燃烧室的基本原理及结构
燃气轮机结构-燃烧室
第三章燃气轮机3.1概述（1）燃烧室功用及重要性1.保证燃机在各种工况下，将燃料化学能转换为热能，加热压气机压缩的空气，用于涡轮膨胀做功。
2.燃烧室是燃机的主要部件之一，燃机的性能、可靠性、寿命皆与它有密切关系。
（2）燃烧室的工作条件①燃烧室在高温、大负荷下工作②燃烧室在变工况下工作③燃烧室在具有腐蚀性的环境下工作④燃烧室内的燃烧过程是一个极其复杂的物理化学过程⑤燃烧室中的燃烧在高速气流及贫油混合气情况下进行（“空气分股”、“减速扩压”、“反向回流”）（3）燃烧室的设计要求①不同工况下，燃烧室工作应稳定②燃烧要安全③燃烧室具有最小的流体阻力④燃烧室出口温度场应能满足涡轮的要求⑤在任何使用条件下，燃烧室都应该迅速、可靠地启动点火，且联焰性好⑥工作寿命长⑦燃烧室的尺寸和质量要小⑧排气污染应能满足国家标准要求⑨检视、装拆和维修应当方便3.2三种基本类型燃烧室的结构概述（1）分管燃烧室1.结构特点管形火焰筒的外围包有一个单独的壳体，构成一个分管，沿燃气轮机周围6-16个这样的分管，各分管用传焰管连通，以传播火焰和均衡压力。
2.优点：①装拆、维修、检修方便②因各个分管的工质流量不大，调试容易，实验结果比较接近实际情况3.缺点：①装拆、维修、检修方便②因各个分管的工质流量不大，调试容易，实验结果比较接近实际情况（2）环管燃烧室1 .结构特点：若干个火焰筒均匀排列安装在同一个壳体内，相邻火焰燃烧区之间用传焰管连通。
2.优点：①适合与轴流式压气机配合，布局紧凑、尺寸小、刚性小；②气流转弯小，流体阻力小，热散失亦小；③调试比较容易，加工制造的工作量比分管小。
3.缺点：①燃烧室出口温度场沿周向不够均匀；②燃烧室的流体损失较大；③耗费的材料、工时较多；④质量较重。
（3）环形燃烧室1.结构特点：内、外壳体与环管燃烧室类似，但火焰筒却有很大差别。
在内外壳体之间的环形腔中，布置了一个呈环形的火焰筒，即火焰筒内外壁构成环形主燃区。
环形燃烧室的燃烧组织方式
环形燃烧室的燃烧组织方式1. 引言环形燃烧室是一种常用于航空发动机和火箭推进系统的燃烧室结构。
它的燃烧组织方式对于燃烧效率、推力输出和排放控制等方面都有重要影响。
本文将详细介绍环形燃烧室的燃烧组织方式及其相关原理。
2. 燃烧室的基本结构环形燃烧室由壁板、燃烧室壁、燃烧室衬套和燃烧室顶盖等部分组成。
壁板是燃烧室内壁的一部分，用于引导和控制燃气流动。
燃烧室壁是燃烧室的主要结构部分，承受高温和高压的燃气作用。
燃烧室衬套用于保护燃烧室壁，减少热量损失。
燃烧室顶盖则用于封闭燃烧室。
3. 环形燃烧室的燃烧组织方式环形燃烧室的燃烧组织方式主要包括混合燃烧和分级燃烧两种方式。
3.1 混合燃烧混合燃烧是指将燃料和氧化剂在燃烧室内混合后一起燃烧的方式。
这种燃烧方式通常适用于低速飞行器或低推力要求的发动机。
在混合燃烧方式中，燃料和氧化剂通过喷嘴喷入燃烧室，然后在燃烧室内混合，形成可燃的混合气体，最后点火燃烧。
混合燃烧方式的主要优点是结构简单、制造成本低、燃烧效率高。
然而，由于燃料和氧化剂的混合是在燃烧室内进行的，燃烧室内的温度和压力都会受到影响，对燃烧稳定性和推力输出产生一定影响。
3.2 分级燃烧分级燃烧是指将燃料和氧化剂分别喷入燃烧室的不同位置进行燃烧的方式。
这种燃烧方式通常适用于高速飞行器或高推力要求的发动机。
在分级燃烧方式中，燃料和氧化剂分别通过不同的喷嘴喷入燃烧室，然后在燃烧室内分别燃烧。
分级燃烧方式的主要优点是可以更好地控制燃烧过程和燃气流动，提高燃烧效率和推力输出。
由于燃料和氧化剂分别喷入燃烧室的不同位置，燃烧室内的温度和压力分布更加均匀，燃烧稳定性更好，推力输出更高。
4. 环形燃烧室的优化设计为了进一步提高环形燃烧室的燃烧效率和推力输出，可以采取一系列优化设计措施。
4.1 燃烧室形状设计燃烧室的形状对于燃烧效率和推力输出有重要影响。
