第二课：GE燃料与燃烧系统概述
燃料与燃烧课件
2018/5/18
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燃料与燃烧
（一）燃料
（二）煤的燃烧 （三）燃油的燃烧 （四）气态燃料的燃烧 （五）锅炉热平衡
（六）新燃料的燃烧技术
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第一节 燃料
• 一、总论 （理解要点）
• 燃料：是指燃烧时能够放出热量或者产生动力， 并且伴随着生成光能的可燃物质。 • 燃烧：是指燃料与氧化剂发生强烈化学反应， 并伴有发光发热的现象。 • （一）燃料性质 • 1. 单位质量的该物质燃烧能放出大量的热量； • 2. 容易并能充分燃烧； • 3. 在自然界中蕴藏丰富，能够大量开采，价格 低廉； • 2018/5/18 4. 燃烧产物对人体与环境无害。 3
CH4+C2H4+C2H6+CO+H2+…+O2+N2+CO2=100%
• 湿气体成分：包括水蒸气在内的燃料成分 作为100%，用上标w表示。
CH4w+C2H4w+C2H6w+COw+H2w+…+O2w+N2w+CO2w=100%
• 干、湿气体的体积分数之间的换算按教材 公式（6.1-9）计算
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1
100-M ad 100
100-A d
1
100-A ar -M ar 100-A -M 100-A ad ad d 干燥无灰基 100 100 100
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（二）气态燃料的表示方法（理解）
• 一般可将气态燃料分为干气体成分和湿气 体成分两种表示方法。 • 干气体成分：以去除水蒸气后的燃料成分 作为100%。
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• （二）煤的元素分析（理解要点） • 煤的组成以有机质为主，有机质的元素组成通常利用 元素分析来测定，包括五种主要元素即碳、氢、氧、 氮和硫。 • 1、基本概念 • 碳：煤中的主要可燃物质，占到20%～70%甚至更多。 • 氢：煤中含量仅次于碳的可燃成分 ，占到2%～8% 。 • 氮和氧：氮和氧是燃料内部的不可燃物质。煤中氮的 含量约为1%～2% • 硫：硫是燃料中的有害可燃元素， 我国煤含约0.5%～ 3%。 • 2、碳氢元素分析仪是利用吸收质量法测定煤或其它有 机物中碳和氢的含量。
初中化学《燃料与燃烧》单元教学设计以及思维导图
燃料与燃烧适用年级八年级所需时间课内共用6课时，每周2课时；课外共用2课时（说明：课内共用几课时，每周几课时；课外共用几课时）主题单元学习概述(说明：简述主题单元在课程中的地位和作用、单元的组成情况，单元的学习重点和难点、解释专题的划分和专题之间的关系，单元的主要的学习方式和预期的学习成果，字数300-500) 本单元的教学核心内容，隶属于课程标准中第五个“一级主题”------“化学与社会发展”中主要内容之一。
本主题单元将化学学科知识与社会知识紧密联系，内容涉及能源、环境等社会问题，突出化学在科技、社会、生活中的作用，体现化学的应用价值；对于学生认识化学的重要性，体会化学与人类的关系，增强化学观念具有重要作用，另一方面使学生在面临与化学有关的社会问题的挑战时，能做出更理智、更科学的决策。
本主题单元内容来源于鲁教版教材八年级全一册课本第六单元。
该主题单元共分为以下三个专题：专题一：燃烧与灭火；从燃烧现象和实验探究入手，通过动手实验、观察现象、分析得出结论的方法来探究得出燃烧的条件和灭火的原理，提高运用化学知识解决实际问题的能力。
专题二：化石燃料的利用。
知道化石燃料的用途，认识化石能源是人类重要的自然资源，认识其不可再生性，以及合理利用和开发能源、节约使用化石燃料的重要性，树立环保意识。
专题三：大自然中的二氧化碳，知道二氧化碳的循环认识，二氧化碳的实验室制法探究得出二氧化碳的性质本主题单元的教学重点：燃烧的条件、灭火的原理和方法；化石燃料的用途及其燃烧对环境的影响；合理利用和开发能源的重要性；二氧化碳的实验室制法及性质。
主要的学习方式：探究学习、自主学习与合作学习等。
预期教学成果：探究实验报告、思维导图、课堂综合检测、调查报告、制作消防专题宣传学习小报、举办预防家庭火灾宣传活动等。
