燃气轮机等离子点火系统实验研究

针对某型燃气轮机等离子点火系统和天然气燃料喷嘴,在不同的工况条件下,对其点火性能进行实验研究.实验数据表明,在不同的燃料进口压力和空气压力条件下,可以得到等离子点火系统的工作极限范围.在对实验现象的分析中得出了此喷嘴与等离子点火系统的工作范围,以及等离子点火火炬的性能,这对分析此火炬能否点燃主燃料炬具有指导意义.

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第 1 9卷第 2期 2 O年 6月 06

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燃气轮机等离子点火系统实验研究冀光，张文平，勇穆(尔滨工程大学动力与能源工程学院，尔滨哈哈摘

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要：针对某型燃气轮机等离子点火系统和天然气燃料喷嘴，在不同的工况条件下，对其点火性能进行实验

研究。实验数据表明，同的燃料进口压力和空气压力条件下，以得到等离子点火系统的工作极限范围。在不可在对实验现象的分析中得出了此喷嘴与等离子点火系统的工作范围，以及等离子点火火炬的性能，这对分析此火炬能否点燃主燃料炬具有指导意义。 关键词：燃气轮机；等离子点火系统；点火性能；工作范围

中图分类号：K7 . T 439

文献标识码： A

文章编号： 0— 892￣ )— 09 0 1 9 28( 0 0 0 04— 4 2

现代燃气轮机以其体积小、重量轻、运行可靠、机动性好、自动化程度高、单机功率大、维护简单等优点已经广泛应用于航空、船舶、电力、铁路、石油和天然气输送等诸多工业领域。控制燃气轮机的点火和燃烧过程将直接关系到整机的工作可靠性和经济性。特别是在高空燃气轮机上，缩短点火迟滞时间， 扩大点火范围(高海拔、低气压、高飞行速度等)必，将关系到燃气轮机的工作性能，进而影响到整个飞行器的安全。所以，实现燃气轮机燃烧室的可靠点火至关重要。研制一种可靠的点火系统，提高燃料的燃烧效率是提高燃气轮机性能的有效途径之一。 目，前针对易燃混合物的最常用的点火方法… 1主要有以下 4种：利用炽热表面；小火焰；电①②③

开始进行。研究发现，这部分气体主要有两个作用： 产生具有高能量的活化因子 (如分子的裂解产一

、

物)使之成为活化中心，,引发深层次的化学反应；

二、提高气体温度，使之运动速度增加，大分子间加碰撞，引发化学反应。这样，基本的点火要求得以满足，通过热传导和对流传热，把能量向四周扩散，逐渐引发整个流域的燃烧发生。

活化因子的生成并非只能在高温条件下，相关研究表明，在光裂解[或电子放 g[时的电子撞击 2] g3]裂解也可以产生活

化因子。美国的研究人员在光化学点燃 H/ 2H/ 2o、 2空气、 H/ 2 C 4o混合物的研究中发现，采用耗能比热量点火源更低的低能量脉冲激光点火源，可以实现点火并获得活化因子 O原子和 H 原子。但用纯光化学点火必须保证活化中心有足够高的活化因子密度 (活化因子数量大于 1" m 3, 0 c I)

火花；④激光感应点火。它们的主要缺点是：较长的 点火迟滞时间并且热源持续时间短 (利用炽热表

面)容易熄灭并且需要一定量的气流来维持 (;小火焰)需要一个高能量的脉冲激光源 (;激光感应点火)。电火花点火是一种可靠的、已被广泛接受的点火方式。这些点火方式都存在一个共同的问题：点

为了维持这一条件，常要使混合气体的温度达到通几百摄氏度。因为在低温情况下，活化因子的再聚合反应速率大大高于活化因子与稳定分子的反应速率，这样燃烧反应将被中断。因此这种点火方法目 前不能得到广泛应用L,此研究证明了活化因子 4但 J

火过程只发生在一个很小的体积范围内，在混合气体轴向速度较大而火焰横向传播速度较小的情况下，必将导致燃料的不完全燃烧。 所有这些点火方法基本是依据点火的热理论， 在点火瞬间(如电火花放电瞬间)使其周围的混合，气体温度急速升高，使得这个小体积内的放热反应

的存在必将有效促进点火的成功率。 俄罗斯、乌克兰[等前苏联国家采用空气等离 ]子体点火方法实现了燃气轮机的多工况点火。此点火方法的基本思想是：空气流经一个高电压的热电 弧，气体在高温和电子的作用下电离，生成一个高温

收稿日期： 0.21 2 51-2 0作者简介：冀光 (99 . 15一)哈尔滨工程大学博士研究生 .研究方向：船舶动力装置总体性能与系统分析。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/x9o4.html