合理的燃烧室形状可以使燃气流动更加顺畅，减少能量损失。
常见的燃烧室形状包括圆形、椭圆形和矩形等，具体形状的选择需要根据具体应用和设计要求进行优化。
燃烧与燃烧室设计原理
燃烧与燃烧室设计原理燃烧，指的是物质与氧气发生化学反应时，释放出能量，并产生热、光等现象的过程。
而燃烧室，则是控制燃烧过程的装置。
本文将从燃烧和燃烧室的基本原理入手，介绍燃烧室设计的一些重要原则。
一、燃烧的基本原理燃烧的基本原理是“燃料氧化”，即燃料与氧气发生化学反应，生成二氧化碳、水蒸气和能量。
燃料可以是固体、液体或气体，其中最常见的燃料是石油、天然气和煤炭。
而氧气则来自于空气，空气中氧气的含量约为21%。
在燃烧过程中，燃料需要达到燃点温度才能起火。
一旦起火，就会产生火焰，并伴随着火焰释放出的热量和光线。
火焰的颜色和温度与燃烧所用的燃料种类和燃烧条件有关。
二、燃烧室的基本要素燃烧室是进行燃烧反应的场所，其设计需要考虑以下几个基本要素：1. 空间容积：燃烧室的大小直接影响燃烧的强度和持续时间。
一般来说，燃烧室的容积应根据具体需求确定，容积过小可能导致不完全燃烧，容积过大则会降低燃烧效率。
2. 空气供应：燃烧需要氧气的参与，因此燃烧室的设计中要考虑充足的空气供应。
通常通过进风口或进气口将空气引入燃烧室，确保燃料能够充分与氧气反应。
3. 确保燃料的混合均匀：在燃烧过程中，燃料需要充分与氧气混合才能进行燃烧反应。
因此，燃烧室的设计需要考虑燃料的喷射方式、喷射角度等因素，确保燃料与氧气能够均匀混合。
4. 热量损失控制：燃烧室的设计中需要尽量减少热量损失，提高燃烧效率。
常见的方式包括使用耐高温材料、合理安排燃料喷射口和气流流动等。
三、燃烧室设计的原则在进行燃烧室设计时，需要遵循以下原则：1. 安全性原则：燃烧室的设计应确保燃烧过程稳定且可靠，避免出现意外事故。
必要时，可以采取增加防火材料、排气系统和防爆装置等安全措施。
2. 高效性原则：燃烧室的设计应尽量提高燃烧效率，充分利用燃料的能量。
这可以通过优化空气供应、提高燃料混合均匀度、减少热量损失等方式实现。
3. 可持续性原则：燃烧室的设计应考虑环保因素，减少污染物的排放。
第四章 燃烧室的工作原理与结构分析
第二节 扩散燃烧型燃烧室的工作过程与结构
图 4-1 所示的就是一种扩散燃烧型的燃烧室。图 4-3 中则给出了与之相配的喷油嘴的结构图。 从图 4-1 中可以看出：由压气机送来的压缩空气，在逆流进入遮热筒与火焰管之间的环腔 7 时，因受火焰管结构形状的制约，将分流成为几个部分，逐渐流入火焰管，以适应空气流量与燃 料流量的比值总是要比理论燃烧条件下的配比关系大很多的特点。其中的一部分空气称为“一次 空气”，它分别由旋流器 15、端部配器盖板 14、过渡椎顶 13 上的切向孔，以及开在火焰管前段 的三排一次射流孔 11，进到火焰管前端的燃烧区 12 中去。在那儿，它与由燃烧喷嘴 1 喷射出来 的液体燃料或天然气，进行混合和燃烧，转化成为 1500-2000℃的高温燃气。这部分空气大约占 进入燃烧室的总空气量的 25%；另一部分空气称为“冷却空气”，它通过许多排开在火焰管壁面 上的冷却射流孔，逐渐进入火焰管的内壁部位，并沿着内壁的表面流动。这股空气可以在火焰管 的内壁附近形成一层温度较低的冷却空气膜，它具有冷却高温的火焰管壁、使其免遭火焰烧坏的 作用。此外，剩下来的那一部分空气则称为“二次空气”或“掺混空气”，它是由开在火焰管后段 的混合射流孔 10，射到由燃烧区流来的 1500-2000℃的高温燃气中去的，它具有掺冷高温燃气， 使其温度比较均匀地降低到透平前燃气初温设计值的作用。
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惠州天然气发电有限公司产前培训专用教材
