9E燃机燃烧系统简介

燃机燃烧系统简介

一概述

压气机出口的高压空气流入过渡段的周围，然后进入包围14个火焰筒的环形空间，空气通过小孔、火焰筒上的冷却空气槽和其他控制燃烧过程的小孔进入燃烧室供给每个燃烧室的燃料通过喷嘴与燃烧室内一定量的燃烧空气混合，在燃烧室燃烧产生的燃气用于驱动透平。

二基本组成

14个火焰筒过渡段导流衬套联焰管燃料喷嘴

2个可回缩式火花塞 4个紫外线火焰探测器

结构型式为分管回流

三火焰筒

压气机排气在导流衬套导流下，沿火焰筒外部从前端流入，部分空气通过火焰筒罩壳孔和旋流板从前部流入且进入火焰筒的反应区。

反应区的高温燃气通过热掺混区，然后进入掺混区与其他的空气混合。掺混区的计量孔允许适量空气进入，将燃气冷却到所希望的温度。沿火焰筒长度方向分布的环形槽，其作用是为冷却火焰筒壁提供空气膜，而火焰筒的罩壳是由其上的鱼鳞片冷却的。

1 火焰筒空气的划分：

燃烧空气（一次空气）掺混空气（二次空气）冷却空气

2 火焰筒的工作特点：

高温高速高燃烧强度高过量空气系数（4-5左右）

四过渡段：

过渡段将火焰筒的高温燃气直接导入透平喷嘴

过渡段侧面密封过渡段浮动密封

五燃料喷嘴（双燃料）：

每一火焰筒内都配置有燃油喷嘴，燃油喷嘴将等量的燃料喷入火焰筒；

液体燃料通过高压空气雾化后进入燃烧区；

气体燃料通过位于旋流器内边的计量孔直接进入每一火焰筒。

天然气和液体燃料在双燃料设计的燃机中可以同时燃烧，每种燃料的百分比由运行人员和控制系统决定。

1 双燃料喷嘴组成（从外到内）：

旋流器雾化空气锥雾化空气环过渡件外壳

2 气体燃料的燃烧：

气体燃料燃烧空气雾化空气（少量）

3 燃料喷嘴检查与试验：

燃料喷嘴过渡件壁厚检查燃料喷嘴雾化空气锥壁厚检查

燃料喷嘴试验流量检查

流量分布均匀度检查雾化角度检查泄露检查

六火花塞

燃机点火是通过两个15000V可伸缩电极的火花塞放电来实现的。

点火时，一个或两个火花塞的火花使燃烧室点燃，余下的火焰筒通过联焰管点燃。随着燃机转子转速和空气流量增加，火焰筒内的压力也随之提高，导致火花塞回缩离开反应区。

数量：2个

分布：#13和#14火焰筒

型式：自回缩式

七火焰探测器

4个火焰探测器安装在4个不同的火焰筒内。

火焰探测器由一小充气管组成，充气管内有两个相离很近的电极。内置电源的电气模块为两电极提供高压直流电源。

当紫外线存在时，将引起充气管放电，这样就会产生一个脉冲电流和引起电源的放电。紫外线存在时，电源就会连续不断地重复充电和放电过程，且将火焰的状态转换到燃机控制系统。"点火失败"(Failure to fire)或"火焰丢失"(Loss of flame)是由信号装置显示的。

分布：#4、#5、#10和#11型式：紫外线火焰探测器

八燃烧监测

燃烧监测的任务有二个：一是监视燃气轮机进口温度是否超过规定的最高温度（1124℃），二是监视燃烧部件的热偏差，目的是保证燃烧部件的安全。燃烧监测最有效最直接的途径是在每个燃烧单元出口（通流部分入口）加装温度测量，这样燃烧监测就变得非常简单，而且功率调节也用不着那么复杂。但目前测量技术还无法对如此高的温度实现高精度的有效测量。因此GE在透平排气扩压器后的环行空间均匀安装了24支热电偶用于测量排气温度，再通过对排气温度的运算来判别燃气轮机进口是否超温或出现不允许的热偏差。由于分管回流式燃气轮机在运行中会出现热偏差（变工况时这种热偏差会严重的多），因此GE 给出了允许的分散度。

允许分散度（TTXSPL）＝0.145×TTXM－0.08×CTD+30°F

式中：TTXM排气温度平均值；CTD压气机出口温度。

当工况变动（或功率为预选方式）时，允许的分散度为TTXSPL＋200°F，实质上是让燃烧监测暂时退出。

当燃烧监测出现下列情况时，燃气轮机将被遮断：

①排气温度超过温控（TTXM+40°F。）

②温度最高点与最低第2点差值超过允许分散度0.8倍、最高点与最低点的差超过允许分散度的5倍且最低第2、3点相邻。

③最高点与最低第2点的差超过允许分散度、最高点与最低点的差超过允许分散度的0.8倍且最低1、2点相邻。

④最高点与最低第3点超过允许分散度。

九火焰保护逻辑的设定

以天然气为燃料的燃机，火焰保护逻辑如下：

1在机组点火前如任一火焰检测有信号，则禁止启动。

2在机组点火时，在10S内有任意两个火焰探测器检测到火焰强度大于20%，则认为点火成功。

3在正常运行情况下，四个火检信号（L28FD-A、B、C、D）若有两个探测到火焰，则控制系统认为着火正常。如有超过2个火焰信号检测低于20%强度，则熄火保护动作。机组跳闸。

4而在停机过程中，若脱网后（L52G为“0”）有一个或以上的火焰信号消失并超过6秒的延

时，机组熄火保护动作。机组跳闸。

5.在发停机信号脱网后，如果8分钟内燃机不熄火，则保护动作熄火。