主题单元规划思维导图主题单元学习目标（说明：依据新课程标准要求描述学生在本主题单元学习中所要达到的主要目标）知识与技能：（1认识燃烧的条件和灭火的原理；了解易燃物和易燃物的安全知识，了解易燃物和易燃物的安全知识。
晓升中学化学必修四第二节燃烧热能源资料
变式演练
1、煤、石油、天然气、水能等是多年来大规模
第一章 化学反应与能量
第二节 燃烧热 能源
授课者：周厚玲
一、燃烧热（heat of combustion）
①什么是燃烧？
思
燃烧是可燃物与氧化剂发生的剧烈
考 的氧化还原反应，同时伴有发光和放
与 热的现象。
交 ②燃烧过程是吸热反应还是放热反应？
流 所有的燃烧反应都是放热反应
一、燃烧热
指定温度和压 强
C6H12O6(s)＋6O2(g)＝ 6CO2(g)＋6H2O(l) ΔH=－2 800 kJ／mol
葡萄糖在人体组织中氧化的热化学方程式与它燃烧的热化 学方程式相同。计算 100 g葡萄糖在人体中完全氧化时所 产生的热量。
解:根据题意，葡萄糖的燃烧热为2800kJ/mol。
100 g葡萄糖的物质的量为：
1mol CH4 完全燃烧放出890kJ的热量，44.6 molCH4 完全燃烧放出的热量为：
44.6 mol×890 kJ／mol＝3.97×104kJ
答：CH4的燃烧热为 890 kJ／mol，1000 L CH4(标 准状况)完全燃烧产生的热量为 3.97×104kJ。
【例2】 葡萄糖是人体所需能量的重要来源之一。葡萄糖 燃烧的热化学方程式为：
【解】根据题意，在 101 kPa时，1mol CH4 完全燃烧 的热化学方程式为：
CH4(g)＋2O2(g)= CO2(g)＋ 2H2O(l) ΔH=－890 kJ／ mol
即CH4的燃烧热为 890 kJ／mol。 1000 L CH4 (标准状况)的物质的量为： n(CH4)=V(CH4)/Vm=1000L/22.4L·mol-1 = 44.6mol
燃料及其燃烧教材分析PPT课件 人教版
5、习题：老教材中都是知识性的作业；新教材中都是 拓展的作业，上网、调查、讨论等方式完成。
初中化学新教材分析
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第二节 碳
一.碳 同素异形体
1、知道金刚石、石墨、富勒烯的物理性质及用途； 2、了解碳的几种单质物理性质不同的原因； 3、知道木炭、活性炭的吸附作用 4、知道同素异形现象、同素异形体； 5、理解碳的化学性质，并能设计实验证明金刚石、 石墨是由同一种元素组成的不同单质； 6、初步学会氧化还原反应，能从失氧得氧的角度来 判断氧化剂和还原剂。
爆炸的现象和原因； 6、能比较每摩尔燃料充分燃烧放出热量的多少。
与老教材的比较：
1、增加了广义燃烧的概念，并增加了两个实验；两个 实验现象明显，可帮助学生理解广义的燃烧概念;
2、资料库介绍了火灾的种类和灭火器的类型及选择， 丰富了学生的火灾知识；
3、发生火灾时如何逃生？可通过分组讨论、上网查资 料、社会调查等方式解决；
第四章 燃料及其燃烧 教材分析
初中化学新教材分析
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教材分析:
本章通过实验观察、范例模仿、分析比较等方法，在
实验和探究中认识、研究生活中的常见物质：碳、二氧化 碳、一氧化碳、碳酸钙等的性质，开拓了学生的视野，使 学生能更准确、更科学地认识物质。通过探究过程中不同 方法的运用，使学生的思维能力得到进一步拓展，也培养 了学生实事求是的科学态度。在本章教学中，要结合有关 内容，引导学生回忆已有的知识（如水的性质，氧气的实 验室制法等），帮助学生在新的情景中呈现旧知识，将新 知识融入学生已有的知识体系中，构成新的知识结构，使 学生的知识程序化、网络化。这样可以减轻学生的学习负 担，提高学习效率。
燃汽轮机分系统介绍ppt课件
启动装置、启动管道、集流管、安全泄气阀、液流单向阀、 压力开关、灭火剂管道、喷嘴、火灾探测器、报警灭火控 制器、声光报警器、手动控制盒等。
9、通风和照明系统