图 4-3 所示的是一种双燃料喷 嘴，它既能向燃烧室的火焰管头部 供给天然气，又能供给液体燃料。 为了增强液体燃料的燃烧速度，专 门 用高压 雾化空气来帮助液体燃 料雾化成为 100μm 左右的细雾 滴。这种细雾滴在进入高温的燃烧 区 后，就 会逐渐蒸发成为气相 燃 料，通过扩散和旋流的湍流的混合 作用，逐渐与燃烧区内的新鲜空气 掺混，在余气系数α =1 的空间范 围内起燃，形成一个温度高达理论 燃烧温度水平的火焰。这种燃料与 空气没有预先均匀混合，而是依靠 图 4-3 MS6001 系列燃气轮机上采用的分管型燃烧室的喷油嘴 扩散和湍流交换的作用，使她们彼 1-雾化空气进口 2-喷嘴本体 3-天然气进口 4-喷嘴的顶盖 此相互掺混，进而在α =1 的火焰 与空气选流器 5-天然气喷口 6-液体燃料喷嘴的组合件 上 面上进行燃烧的现象， 称之为 7-雾化空气切向槽 “扩散燃烧”。那时，燃烧速度主要取决于燃料与空气相互扩散和掺混的时间，而不是取决与它 们的化学反应所需要的时间。这种燃烧现象的一大特点是，火焰面上的α =1 ，其温度甚高，通 常为理论燃烧温度(它总是高于空气中的 N 与 O 起化学反应而生成 NO 时的起始温度 1650℃)。 因而按这种方式组织的燃烧过程必然会产生数量较多的“热 NO ”污染物。 为了解决这类燃烧过程中 NO 排放量超过环保要求的问题，可以采取三种措施，即：①在 高负荷条件下，向扩散燃烧的燃烧室中喷射一定数量的水或水蒸气，借以降低燃烧火焰的温度； ②在余热锅炉中安装所谓的选择性催化还原反应器(SCR)；③采用催化燃烧法。 众所周知：燃烧过程中产生的 NO 有燃料 NO 和热 NO 之分。前者取决于燃料中所含的氮 化合物的数量，燃烧过程中无法控制它的生成。热 NO 则是在燃烧过程的高温条件下，环境中所 含的 N 气与 O 气化合物而成的产物，它是按 Zeldovich 机理生成的。热 NO 的生成率与燃烧火 焰的温度成指数函数关系。在燃烧过程中生成的 NO 之总数 量则不仅是火焰温度的函数， 而且是可燃混合物在火焰温度条 件下逗留时间的线性函数。燃料已定时，燃烧火焰的温度则是 燃料/空气混合化学当量比的函数。图 4-4 中给出了 2 蒸馏油 与 590K 的空气混合燃烧时，燃烧火焰的温度 T 以及 NO 的 反应生成率 dC /dτ与燃烧/空气混合化学当量比的相互变化 关系。 由上图可知： NO 的最高生成率发生在燃烧/空气混合化 学当量比等于 1 的地方，那时，燃烧火焰的温度 T 为最高。 图 4-4 火焰温度 T 以及 因而，倘若能使燃料与较多的空气相混合，即：在比较稀释的 dC /dτ与燃料/空气混合 燃料浓度下进行低温的燃烧，那么，就能减少 NO 排放物的 化学当量的关系 生成。当然，向燃烧火焰区喷散水或水蒸气，以迫使降低燃烧 dC 为 NO 的浓度 火焰的温度，同样能够起到抑制生成 NO 的作用。
燃烧室工作原理
燃烧室工作原理
燃烧室是内燃机中的一个重要组成部分，其主要功能是将燃油与空气混合并燃烧产生高温高压气体，驱动活塞运动。
燃烧室通常由气缸体、活塞、气缸盖和喷油喷嘴等部件组成。
燃烧室工作原理可以分为四个基本过程：进气过程、压缩过程、燃烧过程和排气过程。
首先是进气过程。
活塞在下行过程中，通过曲轴的转动带动进气门打开，使混合气体（由燃油和空气组成）进入燃烧室。
进气门关闭后，活塞开始上行，将进气气体压缩。
接下来是压缩过程。
活塞上升时，压缩气体的体积减小，压力增加。
在这个过程中，混合气体被压缩到较小的体积，使其温度和压力升高。
然后是燃烧过程。
在活塞接近顶点位置时，喷油喷嘴向燃烧室内喷射燃油。
燃油与空气混合后点燃，形成火焰。
燃烧产生的高温高压气体迅速膨胀，推动活塞向下运动，从而输出动力。
最后是排气过程。
当活塞接近下行过程的末尾时，排气门打开，将燃烧后的废气排出燃烧室。
然后活塞再次上行，完成一个工作循环。
