燃气轮机结构-燃烧室

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。

燃气轮机构造及其原理燃气轮机是一种利用压缩机压缩空气混合燃料并在燃烧室内进行燃烧，从而驱动涡轮转动，最终产生推力或动力的装置。

燃气轮机的构造包括压气机、燃烧室、涡轮和辊道等部分，其主要工作原理是压缩空气、加热并燃烧混合燃料、将高温高压燃气喷向涡轮，推动涡轮旋转产生功率。

一、压气机部分压气机部分是燃气轮机的前置部分，主要功能是将大气中的空气压缩成高压气体，并将其传递到燃烧室中。

压气机通常采用多级叶轮式结构，每一级叶轮上都覆盖着叶片，在叶片的作用下，气体被一次次地压缩，最终达到一个非常高的压力。

在压力增加的气体也会受到相应的温度升高。

在压缩过程中需要对气体进行适当的冷却，以避免过热对整个系统的危害。

二、燃烧室部分燃烧室部分是燃气轮机的核心部分，主要功能是将经过压缩的空气与燃料混合并点燃进行燃烧，从而产生高温高压的燃气，这些燃气将用于驱动涡轮旋转。

为了达到理想的燃烧效果，燃烧室内的燃料与空气必须以适当的比例混合，并且需要在足够高的温度、压力和时间下进行燃烧，以充分释放能量。

常见的燃烧室构造包括环形燃烧室、喷嘴型燃烧室和壳体燃烧室等。

三、涡轮部分涡轮部分是燃气轮机的重要部分，主要由高压涡轮和低压涡轮构成。

在燃气通过高压涡轮和低压涡轮时，这些涡轮都会受到燃气高速流动的冲击，从而旋转产生动力。

低压涡轮主要作用是从高压涡轮中回收能量，并将其输送到输出轴上。

涡轮部分的输出轴连接到主机，提供动力。

四、辊道部分辊道部分是燃气轮机的输出部分，它主要通过喷射燃气来产生推力或者驱动风扇进行输出。

辊道是一个曲面形的导管，对于燃气准确地定向，将其高速射出来，从而产生推力或者风力。

辊道部分常用对空气流动进行控制的可调谐导向叶片和可控复合材料等技术进行设计和制造。

燃气轮机的设备构造十分复杂，由于其集电机、载荷和控制系统于一身，难度非常大，但其输出功率和效率要远远高于内燃机，特别适用于航空、船舶、发电等领域要求高功率输出和高效率的场合。

典型燃气轮机结构
典型燃气轮机结构如下：
燃气轮机由压气机、燃烧室和燃气透平等组成。

压气机有轴流式和离心式两种，轴流式压气机效率较高，适用于大流量的场合。

在小流量时，轴流式压气机因后面几级叶片很短，效率低于离心式。

功率为数兆瓦的燃气轮机中，有些压气机采用轴流式加一个离心式作末级，因而在达到较高效率的同时又缩短了轴向长度。

燃烧室和透平不仅工作温度高，而且还承受燃气轮机在起动和停机时，因温度剧烈变化引起的热冲击，工作条件恶劣，故它们是决定燃气轮机寿命的关键部件。

为确保有足够的寿命，这两大部件中工作条件最差的零件如火焰筒和叶片等，须用镍基和钴基合金等高温材料制造，同时还须用空气冷却来降低工作温度。

对于一台燃气轮机来说，除了主要部件外还必须有完善的调节保安系统，此外还需要配备良好的附属系统和设备，包括：起动装置、燃料系统、润滑系统、空气滤清器、进气和排气消声器等。

动力与能源工程学院燃气轮机性能分析（报告二）学号：专业：动力机械及工程学生姓名：任课教师：2010年4月燃气轮机燃烧室特性分析一、概述燃烧室是一种用耐高温合金材料制作的燃烧设备。

在整台燃气轮机中，它位于压气机与涡轮之间。

燃气轮机运行时，燃烧室在宽广的工况范围内工作。

在燃气轮机变工况的过程中，燃烧室进口的空气流量a G 、温度*2T 、压力*2P 、速度2C 以及燃油消耗量f G 都会发生变化，这些变化反过来又会影响整台燃气轮机的性能。

所以，弄清燃烧室的变工况特性，对整台燃气轮机的变工况运行有积极地意义。

二、燃烧室特性参数表征燃烧室性能指标的参数主要有燃烧室效率、压力损失、稳定性、点火范围、出口温度分布和容热强度等，但与燃气轮机变工况密切相关的参数主要是燃烧室效率和压力损失，前者直接关系到燃气轮机的燃料消耗量（影响燃气轮机的效率），而且还影响到流经涡轮的燃气流量；而后者直接影响到涡轮的膨胀比。

