第4章 燃烧室

4.1 燃烧室的基本工作原理与结构

4.1.1 燃烧室的基本工作原理

燃烧室是燃气轮机的动力发源地，是燃气轮机的三大核心部件之一。燃气轮机相比蒸汽轮机的一个重要特性在于，蒸汽轮机需要通过传热由外部（锅炉）供给热量，而燃气轮机则通过直接在内部进行化学反应（燃烧过程）获取热量。在机组结构布置方面，燃烧室位于压气机之后、透平之前，如图4-1所示。燃烧室在气动方面与压气机、透平有紧密联系，但在机械功方面无功的传递，因而相对比较独立。

图4-1 燃烧室位置示意图

在常规的等压加热燃烧室中，燃烧室的作用是完成燃料和空气的等压加热过程，将燃料的化学能转化为热能，产生高温高压燃气供给透平。从设计角度讲，透平前的温度越高，燃气轮机效率越高、功率越大。在燃烧效率、污染物排放、稳定性要求等一系列的限制条件范围内，燃烧室必须要能够产生透平进口所需要的进口温度，同时维持工质的压力损失小。由于在目前的材料和冷却技术下，透平叶片难以承受常见的碳氢或氢混燃料燃烧后产生的高温，因此，常规的燃烧室在工作时，通常需要将燃烧产物与压气机送来的另一部分空气进行均匀掺混，使其温度降低到透平进口的初温水平。

在实际运行过程中，燃气轮机通过改变燃料量来适应输出功率需求的变化，即通过改变向系统供入的热量来改变机组发出的功率，因此，燃烧室是燃气轮机的关键调节部件，在机组输出功率变化过程中应能够高效而可靠地工作。

此外，燃气轮机机组的排放水平完全取决于燃烧室的性能，因此，燃烧室的设计还需要考虑控制污染物排放，使机组排放满足要求。