总的来说，燃烧室是通过控制燃料的喷射、混合和点火，使其在高温高压状态下进行燃烧，转化为机械能。
这一过程是内燃机正常运行的基础，也是产生动力的关键。
甲醇燃烧机结构
甲醇燃烧机结构甲醇燃烧机是一种利用甲醇作为燃料进行燃烧的设备，其结构设计合理与否直接关系到其燃烧效率和安全性能。
下面将介绍甲醇燃烧机的结构组成及其工作原理。
一、甲醇燃烧机结构组成1. 燃烧室：燃烧室是甲醇燃烧机的核心部件，负责将甲醇与空气混合并进行燃烧。
燃烧室通常由燃烧室壁、燃烧室顶部和底部以及燃烧室进气口组成。
燃烧室壁通常采用耐高温材料制成，以承受高温和高压的燃烧环境。
2. 燃料供给系统：燃料供给系统主要由甲醇储罐、泵和喷嘴组成。
甲醇储罐用于存储甲醇，泵负责将甲醇从储罐中抽取出来并送至喷嘴。
喷嘴将甲醇喷入燃烧室，与空气混合后进行燃烧。
3. 空气供给系统：空气供给系统负责将空气引入燃烧室，与甲醇进行混合燃烧。
空气供给系统通常由风机、空气过滤器和风门组成。
风机产生强大的气流将空气吸入燃烧室，空气过滤器用于过滤空气中的杂质，风门用于调节空气的流量。
4. 控制系统：控制系统是甲醇燃烧机的大脑，负责监测和控制燃烧过程中的各项参数，以保证燃烧的安全和稳定。
控制系统通常由传感器、控制器和执行机构组成。
传感器用于监测燃烧室内的温度、压力和流量等参数，控制器根据传感器的信号控制执行机构的动作，以调整燃烧室内的甲醇和空气的供给。
二、甲醇燃烧机工作原理甲醇燃烧机的工作原理是将甲醇与空气混合后进行燃烧，产生高温和高压的燃烧气体，从而释放出能量。
其工作步骤如下：1. 燃料供给：甲醇从储罐中被泵抽取出来，通过喷嘴喷入燃烧室。
喷嘴通过调整喷射角度和喷射速度，使甲醇均匀地喷入燃烧室。
2. 空气供给：风机产生的气流将空气吸入燃烧室，与喷入的甲醇混合。
空气过滤器可以过滤空气中的杂质，保证燃烧室内的空气质量。
3. 燃烧过程：甲醇与空气混合后，在燃烧室内进行燃烧。
燃烧过程中产生的高温和高压气体通过燃烧室出口排出。
4. 控制系统：传感器监测燃烧室内的温度、压力和流量等参数，控制器根据传感器的信号调整甲醇和空气的供给，以保证燃烧的安全和稳定。
燃气轮机原理 燃烧室
燃烧室性能之间的矛盾：
火焰稳定性
压力损失大
高容热强度
使用寿命长
解决办法：
根据用途，做折衷考虑（trade-off）
4-3 燃烧室中燃烧过程的组织
燃烧室中发生的整个工作过程包括：
¾燃烧区中气流流动过程的组织； ¾燃烧区中燃料浓度场的组织； ¾燃烧区中可燃混合物的形成、着火与燃烧； ¾混合区中二次掺冷空气与高温燃气掺混过程
冷却措施的发动机可达1600K。
由于涡轮叶片耐温的限制，燃烧室内供
油受到制约。燃烧室内供油只能烧掉空 气 中 氧 的 1/4 。 在 贫 油 的 均 匀 混 气 情 况 下，火焰不能传播，燃烧不能进行。
一个矛盾
若达到烧着的程度，涡轮叶片承受不了； 若考虑涡轮叶片耐温程度而减少供油，又 烧不着。
这种“分流”方法，相对于把燃料直接喷到 “全部空气”中去的燃烧方法，可以保证燃烧 区具有相当高的燃烧温度，有利于提高燃 烧反应的速度。
在分流方法中，控制“一次空气”的数量是改 善燃烧工况的关键。试验表明：在燃烧柴 油和天然气时，在满负荷工况下的一次空
气量控制在 α =1.1~1.3（相当于燃烧区温
采用第o种供气方式
α > 14.4
ηb ≥ 92%
燃烧室中空气流的组织
2.采用火焰稳定器以稳定高速气流中的火焰
利用火焰稳定器在火焰管的前部造成一个 特殊形态的速度场，以便强化燃料与空气 的混合作用，并为燃烧火焰的稳定提供条 件。
火焰稳定器：造成高速气流中的局部低速 区，从而保证燃烧火焰不被吹灭，如同大 风中背风点火吸烟一样。
¾定义：随着火焰长度的伸缩能自动调整直 接参与燃烧反应的一次空气量的特性。
z 机组负荷降低，燃烧火焰的长度缩短，通过开在 火焰长度之后的一次空气射流孔供入的空气量不 会直接射到火焰中去掺冷火焰，低负荷时，燃烧 温度仍很高；
