04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。
04燃烧室的基本原理及结构
09:45:31
48
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
09:45:31 49
燃油喷嘴
1、直射式喷嘴
09:45:31
50
燃油喷嘴
2、离心式喷嘴
09:45:31
51
燃油喷嘴
3、气动雾化喷嘴（空气雾化喷嘴）
09:45:31
28
燃烧室中燃烧火焰的概况
09:45:31
29
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。
09:45:31
30
燃烧室中燃烧火焰的概况
09:45:31 55
点火装臵
电站燃气轮机常用的点火器 （1）电火花塞点火器
利用电极高压放电或半导 体表面放电，点燃燃料空气混 合物。
09:45:31
56
点火装臵
电站燃气轮机常用的点火器 （2）火焰点火器
用电火花点燃点火燃料（如汽油、煤 油、柴油等），形成火炬，喷入燃烧室点 燃主喷嘴。这种装置，点火能量大，反应 迅速，工作可靠，各种类型燃烧室均可采 用。
17
燃烧区中气流流动过程的组织
措施：
1、采用扩压器 2、采取气流“分流”的办法 3、采用“火焰稳定器”
09:45:31
18
燃烧区中气流流动过程的组织
1、扩压器及其气流流动
09:45:31
19
燃烧区中气流流动过程的组织
2、气流“分流”的办法
第三章燃烧室
第三章 燃烧室
燃烧室的设计应满足以下主要要求: 燃烧室的设计应满足以下主要要求: (1)在地面和空中的各种气象条件和飞行条件下,起动点火迅速可靠. 在地面和空中的各种气象条件和飞行条件下, 在地面和空中的各种气象条件和飞行条件下 起动点火迅速可靠. (2)在飞行包线内,在发动机一切正常工作状态下,燃烧室应保证混 在飞行包线内, 在飞行包线内 在发动机一切正常工作状态下, 合气稳定地燃烧,具有高的完全燃烧系数和低的压力损失系数. 合气稳定地燃烧,具有高的完全燃烧系数和低的压力损失系数. (3)保证混合气在尽可能短的范围内完全地燃烧,燃气的火舌要短, 保证混合气在尽可能短的范围内完全地燃烧, 保证混合气在尽可能短的范围内完全地燃烧 燃气的火舌要短, 特别是不能有余焰流出燃烧室.还应减少排气污染物的产生. 特别是不能有余焰流出燃烧室.还应减少排气污染物的产生. (4)出口的燃气温度场沿圆周要均匀.沿叶高应保证按涡轮要求的规 出口的燃气温度场沿圆周要均匀. 出口的燃气温度场沿圆周要均匀 律分布. 律分布. (5)燃烧室的零组件及其连接处应具有足够的强度和刚性,以及良好 燃烧室的零组件及其连接处应具有足够的强度和刚性, 燃烧室的零组件及其连接处应具有足够的强度和刚性 的冷却和可靠的热补偿,减小热应力. 的冷却和可靠的热补偿,减小热应力. (6)燃烧室的外廓尺寸要小,轴向尺寸要短,重量要轻,具有高的容 燃烧室的外廓尺寸要小, 燃烧室的外廓尺寸要小 轴向尺寸要短,重量要轻, 热强度.燃烧室的结构要简单.有良好的使用性能.维护检查方便, 热强度.燃烧室的结构要简单.有良好的使用性能.维护检查方便, 使用期限长. 使用期限长.
