燃气轮机燃烧室共21页
燃气轮机燃烧室结构分类与分析
燃气轮机燃烧室结构分类与分析目录1 .燃气轮机燃烧室的形式概述 (1)2 .顺流与逆流 (1)3 .圆筒型 (2)4 .分管型 (3)5 .环型 (4)6 .环管型 (5)1燃气轮机燃烧室的形式概述燃气轮机燃烧室按照气流流动可分为逆流式和顺流式，按总体结构划分则可分为圆管型、分管型、环型和环管型。
其基本结构包括一次空气的配气结构、火焰管壁的冷却结构、燃气混合机构、燃料供应机构、点火机构等。
2.顺流与逆流顺流指空气自燃烧室的前端流入，燃烧后燃气直接由后端排出，这时压力损失较小。
逆流分管燃烧室通常布置在压气机或透平外围。
圆筒型逆流式燃烧室布置在机组上，其形式可为顶立、顶卧、侧立、切向等，机组轴向长度较短，还能使燃烧空气得到火焰筒内燃气的预热，有利于燃烧，但因气流往返而压力损失较大。
3.圆筒型圆筒型燃烧室指一个或两个分置于燃气轮机机组近旁或直接座于机体之上的燃烧室，可直立或横卧于燃机上方，或直立于燃机侧面，具有圆筒形的外壳和火焰图。
广泛应用于小功率燃机及部分中等高功率燃机。
图5—3圆筒型燃烧室的结构示意图-1—喷油事#2—径向旋流器13一过波＞4次空气射摄孔I5—双层室多孔冷却机构*6—推合嗖管，7—点火器其优点为结构简单，机组的全部空气在一个或两个燃烧室中完成燃烧加热过程，装拆容易。
由于在工业型机组中空间限制并不很严，燃烧室可以做得大些，因而燃烧过程比较容易组织。
燃烧效率高，流阻损失小，还宜于燃用重质燃料。
便于维修。
其缺点为燃烧热强度低。
金属材料消耗量较大，而且难于做全尺寸燃烧室的全参数试验，致使设计和调整比较困难。
且空间利用率差、容积热强度较低。
调试时所需风源较大。
4.分管型分管型燃烧室指一台燃气轮机中设置若干分开的小燃烧室，通常8・12个，围绕燃机轴线均匀布置，各燃烧室之间由联焰管联接。
每个燃烧室有单独的外壳、火焰管、喷油嘴，但仅有2个点火器，其它则靠联焰管点燃。
多应用于大功率工业型燃气轮机，但已较少应用。
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。
燃气轮机工作原理课件 PPT
SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍
燃机转子
压气机叶轮 中空轴
透平叶轮
中心拉杆
Hirth齿啮配
SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍
Hirth齿轮盘结构
SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍
压气机叶轮和端面齿
径向的Hirth齿使叶轮能单独
热膨胀并且保持同心 可有效的传递扭矩 现场转子可以拆卸，而且不 需再做动平衡 端面齿加工精度高，制造难度大
1. 燃机本体MBA/MBD
2.燃机本体MBA/MBD
1.燃机本体MBA/MBD
1.燃机本体MBA/MBD
压差过低 表示即将发生喘振
高流速 低流速 压力能转化为动能
1.燃机本体MBA/MBD
2.燃机本体MBA/MBD
2.燃机本体MBA/MBD
2.燃机本体MBA/MBD
2.燃机本体MBA/MBD
机械能转换成压力 能
热能转换成机械能
燃气轮机应用
SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍
SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍
旧编号
新编号
V94.3A
环形燃烧室 发展阶段：3=第3代 压气机大小 转速 9 = 50 Hz 8 = 60 Hz 6 = 50 Hz 或 60 Hz 德文：燃气轮机开头字母
SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍
燃烧室&燃烧器
燃烧室内 腔，空气 与燃料在 这里燃烧、 掺混
SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍
