燃气轮机燃烧室
SGT5-4000F型燃气轮机燃烧室介绍
圆周 方 向均布 在燃烧 室上 。该 环型燃 烧 室具 有体 积小 、 重量 轻 、 阻损 失 小 、 焰 方 便 、 气 冒烟 流 联 排
船 用燃 机还 有筒 型 、 回 型 （ ｙｏ ｎ 环 Ｌ ｃｍｉｇ公 司 Ｔ ４ Ｆ０ 型 ） 结构 。这 三种 结 构都 是 随 航 空燃 气 轮 机 的 等 发展逐 步开 发 的 ， 管型燃 烧室 现在 已不 多见 ， 单 环
小、 发展潜 力 大 等一 系列 优 点 。主 要 缺 点在 于调
试 时消耗 空气 量大 、 油气 匹配 难度 大 、 组织 燃 烧较 难， 且不 易获得 稳定 的 出 口温 度场 ； 环形 火焰 管 由
管和 环型燃 烧室 依然 是 目前 燃气 轮机 中的主流 结
构 。在地 面燃 气 轮 机 主 要 的 生 产 商 里 面 ， Ｅ公 Ｇ 司、 三菱公 司多 采用 环管 型燃烧 室 ， 门子 环 型燃 西 烧室 开发成 熟 ， 于多 种 型 号 的地 面 燃 机 上 。本 用 文重 点就 环形燃 烧室 结构 、 工作 原理 等 内容 ， 西 对
管型 、 环管 型 、 型 这 三 种 ， 此 之外 ， 面燃 机 、 环 除 地
１ Ｓ Ｔ ４０ Ｆ燃 气 轮 机 燃 烧 室 介 Ｇ ５— ００
绍
该燃烧 室 是 典 型 的环 形 燃 烧 室 （ 图 １ ， 见 ） 从 Ｐ 航 空 发动机 衍生 而来 。２ ＆Ｗ ４个 Ｈ ３燃 烧器 沿 Ｒ
F级燃气轮机环形燃烧室保护和监测技术
一
个火 焰探 测器 监 测 到火 焰存 在 ， 燃 气 轮 机将 则 火 焰监 测 系 统 也 用 于支 持 燃 气 轮 机 控 制 系
开 ） ， 有 的 ４个 火 焰 探 测 器 均 被 激 活 ， 没 有 时 所 如
燃 烧 室 部 件 在 长 期 运 行 过 程 中会 出 现 磨 损 现象 （ 燃 气 过 渡 段 出 口边 ） 使 其 配 合 间 隙 加 如 ， 大 ， 致进 入 燃 烧 器 的空 气 流量 减 少 ， 而 危 及 导 从
功 。在 高温 、 压 条 件 下 工 作 的燃 烧 室 ， 启 动 高 在 和停 机 时将 承受 因温 度 剧烈 变 化 引起 的热 冲 击 。 另外 ， 现代 燃气 轮机 的燃 烧 室都 采 用 均相 预 混 燃
烧方 式来 降低 ＮＯ ， 但这 种燃 烧方 式 下 容 易发 生
振 荡燃烧 现 象 ， 时燃 烧 室 压力 发 生 较 大 幅度 的 此 脉 动 ， 动加 速度 加大 ， 而 损 坏 燃烧 室元 件 ， 脉 从 加 剧 相关元 件 的磨损 ， 及 燃 气轮 机 的安 全 可靠 运 危
Ｋｅ ｗｏ ｄｓ ｇａ ｔ ｒ ｉ ｃ ｍ ｂ ｓ ｏｒ ｆａ ｅ ｄｅ ｅ ｔｏｎ； ｍｏｎｉｏ ｉ ｏｆ ｒ ａｔｖ ｐｒ ｓ ｒ ｌ ｓ ｙ ｒ ： ｓ ｕ ｂ ｎｅ； ｏ ｕｔ ； ｌｍ ｔｃｉ ｔ ｒｎｇ ｅｌ ｉ ｅ ｅｓｕ ｅ ｏｓ ； ａ ｃ ｌｒ ｉ ｅ ｓ ｒ ｍｅ ｃ ｅ ｅ ａｔｏｎ ｍ ａ ｕ ｅ ｎｔ
微型燃气轮机燃烧室预混结构性能研究及改进
了 厂 Ｇ Ｎ 三 ２ ０ 菱 ２ 燃 ８ ０ 烧 Ｏ ２ 器 ３ ０ ７
先喷射后旋流 结构示意 图
区 的火焰 温度 ， 抑制 Ｎ Ｏ 的 生成 … 。采 用 预混 燃 烧
要 求 燃料 与空 气 混合 均 匀 ， 避 免 因 为空 间 中存 在 燃