燃烧室工作原理探究
燃烧室工作原理探究燃烧室是一种关键性的元件，在许多热能转换系统中发挥着重要的作用。
它主要负责燃烧燃料，产生高温高压气体，从而转化为机械能或热能。
本文将深入探究燃烧室的工作原理，以及相关的燃烧技术。
一、燃烧室的基本原理燃烧室作为热能转换系统中的核心部分，其基本原理是将燃料与氧气进行高效的燃烧，从而释放出能量。
燃料在燃烧室中通过与氧气的反应产生化学能，进一步转化为热能或机械能。
燃烧室通常由一个封闭的容器组成，内部有适当的供氧系统和燃料喷射系统。
通过可控的燃气或燃油进气，形成可燃混合物；同时，引入适当的空气或氧气作为氧化剂。
当燃料与氧气混合在一起，在适当的温度和压力条件下，燃烧反应就会发生。
二、燃烧过程的基本步骤燃烧过程可以大致分为四个基本步骤：点火、起燃、燃烧和燃尽。
1. 点火：点火是燃烧过程中的开始阶段。
通过点燃初始的混合气体，引发燃烧反应，开始释放能量。
2. 起燃：起燃是指点火后燃料和氧气混合物的燃烧反应进一步进行。
通过点火后释放出的热量，进一步加热燃料和氧气混合物，使燃烧反应持续进行。
3. 燃烧：燃烧是燃料和氧气混合物在足够的温度和压力下进行的化学反应。
在这一过程中，碳氢化合物和氧气发生反应，产生二氧化碳和水蒸气，并释放出热量。
4. 燃尽：当燃料和氧气混合物中的燃料完全燃烧完毕时，燃尽阶段开始。
此时，燃料已经完全转化为二氧化碳和水蒸气，并且没有剩余的可燃物。
三、燃烧室的设计与优化为了提高燃烧效率和减少排放物的产生，燃烧室的设计和优化变得至关重要。
以下是几个常见的改进措施。
1. 燃料喷射系统优化：通过设计合理的燃料喷射系统，可以实现燃料与氧气的充分混合，增加燃烧反应的效率。
2. 燃烧室壁面冷却：在高温高压燃烧室中，冷却壁面的设计可以有效降低燃烧室的温度，减少燃料的热损失。
3. 燃烧室湍流控制：通过优化燃气或燃油喷射系统，可以使燃料在燃烧室内形成适当的湍流，提高燃料与氧气的混合和燃烧效率。
4. 燃烧室几何形状：燃烧室的几何形状对于燃烧反应的传播速率和能量释放有重要影响。
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燃气收集器
❖在分管型和环管型燃烧室中，需要用燃 气收集器（又称燃气过渡段）把火焰简 出口的圆形截面过渡并转变为透平喷嘴 前的扇形截面。
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燃气收集器 ❖为了提高燃气收集器的工作可靠性，在
型面变化剧烈的地方，可以局部地开启
一些冷却小孔，使壁面获得冷却保护，
并适当减弱一些这个部位的刚度，以消 除一部分内应力。
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燃烧室的结构和型式
3、火焰筒
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燃烧室的结构和型式
4、旋流器
旋流器位于火焰筒的头部，大多为环状围绕燃料喷 嘴安装，可多个使用，也可以多个并列或同心组合应用， 以改善燃烧过程或缩短火焰长度。旋流器可使一次空气 沿火焰筒内壁作螺旋状的旋转运动，有的旋流器能把一 部分空气射入雾化油锥内，可以减少积炭。
14
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燃烧过程和气流的组织
❖燃烧室中气流流动过程的组织 ❖燃烧区中燃料浓度场的组织 ❖燃烧区中可燃混合物的形成与
燃烧
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燃烧室中气流流动过程的组织
❖燃烧区中气流流动过程的组织 ❖混合区中二次掺冷空气与高温燃