燃烧室&燃烧器
SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍
透平
5、9、13级抽气
SGT5-4000F型燃气轮机结构介绍
透平—叶片
动叶片 静叶片 燃气透平均为4级 1～2级动叶片为单晶叶片， 外面加两层涂层 第3级动叶片为定向结晶 叶片，加一层涂层 第4级由于温度相对比较
【知识讲解】燃气轮机燃烧室
【知识讲解】燃气轮机燃烧室展开全文燃烧室在燃机中的作用：1将天然气与空气混合后燃烧，生成的燃烧产物送入压气机中做功2控制燃烧温度3控制燃烧产物的温度使其能满足透平第一级做功的温度需求燃烧室的燃烧方式：1扩散燃烧：扩散燃烧时始终满足过量空气系数=1,燃烧火焰温度高，燃烧稳定，产生的NOx 多由催化剂还原，2预混燃烧：在预混燃烧时过量空气系数可根据燃烧温度的需要进行调节，燃烧温度可控，较扩散燃烧，不如扩散燃烧时稳定，但能控制NOx的生成。
以GE机组为例：GE机组使用的是分管式燃烧室，每个燃烧室都有五个喷嘴，每个喷嘴上都有扩散燃烧和预混燃烧的管线。
图上为一个喷嘴的结构图。
一部分燃气进过扩散通道进入喷嘴，在B处与空气边汇合边燃烧，此时为扩散燃烧。
一部分冷却空气从喷嘴的中心通过各结构，给各结构进行冷却后在B处参与燃烧。
另一部分燃气进入预混燃气通道，在A处和压气机的排气进行混合，然后在B处燃烧，此时为预混燃烧。
压气机的一部分排气进入喷嘴后，首先对燃料喷嘴组件进行冲击冷却，再逆流向前在A处前端的开口和燃气混合。
燃烧室有三根管线供燃料，分别是D5 ，PM1，PM4管线。
D5管线给燃烧室的每个燃烧喷嘴的扩散通道提供燃料。
PM1给每个燃烧室中的一个燃烧喷嘴的预混燃气通道提供燃料PM4 给每个燃烧室中的四个燃烧喷嘴的预混燃气通道提供燃料。
燃烧的方式有扩散燃烧，次先导预混燃烧，和预混燃烧在扩散燃烧时，D5管线供燃气，PM1，PM4不供燃气。
此时在B出口只有扩散燃烧的燃气，其余的管线出来的均为空气。
在次先导预混燃烧时，由D5管线，PM1管线供燃气，PM4管线不供气，此时只有扩散燃烧，和一个喷嘴进行预混燃烧，其余喷嘴的预混燃气通道在B出口均为空气在预混燃烧时，由D5管线，PM1，PM4管线供燃气，此时五个喷嘴均有扩散燃烧和预混燃烧。
后来经过改进变成下图将PM1移至中心位置，并去除中心喷嘴的扩散燃烧管线。
此时周围五个喷头既有扩散燃烧过线又有预混燃烧管线，而中心喷头只有预混燃烧管线。
发电用燃气轮机节能及减排新技术发展动态PPT课件
① 初期设计
主要以6B型机组为代表。
② 模化设计
主要以7EA、9E机组为代表,在当时还没有一个高性能 压气机的情况下,满足功率增长的需要。
③ 加级设计
相应提高初温,改善冷却,主要以9EC、9FA机组为代表。
④ 全新压气机设计
相应大幅度提高初温,采用陶瓷隔热涂层,高温部件全部 蒸汽冷却,主要以9H机组为代表。
2. F级燃气轮机的主要结构特点
• 整体式结构型式。压气机、燃烧室和燃气透平都联接成为一个整 体, 安装在同一个底座上。一些辅助设备,诸如润滑油系统、冷却 水系统燃料系统、启动机系统、传动齿轮箱等也都安装在一个底 座上, 这样就能节省现场的安装时间和机组设备的运输费用；
• 不同于B级和E级燃气轮机,F级燃气轮机改为由压气机侧的冷端输 出功率的方案。这样就可以使燃气透平实现轴向排气,其排气扩压 器能直接与余热锅炉相联,有利于减小流阻损失,但却会增大压气 机的传扭负载；
➢ 燃气轮机理想循环
P-V 图
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T-S图
➢ 燃气轮机实际循环
H-S图
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不可逆损失： 1）压缩过程； 2）膨胀过程； 3）燃烧效率； 4）发电效率；
••• •••
➢ 燃气轮机理想循环效率
▪ 一定增温比下的效率
t
1
h4 h1 h3 h2
1