（ 哈 尔滨 工程 大 学动 力与 能源 工程 学 院 ， 哈 尔滨摘１ ５ ０ Fra bibliotek ０ １ ）
要： 针对微型燃气 轮机燃烧室的设计 ， 通 过归纳 工程 中常见 结构 ， 对大 阪大学 的实验 装置进 行数值 模拟
及结 构改进。结果表明结构 中的燃料 喷射 流量与喷孔位 置无 关 ， 与喷孔 面积呈正相 关 ， 且 喷孔 的开 孔位置 和
响趋 势 ， 可 以用 来 指 导 实 际 燃 烧 装 置 的方 案 改进 。 Ｆ Ｌ Ｕ Ｅ Ｎ Ｔ软件 中 Ｎ Ｏ 模 型 的真正功 能也恰 恰在 于 准
关 键 词： 微型燃气 轮机 ； 燃烧室 ； 干式低排放 ； 预混模 式 ； 非 均匀 度
文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ９— ２ ８ ８ ９ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １— ０ ０ ２ １ — ０ ６
中图分类号 ： Ｔ Ｋ ４ ７ ２
微型 燃气 轮机 由 于其 移 动 方 便 、 结 构 简 单 等 优 点得 到 了快速 的发展 ， 但 随 着人 们 对 环 境 问题 的关
Ｅ－ ｍａ ｉ ｌ ： ｙ ｙ ７ ０ ９ ４ ６ ９１ ＠１ ２ ６ ． Ｃ Ｏ Ｉ Ｔ Ｉ 。
２ ２
燃 气 轮 机 技 术
第２ ６卷
果， 但 是并 没有 考虑 孔 的 结构 和布 置 对燃 烧 效 果 的 影 响。本 文在 此基 础 上简 化 实 际 结构 ， 重 点 比较 孔 结构 的设计 对 预混 效果 及 燃 烧 性 能 的影 响 ， 最 终 得 到本 文 中需要 分析 和改进 的结构 。
发动机燃烧室
发动机燃烧室∗Zuojin Zhu a(zuojin@)a Faculty of Engineering Science,University of Science and Technology of China,Hefei,230026,China2015年9月23日∗Edited by Dr.Zuojin Zhu at /.目录1燃气轮机燃烧室41.1引言 (4)1.2初始段内的燃烧 (4)1.3混合和化学反应 (5)1.4燃烧段 (6)1.5燃气轮机排放的污染物 (7)1.5.1CO (7)1.5.2温度对CO、NO排放量的影响 (7)1.5.3燃烧的特征时间 (8)1.5.4烟尘 (10)1.5.5减少烟尘的添加剂 (10)1.6燃烧控制技术 (11)1.6.1NASA旋流稳焰器式燃烧室 (12)1.6.2预混式燃烧室 (13)2火花点火式发动机132.1引言 (13)2.2发动机燃烧过程 (14)2.3火焰传播 (15)2.4火花点火式发动机的废气 (16)2.4.1NO的形成 (16)2.4.2CO的排放量 (17)2.4.3HC的排放量 (18)2.4.4控制污染物的方法 (21)3柴油发动机243.1引言 (24)3.2直接喷射型发动机 (25)3.3预燃室型发动机 (26)3.4燃料喷射 (27)3.4.1喷流雾化过程 (27)3.4.2喷雾穿透深度 (27)3.4.3燃料的蒸发 (29)3.4.4燃料喷雾的物理模型 (29)3.4.5喷雾后期 (30)3.5壁面上的燃料沉积 (31)3.6释热率 (31)3.7预点火过程 (32)3.8点火延迟时间 (32)3.9预点火的化学反应 (33)3.10柴油机中的火焰传播 (33)3.11柴油发动机的废气 (34)3.11.1未燃烧的碳氢化合物 (34)3.11.2CO (35)3.11.3ON (35)3.11.4烟尘微粒 (36)3.11.5噪音 (36)3.11.6废气气味 (36)3.11.7排放物控制 (36)3.11.8烟尘排放强度控制 (37)4索引39本章介绍发动机燃烧室，绝大部分内容，摘自文献[1]第九章，差别仅体现在叙述方式。
