燃气轮机原理 第四章 燃烧室4-1&4-2&4-3

【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。

QD20燃机轮机机组第 1章概述1.1 燃气轮机简介燃气轮机（Gas Turbine）是以连续流动的气体为工质、把热能转换为机械功的旋转式动力机械，包括压气机、加热工质的设备（如燃烧室）、透平、控制系统和辅助设备等。

走马灯是燃气轮机的雏形我国在11 世纪就有走马灯的记载，它靠蜡烛在空气燃烧后产生的上升热气推动顶部风车及其转轴上的纸人马一起旋转。

15世纪末，意大利人列奥纳多〃达芬奇设计的烟气转动装臵，其原理与走马灯相同。

现代燃气轮机发动机主要由压气机、燃烧室和透平三大部件组成。

当它正常工作时，工质顺序经过吸气压缩、燃烧加热、膨胀做功以及排气放热等四个工作过程而完成一个由热变功的转化的热力循环。

图1-2为开式简单循环燃气轮机工作原理图。

压气机从外界大气环境吸入空气、并逐级压缩（空气的温度与压力也将逐级升高）；压缩空气被送到燃烧室与喷入的燃料混合燃烧产生高温高压的燃气；然后再进入透平膨胀做功；最后是工质放热过程，透平排气可直接排到大气、自然放热给外界环境，也可通过各种换热设备放热以回收利用部分余热。

在连续重复完成上述的循环过程的同时，发动机也就把燃料的化学能连续地部分转化为有用功。

燃气轮机动力装臵是指包括燃气轮机发动机及为产生有用的动力（例如：电能、机械能或热能）所必需的基本设备。

为了保证整个装臵的正常运行，除了主机三大部件外，还应根据不同情况配臵控制调节系统、启动系统、润滑油系统、燃料系统等。

燃气轮机区别于活塞式内燃机有两大特征：一是发动机部件运动方式，它为高速旋转、且工质气流朝一个方向流动（不必来回吞吐），使它摆脱了往复式动力机械功率受活塞体积与运动速度限制的制约，在同样大小的机器内每单位时间内通过的工质量要大得多，产生的功率也大得多，且结构简单、运动平稳、润滑油耗少；二是主要部件的功能，其工质经历的各热力过程是在不同的部件中进行的，故可方便地把它们加以不同组合处理，来满足各种用途的要求。

燃气轮机区别于汽轮机有三大特征：一是工质，它采用空气而不是水，可不用或少用水；另是多为内燃方式，使它免除庞大的传热与冷凝设备，因而设备简单，启动和加载时间短，电站金属消耗量、厂房占地面积与安装周期都成倍地减少；再是高温加热高温放热，使它有更大的提高系统效率的潜力，但也使它在简单循环时热效率较低，且高温部件需更多的镍、铬、钴等高级合金材料，影响了使用经济性与可靠性。

第4章燃烧室、加力燃烧室和尾喷管Burner and Nozzle第4.1节燃烧的基本知识Basic Knowledge of Burn在空气流中连续不断的喷入燃油，形成火焰，稳定燃烧，必须满足以下两个条件：一、油气比在一定的范围内才能进行燃烧目前航空燃气轮机一般都使用航空煤油作为燃料。

航空煤油在燃烧前由喷咀在高压下将煤油喷成雾状，在空气中蒸发，与空气混合。

煤油与空气的混合比例(油气比)是一个重要的参数。

对一定量的空气来说，喷入的燃油量在燃烧后正好将空气中的氧气完全用完称为理论所需燃油量，实际喷入燃油量与理论所需燃油量之比称为燃料系数用β表示。

对一定量的燃油来说，将燃油完全烧完所需的空气量称为理论所需空气量，实际空气量与理论所需空气量之比称为空气系数或称为余气系数，以α表示。

β<1或α>1表示喷入空气的燃油较少，燃烧后不足以将空气中的氧气燃烧完，这种情况称为贫油；β>1或α<1则表示喷入空气的燃油太多，将空气中的氧气烧完后还有剩余的燃油，这种情况称为富油。

在一定的贫油或富油的范围内(油气比范围内)才能进行燃烧，过于贫油或富油是无法进行燃烧化学反应的。

可以进行燃烧的油气比范围与油气混合后的混气压力和温度有极大的关系。

二、火焰周围气流速度必须低于火焰传播速度β=1的均匀混气在常温常压下火焰的传播速度远低于1m/s，在紊流的气流中，火焰传播速度有所提高，能达到每秒数米或十多米，这与气流的紊流度有很大的关系。