通风（6B）：在轮机间罩顶上装有罩壳通风机88BT-1，机组启动点 火后，此风机自动投入，将轮机间的热空气抽到罩壳外使轮机间形成 负压，这样外界的新鲜空气通过辅机间和轮机间的通风窗进入轮机间， 加速轮机间内空气对流，从而降低轮机间正常运行时的空间温度，并 使可燃性气体混合物不易形成。 气体燃料小室采用强制通风，外部空气由罩壳门的底部百叶窗吸入， 然后由顶部抽风机排出小室，这样可尽量降低小室内可燃气体的浓度。 对于负荷齿轮箱装有罩壳的机组，齿轮箱罩壳顶部装有1台通风机， 将室内的热空气抽出，达到通风散热的目的。
空气处理站有一就地控制箱，将由马达控制中心来的220V电源分为两路，一 路直接送至空气干燥器的控制器，一路控制排放电磁阀。空气干燥器自身配 有控制器，可完成双联干燥元件的自动切换及其它功能。排放电磁阀的控制 由装在就地控制箱内的一只时间继电器控制开断时间，该时间断电器可调， 用户可根据排放阀的实际排放情况对开、断时间进行调整。
11、油气分离系统
任务：该系统主要作用是将发电机、负荷 齿轮箱及机组滑油箱冒出的含油气体分离。 分离出的油排入油箱。
系统构成：该系统主要由油气分离器、油 气分离器支架、管路及阀等组成 。
12 、注水系统
注水系统作用：控制氮氧化合物的生成， 使透平的排气符合环保要求。增加燃机出 力，以满足燃机调峰要求。一般根据不同 的水油比，机组出力可增加 3－5％。
从空气的流向可以把压气机分为进气缸、压气缸 和排气缸，进气缸和进气过滤装置连接（大气 端），排气缸和燃烧室相连（透平端），为燃气 的燃烧提供充足的空气量。
燃料与燃烧设备教案
《燃料与燃烧设备》课程章节目录《燃料与燃烧设备》课程章节讲授内容于20t/h的工业锅炉不宜采用）煤粉的一般性质煤粉性质：1）颗粒尺寸一般在1µm到300~500 µm之间，其中20~50 µm的颗粒居多。
2）煤粉能吸附大量的空气，具有良好的流动性。
（常采用风力管道输送）3）在储存时，容易氧化而自燃，煤粉和空气混合成一定浓度后，就有爆炸的危险，煤粉设备和制粉系统的设计必须考虑采取防爆措施。
一．煤粉细度煤粉细度对燃烧过程和磨煤电耗等具有重要意义。
煤粉愈细愈容易燃烧，但磨粉电耗愈多。
细度的表达：用筛子上的剩余量的百分比（或称筛余）R％表示。
二．经济细度煤粉的细度是锅炉运行中应严格控制的一项技术指标，它直接影响锅炉运行的经济性。
影响经济细度的因素：1)煤的性质。
挥发分多的煤，燃烧容易，煤粉可粗点；2)燃烧设备的型式和运行管理水平。
燃烧强烈，煤粉也可以粗些；3)煤粉设备性能良好，n值(均匀性)较大，煤粉可以粗些。
三．煤的可磨系数 Kkm煤的可磨系数是指：在风干状态下，将标准煤（取一种很难磨的无烟煤）和试验煤由相同粒度磨到相同细度时所消耗的电能比。
5.2煤粉制备方法一．磨煤机磨煤机的形式很多，按磨煤方式分有三种：压碎、击碎和研碎。
按转速分类：高速、中速和低速（球磨机）磨煤机。
1.高速磨煤机（1）风扇式磨煤机主要部件：高速旋转的叶轮，由8－12块锰钢叶片（冲击板）组成。
这样的叶片既能磨煤，也能起到风机的作用，可以产生2000Pa的压头，其转速可达500—3000r/min。
优点：结构简单、尺寸紧凑、制造方便，干燥能力强，有自身排粉能力。
缺点：磨损严重、检修周期短。
（2）竖井式磨煤机工作原理：730－960r/min高速旋转的转子带有小锤将煤打碎，打碎后的煤粉被空气带走，经竖井分离后进入炉内燃烧。
竖井重力分离作用：竖井有一定的高度（>4m）和空气流速（1.5—2.5m/s），较大的煤粒因重力而下落，重新落回到磨煤机中，只有足够的细的煤粉才会被空气带走。
《燃料与燃烧》PPT课件
（2）醇类燃料的使用方式 混合燃料方式 双燃料方式 纯燃料方式 燃料电池燃料
第三章 燃料与燃烧
3.3 燃料的使用特性 3.3.3 新型燃料的使用特性 1. 醇类燃料的使用特性
—— 燃料的使用特性
（3）醇类燃料的使用特性与使用方式有关； 目前没有统一认识； 对其固有的理化特性及品质应该有要求。 如热值、沸点、密度、腐蚀性和含水量等 现在已有关于乙醇汽油品质的国家标准。
第三章 燃料与燃烧
3.2 汽车发动机燃料
—— 汽车发动机燃料
3.2.2 新型发动机燃料
植物汽油和植物柴油： 利用植物油、废弃的烹调油生产汽油和柴 油是近几年发展出来的技术。发动机使用植物 汽油和植物柴油时，技术继承性好，而且植物 汽油和植物柴油的成分简单，有利于控制有害 排放物质。此外，油料作物是可再生的，故此 植物汽油和植物柴油得到广泛的注意。
所以，gC (kg)碳与gH (kg)完全燃烧所用氧气为
第三章 燃料与燃烧
—— 燃烧热化学
3.4 燃烧热化学
3.4.1 燃烧使用空气量 1、理论空气量
gO (kg) 氧折合为kmol 单位