燃气轮机的工作原理
燃气轮机的工作原理
燃气轮机是一种利用燃料燃烧产生高温高压气体做工质，通过气流转动涡轮，再将动能转化为机械能的装置。
以下是燃气轮机的工作原理：
1. 空气进气：燃气轮机的工作过程始于将空气引入进气道中。
为了达到更高的效率，一般会采用压气机提升空气的压力，以增加进气气流量。
2. 燃料燃烧：在压缩后的空气进入燃烧室之前，燃料被喷入燃烧室进行燃烧。
通常情况下，燃料燃烧产生的热量会使气体的温度和压力升高。
3. 气体膨胀：经过燃烧室燃烧后，高温高压气体进入涡轮机，气体的动能随之转化为涡轮得以旋转。
4. 涡轮工作：涡轮由多个叶片组成，这些叶片被高速旋转的气体冲击，使得涡轮自身也随之旋转。
涡轮旋转的目的是为了将气体流动时的动能转化为机械能。
5. 惯性运动：涡轮和轴传动装置的联系使得涡轮的运动将会传递给其他设备，如发电机或驱动船只的螺旋桨。
同时，惯性使得涡轮与压气机相互影响，构成了一个循环的工作系统。
6. 排气：气体工作完毕后，通过排气道排出。
部分排出的热能可以用于发电或供热。
总结起来，燃气轮机通过燃烧燃料产生高温高压气体，通过涡轮转动的方式将气体的动能转化为机械能，最终实现能量的利用。
WP6发动机改RF031燃气轮机中低热值燃烧室改进设计
Ｗ Ｐ 发 动机改 ＲＦ ３ 燃气轮机 ６ ０１ 中低热值燃烧 室改进设 计
冯大强 ， 杨 灵， 屈成泽 ， 朱 涛
（ 国燃 气 涡 轮研 究 院 ， 中 四川江 油 ６ １ ０ ２ ７ ３）
关键词 ： 烧室； 燃 中低 热 值 ； 气轮 机 ； 燃 改进 设 计 ； Ｐ Ｗ ６发 动机
Ｉ ｒｖ ｄ Ｄｅ ｉｎ ｏ ｏ Ｍ ｉｄｅ Ｃａｏ ｉｃＣｏ ｂ ｓｏ ｒＲＦ ３ ｓ ｍｐ ｏ ｅ ｓｇ ｆＬ ｗ／ ｄ ｌ ｌｒ ｉ ｆ ｍ ｕ ｔ ｒ ｏ ０ １Ｇａ ｆ
冯 大 强 （９ ３ 。 。 士 ， １ ７ ）男 硕 高级 工 程
师。 从事航 空发动机和燃气轮机燃烧室
试 验研 究 工 作 。 收 稿 日期 ： ０ ９ ０ — ４ ２０ — ６２
Ａ ｓｒｃ： Ｆ ３ ａ ｔｒｉｅｉ ｄｒ ｅ ｆｏ ６ｂ ｍ ｖｎ ｔ ｅ ｃｍ ｒｓｏ ｂ ｔ ｔＲ ０ １ｇｓ ｕｂｎ ｅｉ ｄ ｒ ＷＰ ｙｒ ｏｉｇ３ｓ ｇｓ ｏ ｐｅｓｒ ａ ｓ ｖ ｍ ｅ ａ ａｄｃ ａｇ ｇ ｕｌｒｍ ｋｒｓｎ Ｈ ｎ ｈ ｎｉ ｆ ｅｆｏ ｅｏｅｅｔ ｆ ｎ ｏ０ ｃｌ ｉｃ Ｌ Ｔｅｉｐｏｅ ｏｃｐ ｎ ａ ｒ ｈ ｍ ｒ ｄｃｎｅ ｔ ｄ ｏｆ ｉ ｖ ａ ｃｍ ｕｔ ．Ｔｅ ｏ ｂ ｓ ｒ ｈ ｏ
发 动机改 型 而成 的 Ｒ ０ 燃气 轮 Ｆ３ １ 机燃烧 室 的改进设 计 过程 。
快 。因此 调 整 了方 案 论证 初 期 的 思 路 ，即通 过改 变 火 焰筒 开 孔 规 律 来考 察 其 对燃 烧 效 率提 升 的 贡