气掺混过程的组织 ❖火焰筒壁冷却过程的组织
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7
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对燃烧室的基本要求
❖ 点火可靠,燃烧稳定
▪ 在各种工况，包括工况急剧变化的过程（过渡过 程）, 燃烧室应保证稳定燃烧，即不熄火，无燃 烧脉动。
空气过量系数α：燃烧时实际空气量 L与理论上需要的空气量L0的比值， 即α＝L／L0。
8
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对燃烧室的基本要求
❖ 燃烧完全
▪ 在燃气轮机的主要工况下，燃烧室应具有足够 高的完全燃烧程度和最小的散热损失。
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点火装置
❖ 点火装置的作用是在启动时向燃烧室提供初始 点火炬。当燃烧室主燃区能连续、稳定地燃烧 时，点火装置即停止工作。
❖ 点火设备要位于气体流速较低，油气浓度较合 适处，并要能提供足够的能量才能点着。
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❖ 电站燃气轮机常用的点火器
点火装置
（1）电火花塞点火器
燃气轮机燃烧室
❖燃烧室工作特点和要求
❖燃烧过程和气流的组织
❖燃烧室的结构和型式
❖燃烧室的变工况特性
❖气体燃料的燃烧技术
❖液体燃料的雾化和喷嘴
❖燃烧室的低NOx燃烧技术
4
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燃烧室工作特点和要求
❖燃烧室工作过程
5
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燃烧室工作特点和要求
燃烧室的工作特点
1、燃烧室是一个在连续的、高速气流中及贫油混合气 情况下进行的燃烧过程；
第四章 燃烧室的原理和结构
1
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燃烧室的原理和结构
❖燃烧室功用
燃烧室的功用就是把燃料中 的化学能经过燃烧释放出来，转 变为热能，使气体的总焓增大， 提高燃气在涡轮和尾喷管中膨胀 作功的能力。
2
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燃气轮机燃烧室
❖ 燃气轮机的性能和可靠性与燃烧室有着密切的 关系。例如，
▪ 燃烧室出口局部温度过高会引起透平叶片的过热和 烧毁；
37
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燃烧室的结构和型式
3、火焰筒
火焰筒是燃烧室的核心构件。火焰筒筒体的结 构应保证合理进气与燃料混合，形成回流区，便于 点火和稳定燃烧。筒体壁面上设置一次空气和二次 空气射流孔。火焰筒受高温燃气辐射和对流换热的 影响，应注意筒壁的冷却问题和火焰简各组成部分 之间的热变形协调问题。
38
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28
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燃烧室中燃烧火焰的概况
29
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燃烧室中燃烧火焰的概况
❖ 火焰筒内壁与火焰波峰之间的第一区段。在这 个区域内，充满了一次新鲜空气和燃料的混合
物，它不断地接受由火焰波峰传递过来的热量，
以及促使燃烧反应进行的活化分子的交换，从 而使可燃混合物逐渐进入着火状态。
