燃气轮机燃烧室燃烧稳定性分析

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1、燃气轮机燃烧室燃烧稳定性分析杨勇艾松贾文东方电气东方汽轮机有限公司，四川德阳618000摘要:介绍了燃烧稳定的经典理论，阐述了火焰稳定性的控制方法，结合文献探讨了振荡燃烧的机理。针对某F级燃气轮机燃烧室的结构特点，从喷嘴和空气旁路两方面分析了该F级燃气轮机燃烧室的燃烧稳定性，结果表明该F级重型燃气轮机燃烧室结构能够有效保证燃烧稳定。关键词:燃烧稳定;控制方法;振荡燃烧;重型燃气轮机;燃烧室中图分类号:TK473.2文献标识码:A文章编号:1001－9006(2012)01－0025－05AnalysisofCombustionStabilityofGasTurbineCombustorYAN

2、GYong，AISong，JIAWen(DongfangSteamTurbineCo．，Ltd．，618000，Deyang，Sichuan，China)Abstract:Theclassicaltheoryofcombustionstabilityisintroducedandthecontrolmethodsofflamestabilityaredescribed．Combinedwithliteraturethemechanismoftheoscillatingcombustionisdiscussed．FromthestructuralcharacteristicsofoneF-Cl

3、assgasturbinecombustor，thenozzleandtheairbypass，combustionstabilityofthisF-Classgasturbinecombustionchamberisanalyzed，andresultsshowedthat:thisF-Classgasturbinecombustorstructurecanguaranteecombustionstability．Keywords:combustionstability;controlmethodsofflamestability;theoscillatingcombustion;heav

4、yindustrialgasturbine;combustor燃气轮机是把燃料化学能转变为机械能的动力烧中非定常热释放驱动的大幅值的破坏性的压力震装置，因其功率大、效率高、体积小、工作可靠和荡，也称为热声振荡燃烧(Thermoacoustic［4］污染低等优点，在发电、天然气管道输送、电厂改OscillationCombustion)。为了燃气轮机在实际运造与船舶动力等领域有广阔的市场前景。先进燃气行中燃烧稳定，既要研究稳定燃烧的机理及过程，轮机是21世纪动力设备的核心，也是目前世界上又要研究预测不稳定燃烧的数学模型以指导燃烧室［1］标志一个国家工业基础先进程度的关键技术。的设计和运行，更为

5、重要的是摸索出一套能够控制燃烧室是燃气轮机的重要部件，是燃气轮机的燃烧室不稳定燃烧的措施。目前人们已经在使用各“心脏”。为了保证燃气轮机运行的可靠性就必须种方式对燃烧不稳定现象进行研究，本文将就燃烧确保燃烧室在任何工况下都能稳定燃烧，不发生熄室的火焰稳定做理论上的简单探讨，从结构方面分火、回火、火焰伸长或强烈的火焰脉动。燃烧室熄析某F级燃气轮机燃烧室的火焰稳定性，为燃气火导致燃气轮机重新启动;回火可能导致喷嘴烧轮机燃烧室火焰稳定性的进一步研究打下基础。坏;火焰伸长到一定程度，将烧毁燃气轮机的透平1燃烧稳定经典理论叶片;强烈的火焰脉动可能导致燃烧室部件的结构［2］性破坏，减少部件的工作寿命。广

6、义的燃烧稳1.1一维火焰稳定性条件定性是指在宽广的工作范围内平稳燃烧和火焰保持对燃气轮机燃烧室来说，实现稳定安全燃烧是［3］在燃着状态的能力。狭义的燃烧不稳定是指燃极其重要的。这就要求一旦着火后，在各种运行工收稿日期:2011－10－20作者简介:杨勇(1983－)，男，2010年毕业于同济大学热能工程专业，工学硕士，助理工程师，现在东汽从事燃气轮机燃烧室设计工作。25况下保证火焰稳定。通常将火焰稳定分为两种:低会熄火，典型的火焰稳定的包线如图3所示。点火速火焰稳定和高速气流的火焰稳定。此外，扩散火过程也有贫燃料和富燃料极限，类似于图3的稳定焰稳定性和预混火焰稳定性是有区别的，在稳定火性极限

7、。点火包线在稳定包线以内，因为在点火启焰的方法上有各自的特点。为了深入讨论火焰的稳动状态下建立稳定燃烧比燃气轮机正常运行状态下定性，首先需要研究一维火焰的稳定性条件。研究稳定燃烧要困难得多。一维火焰稳定性的前提包括2个:(1)可燃混合气的燃料浓度在火焰传播界限范围之内;(2)平面波的横断面直径比熄火直径大得［5］多。如图1所示，如果火焰传播速度Sv与可燃混合气体流动速度Un相等，即Sv=Un火焰就稳定在管道内