燃烧系统

保证燃烧器燃烧所需的燃料的工业产品

燃烧系统是指为使燃料在锅炉炉膛内充分燃烧，并将燃烧生成的烟气排入大气所需的设备和相应的烟、风、煤(煤粉)管道的组合。燃烧系统应根据燃用燃料的类型，如固体、液体或气体燃料、电站锅炉的类型和燃烧方式，合理选择工艺流程、决定设备和管道的规格、数量，充分考虑必要的裕度，使锅炉和燃烧系统在最安全和经济的情况下运行。燃料系统的功能在于保证燃烧器燃烧所需的燃料。燃烧系统的任务是将燃料中蕴藏的化学能通过燃烧释放出来，转换成可被汽水吸收的热能。因此，燃烧系统的好坏将直接影响到锅炉的热效率。

组成介绍

送风系统

送风系统的功能在于向燃烧室里送入一定风速和风量的空气，其主要部件有：壳体、风机马达、风机叶轮、风枪火管、风门控制器、风门档板、扩散盘。如图《燃烧系统图册》所示。

壳体：是燃烧器各部件的安装支架和新鲜空气进风通道的主要组成部分。从外形来看可以分为箱式和枪式两种，箱式燃烧器多数有一个注塑材料的外罩，且功率一般较小，大功率燃烧器多数采用分体式壳体，一般为枪式。壳体的组成材料一般为高强度轻质合金铸件。

风机马达：主要为风机叶轮和高压油泵的运转提供动力，也有一些燃烧器采用单独电机提供油泵动力。某些小功率燃烧器采用单相电机，功率相对较小，大部分燃烧器采用三相电机，电机只有按照确定的方向旋转才能使燃烧器正常工作。

风机叶轮：通过高速旋转产生足够的风压以克服炉膛阻力和烟囱阻力，并向燃烧室吹入足够的空气以满足燃烧的需要。它由装有一定倾斜角度的叶片的圆柱状轮子组成，其组成材料一般为高强度轻质合金钢，也有注塑成形的产品，所有合格的风机叶轮均具有良好的动平衡性能。

风门控制器：是一种驱动装置，通过机械连杆控制风门档板的转动。一般有液压驱动控制器和伺服马达驱动控制器两种，前者工作稳定，不易产生故障，后者控制精确，风量变化平滑。

点火系统

点火系统的功能在于点燃空气与燃料的混合物，其主要部件有：点火变压器、点火电极、电火高压电缆。

点火变压器：是一种产生高压输出的转换元件，其输出电压一般为：2×5KV、2×6KV、2×7KV，输出电流一般为15~30mA。

点火电极：将高压电能通过电弧放电的形式转换成光能和热能，以引燃燃料。一般有单体式和分体式两种。

电火高压电缆：其作用是传送电能。

监测系统

监测系统的功能在于保证燃烧器安全的运行，其主要部件有火焰监测器、压力监测器、监测温度器等。

火焰监测器：其主要作用是监视火焰的形成状况，并产生信号报告程控器。火焰检测器主要有三种：光敏电阻、紫外线UV电眼和电离电极。

燃料系统

燃料系统的功能在于保证燃烧器燃烧所需的燃料。燃油燃烧器的燃料系统主要有：油管及接头、油泵、电磁阀、喷嘴、重油预热器。燃气燃烧器主要有过滤器、调压器、电磁阀组、点火电磁阀组。

电控系统

电控系统是以上各系统的指挥中心和联络中心，主要控制元件为程控器，针对不同的燃烧器配有不同的程控器，常见的程控器有：LFL系列、LAL系列、LOA系列、LGB系列，其主要区别为各个程序步骤的时间不同。

系统组成

工业燃烧系统一般由燃烧器送风系统、点火系统、燃料系统以及电控系统四个部分组成。对于燃烧系统包含的部件，典型的燃烧系统包含渐缩件、燃烧室内衬、流量套管、燃料喷嘴、燃料筒、端帽、端盖的从头到尾的全部组件，还有其他辅助硬件包括交叉燃烧管、火花塞、火焰探头。另外，可能会有各种燃料和空气输送元件例如放气阀、止回阀和软管等。

系统的类型

在常规开式循环燃气涡轮中，燃烧是一个连续的过程，其中燃油在压气机供给的空气里燃烧；只有在燃烧起始过程中才需要电火花，之后火焰必须自行维持。设计师在燃烧室结构上有很多选择，因为飞机和地面装置在重量、体积和迎风面积的不同要求可能使解决方案大相径庭。近年来，氮氧化物(NOx)排放量的严格限制对工业和航空燃气涡轮的燃烧设计均产生了很大的影响。

最早的航空发动机采用单管燃烧室，如图《单管燃烧室》所示，空气从压气机中流出后，被分成若干股独立的气流，分别进人到各自相应的燃烧室内。这些燃烧室环绕在连接压气机和涡轮的轴上，每个燃烧室都有各自的燃油喷嘴，连接到共用的燃油总管上。该布局特别适用于装有离心压气机的发动机，因为流体在扩压器中分成了独立的流束。单管燃烧室最大的优势是只用针对其中一个单管燃烧室进行研究即可，其空气流量和燃油流量只占整个燃烧室中的很小一部分。对于航空装置而言，单管燃烧室在重量、体积和迎风面积方面不太理想，所以现在的航空发动机设计不再采用这种燃烧室。小型燃气涡轮，比如辅助动力装置(APU)和车用装置，经常都设计成单管燃烧室。

单管燃烧室仍然广泛应用于工业发动机，但是最新的设计采用环管系统，其每个火焰筒均匀地环绕在一个环形机匣上。西门子“台风”采用的正是这种系统；GE公司和威斯汀豪斯公司的工业燃气轮机也采用这种布局。气流从轴流压气机下游的扩压器流出后会发生回流；利用这一现象可以将压气机一涡轮连接轴的总长度大幅减短，而且便于维修燃油喷嘴和火焰筒。

就布局而言，最紧凑的是环形燃烧室，这种布局有利于在特定的直径范围内最大限度地利用空间；既可减少压力损失，也使得发动机的直径最小。环形燃烧室存在几处不足，因此首先研发了环管燃烧室。

第一，尽管可以使用许多燃油喷嘴，然而很难获得均匀的油气分布和出口温度分布。

第二，环形燃烧室结构上不牢固，很难避免炽热的火焰筒壁发生翘曲。

第三，与单管燃烧室只需采用多组火焰筒中的一个单管开展试验相比，大多数环形燃烧室研究工作必须针对整个燃烧室进行，这就要求试验设备能够提供满足发动机所需的全部空气流量。

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