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I
5—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。

图5—5十个分管型燃烧室的布置情况
1一点火器卜2一联焰管j3一火焰检测器,4一启动失败泄油阀,5—燃烧室其优点为
燃烧室轴向尺寸减小，结构布置紧凑，燃烧空气可以得到预热。

每个燃烧室都可以独立地进行调整试验，燃烧比较容易组织。

由于流经燃烧室的空气流量只是全机组进气总量的1∕n,因而燃烧便于在试验台上作全尺寸和全参数的
试验，试验结果可靠。

易调试，易拆卸。

其缺点为
构造复杂，较笨重。

需冷却的火焰管表面较多。

启动点火较慢。

周向温度不均匀度大，压力损失大。

流阻损失大，需要用联焰管传焰点火。

5.环型
环型燃烧室在燃烧室内壳、外壳体所形成的环形空腔内，安装一个由内、外环构成的火焰管。

在环形火焰管头部沿周向均匀布置若干喷嘴和旋流器（12~20个）。

火焰筒及壳体都是同心环形结构，无需联焰管。

图4-21Siemens的环型燃烧室
1—D1N燃烧器；2—外壳；3—遮热板由于燃烧室间彼此沟通，气流与燃料不容易组织，燃烧性能较难控制，燃气出口温度场受气流场的影响较大而不易保持稳定，而且需要用机组的整个进气量作燃烧试验，试验周期长而耗费大，加上结构的刚性差致使这种燃烧室曾长期末获广泛使用。

后广泛应用于航空燃机中。

其优点为
能够与压气机配合获得最佳的气动设计，压力损失最小。

空间利用率最高，迎风面积最小，尺寸小，结构紧凑。

可能得到均匀的出口周向温度场。

无需联焰管，点火时容易传焰，启动点火性能好。

缺点为
调试时需要大型气源。

由于采用单个的燃油喷嘴，燃油•空气配合不够好。

火焰筒刚性差。

装拆维修困难。

6.环管型
环管型燃烧室是一种介于环型和分管型燃烧室之间的过渡性结构型式。

结构特点基本上与分管型燃烧室相同。

它也有火焰筒，而且每个火焰简之间也是用联焰管相连，但是，这些火焰筒被统一地安装在同一个环形内腔中。

进入燃烧室的空气在这个杯形内腔中流动，并通过每个火焰筒上的开孔逐渐进到火焰筒中去。

该类燃烧室应用于航空燃机（顺流式）和工业型燃机（逆流式）。

其优点为：
迎风面积较小。

用含有1~3个火焰筒的试件就可以作试验，无需很大的气源。

供油与供气匹配较好。

外壳是承力件，有利于提高燃机的强度和刚性。

缺点为：
气动布局较差，扩压器设计较困难。

也有联焰管，点火性能虽然较差，但比单管燃烧室好些。

出口燃气周向温度场不如环形燃烧室好。

比环形燃烧室结构质量大。