由于燃烧室内部燃烧过程的复杂性，人们还不能全部用理论计算的方法给出燃烧室效率和压力损失随工况的变化关系，这些的关系式主要还是以实验为基础的经验公式。

三、燃烧室效率的计算由于燃烧室壁散热、燃料燃烧不完全以及燃料产物的离解，燃料的热值不能完全利用。

燃烧室效率B η就是用来表征燃料燃烧完全程度的物理量。

燃料室效率的定义是燃油实际用于加热工质的热量与燃油完全燃烧时放出的热量之比。

其表达式**3. 2.mg g ma a mf fB mf uq h q h q h q H η--=式中：ma q —燃烧室进口空气质量流量mg q —燃烧室出口燃气质量流量 mfq —燃油流量*3.gh—燃烧室出口每千克燃气的焓*2.a h —燃烧室入口每千克空气的焓fh —每千克燃油的焓u H —燃油热值在已知燃烧室结构尺寸的情况下，燃烧室主要与燃烧室进口压力、进口温度、进口速度和油气比（余气系数）有关，因此燃烧室效率应该具有以下形式**222(,,,)B f T P c f ηα=或由定性分析可得，随着*2T 增加，燃烧室效率逐渐增加，在达到一定温度后，效率基本保持不变。

燃气轮机环形燃烧室燃烧失稳原因分析及防范措施摘要：近年来我国的燃气工程建设有了很大进展，燃气轮机燃烧失稳会造成燃烧室内部剧烈扰动，甚至熄火停机。

对不同燃气轮机燃烧失稳产生的机理进行分析，认为环形燃烧室更容易产生大幅燃烧波动，并会引发更为严重的热声振荡现象，损伤燃烧室及下游热通道部件。

为了避免燃烧波动的产生，本文就燃气轮机环形燃烧室燃烧失稳原因分析及防范措施进行研究，以供参考。

关键词：燃烧波动;熄火停机;机理;环形燃烧室引言燃气轮机发电具有技术先进、有利于电网调峰和更加环保等优势，在国内发电领域占有一定的比重。

国内主要引进 GE、三菱、安萨尔多和西门子等厂家的燃气轮机机型，设备技术存在一定的差异，尤其在燃烧系统设计方面差异最大。

几家制造单位在天然气燃烧方面做了大量的研究，燃气轮机燃烧设备更新换代最快，燃烧效率、污染物排放指标竞争最为激烈。

1燃气轮机结构简介本文以AE64.3A型燃气轮机作为分析对象，它是一台自成体系的轴流式简单循环，单轴布置的原动机。

用来减速和功率出的减速齿轮箱上附带有驱动转子设备的液压马达，它是以一个独立的、封闭式的传动装置出现，安装在燃气轮机的进气端。

整台燃气轮机由下列部件所组成：带有柔性连接法兰的空气进气集管。

带有辅助驱动法兰的高速行星式减速齿轮箱。

轴向、垂直平面分开式壳体的轴流式压气机，有15级压气机,一级进口可调导叶,24个燃烧器。

四级叶片的燃气涡轮总成、排气集管。

以上这些部件之间采用带有定位凸缘的配对法兰进行精确的对中，再用强力螺栓连接在一起，形成了一个刚性很强的组合体，依次安装在一个用重型钢结构焊接而成的公共底座上面，公用底座与动力模块上的强梁构件之间采用三点支撑的方式连接以减少振动的传递。

燃气涡轮发动机主要由压气机、燃烧室，和燃气涡轮（即透平）发动机三大部件组成。

燃气涡轮发动机与压气机、负载的不同连接方式，使得燃气轮机在结构设计上分成单轴，分轴，套轴，三轴等轴系结构。

燃气轮机组成燃气轮机是一种连续回转的内燃、叶轮机械式的新型热机，主要由压气机、燃烧室和涡轮三大部件组成燃气轮机工作过程压气机连续地从大气中吸入空气并将其压缩；压缩后的空气进入燃烧室，与喷入的燃料混合后燃烧，成为高温燃气，随即流入燃气透平中膨胀做功，推动透平叶轮带着压气机叶轮一起旋转；燃气透平所发出的功一部分用于带动压气机工作，剩余的功作为燃气轮机的输出功。

燃气轮机按功率大小分类微型燃气轮机：民用发电领域（分布式能源系统、废气燃烧发电、小型调峰电站）;军事领域（飞机动力、舰船辅助动力、坦克及军用车辆动力、军营发电设备、武器（导弹）发电设备）。

