓦以上，这是内燃机、电机等其他动力机械无法比拟的[4]。同时，工业汽轮机可直接与驱动机械连接，无需齿轮增速机构。不仅如此，汽轮机还能与这些驱动机械（如压缩机、鼓风机、泵等）平稳、灵敏地协调变速运行，满足生产过程条件变化的需要[5-6]。（2）在经济方面，工业汽轮机提供了热电联产和废热综合利用的方式，达到了充分节能的目的。由于工业汽轮机在生产过程中配置合理[7]，不仅能充分利用余热，还能为生产过程系统提供蒸汽，减少蒸汽中的汽化潜热损失，充分利用高热转换效率。(3)所具有的其他特征。工业汽轮机起动扭矩大，起动速度稳定，磨损小，连续运行时间长，自动调节保护系统完善。此外，汽轮机更容易满足防爆和防火的要求。当电源发生事故时，由于一定的蒸汽储备不会像电机那样突然停止运行，系统运行的安全性得到了进一步的保证。工业汽轮机的类型可根据驱动对象、驱动方式和热系统原理进行划分。工业汽轮机按驱动对象可分为:(1)机械驱动，即工业汽轮机用于驱动压缩机、风机、泵等工作机械。(2)自备电站，即工业企业内部驱动发电机的工业汽轮机。工业汽轮机按驱动方式可分为：（1）直接驱动。发电机、高速离心泵、离心式和轴流式鼓风机或压缩机用于中等功率。(2)间接驱动。也就是说，由变速器驱动，用于小功率发电机、低速泵、鼓风机、压缩机、压榨机等。根据热系统原理，工业汽轮机可分为：（1）凝汽式。由于工业凝汽轮机的蒸汽参数普遍较低，功率较小，机组的热经济性明显低于中央电站的大型汽轮机组，因此只能在特定情况下使用。例如，工作蒸汽利用过程中的余热，要么不容易从电网中获得电力，要么可以在当地获得廉价能源。(2)背压式。为了满足生产过程中蒸汽和节能的需要，在系统设计中经常设置两级或三级不同压力的蒸汽管道系统。此时，背压式汽轮机通常安装在每两级管道之间，其进气取自高压管道，排气进入低压管道。(3)抽汽式。蒸汽在汽轮机内部工作时，从汽轮机中提取一个或多个蒸汽进入低压管道，其余蒸汽继续在汽轮机中膨胀。(4)多压式。利用生产过程中不同压力的余蒸汽，将其送入汽轮机相应压力处进行膨胀作用。这种多压汽源汽轮机被称为多压汽轮机。

2工业汽轮机在工业中的实际应用

2.1合成氢和甲醇厂驱动工业汽轮机

一般合成氨厂采用工业汽轮机数十台，其中合成氨压缩机、空气压缩机、氨压缩机、原料气压缩机均由工业汽轮机驱动。上述四个单元的功率约占总功率的80%，其余是驱动泵和风机的小型工业汽轮机[8]。

2.2乙烯厂驱动工业汽轮机

乙烯厂用于驱动压缩机的工业汽轮机是中速汽轮机。这类工厂使用的主要压缩机有裂解气压缩机、丙烯冷冻压缩机、乙烯冷冻压缩机和原料气压缩机。丙烯冷冻压缩机用于乙烯净化过程的冷冻循环系统。压缩机对驱动汽轮机的启动有很高的要求，通常需要在几分钟内完成从汽轮机冲转到额定转速(满负荷)的全过程。否则，由于长期低速加热，压缩机内的气体温度会升高，造成不良后果。乙烯冷冻压缩机的驱动功率较小，但转速较高。为了有效利用工业过程中的蒸汽，提高汽轮机的效率，低压蒸汽往往被用作汽轮机的汽源。

2.3液化天然气厂驱动工业汽轮机

天然气液化需要冷冻压缩机，工业汽轮机属于大功率、中速、凝汽汽轮机。液化天然气厂通常有几套串联机组，每套有三台大型压缩机，均采用速度和功率大致相同的凝汽汽轮机。大型液化天然气厂要求工业汽轮机的单机功率超过40MW。为了降低末叶片的长度和应力，通常采用分流结构。

2.4合成工厂驱动工业汽轮机

煤的气化、液化和合成燃料的开发是世界各国关注的能源综合利用课题之一，因此对合成燃料厂使用的工业汽轮机的需求将逐渐增加。这种工业汽轮机有背压和凝汽，属于中压和中速机组。

2.5冶金工业驱动工业汽轮机

在冶金工业中，工业汽轮机主要用于驱动高效鼓风机。这种汽轮机一般是中等参数和低速变速凝汽汽轮机。它的功率可以从几千瓦到几万千瓦不等。

2.6其他驱动工业汽轮机

这种工业汽轮机应用广泛，如各种工业锅炉的鼓风机和引风机、造纸厂的造纸机和各种泵。锅炉鼓风机和引风机由工业汽轮机驱动后，可以提高风机运行的经济性，一般为凝汽式或背压式。驱动造纸厂的工业汽轮机大多是单级汽轮机。由于这种汽轮机既提供动力又提供蒸汽，整个系统的热能利用率较高，最高可达80%。工业汽轮机驱动其他工厂的泵和风机，一般是小型汽轮机。