1kg 燃料完全燃烧理论空气量
第三章 燃料与燃烧
3.4 燃烧热化 学 3.4.1 燃烧使用空气量 2、过量空气系数 理论空气量是指理论上使燃油完全燃烧所需要的 空气量。 发动机实际循环中，1 kg 燃油实际供给的空气数 量并不总是等于理论空气量Lo。 用过量空气系数 a 表示实际供给空气的数量L与 理论空气量Lo之比：
第三章 燃料与燃烧
3.2 汽车发动机燃料
—— 汽车发动机燃料
3.2.2 新型发动机燃料
氢气：
氢气燃烧基本没有污染，燃烧速度快， 对提高发动机性能有利。氢气可从水中提取， 燃烧后成为水分子，可以循环使用。但氢气 很难储存、运输和携带，而且制备代价较高， 目前仍在深入研究。氢气是很有前途的新型 燃料。
初中化学《燃烧与燃料》课标解读及单元内容分析
初中化学《燃烧与燃料》课标解读及单元内容分析一、课标解读合理组织化学教学内容：在教学过程中，注重大概念来组织单元教学内容，发挥大概念的统摄作用。
“燃烧与灭火”教学单元帮助学生进一步发展“物质的变化与转化”大概念，认识燃烧与灭火的本质是可燃物的化学变化，引导学生构建化学变化的能量视角。
进行教学设计时，基于大概念结构化统整“燃烧条件的探究”“灭火的原理与方法”“化石燃料的开发与利用”等单元内容，发展学生的核心素养。
“认识发生燃烧和爆炸的条件，了解防火灭火、防范爆炸的措施”，这既是课标的要求，更是学生应该掌握的生存技能。
为使学生更好地达到上述目的，教学中应注意以下问题：1．趣味引入，激发兴趣；2．充分利用“实验活动”；3．多措并举，让安全意识深入到每一个学生心中。
二、单元思维导图：三、单元教材内容：燃烧与燃料这一单元侧重于培养学生以控制反应条件改变实验的能力，从多角度探寻解决问题方法的素养。
为实现这一目的，在授课中本着以解决实际问题为原则进行实施教学。
因此本章教学要体现出把知识结合于现实情景，引导学生亲历探索新知的过程，让学生成为探究的主角，使学生在合作交流中互相促进、共同发展。
本单元的内容一共包括四部分。
第一部分：《燃烧与灭火》这一部分以生活中灭火方法举例，从而总结出灭火的三个原理。
以及什么是燃烧，点出燃烧的三个条件。
总结出灭火的措施都是至少破坏燃烧所需条件之一，从而终止了燃烧反应。
以氧炔焰的形成介绍了促进燃烧的两种方法。
当燃烧在一定空间内发生时有可能发生爆炸现象。
以氢气的燃烧和爆炸为例，介绍了爆炸是如何发生的，以及我们应该如何处理这样的现象。
这一节与七年级《安全教育》第四课《突遇火灾，冷静思考》相整合。
对火灾事件的了解，提高学生防火意识，明确防火自救的重要性，冷静对待火灾。
掌握一些消防安全常识及逃生自救方法。
提高学生自我保护和求助逃生的基本技能，培养学生团结合作精神和应变能力。
第二部分：《化石燃料的利用》《化石燃料的利用》的主要内容是了解三大化石燃料，知道化石然燃料的应用及危害。
《锅炉设备及运行》课件——项目五 燃烧系统认知
（3）燃尽阶段
燃尽阶段是燃烧阶段的继续。 特点：少量残余炭粒燃烧，表面形成灰壳，
氧气供应不足，风粉混合较差， 空间温度较低，需要较长时间； 放热阶段。
2、燃烧区域
对应于煤粉燃烧的三个阶段，可以在炉膛中 划分出三个区，即着火区、燃烧区与燃尽区。
（1）着火区：燃烧器出口附近(0.2-0.5m) 的区域；
发生反应
不发生反应
3）温度对化学反应速度的影响 在相同条件下，不同燃料的焦炭的燃烧反
应其活化能是不同的。
褐煤 烟煤 贫煤、无烟煤
92-105MJ/kmol 117-134MJ/kmol 140-147MJ/kmol
4、氧的扩散速度
（1）定义
氧扩散过程的快慢用氧的扩散速度wks来反 映。扩散速度表示单位时间向炭粒单位表
第一步：O2必须通过
扩散到达碳的表面，
O2并被碳表面吸附源自碳球第二步：在碳表 面上进行碳—氧 反应，并生成反 应产物
第三步：反应产 物从碳的表面上 脱离（解吸）， 并从碳表面向外 扩散开去
2、燃烧速度：
► 化学反应速度 h ► 氧的扩散速度 ks h
燃烧速度
r
ks
3、化学反应速度 h
aA bB gG hH
550
650
750
烟煤 Vdaf=20%
840
贫煤 Vdaf=14%
900
(°C)
无烟煤 Vdaf = 4%
1000
2、着火热 煤粉气流从初始温度加热至着火温度的过程 中吸收的热量称为着火热。
包括：①加热煤粉和一次风所需的热量 ②使煤粉水分蒸发和过热所需的热量