要使火焰能稳定燃烧，它周围的气流速度必须低于火焰传播速度。

第4.2节主燃烧室Burner主燃烧室是航空燃气轮机的主要部件之一，它介于压气机与涡轮之间，压气机出口的气流进入燃烧室，在其中喷入燃油进行燃烧，成为高温燃气进入涡轮。

然而，压气机出口的气流速度一般在150m/s左右，在这样高速的气流里是无法稳定火焰进行燃烧的。

此外，受涡轮材料耐热性的限制，燃烧室出口的燃气温度一般在1200～1700K范围内，相当于燃料系数β大约在0.25～0.4范围内。

燃气轮机原理燃气轮机是一种将燃料的热能转换为机械能的发动机。

它具有高效率、功率密度大、响应迅速等优点，被广泛应用于飞机、火车、船舶等领域。

本文将介绍燃气轮机的原理，从燃料燃烧到机械输出的整个过程，以及燃气轮机的工作原理和组成部分。

一、燃料燃烧燃料的燃烧是燃气轮机的核心过程之一。

首先，燃料与空气混合形成燃气混合物，然后在燃烧室中被点火。

燃料的选择通常以石油类产品为主，例如柴油、天然气等。

点火后，燃气混合物的化学能被释放，产生高温高压气体，这是燃气轮机工作的基础。

二、燃气扩张燃气轮机的下一个步骤是将燃气的热能转化为机械能。

在燃气扩张过程中，高温高压的燃气进入轮叶，施加压力在叶片上，使得轮叶开始旋转。

此时，燃气流过轮叶，产生了推力，推动轴承输出机械能。

三、轴承和连杆在燃气轮机中，轴承和连杆是非常重要的组成部分。

轴承负责支撑和稳定旋转的轴，使得轮叶能够顺利工作。

连杆则将轮叶的旋转运动转化为线性运动，从而输出机械能。

这两个部分的设计和制造对于燃气轮机的性能和寿命至关重要。

四、废气排放在燃气轮机工作过程中，废气的排放是一个需要关注的问题。

废气中含有大量的二氧化碳、氮氧化物等有害物质，对环境造成污染。

为了减少废气排放对环境的影响，燃气轮机通常采取多重净化处理，包括除尘、脱硫、脱氮等技术手段，以确保废气排放符合相关的环保标准。

五、效率和性能燃气轮机的效率和性能是衡量其优劣的重要指标。

燃气轮机的效率通常指热效率，即输入的热能中有多少被转换为机械能。

为了提高燃气轮机的效率，可以采取一系列措施，例如提高燃烧效率、减少能量损失等。

此外，燃气轮机还具有快速启动、高响应性和负载适应性强等优点，使其在航空、交通等领域得到广泛应用。

综上所述，燃气轮机通过燃料的燃烧和热能的转换将热能转化为机械能。

它的工作原理涉及燃料燃烧、燃气扩张、轴承和连杆以及废气排放等多个方面。

燃气轮机以其高效率、功率密度大、响应迅速等优点在各个领域得到广泛应用。

燃气轮机原理、结构及应用(上、下册)pdf燃气轮机原理、结构及应用（上、下册）PDF一、引言燃气轮机作为一种高效、清洁、低碳的能源转换设备，已经广泛应用于发电、工业驱动、航空航天、交通运输等领域。