中小型燃气轮机：船舶燃气轮机、工业驱动燃气轮机、发电用燃气轮机重型燃气轮机：发电用燃气轮机（蒸燃联合动力）燃气轮机按应用分类船舶燃气轮机：是指在参数、材料、结构和运行性能等方面都能满足船舶航行技术要求的燃气轮机。

航空燃气轮机：是指在参数、材料、结构和运行性能等方面都能满足船舶航行技术要求的燃气轮机。

地面燃气轮机：是泛指在地面应用的燃气轮机，如发电用的燃气轮机。

结构紧凑，质量轻，功率密度大；体积小、占地面积第二章本章重点：掌握轴流式压气机转子结构，轴流压气机静子结构，封气装置，进气和防冰装置，减荷装置，轴流压气机的防喘装置本章难点：能通过压气机总图分析出压气机结构组成、设计特点。

压气机功用压气机是燃气轮机三大部件之一，通过消耗机械功率提高流过它的空气的压力供给燃烧室以符合要求的压缩空气。

分类压气机结构形式和气流特点：轴流式、离心式和组合式压气机。

转子数目：把轴流式压气机分为单转子、双转子和三转子结构的压气机。

进口气流相对速度：压音级、跨音级压气机轴流式压气机通流形式等内径、等外径和等平均直径压气机组成由进气装置、压气机转子、压气机静子和防喘装置等部分构成，如图轴流压气机转子(M701，GE9FA)由工作叶片、轮盘、轴和一些连接件等组成。

转子的功用把由涡轮传来的机械功通过工作叶片加给空气。

燃气轮机结构及用于发电的主要形式燃气轮机装置是一种以空气及燃气为工质的旋转式热力发动机，它的结构与飞机喷气式发动机一致，也类似蒸汽轮机。

主要结构有三部分：1、燃气轮机(透平或动力涡轮);2、压气机(空气压缩机);3、燃烧室。

其工作原理为：叶轮式压缩机从外部吸收空气，压缩后送入燃烧室，同时燃料(气体或液体燃料)也喷入燃烧室与高温压缩空气混合，在定压下进行燃烧。

生成的高温高压烟气进入燃气轮机膨胀作工，推动动力叶片高速旋转，乏气排入大气中或再加利用。

燃气轮机具有效率高、功率大、体积小、投资省、运行成本低和寿命周期较长等优点。

主要用于发电、交通和工业动力。

燃气轮机分为轻型燃气轮机和重型燃气轮机轻型燃气轮机为航空发动机的转型，如LM6000PC和FT8燃气轮机，其优势在于装机快、体积小、启动快、简单循环效率高，主要用于电力调峰、船舶动力。

重型燃气轮机为工业型燃机，如GT26和PG6561B等燃气轮机，其优势为运行可靠、排烟温度高、联合循环组合效率高，主要用于联合循环发电、热电联产。

燃气轮机用于发电的主要形式：简单循环发电：由燃气轮机和发电机独立组成的循环系统，也称为开式循环。

其优点是装机快、起停灵活，多用于电网调峰和交通、工业动力系统。

目前的最高效率的开式循环系统是GE公司LM6000PC 轻型燃气轮机，效率为43%。

前置循环热电联产或发电：由燃气轮机及发电机与余热锅炉共同组成的循环系统，它将燃气轮机排出的功后高温乏烟气通过余热锅炉回收，转换为蒸汽或热水加以利用。

主要用于热电联产，也有将余热锅炉的蒸汽回注入燃气轮机提高燃气轮机出力和效率。

最高效率的前置回注循环系统是GE公司LM5000-STIG120 轻型燃气轮机，效率为43.3%。

前置循环热电联产时的总效率一般均超过80%。

为提高供热的灵活性，大多前置循环热电联产机组采用余热锅炉补燃技术，补燃时的总效率超过90%。

联合循环发电或热电联产：燃气轮机及发电机与余热锅炉、蒸汽轮机或供热式蒸汽轮机(抽汽式或背压式)共同组成的循环系统，它将燃气轮机排出的功后高温乏烟气通过余热锅炉回收转换为蒸汽，再将蒸汽注入蒸汽轮机发电，或将部分发电作功后的乏汽用于供热。