3、着火热来源 ①煤粉气流卷吸高温烟气的对流换热 ②炉内高温火焰的辐射热
燃机本体结构及系统部分主要包括GE
系统说明： 压气机排气中的一部分通过一手动碟阀HV018引至雾化空气预冷器， 该预冷器空气出口温度由温控三通阀 VA32-2控制。出口温度维持在 107℃ （ 正 常 、 温 态 下 运 行 ） ， 三 个 温 度 开 关 （ 26AA-1A,26AA1B,26AA-2 ） 避 免 压 缩 机 及 下 游 部 件 因 高 温 空 气 受 损 。 26AA1A,26AA-1B装在压缩机进口前，动作值为135℃；26AA-2位于压缩机 出口，动作值191℃。任一开关探测到温度高于定值即报警，三个开关中 的两个动作燃机遮断。 热天空气湿度大，经压缩后有凝结水的可能。为此专门设置了若干连 续排污口，消除可能进入到雾化空气或清吹空气回路的凝结水。所有排 污经AA7接口排除雾化空气站。 进口滤网利用可更换滤芯吸收可能进入压缩机中的颗粒、杂质，保护 压缩机。装有压差开关63AF-1。 冷却并经过滤的空气进入雾化空气压缩机（燃机运行时，始终保持一 台运行）。差压开关63AD-1A,63AD-2A,63AD-2B（定值15PSI）监 视雾化空气压差。一个压差开关动作时仅报警，三个中的两个开关动作 时，现运行的泵停止，备泵启动。就地还装有压差表计用于就地监视， 包括弹簧隔离阀和试验阀。 供应雾化空气时，雾化空气进口电动门打开，压缩机出口压力为CPD 的1.46倍，仅供应清吹用空气时，电动阀关闭，空气走旁路，压缩机出 压缩机出口压力为CPD的1.15倍。
（6）利用发电机作为启动马达，为此需要配置一套变频设备。 （7）PG9351(FA)型联合循环燃气轮机电站的布置图如图所示。
四、主要系统介绍
1、雾化空气系统 （1）MS9001E 雾化空气系统的目的是将燃油滴分裂成非常小的微滴。这些变成微滴 的燃油可以快速、完全地燃烧。这种方式仅在燃烧室的喷嘴出口处完成， 为达到此目的，燃油在喷出燃油喷嘴后与雾化空气喷射器喷出的气流相 混合。不同的燃油被雾化成不同性能的燃油滴。燃油粘度增加，雾化的 难度也增加。 雾化空气是从燃机压气机抽取，先进入空气预冷器，然后进入雾化空 气压缩机。主雾化空气压缩机是离心式的，由辅助齿轮箱驱动。辅助压 缩机由交流马达驱动，在燃机启、停过程中提供给机组雾化空气。 系统设备： CA1：主雾化泵 CA2：辅助雾化泵 88AB-1：辅助雾化泵电机 15KW/2925RPM 23AB-1：88AB电机加热器 20AA-1：雾化空气旁路三位电磁阀 1到2打开，1到3关闭 20AB-1：雾化空气调节电磁阀 1到2打开，1到3关闭
燃料与燃烧01
4. 灰份 A
煤中的矿物质。包括硅酸盐，碳酸盐，金属
硫化物，铁的氧化物，其它金属氧化物等。
第一章 固体燃料
煤的化学组成 无机物——矿物质，水分 有机物——C，H，O，N，S
泥煤
C
HON
57.0 5.2 36.8 1.0
褐煤 65.0 4.0 30.0 1.0
燃料与燃烧01
《燃料与燃烧》
绪论 第一篇 第二篇 第三篇 第四篇
燃料概论 燃烧反应计算 燃烧基本原理 燃烧方法与燃烧装置
绪论
《热能与动力工程》专业
获得热能 —— 化石燃料，可再生能源，核能 热能转换 —— 电能，动力，机械能，化学能 热能利用 —— 高效节能，安全合理 环境保护 —— 洁净技术，减少污染
6.2-7.5
第一篇 习题
1. 某种煤的工业分析为（重量百分比）： Mar=3.84
Ad= 10.35 Vdaf=41.02
试计算它的收到基、
干燥基、干燥无灰基的工业分析组成。
2. 大同烟煤的成分为（重量百分比）： Cdaf = 83.21
Hdaf = 5.87 Odaf = 5.22 Ndaf = 1.90 Ad= 8.68 Mar = 4.0 试计算该烟煤的收到基、干燥基、干燥无灰 基的化学组成。
• 粘结性，结焦性
• 热稳定性
• 可燃性与反应性（活性）
• 结渣性
第一章 固体燃料
– 煤的利用
• 燃料 • 炼焦 • 化工原料 • 气化燃料制造煤气
《燃 料 与 燃 烧》
第一篇 燃料概论
第二章 液体燃料
第二章 液体燃料
原油加工
燃烧系统简介资料课件
根据测试结果，对燃烧系统进行评估，确认其是否达到设计目标。同时，根据实际运行情况，对设计 方案进行优化和改进。
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THANKS
07