3.1.1分管燃烧室 3.1.1分管燃烧室 分管燃烧
分管燃烧室的结构特点是:燃烧室由若干个 分管燃烧室的结构特点是:燃烧室由若干个(6-16个)单 个单 管燃烧室组成,每—个单管燃烧室由一个管形火焰简及其外 管燃烧室组成, 个单管燃烧室由一个管形火焰简及其外 围单独的外壳构成,沿发动机圆周均匀地分布, 围单独的外壳构成,沿发动机圆周均匀地分布,各单管燃烧 室之间用传焰管联通,传播火焰和均衡压力. 室之间用传焰管联通,传播火焰和烧室的基本类型
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。
68
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。
第十三章航空发动机燃烧室课件
燃烧室的发展趋势
总结词
随着航空技术的不断进步，燃烧室也在不断发展，未 来将朝着高效、低污染、高可靠性的方向发展。
详细描述
为了提高燃烧效率、降低燃油消耗和减少污染物排放， 新型的燃烧室设计不断涌现。例如，采用先进的材料和 制造技术，提高燃烧室的耐高温和抗腐蚀性能；采用先 进的燃油喷射和雾化技术，提高燃油与空气的混合质量 ；采用先进的排放控制技术，降低氮氧化物和碳烟颗粒 物的排放等。同时，随着航空发动机性能要求的不断提 高，燃烧室的可靠性也得到了越来越多的关注。因此， 未来燃烧室的发展将更加注重高效、低污染、高可靠性 的平衡。
适用于大型燃烧室部件 的制造，但组织结构和 性能受限于铸造工艺。
焊接工艺
用于将多个小型部件组 合成大型燃烧室，工艺
简单且成本较低。
热等静压工艺
用于制造高性能的复合 装甲，可提高材料的致
密度和性能。
3D打印技术
适用于复杂形状燃烧室 的快速原型制造和小批 量生产，可实现个性化
定制。
05
燃烧室的维护与检修
发动机的可靠性。
03
燃烧室的结构设计
燃烧室的总体结构
01
02
03
燃烧室头部
设计有燃油喷嘴和点火器 ，用于燃油喷射和火焰点 燃。
燃烧室中部
设计有稳定器，用于稳定 火焰和气流。
燃烧室尾部
设计有排气管，用于排出 燃烧后的废气。
燃烧室的燃油系统
油箱
储存燃油，为发动机提供 燃油。
油泵
将燃油从油箱抽出，输送 到喷嘴。
高强的特点。
燃烧室材料的种类与特性
金属材料
如镍基和钴基合金，具有优异的 高温强度和抗腐蚀性，但重量较
大。
陶瓷材料
航空发动机构造第3章燃烧室
3.2.1 分管燃烧室
分管燃烧室的组成是在内、外壳体之间有6-16 个单管燃烧室，每个单管燃烧室有它自己单独的火 焰筒和外套，火焰筒前安装有旋流器，喷油嘴，通 常在两个单管燃烧室上装有点火装置，各个单管燃 烧室之间有联焰管相连。
分管燃烧室的优缺点
优点：试验和修正比较容易，不需要庞大的试验设备；维 护、检查和更换也比较方便，不需要分解整台发动机；从发 动机总体结构安排上，与离心压气机的配合比较协调。因而， 在早期发动机上，分管燃烧室得到广泛采用。
斯 贝 发 动 机 的 联 管 燃 烧 室
3.2.3 环形燃烧室
环形燃烧室的结构特点是在燃烧室内、外壳体之间的环形 腔内安装了一个共同的火焰筒内外壁构成的环形燃烧区和掺混 区。
根据气体在燃烧室内流动的情况，环形燃烧室可分为直流 环形燃烧室、回流环形燃烧室和折流环形燃烧室三种。
环形燃烧室由四个同心圆筒组成，最内、最外的两个圆筒 为燃烧室的内、外壳体，中间两个圆筒为火焰筒，在火焰筒的 头部装有一圈旋流器和喷油嘴。
第3章 燃烧室
第3.1节 概述 第3.2节 燃烧室的基本结构形式 第3.3节 燃烧室的构造 第3.4节 燃烧室基本构件的结构
第3.1节 概述
功用：燃烧室位于压气机和涡轮之间，其功用是使高压空气与燃 油混合、燃烧，将化学能转变为热能，形成高温高压的燃气。
重要性：燃烧室是发动机的重要部件之一，发动机的可靠性、经 济性和寿命在很大程度上取决于燃烧室的可靠性和燃烧有效程度。
型式：
根据扩压器内气流通道型面的不同，目前常见的扩压器有以 下三种形式：
➢一级扩压式 ➢二级扩压式 ➢突然扩张式
一、 一级扩压式的扩压器
一级扩压的扩压器，气流通道横截面积按一定的规律变化， 使压力较均匀地增加。
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；
飞机发动机原理与结构—燃烧室