本篇文章将详细介绍燃气轮机的原理、结构及应用，帮助读者深入了解这一重要的动力装置。

二、燃气轮机工作原理燃气轮机是一种旋转式热力发动机，它以连续流动的气体为工质，将燃料的化学能转化为机械能。

燃气轮机的主要工作过程包括吸气压缩、燃烧加热、膨胀做功和排气放热。

在这个过程中，气体依次经过压气机、燃烧室和透平，完成由热变功的热力循环。

1.吸气压缩：燃气轮机的压气机从外界大气环境中吸入空气，并逐级压缩空气。

随着压缩过程的进行，空气的温度和压力逐渐升高。

2.燃烧加热：压缩空气被送到燃烧室，与喷入的燃料混合燃烧，产生高温高压的燃气。

3.膨胀做功：高温高压的燃气进入透平，推动透平叶片旋转。

透平叶片经过设计，使燃气在通过时产生旋转动力，将燃气的压力能转化为机械能。

4.排气放热：经过透平膨胀做功后的燃气，温度和压力降低。

透平排气可以直接排放到大气中，自然放热给环境，也可以通过换热设备回收部分余热。

三、燃气轮机结构燃气轮机的主要结构包括压气机、燃烧室和透平。

1.压气机：压气机是燃气轮机的关键部件之一，负责吸入空气并压缩。

它由多个级数组成，随着级数的增加，空气的压力和温度逐渐升高。

2.燃烧室：燃烧室是燃气轮机中燃料与空气混合燃烧的场所。

燃烧室的设计需要确保高效、安全、稳定的燃烧过程。

3.透平：透平是燃气轮机中将燃气的压力能转化为机械能的关键部件。

透平叶片经过精密设计，使燃气在通过时产生旋转动力，驱动燃气轮机旋转。

四、燃气轮机应用燃气轮机在多个领域具有广泛的应用，包括：1.发电：燃气轮机发电机组具有启动快、调峰能力强、效率高等优点，适用于电力系统的调峰和应急电源。

2.工业驱动：燃气轮机可用于驱动压缩机、泵等工业设备，提高工业生产效率。

燃气轮机的工作原理燃气轮机是一种常见的发电机机型，它采用燃烧燃气的原理转化为动力，从而驱动涡轮旋转，进而产生电能。

燃气轮机在电力行业广泛应用，其高效率、低排放和快速启动等特点，使得它成为了当今发电行业的主流技术之一。

本文将详细介绍燃气轮机的工作原理。

一、燃气轮机的基本组成燃气轮机主要由压气机、燃烧室和涡轮组成。

压气机负责将空气加压，增加气流的能量；燃烧室则负责将燃气的化学能转化为高温高压的气体能量；而涡轮则利用气流的动能转动，驱动发电机或其他设备。

二、燃气轮机的工作过程1. 压气过程：压气机通过旋转的叶片将外界空气吸入，然后把空气加压，增加气体的能量。

被压缩后的空气温度会升高，压力也相应增加。

2. 加热过程：经过压气后，高压的空气进入燃烧室，同时喷入燃气。

在燃烧室内，燃气与空气混合并点燃，产生高温高压气体。

燃气的燃烧释放的能量将增加燃气的温度。

3. 膨胀过程：燃烧室内的高温高压气体进入涡轮，气体的能量转移到涡轮叶片上，使得涡轮旋转。

涡轮的旋转同时带动压气机，形成闭合回路。

涡轮旋转的同时，也可以驱动发电机产生电能。

4. 排气过程：在涡轮旋转完成后，高温高压的气体会被排出燃气轮机，避免对机器造成损坏。

在气体排出之前，可以通过余汽余热回收系统将废热转化为可再利用的能量，提高燃气轮机的整体效率。

三、燃气轮机的优势和应用领域1. 高效率：燃气轮机采用闭合回路工作，能充分利用能量，高效转化为电能。

相对于传统的煤炭发电机组，燃气轮机效率更高，能源消耗更少。

2. 低排放：燃气轮机燃烧过程中，排放的污染物相对较少。

它采用的是燃烧燃气的方式，减少了石油和煤炭的使用，大大降低了二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物等排放物的产生。