案例分析：某型燃气轮机 的燃烧系统设计
设计背景与目标
背景
随着能源结构的转变，燃气轮机在能源领域的应用越来越广泛，而燃烧系统是燃气轮机的核心组成部分。
目标
设计一款高效、稳定、环保的燃烧系统，以满足燃气轮机的运行需求，同时实现低排放、低噪音和低能耗的目标 。
设计方案与特点
特点
混合器设计：采用先进的混合器 设计，实现空气和燃料的均匀混 合，提高燃烧效率。
新能源对燃烧系统的挑战与机遇
新能源的发展
随着新能源技术的进步，如太阳能、风能等，传统燃烧系统的应用受到限制，面临挑战。
新型燃烧系统的研发
为适应新能源的发展，科研人员正致力于研发新型的燃烧系统，如太阳能集热系统、燃料 电池等。
燃烧系统在新能源领域的应用
在新能源领域，燃烧系统的应用将更加广泛，如用于太阳能热发电、生物质能发电等。
过程的稳定性。
热量传递
02
燃烧室设计应确保热量能够有效地传递到周围的介质中，以实
现热能的利用。
耐高温材料
03
由于燃烧过程产生高温，因此燃烧室材料需要能够承受高温的
考验。
供风系统
风机
供风系统包括风机，用于向燃烧室提供足够的空 气。
风道设计
风道的形状和大小会影响空气流动的稳定性，进 而影响燃烧过程的稳定性。
04
燃烧系统的设计与优化
燃烧系统设计的原则与方法
安全性原则
燃烧系统设计应确保在各种运行工况下的安 全性，避免出现爆燃、回火等危险情况。
燃料与燃烧课程教学大纲2014
重庆大学本科课程教学基本要求《燃料与燃烧》一、课程名称及代码中文：燃料与燃烧英文：Fuel and Combustion课程代码：：21015830二、课程性质及专业的学时学分三、开课单位及课程负责人简介开课单位：城市建设与环境工程学院课程负责△简介—姓名：阳东教龄：4年学位：博士职称：副教授能承担此课程的教师：彭世尼黄小美四、课程内容简介五、课程预备知识1、先修课程：普通化学、流体力学、传热学2、后修课程：燃气应用、冷热源工程。
六、课程教学目标（需明确各教学环节对人才培养目标的贡献）七、课程教学大纲（括号内为参考学时数）六、课程知识单元、知识点及教学要求（sms 熟练掌握;1•绪论（1学时）• 燃料燃烧学的基本内容、研究方向及主要课题，能源利用与环境保护。
[O]2. 燃料特性概论（3学时）燃料特性概述，固体燃料、液体燃料及气体燃料的种类、化学组成、物理化学性质及其使用性能:表掌握；n 表理解）固体燃料、液体燃料及气体燃料的发展方向及应用前景。
KU 3.燃料燃烧计算（5学时）燃料燃烧所需的空气咼计算，完全燃烧时的烟气量计算烟气的检测与分析讣算；（1学时）燃料的燃烧温度讣算.不完全燃饶时的烟气量及热损失量il •算。
（1学时）4. 燃烧反应动力学基础（6学时）燃烧化学反应速度：（1学时）[CQ]I]可燃气体的燃烧反应机理:（2学时）燃气的热力着火机理与着火过程，燃气的强制点火方法。
5. 燃烧的气流混合过程（3学时）静止气体中的自由射流，平行气流；（1学时） I] 横向气流中的射流运动.旋转射流；（1学时） I]素流扩散过程。
（1学时）6. 燃气燃烧的火焰传播（6学时）火焰传播理论基础，影响火焰传播速度的因素 :[m 预混可燃气体火焰传播速度讣算:紊流火焰传播速度理论；（1学时）[□□] 火焰传播的浓度极限。
7. 气体燃料的燃烧（5学时）气体燃料的扩散式燃烧：（1学时） I]气体燃料的部分预混式燃烧:[C气体燃料的完全预混式燃烧：（1学时） 燃烧过程的强化与完善。
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各阀门作用（GEK11634）
GCV-（1、2、3、4）： DLN2.6+系统有四个独立 的气体控制阀。气体控制阀（GCV）由液压油驱动 的弹簧执行机构来控制。阀门开度是由控制系统决 定的，以保持各管道燃料占总燃料的百分比。这个 燃料分配是DLN的工作模式和燃烧基准温度（FSR ）的一个函数。 清吹阀：对没有参与燃烧的燃料管路进行持续的清 吹，防止自燃；吹扫阀的开关速率必须是缓慢的， 尽量减少瞬变。阀门开关过快所造成的负荷大范围 波动和温度的瞬变。
降低NOx排放的措施
4）使用DLN燃烧室 目前，优化燃烧室结构和合理组织燃烧 来抑制生成NOx的新途径的研究重点已转 向干式低NOx（DLN）燃烧室的研制。这 就是摒弃常规燃烧室中的扩散燃烧方式， 而改用均相预混方式的湍流火焰传播燃烧 方法。 对于燃料为天然气的燃气轮机，在环保部 门有要求时，毫无例外地使用预混燃烧室