燃烧室的总压恢复系数是：燃烧室出口处的总压与燃烧室进口处的总压之比 ，对于燃气 涡轮喷气发动机，燃烧室的总压恢复系数一般在 0.92～0.96 范围内。
6. 尺寸小，重量轻
温度场要求：
（1）火焰除点火过程的短暂时间外，不得伸出燃烧室； （2）在燃烧室出口环形通道上，温度分布尽可能均匀，在整个出口环腔内最高温度与 平 均温度之差不得超过 100－120℃； （3）沿叶高（径向上）靠近涡轮叶片叶尖和叶根处的温度应低一些，而在距叶尖大约 三分之一处温度最高。
5.总压损失小
2. 燃烧室熄火
预防：
• 在飞机起飞、进近、着陆阶段，为了防止燃烧室熄火，确保飞行安全，需要接通发 动机 点火电门加强发动机点火;
• 飞行中，在复杂的气象条件下（如颠簸气流、严重积冰区、大雨 等），也需接通 发动机点火电门，实施点火，同时还需要维持发动机一定的转速，以提高稳定的燃 烧范围。
• 发动机的维护工作中，应加强对压气机防喘系统的检查和维护，使之处于良好的状 态， 防止因防喘系统有故障而发生喘振，导致燃烧室熄火停车；
f qmf qm
余气系数 α α=燃烧时实际空气量/理论所需空气量 燃料系数 β β=实际供油量/ 将空气中氧气完全燃烧完理论所需供油量
• α>1或β<1 贫油燃烧 • α<1或β>1 富油燃烧 • α=1或β=1 完全燃烧
• 油气比f要在一定的贫油或富油范围内才能燃烧，过于贫油或富油不可以； • 目前航空发动机燃烧室里的余气系数一般为2.53.5，但在中心燃烧区接近于1。
1. 燃烧室的工作过程和基本组件
燃气锅炉燃烧器工作原理图及系统构造
燃⽓锅炉燃烧器⼯作原理图及系统构造为使锅炉内燃料燃烧良好，有效地利⽤热量并使燃⽓与空⽓充分混合，这主要借助于燃烧器来实现。
燃烧器是燃⽓锅炉的配套辅机中的重要设备之⼀，燃烧器可分为天然⽓燃烧器、城市煤⽓燃烧器、液化⽯油⽓燃烧器和沼⽓燃烧器。
燃⽓锅炉燃烧器的⼯作原理：燃⽓锅炉通过燃烧器来控制燃烧，燃⽓锅炉燃烧器负责将燃料和氧⽓混合在锅炉内容，通过点⽕装置点燃，并持续燃烧加热锅炉内部的⽔。
燃烧器燃烧需要的空⽓由⿎风机输送，分为⼀次风和⼆次风。
⼀次风经过燃烧器的前风箱后形成多股状，与从燃烧器⽓环喷孔喷岀的多股状天然⽓形成混合⽓体，并通过燃烧器的稳焰盘向炉膛四周均匀扩散，⼀次风约占总风量的70%。
燃⽓锅炉燃烧器在正常⼯作情况下，天然⽓的压⼒为22～45kPa。
⿎风机的风压为4～6kPa。
燃烧器负荷不同时，天然⽓压⼒和⿎风机风压不同，但始终保证在此范围内变化，否则会影响燃烧器的正常燃烧。
燃⽓锅炉燃烧器系统构成燃⽓锅炉燃烧器作为⼀种⾃动化程度较⾼的机电⼀体化设备，可分为五⼤系统：送风系统、点⽕系统、监测系统、燃料系统、电控系统。
送风系统送风系统负责把外部新鲜的空⽓以⼀定的风速和风量输送到燃烧室内部，送风系统主要由风机壳体、风机动⼒马达、风机叶⽚、风枪⽕管、风门控制器、档板、凸轮调节机构、风机扩散盘等部分部件组成。
点⽕系统点⽕系统负责把燃料系统提供的燃料混合物点燃，主要由点⽕变压器、点⽕电极、电⽕⾼压电燃等部分组成。
并可根据⽤户需求调整⽕焰形状、长度、锥⾓。
燃料系统燃料系统的功能在于保证燃烧器燃烧所需的燃料。
燃⽓燃烧器主要有过滤器、调压器、电磁阀组、点⽕电磁阀组然、燃料蝶阀。
电控系统电控系统是以上各系统的指挥中⼼和联络中⼼，主要控制元件为程控器，针对不同的燃烧器配有不同的程控器，常见的程控器有：LFL系列、LAL系列、LOA系列、LGB系列，其主要区别为各个程序步骤的时间不同。
中正燃⽓锅炉燃烧器为适应炉内燃烧过程的需要，确保锅炉安全、经济运⾏，对燃烧器的技术要求是：1)燃烧效率⾼，在⼀定的调节范围内，燃⽓细⾯分布均匀，增⼤燃⽓与空⽓的接触⾯积。
汽车发动机中的燃烧室工作原理
汽车发动机中的燃烧室⼯作原理汽车发动机中的燃烧室⼯作原理汽车发动机中的燃烧室⾥，装有⽕花塞，产⽣电⽕花，点燃可燃混合⽓。
在⽕花塞两电极之间，加上直流电压后，可燃混合⽓会产⽣电离。
当电压升⾼到⼀定值时，⽕花塞两级⽓体间隙被击穿，产⽣电⽕花，此时活塞处于压缩⾏程的上⽌点附近，从⽽使⽓体燃烧产⽣巨⼤的压⼒推动活塞向下运动。
点⽕系的作⽤：将电池或发动机的低电压变成⾼电压（20～30kv）在按照发动机各⽓缸的⼯作次序，点燃⽓缸中的可燃混合⽓。