摘要 ： 详细介绍 了由 Ｗ６航 空发动机 去掉 ３级压气机 改型而成的 Ｒ０ １燃气轮 Ｐ Ｆ３ 机燃烧室所用燃料由航空煤 油改为 中低 热值气态燃料而进行 的改进设计方案。经 改 进设计， 实现 了该燃烧 室中低热值燃料（ ０６ Ｊｍ） １ ４ ７ｋ／。的稳定燃烧， 经试验验证， 各项 指标 满足总体要求 ， 基本实现 了Ｗ ６ Ｐ 发动机改地面燃气轮机的第 １步 目标。
燃气轮机的工作原理及效率提升途径
燃气轮机的工作原理及效率提升途径燃气轮机是一种常见的热力设备，广泛应用于能源行业和工业生产中。
本文将着重介绍燃气轮机的工作原理，并探讨提高其效率的途径。
一、燃气轮机的工作原理燃气轮机是以燃气或液化石油气为燃料，通过燃烧释放能量，推动轴承旋转，产生功率的装置。
其基本工作原理可分为四个步骤：压缩、燃烧、膨胀和排气。
1. 压缩：燃气轮机的第一个步骤是将进气口吸入的空气进行压缩。
在压缩过程中，通过轴承、压缩机等组件将气体加压，并将温度升高，以利于后续的燃烧过程。
2. 燃烧：在压缩完毕后，燃料与压缩空气混合并点燃。
燃气轮机采用连续燃烧的方式，即燃料持续进入燃烧室，而不是分阶段燃烧。
燃料的燃烧释放出的高温高压气体会造成轴承旋转，并产生高温热能。
3. 膨胀：高温高压气体通过轴流或者离心式涡轮机进行膨胀。
流经涡轮叶片的气体会由于叶片的作用而产生反作用力，从而将能量转化为机械功。
4. 排气：膨胀完毕的气体在离心式涡轮机上产生功时，温度和压力下降。
气体经过轴流或者离心式涡轮机出口，排出系统，并进入烟囱或废气处理设备。
二、燃气轮机效率提升途径为了提高燃气轮机的效率，可以从多个方面进行改进。
以下是几种常见的提升途径：1. 提高压缩比：压缩比是指进气压力和出气压力之比，通常用来衡量燃气轮机的压缩效果。
提高压缩比可以提高燃气轮机的效率，但也要注意压缩机的性能和材料的耐久性。
2. 采用高效燃烧室：燃烧室是将燃料与空气混合并点燃的关键组件。
采用高效燃烧室可以提高燃烧效率和热效率，减少能量的损失。
同时，还可以改善排放性能，降低对环境的污染。
3. 优化涡轮机设计：涡轮机是燃气轮机中的核心部件，其设计和转子叶片的形状会直接影响到能量转化效率。
通过优化涡轮机的设计，减小流通损失和摩擦损失，可以提高燃气轮机的效率。
4. 使用余热回收技术：在燃气轮机的排气中，仍然存在着大量的热能。
利用余热回收技术，可以将排气中的热能转化为有用的热能，用于供暖、工艺热等方面，提高系统的整体能量利用率。
涡流式燃烧室的工作原理
涡流式燃烧室的工作原理
涡流式燃烧室是航空发动机和燃气轮机中常用的燃烧室类型，其主要工作原理是利用涡轮旋转产生涡流，使空气与燃料充分混合，并在点火后迅速燃烧，产生高温高压的燃气。
以下是涡流式燃烧室的工作原理。
1.空气进入燃烧室后，首先通过一个或多个涡轮叶片，在涡轮旋转的作用下，空气被引向叶片的边缘，并形成一股强大的涡流。
这股涡流能够将空气中的氧气和燃料充分混合，形成可燃气体。
2.在混合的过程中，涡流式燃烧室的点火装置会适时地点燃可燃气体。
点火后，混合气体迅速燃烧，产生高温高压的燃气。
这个过程非常短暂，使得燃烧效率非常高。
3.燃气通过喷嘴进入涡轮，推动涡轮旋转。
涡轮将热能转化为机械能，驱动转子转动，从而为发动机或燃气轮机提供动力。
4.废气通过排气口排出燃烧室，完成一个工作循环。
在排出的废气中，仍然包含一些未燃烧的碳氢化合物和其它有害物质，需要进行后处理以减少污染。
总的来说，涡流式燃烧室的工作原理是利用涡轮旋转产生涡流，使空气与燃料充分混合并迅速燃烧，产生高温高压的燃气，推动涡轮旋转，将热能转化为机械能。
同时，需要注意废气中的有害物质需要进行后处理以减少污染。