调压阀
增压机
正常情况，市燃气集团燃气入厂压力 3.2MPa，最低2.9MPa。我厂燃机前置模 块入口要求压力3.47~3.79MPa，供气压 力不足，故需设置增压机。
安全设施
调压站安全辅助设施： 静电释放器：装设在调压站大门处，进入调压站区域人员手触释放静 电。 火种箱：装设在调压站大门处，进入该区域人员要将打火机、手机等 可能的火源放入其中。 另外还设有避雷针、天燃气放散管路，危险气体检测器及灭火设备，
DLN燃烧室
DLN燃烧室的意义
国标《火电厂大气污染物排放标准（GB 13223-2011）： ∴自2012年1月1日起，以天然气为燃料的新建燃机机组，NOx 排放限值为25ppm
※未规定燃机负荷范围 ※对燃机启动过程中的排放指标未做要求
NOx的形成
Nox主要由NO和NO2 组成 由于燃烧室中的火焰 温度比较高，且高于 空气中的N2 和O2 起 化学反应生成NOx的 起始温度1650℃ ,因 此，燃机排放的主要 污染物就是NOx
泄漏试验
目的：当机组熄火、起动点火失败时，速 比阀会自动关闭;当机组主保护回路或点 火回路出现故障时，系统将闭锁阀门打开 。为保证阀门的严密性，在燃气轮机起动 时，控制系统会自动进行阀门泄漏试验， 目的就是对速比阀和燃料控制阀的严密性 进行诊断检查，如果测试不能通过，机组 不能起动，需要对阀门进行检查。检测 SRV和GCV以及排空阀的泄漏情况
NOx的危害
空气中NO浓度越大，毒性越强。 NO2的毒性更大，它很容易与人体和动物血液中的 血色素混合，从而夺取氧分，使血液缺氧，引起中 枢神经麻痹症。 NO2 还强力刺激呼吸器官黏膜，引起肺部疾病，对 人体的心，肝，肾脏及造血组织有损害，严重时会 导致死亡 NO和NO2 会破坏臭氧层，使其失去对紫外光辐射的 屏蔽作用，危害地面生物。 大气中的NOX 和SOx与粉尘共存，容易生成硝酸或 硝酸盐溶液和硫酸或硫酸盐溶液 ，从而形成酸雨
泄漏试验
试验A合格后，SRV也打开，使得P2压力 在K86GLT2时间内达到正常运行时的压 力。然后ASV和SRV同时关闭，泄漏试 验B开始。 泄漏试验B：检测GCV和排空阀的泄漏情 况。如果在K86GLT3时间内P2压力下降 值大于K86GLTB，启动失败。如果试验B 通过，排空阀打开，P2压力归零。这段 时间为K86GLT4
燃烧方式
天然气在燃烧室内通常有两种燃烧方式： 扩散燃烧diffusion：燃料与空气没有预先均匀 混合，而是100%的燃料被100%的空气包围， 在边界上相互扩散，在αf =1的火焰面上进行 燃烧 特点： ※火焰温度高，火焰稳定 ※NOx排放高
燃烧方式
预混燃烧premix：燃料与空气预先在燃烧区上 游均匀混合，燃烧反应在火焰区发生。燃烧温 度取决于αf 的大小 特点： ※火焰温度较低 ※NOx排放低
进口滤网
燃气从涤气器出来经过设置在燃料调节系统 进口的天燃气管路上的滤网，当天然气通过 该滤网时，滤网将固体颗粒从天然气中分离 出来，保护燃气阀门和燃烧室，防止天然气 中夹带的杂质损坏阀门密封面或堵塞燃料喷 嘴，并造成机组燃烧异常。在滤网前后安装 有差压表，在运行中，如果差压指示增大， 就意味着滤网发生堵塞，需要进行清理。清 理滤网的频率取决于天然气的质量。在滤网 底部安装有排污管道和阀门，可以定期对滤 网进行排污，防止滤网堵塞。
燃料间配置及泄漏试验
9FB机组燃料阀组间配置
燃料间作用： 将气体燃料调整到合适的压力和流量，然 后输送到燃气轮机燃烧室燃烧，以满足不 同工况下机组燃烧的燃料需求； 对没有参与燃烧的燃料管路进行持续的清 吹，防止自燃； 在机组发生跳闸时，快速切断燃料 燃料阀组间配置了如下阀门：进口滤网、 ASV、SRV、GCV-X、清吹阀以及燃气 放空阀
（1）高液位时，发出报警，同时自动打开疏水阀将水放至排污罐， 水位恢复正常30秒后，疏水阀自动关闭。
（2）高-高液位时，报警同时切断加热器水源。（原因；水侧管 束泄露或破裂）。 （3）液位继续升高时，报警并使燃机跳闸。 天燃气出口温度：通过调整给水量自动控制。
前置模块运行
当燃气轮机机组监控人员发出机组启动指 令后，前置模块就随机组投入运行。机组 达到点火转速时，启动电加热器投入运行， 当性能加热器达到启动条件时，性能加热 器投用，启动电加热器退出运行。
防爆型照明等
。
天然气前置模块
天燃气前置模块
作用:过滤天然气中的液体及固体颗粒，并将
天然气加热到一定温度，使其满足燃气轮机 起动、升速和带负荷的要求。