第⼀节概述⼀、点⽕系发展历史⼗九世纪⼋⼗年代，出现磁电机为电源的点⽕系⼆⼗世纪初，出现传统点⽕系，即以蓄电池和发电机为电源的点⽕系⼆⼗世纪六⼗年代，出现电⼦点⽕系⼆⼗世纪七⼗年代初出现⽆触点的电⼦点⽕系。
⽬前，使⽤⼴泛⼆⼗世纪七⼗年代末开始使⽤微机控制点⽕时刻的电⼦控制系统。
⽬前，最先进的：⽆分电器的电⼦点⽕系⼆、点⽕系的分类电机式：应⽤在摩托车及⼤型拖拉机上（1）按点⽕电源分：蓄电池式：应⽤⼴泛电感储能式：应⽤⼴泛（2）按存储能量的⽅式分类：电容储能式：赛车（3）按点⽕信号产⽣的⽅式分类磁感应式（电⼦点⽕系）霍⽿效应式光电式电磁振荡式三、汽车发动机对点⽕系的要求（1）迅速产⽣⾜以击穿⽕花塞间隙的⾼电压⽕花塞两电极之间的距离↑影响⽕花塞击穿电压⽓缸压⼒↓击穿电压↓的因素⽓缸中空⽓的温度↑（2）电⽕花应具备⾜够⾼的能量点⽕能量不⾜时，会使发动机启动困难，发动机的动⼒性下降，油耗和排污增加，甚⾄于发动机不能⼯作。
起动时，通常电⽕花⾄少应具有0.1焦⽿的能量，发动机正常⼯作时，电⽕花只要有0.01～0.05焦⽿的能量就可以点燃混合⽓。
（3）点⽕时刻应适应发动机的⼯况点⽕时刻由点⽕提前⾓表⽰。
当发动机的转速或负载发⽣变化时，可以通过点⽕提前机构进⾏⾃动调节。
转速↑点⽕提前⾓↑，负载↓第⼆节传统点⽕系的⼯作原理及个主要元件1传统点⽕系的组成传统点⽕系的组成由电源（蓄电池）、发电机（图中未画出）、点⽕开关、点⽕线圈、断电器、配电器、电容器、⽕花塞、⾼压导线、阻尼电阻等组成。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
排气无黑烟，含NOx等有害成分少
09:45:31
13
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。
61
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。
09:45:31
62
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。
52
4、蒸发管式喷嘴 5、甩油盘式喷嘴
09:45:31
53
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
09:45:31
54
点火装臵
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。
09:45:31
40
燃烧室的结构和型式
（a） 平面旋流器
09:45:31
41
燃烧室的结构和型式
（b） 径向旋流器
09:45:31
42
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，对燃用重油较为有利。
09:45:31 43
28
燃烧室中燃烧火焰的概况
09:45:31
29
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。
09:45:31
30
燃烧室中燃烧火焰的概况
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
09:45:31
44
09:45:31
45
液体燃料的雾化
一、雾化机理
09:45:31
46
液体燃料的雾化
一、雾化机理
09:45:31
47
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
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。
09:45:31
8
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。
59
联焰管
传焰管的轴向位置应设置在回流区直径 最大的地方，因为这里容易点火。传焰 管的直径应足够大，以保证传焰的可靠 性，但又不能过分的大，因为贯穿在二 股气流中的大尺寸传焰管会在其下游产 生强烈的旋涡，影响火焰筒壁面的冷却。 分管燃烧室的联焰管伸出燃烧室外套， 因此，必须解决好联焰管同外套的密封 和联焰管本身的冷却问题。环管燃烧室 的联焰管包围在二股气流中，因此结构 较简单。
09:45:31
57
点火装臵
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。