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温度不均匀系数：
11
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对燃烧室的基本要求
❖ 尺寸小、质量轻
▪ 尽可能地提高燃烧热强度，以减小燃烧室的尺寸 和重量，以适应整台燃气轮机结构紧凑性的要求。
燃烧热强度：指在单位时间内、在单位体积的燃 烧空间中（或在单位面积的燃烧截面上），能够 释放出来的热量。
燃烧热强度
体积热强度 面积热强度
液体燃料的雾化
二、雾化质量的评定
1、雾化细度 a、质量中间直径MMD b、索太尔（Sauter）平均直径
2、雾化均匀度 3、雾化锥角
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02:50:49
燃油喷嘴
1、直射式喷嘴 2、离心式喷嘴 3、气动雾化喷嘴（空气雾化喷嘴） 4、蒸发管式喷嘴 5、甩油盘式喷嘴
4902:50:49、直射式喷嘴▪ 燃烧的不稳定会导致熄火； ▪ 燃烧组织不好，会使燃烧过程的流动损失增加，燃
烧效率降低， ▪ 同时在火焰筒和透平叶片工作表面会产生积炭。火
焰筒壁面上积炭会使冷却变坏，造成过热变形甚至 开裂，透平叶片上积炭将使叶片的气动性能变坏， 降低了透平效率，并会影响转子的平衡，造成燃气 轮机的振动。
3
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叶片式旋流器在结构上又分为：（a）平面旋流器； （b）径向旋流器；（c）包角旋流器
40
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燃烧室的结构和型式
（a） 平面旋流器
41
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燃烧室的结构和型式
（b） 径向旋流器
42
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燃烧室的结构和型式
（c）包角旋流器
其特点是叶片在出口处的外径逐渐减小，即叶片径向高
度逐渐减小，使流出的旋转气流呈向内包的趋势，对燃
用43 重油较为有利。
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液体燃料的雾化和喷嘴
❖液体燃料的雾化 ❖燃油喷嘴 ❖影响喷嘴喷雾特性的因素
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液体燃料的雾化
一、雾化机理
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液体燃料的雾化
一、雾化机理
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12
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对燃烧室的基本要求
❖ 排气污染小
▪ 排气无黑烟，含NOx等有害成分少
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对燃烧室的基本要求
❖ 寿命长
▪ 燃烧室必须具有足够的刚度、强度和气密性，能承 受振动负荷。合理地组织燃烧，燃烧室的高温元件 冷却良好，避免火焰筒等高温元件局部过热、严重 变形、裂纹和积炭等，有助于燃烧室部件可靠性和 寿命的提高。目前，重型燃气轮机的翻修寿命要求 在20000～30000h。
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燃烧区中气流流动过程的组织
5、燃烧区中的气流流动
