火焰长度与喷嘴的配风以及燃烧室技术

《火焰长度与喷嘴的配风以及燃烧室技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、火焰长度与喷嘴的配风以及燃烧室技术   一般燃烧器或喷嘴内的火焰长短、大小都受制于燃烧室(或炉膛)空间尺寸，特别是火焰长度对燃烧室后部构件的安全、可靠上作至关重要，如燃气轮机的涡轮部件、工业炉窑及锅炉的炉壁等。在工业炉及锅炉燃烧器上调整火焰尺寸和形状是为满足不同用户要求必须解决的问题。在高性能航空发动机上长期来开发的短环形燃烧室，实际上就是以短的燃烧室达到增大推重比。为此，人们对火焰长度的研究极为重视．只是它与太多因素有关．至今尚无准确的理论公式来决定火焰长度(特别是强制供风的喷嘴)，已有的研究结论是在各种型式和形状的喷嘴(包括喷嘴)的燃烧试验基础，归纳出经验公式。由这些经验关系式可以揭示

2、影响火焰长度的主要因素，提供了调整火焰长度的主要措施。1、不同燃料与喷嘴的火焰长度经验关系式我们摘录了部分文献中的强制供风(即流动气流)时，采用不同燃料与烧嘴(或喷嘴)在燃烧时的火焰长度的试验关系式度结果。由表可见，影响火焰长度的主要因素是：1)燃料流量(或压力)或输出功率越大，火焰越长；2)过量夺气系数A越小，火焰越长；3)助燃空气旋流有利丁缩短火焰长度；4)喷嘴喷雾角增大，火焰缩短；5)内混式喷嘴的火焰长度比外混式的短；6)气体燃料比燃油的火焰短，重质燃油比轻油的火焰长，煤粉火焰更长。2、调整火焰长度的方法    一般火焰长度调整是在燃烧器输出功率(或燃料供给应量)及燃料种类不变的条件

3、下，以及空气过量系数也不变(特别是有燃气气氛要求的)的前提下，进行火焰尺寸的调整。根据已有经验，以下方法是行之有效的。(1)喷嘴方面1)燃气喷嘴(或烧嘴)的助燃空气旋流比直流时的火焰短；经多扎喷头喷出燃气比单股射流的火焰短；燃料气与助燃空气都经过旋流的火焰更短。总之，促使燃气与宰气尽快均匀混合，有利于缩短火焰长度。2)燃油喷嘴方面又有如下措施：a．增大喷雾锥角是缩短火焰常用方法，如锅炉用全自动燃油燃烧器采用的压力雾化喷嘴的喷雾角由45°增至60~～90度，则可缩火焰100，200mm。但是必须注意燃油不可碰壁，否则产生严重冒烟和燃烧不完全。b．采用宅气(蒸汽)雾化喷嘴比压力雾化喷嘴有利于缩

4、短火焰长度。为发展高推重比的航空燃气轮机，所研制的短环形燃烧室采取了许多措施来缩短燃烧室长度，其中法国的三代燃烧室上采用了不同供油喷嘴，即由压力雾化喷嘴改为蒸发管和空气雾化喷嘴，对缩短燃烧室长度足很有效的。当然燃烧室的容积大幅度缩小，还与它们的容热强度提高有关，即燃烧室温度与压力增加，为此还必须在燃烧室火焰筒的冷却技术上采取相应的有力措施。c．采用内混式比外混式空气(蒸汽)雾化喷嘴的火焰短，约为80％。b和c项的作用是减少燃烧准备的混合和蒸发过程所需要的空间和时间，因此改善喷嘴雾化质量(减小雾滴及煤粉直径)尤为重要。(2)配风方面1)增大一次风量，一般可使火焰变短。特别是对于挥发分少的煤燃

5、料，以及重质燃油，增大一次风量是十分必要的。但是燃料喷雾喷嘴的根部风不可太大，或者煤粉与一次风混合物喷出速度要小。文献是在大型燃油燃烧器由烧柴油和烧重油时，将稳焰器上的中心孔结构及盘上小孔数量进行修改，在燃烧1000kg/h油量时使火焰长度由5～6m缩短到3.5m左右的专利技术。2)改变稳焰器上切向槽(或旋流器叶片角度)和二次风旋流片的倾斜角，以增大旋流度，可以大幅度缩短火焰长度．已为大量实践所汪实行之有效。但是必须适度，否则气流扩张角过大，引起燃油碰壁产生严重冒烟，另外也造成过大压力损失。该措施对燃气燃烧器也是凑效的。3、强化燃烧的新型燃烧室方案国内外在开发航空燃气轮机、工业炉及锅炉燃烧

6、装置中，为缩短燃烧过程(即缩短火焰长度)，采用强化燃烧的原理，提出和研制了许多新型燃烧室方案。相应在燃料和空气供给方式，燃烧室内空气动力学等方面有所创新，启发和开阔了人们的思路。(1)航空燃气轮机的新型短环燃烧室方案美国NASA于20世纪70年代初提出几种短环形燃烧牵方案，在燃油喷嘴、气流组织及燃气掺混等方面采取创新方案，经历了广泛深入的发展研究，日臻完善，逐步被采用。1)双环腔冲碰进气燃烧室，它采用诱导式扩版器方案，冲压式进气有效地利用了压气机出气流高的速度头以形成强的紊流燃烧区。经多次试验研究和完善，已成功地应用于P&W公司的F100-PW-100，F40l-PW-400等加力涡扇发动

7、机上；GE公司的F3发动机也借鉴了该顾技术成果。2)单侧进气短环燃烧室，它也是一种冲压进气燃烧室，在英国的RBl62—86助推涡喷发动机(用于“三叉戟”3B型客机)上的燃烧空采用了此方案。3)涡流筒(罐)式燃烧室，它采用了大量小涡流筒使燃油预混并稳定燃烧，主燃区和掺混区几乎合二为一，因此燃烧室很短。美国的工业燃气轮机LM6000燃烧室头部采用了类似结构。4)掺混静予燃烧室．它的主燃区采用带空气杯的蒸发式喷嘴，并将涡轮第一