c p (T4 c p (T3
• 燃气轮机的热部件(高温叶片)采用蒸汽冷却 ,由 汽轮机的高压缸排汽(温度较低)冷却燃气轮机的 高温叶片 ,冷却蒸汽受热后又回到中压缸作功 , 形成冷却回路 ,并使热交换赋于冷却蒸汽的热量 得到利用。
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GE大功率联合循环装置
燃气轮机发电技术简介
2013年11月8日星期五
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透 平三级喷嘴及其气封 从透平第二级动叶流出的燃气直接进入第三级喷嘴槽道内膨胀 。 透 平第三级喷嘴由十六只喷嘴扇形块构成，每只扇形块有四只静叶片，64片。 由静叶片和内外环铸成一体，构成喷嘴静叶环组件。在每一块喷嘴扇形块 的外环上，都加工有两道带有 钩槽的凸肩，用以装在透平第二级复环的排 气侧和第三级复环的进气侧的环形槽内。安装或拆卸时，只要将喷嘴扇形 块从水平中分面处滑出即可。这 种结构保证喷嘴与缸体有着良好的对中， 既保证机组可 靠运行，又使机组在所要求的通流间隙内工作，从而保证了 机组的热力性能可以达到。 透平第三级喷嘴组件的静叶片为实心结构，在与静叶片精铸为一体的内 环上加工有两道环槽，用以安装透平第三级喷嘴气封扇形块。 为减少由于各 喷嘴扇形块之间的间隙而产生的漏气，在各喷嘴扇形块的相邻接合面上安装 有气封片，既保证有一定的间隙，又可减少漏气。 为减少静子喷嘴与转子外 径间的漏气，在第三级喷嘴的内环上安装了气封扇形块。与二级喷嘴气封一 样 ，在气封扇形块的外径内侧加工有钩槽，以便将气封扇形块安装在喷嘴内 环上。并用气封固定销定位。在气封扇形块的内径，加工出长短不等的气封 齿，这些齿与转子隔圈外径上的凸凹不平的台阶，形成一迷宫式气封。同时， 在气封扇形块的进、排气两侧，各装有一轴向气封片，与迷宫式气封一道， 起着良好的密封作用。
燃气轮机简介
燃气轮机发电技术简介
编写：杨学峰
2013年11月8日星期五
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GE 燃气轮机的发展
GE公司的工业型燃气轮机始于40年代后期，在TG180飞机发动机的基础上发 展起来的。第一台型号称为MS3002、功率为4800马力的工业型燃气轮机于 1954年制成，用作机车的牵引动力，此后，功率增至5000马力，被用于天 然气管线的增压。1955年为了满足市场的需要，设计了新的压气机，发展 了MS5001和MS5002机组，其功率为2万多千瓦。1970年左右，在MS5001机组 的基础上，发展成功率为47260KW、频率60Hz的MS7001A型机组。在该机组 的基础上于1975年发展成功率为85200KW、50Hz的MS9001B型机组，并于 1978年发展了功率为75000KW、60Hz的MS7001E型机组，进而于1979年发展 成功率为31050KW、50Hz的MS6001A型机组；于1980年发展成功率为36730KW、 50Hz的MS6001B型和功率为105600KW、50Hz的MS9001E型机组。1985年则由 MS7001E型机组发展成功率为80080KW、60Hz的MS7001EA型机组，并由 MS7001E演化成为功率达147210KW、60Hz的MS7001F型机组。此后，在该机 组的基础上于1992年发展成功率为211070KW、50Hz的MS9001F型机组和功率 为158090KW、60Hz的MS7001FA型机组。并于1994年派生成功率为222000KW、 50Hz的MS9001FA型机组，于1995年派生出功率为70140KW的MS6001FA型机组。 其发展过程见下图所示。
燃气轮机原理 第四章 燃烧室4-1&4-2&4-3
② 燃烧室容积很小，但要在短时间内发出大 量的热能，要燃烧相当多的燃料，而且要 求燃烧完全。 涡喷-6发动机：10个火焰筒，总容积不到 0.07m3，但每小时要烧掉2.5吨燃油。 燃烧室的发展趋势：长度缩短，体积减 小，燃料燃尽程度接近100%。