09:45:31
58
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。
09:45:31
09:45:31 6
对燃烧室的基本要求
点火可靠,燃烧稳定
要求启动时能迅速、可靠地点火燃烧， 并在整个启动、升温过程中不出现熄火、 超温和火焰过长等现象。未装点火器的 火焰筒，也能借助联焰管迅速、可靠地 联焰，保证启动百分之百的成功。点火 可靠，燃烧稳定，不发生大幅度脉动。
09:45:31
7
对燃烧室的基本要求
温度不均匀系数：
09:45:31
11
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。 体积热强度 燃烧热强度
面积热强度
09:45:31 12
17
燃烧区中气流流动过程的组织
措施：
1、采用扩压器 2、采取气流“分流”的办法 3、采用“火焰稳定器”
09:45:31
18
燃烧区中气流流动过程的组织
1、扩压器及其气流流动
09:45:31
19
燃烧区中气流流动过程的组织
2、气流“分流”的办法
09:45:31
20
燃烧区中气流流动过程的组织
2、气流“分流”的办法
09:45:31
9
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
09:45:31
10
对燃烧室的基本要求
燃烧室出口温度场符合透平要求
温度沿叶片高度的分布，应能保证在最 小的叶片重量下，与应力沿叶片高度分 布相适应。
09:45:31
48
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
09:45:31 49
燃油喷嘴
1、直射式喷嘴
09:45:31
50
燃油喷嘴
2、离心式喷嘴
09:45:31
51
燃油喷嘴
3、气动雾化喷嘴（空气雾化喷嘴）
09:45:31
38
3、火焰筒
燃烧室的结构和型式
09:45:31
39
4、旋流器
燃烧室的结构和型式
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。 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
09:45:31 32
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。
09:45:31
37
3、火焰筒
燃烧室的结构和型式
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。
09:45:31
09:45:31
60
燃气收集器
在设计中应保证燃气收集器具有一定的 强度和刚度，使能承受热冲击应力和振 动负荷而不致开裂。 燃气收集器出口流场的均匀性将随收集 器如收敛度之增大而得到改善。收敛度 的增大虽然可以缩短收集器的长度，但 是却会使型面的变化比较剧烈，在热冲 击下容易产生较大的内应力。
09:45:31
09:45:31 55
点火装臵
电站燃气轮机常用的点火器 （1）电火花塞点火器
利用电极高压放电或半导 体表面放电，点燃燃料空气混 合物。
09:45:31
56
点火装臵
电站燃气轮机常用的点火器 （2）火焰点火器
用电火花点燃点火燃料（如汽油、煤 油、柴油等），形成火炬，喷入燃烧室点 燃主喷嘴。这种装置，点火能量大，反应 迅速，工作可靠，各种类型燃烧室均可采 用。
09:45:31
3
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
09:45:31 4
燃烧室工作特点和要求
燃烧室工作过程
09:45:31
5
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； 2、燃烧室在高温、大负荷下工作； 3、燃烧室在变工况下工作； 4、燃烧室需要具备燃用多种燃料的能力； 5、燃烧室内的燃烧过程是一个极其复杂的 物理化学过程。
09:45:31
63
燃烧室的型式
燃烧室分类
单（分）管燃烧室
顺流式
按气流流程 逆流式 按布置方式 联管燃烧室
一次空气 ≈ 25%
压气机送来的空气 冷却空气 二次空气
09:45:31
21
燃烧区中气流流动过程的组织
3、“火焰稳定器” — 旋流器