3. 快速启动：相比于其他发电技术，燃气轮机启动快速，响应时间短。

这使得它在应对电力需求高峰时的调峰能力更强，可以迅速提供稳定的电力输出。

燃气轮机目前在许多不同的应用领域有着广泛的应用。

除了常见的发电行业之外，它还可以用于航空领域的飞机推进，以及工业领域的压缩空气和制冷系统。

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。

燃气轮机燃烧室中的燃烧机理与控制1. 前言燃气轮机是一种常用的热能转换设备，它通过将高温高压燃气驱动涡轮，产生机械功，从而实现电力、动力等形式的能量输出。

在燃气轮机中，燃烧室是能量转换的核心部件，其性能和稳定性对整个系统运行效率和寿命有着至关重要的影响。

因此，燃烧室中的燃烧机理与控制研究对于提高燃气轮机的性能具有重要的意义。

本文将从燃烧机理、气体动力和控制技术等方面进行探讨。

2. 燃烧机理燃烧室中的燃烧机理主要包括燃料/空气混合、点火、燃烧和传热等多个环节。

燃料在燃烧室进口处与空气混合形成可燃气体，然后经过点火点火，燃烧产生高温高压燃气。

这个过程中，需要满足一定的燃料/空气比例和最适合的点火时机，以保证燃气轮机正常运行。

同时，燃烧过程中产生的高温高压燃气会对燃烧室内部结构造成较大的热负荷，因此还需要考虑传热和冷却等因素来保证燃烧室的稳定性和寿命。

3. 气体动力燃烧室中的气体动力主要包括燃料/空气混合和燃烧气体的流动等。

燃料/空气混合的质量流量、速度和温度等参数都会对燃烧室内的气体动力产生影响，而燃烧气体的流动也会受到各种因素的影响，如燃料喷射方式、燃料中的化学成分等。

这些因素必须在设计和控制燃气轮机时充分考虑，并采用合适的技术手段来进行优化。

4. 控制技术燃气轮机的控制技术是保证其稳定性和高效性的关键。

其中，燃烧控制系统是整个系统中最为重要的部分之一。

该系统需要通过传感器获取燃烧室内气体动力、温度、压力等参数，并将其反馈至控制器进行处理。

控制器根据这些参数的变化，实时调整燃料和空气的混合比例和进气量等，以保证燃烧室内的气体动力和温度控制在一定的稳定范围内。

此外，还需要考虑氧化还原控制、燃料预热技术、燃烧稳定性控制等因素，以实现更加高效、稳定的燃烧过程。

5. 结论燃气轮机燃烧室中的燃烧机理与控制技术是提高系统效率和稳定性的关键因素。

燃气轮机的发展趋势是高效、清洁、低排放和多燃料化，这将对燃烧室设计和控制技术提出更高的要求。

QD20燃气轮机机组第 1章概述1.1 燃气轮机简介燃气轮机（Gas Turbine）是以连续流动的气体为工质、把热能转换为机械功的旋转式动力机械，包括压气机、加热工质的设备（如燃烧室）、透平、控制系统和辅助设备等。

走马灯是燃气轮机的雏形我国在11世纪就有走马灯的记载，它靠蜡烛在空气燃烧后产生的上升热气推动顶部风车及其转轴上的纸人马一起旋转。

15世纪末，意大利人列奥纳多·达芬奇设计的烟气转动装置，其原理与走马灯相同。

现代燃气轮机发动机主要由压气机、燃烧室和透平三大部件组成。

当它正常工作时，工质顺序经过吸气压缩、燃烧加热、膨胀做功以及排气放热等四个工作过程而完成一个由热变功的转化的热力循环。

图1-2为开式简单循环燃气轮机工作原理图。

压气机从外界大气环境吸入空气、并逐级压缩（空气的温度与压力也将逐级升高）；压缩空气被送到燃烧室与喷入的燃料混合燃烧产生高温高压的燃气；然后再进入透平膨胀做功；最后是工质放热过程，透平排气可直接排到大气、自然放热给外界环境，也可通过各种换热设备放热以回收利用部分余热。

在连续重复完成上述的循环过程的同时，发动机也就把燃料的化学能连续地部分转化为有用功。

燃气轮机动力装置是指包括燃气轮机发动机及为产生有用的动力（例如：电能、机械能或热能）所必需的基本设备。

为了保证整个装置的正常运行，除了主机三大部件外，还应根据不同情况配置控制调节系统、启动系统、润滑油系统、燃料系统等。

燃气轮机区别于活塞式内燃机有两大特征：一是发动机部件运动方式，它为高速旋转、且工质气流朝一个方向流动（不必来回吞吐），使它摆脱了往复式动力机械功率受活塞体积与运动速度限制的制约，在同样大小的机器内每单位时间内通过的工质量要大得多，产生的功率也大得多，且结构简单、运动平稳、润滑油耗少；二是主要部件的功能，其工质经历的各热力过程是在不同的部件中进行的，故可方便地把它们加以不同组合处理，来满足各种用途的要求。

燃气轮机的工作原理
燃气轮机是一种常见的热力设备，可将化学能转化为机械能。

其工作原理可以概括为以下几个步骤：
1. 空气进气：燃气轮机通过引入大量气体来驱动轴，以产生动力。

这些气体主要包括空气和燃料，通常是天然气或石油燃料。

2. 压缩空气：从大气中引入的空气经过空气压缩机，会被压缩到高压状态。

通过增加空气的压力，可以提高燃烧效率和动力输出。

3. 燃烧：在空气经过空气压缩机之后，经过高压燃料喷嘴注入燃料，以实现混合燃烧。

混合物在燃烧室中起火，产生高温燃烧膨胀气体。

4. 高温高压气体膨胀：燃烧膨胀气体在高温高压下，被送入燃气轮机的涡轮部分。

高速旋转的涡轮将气体的动能转化为机械能，驱动轴旋转。

5. 功率输出：通过涡轮的旋转，将机械能传递给输出设备，如发电机或其他机械装置，从而产生所需的功率输出。

6. 废气排放：燃气轮机在能量转化过程中会产生高温废气，这些废气通过排气系统排出，防止对轮机造成过热损害，并用于外部过程，如发电厂中的锅炉。

总体来说，燃气轮机通过压缩空气、燃烧燃料，然后利用高温
高压气体膨胀和涡轮转动，将热能转化为机械能，实现功率输出。

通过这样的工作原理，燃气轮机被广泛应用于发电、航空、海洋和工业等领域。