电站燃气轮机燃烧室的工作原理与结构分析燃气轮机是一种利用燃气燃烧产生高温高压气体驱动涡轮转动，进而产生动力的装置。

燃气轮机是电站的重要设备之一，其燃烧室的工作原理和结构对于电站的运行效率和安全性有着重要影响。

一、燃气轮机燃烧室的工作原理：燃气轮机燃烧室的工作原理主要包括压气、混合、燃烧和排烟四个过程。

在压气过程中，进气压缩机将空气压缩至较高的压力，并通过喷嘴进入燃烧室。

高压空气在燃烧室中经过狭窄的进气道，形成剧烈的旋涡，增加燃烧室内部空气的混合程度。

混合过程中，燃气轮机通过喷嘴喷入燃烧器中的燃料与压缩空气充分混合，形成可燃混合气体。

混合气体的比例和均匀度对燃烧效率和排放性能具有重要影响。

燃烧过程中，混合气体在燃烧室内被点火燃烧，产生高温高压气体。

燃烧室内的温度和压力高度集中，碳氢化合物与氧气发生化学反应，释放出大量的热能。

排烟过程中，燃烧产生的废气通过排气管道排出，经过热交换器将废气中的热能回收利用，提高燃气轮机的效率。

二、燃气轮机燃烧室的结构分析：燃气轮机燃烧室的结构主要包括燃烧器、进气道、燃气轮机壳体等部分。

燃烧器是燃气轮机燃烧室的核心组件，用于混合和燃烧燃料。

燃烧器通常由喷嘴、燃料喷嘴、风道、燃气轨迹修正器等组成。

喷嘴用于喷注压缩空气和燃料，燃烧器内部的风道和燃气轨迹修正器用于增加空气与燃料的混合程度，形成均匀燃烧的环境。

进气道是连接燃烧器和压气机的通道。

进气道通过增加燃气轮机进气时的空气动力学特性，提高气流的流速和质量，保证充足的氧气供应量和混合气体的均匀度。

燃气轮机壳体是燃烧室的外围结构，主要用于固定压气机与燃气涡轮的位置，保护内部的燃烧室和喷嘴等部件。

燃气轮机壳体通常由静子和动子组成，静子是与转子共同构成活动环的固定部分，动子是与静子相对运动的部分，两者之间形成螺旋状的空气通道。

燃气轮机燃烧室的结构和排烟系统设计合理与否，直接影响着燃气轮机的效率和排放水平。

通过不断的工艺创新和技术改进，燃气轮机燃烧室的结构越来越精细和高效，大大提高了燃气轮机的运行性能。

燃气轮机燃烧室压力范围概述说明以及解释1. 引言1.1 概述燃气轮机燃烧室是燃气轮机系统中关键的组成部分之一，其设计和性能直接影响着整个燃气轮机的效率、可靠性和排放控制等方面。

而其中一个重要的参数就是燃烧室的压力范围。

本文将对燃气轮机燃烧室压力范围进行概述、说明以及解释，以帮助读者更好地理解该关键参数对于燃气轮机性能和运行的重要性。

1.2 文章结构本文将按以下结构进行叙述：首先，我们会给出对燃气轮机燃烧室的定义，并简要介绍设计时需要考虑的因素；然后，我们会详细说明不同压力范围下可能出现的问题及相应的解决方案；随后，我们会进一步阐述压力范围对可靠性、寿命、排放控制以及功率输出和效率等方面的影响；最后，我们将总结指出该论题的重要性，并展望未来在此领域中可能进行的进一步研究与发展，并提供结束语。

1.3 目的本文旨在探讨燃气轮机燃烧室压力范围对整个燃气轮机性能的影响，并提供相关问题与解决方案的说明。

通过全面了解和理解燃气轮机燃烧室压力范围的重要性，读者可以更好地设计、优化和运行燃气轮机系统，以提高其效率、可靠性和环境友好程度。

2. 燃气轮机燃烧室压力范围概述2.1 燃气轮机燃烧室的定义燃气轮机是一种利用燃料进行燃烧产生高温高压气体，并将其能量转化为功率输出的设备。

而燃气轮机的燃烧室则是其中至关重要的组成部分之一，负责将供给的燃料和空气进行混合并在适当的条件下进行高效完全燃烧。

2.2 燃气轮机燃烧室设计要考虑的因素在设计和选择合适的燃气轮机压力范围时，需要考虑以下几个因素：首先是稳定性和可靠性。

合理控制和维持适宜的压力范围对于确保轮机连续、可靠地运行至关重要，过高或过低的压力都可能导致不稳定的运行状态和增加故障风险。

其次是排放控制。

适当的压力范围可以帮助减少有害排放物质的生成，并满足环境保护标准。

通过调整燃料气流速度和混合均匀性等参数，可以优化燃烧效率并降低污染物排放。

另外还要考虑功率输出和效率。

适当的压力范围对于实现最大化的轮机功率输出至关重要。