组成：绝对分离器（即粗精一体过滤器）、
性能加热器、启动电加热器、涤气器（除湿 器）、排污箱、出口计量装置
前置模块系统图
前置过滤器
两只，一用一备 组成：液位计、液位开关、压力表、压差开关、安全阀、疏水 阀等。压差可以反映过滤器内部状况,作为是否对过滤器维 护的依据.液位开关作用:一是控制疏水阀,二是起保护作用. 液位高到报警值时报警，开疏水阀,高到保护值时跳机. 结构、作用：一只两级过滤/分离装置，垂直布置。第一级 分离通过重力及离心力的作用去除气体中较大的固体颗粒 及液滴，第二级分离有多个玻璃纤维聚丙烯凝聚组件组成， 燃气从内侧进入，外侧流出。除去雾状水滴。
GE公司DLN燃烧室的发展
1990-1991：DLN1 --- 6B/7E/9E 1993-1994：DLN2.0 --- 早期FA机组 1996 ：DLN2.6/2.0+ 2005 ：DLN2.6+
DLN燃烧室的特性
1）空气和天然气经过预先混合，以较高的 空/燃比进行燃烧，以控制燃烧温度不超过 1650℃ 2）随着燃烧温度的下降，NOx 下降，但 CO的排放增加，因此必须合理地选择空/燃 比 3）实验表明，按火焰温度1430℃-1530℃ 标准选择燃料，可以使NOx和CO排放就较 低 4）预混的可燃性极限范围较狭窄，而且在 低温下火焰的传播速度比较低，因此在设计 时，应充分考虑防止熄火（燃烧切换）
泄漏试验
试验时间：1，清吹计时开始时，即 14HM转速继电器动作。2，机组熄火后 泄漏试验分为泄漏试验A和泄漏试验B 泄漏试验A：检测SRV的泄漏情况。清吹 计时开始后，ASV打开， SRV关闭，燃 气放空阀关闭，如果SRV阀后的压力在 K86GLT1时间内大于K86GLTA，机组启 动失败。
由厂外天然气来，经两道带旁路的电动球 阀后，进入两个冗余的粗精一体分离/过 滤器（一用一备），再进入四路至三台燃 机的管线（三用一备）和一路至启动锅炉 的管线，这些管线上都分别装有超声波流 量计，用于对燃气使用量的检测和记录。
调压站
至三台燃机的管线经并联的工作、监控调 压阀后进入增压机升压至燃机所需天然气 压力后进入前置模块进行进一步的气体燃 料过滤和加热后送至燃机；至启动锅炉的 管线经一台电加热器后进入启动锅炉。在 调压站的各段管线和设备上都设有放散阀 和氮气置换接口，放散阀在事故或检修情 况下打开，将天然气放散至集中放散塔（ 安全区域）。
过滤器
过滤器
启动电加热器和性能加热器
1、启动电加热器（一台）：启动初期，燃机达到点火转速时,用来 加热天燃气，保证进入燃烧室的天燃气具有一定的过热度（燃料 气的温度和它自己的露点温度之差）。 2、性能加热器：性能加热器达到启动条件时,性能加热器投入,电加 热器退出。两只串联运行，作用是加热天燃气到设计所需温度， 一般为180℃. 加热 源：来自中压省煤器出口给水。 结构：壳-管式，管内走给水，管外走燃气。壳底是液滴收集室，并 装有液位指示计。
燃气供应与燃烧系统
天然气调压站
天然气调压站
天然气调压站流程: 厂外来气:电动关断阀---------粗精一体过 滤器------超声波流量计-------厂内 厂内:超声波流量计-------气动关断阀-------工作/监控调压阀-------增压机-------前置 模块
天然气调压站
2）采用SCR 在余热锅炉中安装所谓的选择性催化还原反应装置 （SCR），布置催化床并注入氨，使燃烧产物中的 氮氧化物反应生成氨气、氮气和水。
降低NOx排放的措施
3）在燃烧室中采用催化燃烧法 催化燃烧法是在燃烧室中布设催化反应 床，使燃料与空气在催化剂表面进行反应 ，借以燃烧非常稀释的燃料／空气的混合 物，由于反应（燃烧）温度可以控制得相 应较低，从一开始便减少了N0x的生成量 。
各阀门作用（GEK11634）
ASV（辅助截止阀）：ASNI VI级密封气动弹簧结 构的截止蝶阀。当机组正常运行中，电磁阀引导仪 用空气进入执行机构，阀门保持开启状态。当发生 跳闸时，电磁阀使阀门泄压，储能弹簧机构动作， 阀门快速关闭。它作为SRV的备用关断阀。机组点 火程序开始时，此阀门打开。 SRV（速比阀）：SRV有两个作用。一是作为主截 止阀，在机组紧急跳闸或正常停机时，它通过液压 油来驱动弹簧执行机构来完成跳闸关闭。隔绝天然 气，防止天然气漏入燃烧室和余热锅炉内，达到保 护系统设备的目的。 SRV还有一个功能，就是调节 P2压力，这也是速比阀的意义。