3
航空燃气轮机
= (1.2 ~ 3.5) × 108 qvp
地面重型燃气轮机 主燃烧室 火焰筒 蜂窝煤炉
qvp = (1.2 ~ 5) × 107
qvp = (7.5 ~ 9.08) × 107
qvp = (12.34 ~ 20.73) × 107 qvp = 4.3 × 10
6
KJ /( m ⋅ bar ⋅ h )
一次空气供应方式
将一次空气全部通过装在火焰管头部旋流器供入 燃烧区 将一次空气分别由旋流器和开在火焰筒前段的几 排一次空气射流孔供入燃烧区
2—旋流器 5—一次空气射流孔
试验表明，第 种供气方式，即将一 次空气分别由旋流器和开在火焰筒前 段的几排一次空气射流孔供入燃烧 区，可以保证燃烧室具有比第 种供 气方式，即将一次空气全部通过装在 火焰管头部旋流器供入燃烧区，更为 宽广的负荷变化范围。这是由于在第 种供气方式中，燃烧室具有“一次空 气量自调特性”。
航空发动机的污染表现
• 由于燃烧组织的不完全，特别是富油时，排放大 量的CO直接造成对人类健康的危害； • 局部富油时因缺氧，生成大量的炭粒子，形成可 见黑烟雾，造成污染； • 由于燃烧时温度较高，特别是在地面起飞状态 时，容易形成NOx类物质，对人类及其他生物危 害很大； • 燃烧室工作时，特别是加力燃烧室在不稳定工作 时，产生低频高分贝的强噪声污染。
燃气轮机结构PPT课件
图3-33 DLN燃烧室的一个火焰筒示意图
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2）催化燃烧
其基本思想是在燃烧室的适当部位引入催化燃烧组件（模 块），催化燃烧的特性是具有“化学恒温作用”。这种组件实 际上是由金属薄片衬底构成的蜂窝结构，衬底上涂敷催化剂， 可燃混合物通过时与催化剂有很大的接触面积。
催化剂组件由多个截面区域组成，每个区域具有专门的功能， 以达到特定的燃烧温度，因此不论可燃混合物浓度如何，即使 燃料-空气比很高，在催化剂组件中进行无焰燃烧时也可以控制 在较低的反应温度，从而将NOx的产生控制在极低的水平。
图 6 发散冷却叶片与表面温度
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图 7 多排冲击和气膜冷却的综合冷却静叶
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图 8 采用冷却技术后，典型的静叶出口温度与叶片温度
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Xgl：冷却空气系数 Xgl=GL/Ga
这里 GL为从压气机抽出用于冷却燃气透平叶片空气量 Ga为进入燃气轮机压气机的流量
燃气轮机初温越高 所需冷却空气流量越大，冷却空气系数越大
1、对流冷却
冷却空气流经叶片内部流道后，自叶片的—端或出气边排出至主燃气流中， 空气靠与叶片内部通道壁面的对流放热来冷却叶片，因而称为对流冷却。
图2 板料焊接的对流冷却静叶片
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图 3 板料焊接的对流冷却动叶片
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图 4 冷却叶片自叶顶排出的动叶
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2 冲击冷却
在空心的叶片内部加一导管，导管上开有许多小孔，冷却空气先流入导管，再 从导管上的小孔流出去冷却叶片。下图为一有冲击冷却的静叶导管上开的一排小 孔正对着片进气边内表面，冷却空气自小孔流出直接冲击进气边内表面进行冷却， 故称冲击冷却。
图 5 有冲击冷却的静叶
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3、气膜冷却 冷却空气从空心叶片顺着燃气流动方向流出，在叶片表面形成