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燃烧区中燃料浓度场的组织 燃料的燃烧方式
{ 预混燃烧
气体的燃烧方式
扩散燃烧
液体的燃烧方式： 雾化燃烧
雾化 冷
蒸发 扩散混合
燃烧 掺
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燃烧区中燃料浓度场的组织
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燃烧室中燃烧火焰的概况
燃油喷嘴
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2、离心式喷嘴
燃油喷嘴
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燃油喷嘴
3、气动雾化喷嘴（空气雾化喷嘴）
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4、蒸发管式喷嘴 5、甩油盘式喷嘴
燃油喷嘴
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02:50:49
影响喷嘴喷雾特性的因素
1、喷嘴的结构特点 2、喷油压降 3、燃油物理性质 4、喷雾空间中气体介质参数
❖ 由于燃料的物理化学性能是影响点火性能的 主要因素，挥发性好的燃料点火容易，所以， 燃用重质燃料的燃烧室，点火时先用轻质燃 料，着火后再切换成重油。
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联焰管
❖ 在分管和环管燃烧室中装有联焰管，用来传递 火焰筒燃烧区之间的火焰，并均衡各火焰筒间 的压力。
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联焰管 ❖传焰管的轴向位置应设置在回流区直径
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燃烧室中二次掺冷空气与高温燃气的掺混
❖ 燃烧产物温度太高，温度场也不均匀，必须由二 次空气掺冷。火焰筒内外压差一般为0.01～ 0.02MPa，二次空气约占空气总流量的70％～85 ％，二次空气经混合射流孔进人的速度约为80－ 100m／s，一般在燃烧完成之后的区域射入火焰 筒，不宜过早或过于集中，以免使局部火焰温度 过低、燃烧不完全。在较后的区段内，掺冷空气 穿插深度需适当，才能掺混均匀使温度场均化， 所以火焰筒混合区的气孔开得也较大。
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燃烧室的结构和型式
2、扩压器
扩压器是由燃烧室内、外壳和火焰街头 部构成的一个扩压通道，用它来降低速度， 提高压力，保证燃烧的顺利进行和减少压力 损失ρ通常，在扩压器中需把压气机的出口 流速降低3～5倍。
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燃烧室的结构和型式
2、扩压器
扩压器是由燃烧室内、外壳和火焰街头 部构成的一个扩压通道，用它来降低速度， 提高压力，保证燃烧的顺利进行和减少压力 损失ρ通常，在扩压器中需把压气机的出口 流速降低3～5倍。
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对燃烧室的基本要求
❖ 压力损失小
▪ 工质流过燃烧室时，由于扩压、摩擦、分流、 掺混、倒流、热交换等，气体的总压必然下 降。流体阻力的大小与燃烧室的结构和加热 程度有关。
燃烧室的压力损失系数
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对燃烧室的基本要求