摘要：燃烧室是燃气轮机最重要的组成部分，其被比作是燃气轮机的“心脏”，燃烧室工作的高效性以及可靠程度从根本上也决定了燃气轮机运行过程中的工作效率与可靠性。而在燃气轮机燃烧室中火焰筒则是其核心零部件，火焰筒由于热应力和疲劳应力的作用并且又因为长期处于温度过高、振动激烈以及严重热碰撞的外部环境下，所以火焰筒极易发生安全事故。总而言之，要使燃气轮机燃烧室能够得到长期稳定发展应合理应用火焰筒耐温技术。
关键词：燃气轮机；燃烧室；火焰筒；耐温技术
前言
目前我国现代的发展趋势来看，燃气轮机燃烧室要朝着对环境污染程度最低以及发电机工作效率最高的目标来进步发展。因此要达到这一目标关键就在于燃气轮机运作过程中适当使用有效措施以提升发电机的进气温度。火焰筒耐温技术是在燃气轮机燃烧室工作中应用最广泛的一项技术方法，能够有效提高燃气轮机的耐温程度，并且为燃烧室发电机的高效运作奠定稳定的基础。
1火焰筒耐温技术的内涵
火焰筒是指在燃气轮机燃烧室内负责控制生产材料进行燃烧和冷却作用以及掺杂混和等操作的金属薄壁筒体。而在燃气轮机燃烧室内应用的火焰筒耐温技术主要包括耐高温材料技术、避面冷却技术以及热障涂层技术三种。耐高温材料技术的作用主要是为燃烧室材料燃烧的质量保障提供稳定的技术条件，使燃气轮机的抗温能力增加。耐高温材料从最初期的不锈钢材料逐渐转变为各种各样的金属间化合物、铁基、金属基复合材料以及钴基等材料；壁面冷却技术是燃气轮机燃烧室内火焰筒技术中最重要的一种技术方法，其保证了生产材料处于一个计较安全的区域范围之间。壁面冷却技术从最初期的比较单一的方法向运用多种冷却技术进行冷却材料的综合方法转变，其主要功能为能够使燃气轮机燃烧室充分利用冷却空气的作用。此外，壁面冷却技术比较复杂并且难度比较大；热障涂层技术是指在生产材外层涂抹上一些导热系数比较低而且吸收能力比较差的生产材料[1]。热障涂层技术由于火焰筒和涡轮的零部件抗高温的标准也在一定程度上有了快速的进步。
2火焰筒耐温技术在燃气轮机燃烧室内的发展与应用
2.1耐高温材料技术的发展
耐高温材料技术在火焰筒耐温技术中有很大的发展空间，耐高温材料主要有陶瓷基复合材料以及金属间化合物材料等。陶瓷基复合材料：陶瓷基复合生产材料在燃烧室的高温状态下能够保持一种腐蚀抵抗能力较强、氧化抵抗能力强以及强度比较高的特点。其在燃气轮机燃烧室内是主要的加工工艺的生产材料。其中在陶瓷基复合材料生产过程中Sic材料以及Si3N4材料应用最为广泛。两者具有比较高效的单位体积质量的材料强度，并且如果当生产材料作用效果逐渐降低时，这种作用是并不是像其他材料一样其功能瞬间消失而破损，而是通过逐渐失效的方式进行。除此之外，尽管陶瓷基复合生产材料具有比较优质的优点，但是它无法达到燃气轮机燃烧室内所需要的那种持久程度以及韧性。对于提高它的持久程度以及韧性的方法可以通过放入纤维以及粒子的作用来实现减少破损的现象。在燃气轮机燃烧室内合理运用陶瓷基复合材料一方面可以有效降低冷却作用下产生的空气含量以及燃烧室燃烧材料排出的污染废弃物，进而增加燃气轮机燃烧室出口温度的收益。另一方面，陶瓷基复合材料能够促进减少生产材料的质量并且提升它的抗温作用；金属间化合物生产材料即在金属以及金属之间或者是在金属原子以及类似金属之间通过共价键的方式所形成的一种化合物。金属间化合物能在一定程度上提升金属之间的综合强度，进而提高金属化合物材料的抗高温程度[2]。
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2.2壁面冷却技术的发展
壁面冷却技术主要包括单一冷却技术以及复合冷却技术两种冷却方式。单一冷却技术进行燃烧室冷却的方法有很多，其包括天窗冷却、对流冷却、叠加环冷却、多斜孔冷却以及冲击冷却等等。由于在燃气轮机燃烧室内单一冷却技术中的天窗技术具有质量比较轻、加工方式比较简单易操作以及成本费用比较低的特点，所以其比较广泛的应用于燃烧室的火焰筒壁面冷却技术当中。但另一方面天窗冷却技术也具有一定的缺陷，其主要包括：天窗冷却技术在运用过程中能够产生很大的应力并使其集中会引起天窗根部发生开裂等不良现象，并且天窗运用钣金的方法进行材料加工时会很大程度上难以有效掌控天窗的开孔面积，从而导致冷却塔的内部空气出现漩涡现象或者空气因为受到风力磨作用从而影响水流的速度，最终会导致使用天窗冷却技术的燃烧室火焰筒壁面的使用年限有所减少，不能充分使天窗冷却技术完全应用于燃烧轮机燃烧室中；复合冷却技术复合冷却技术主要是通过运用两种或者两种以上的冷却方法[3]。其主要方法包括：冲击冷却技术与气膜冷却技术相结合、冲击冷却技术和斜孔冷却技术相结合、对流冷却技术和气膜冷却技术共同使用等等。其中冲击以及气膜冷却技术相结合是指在正常状态下的气膜冷却技术的基础上再运用冲击冷却技术，使空气冷却然后通过冲击壁面进而再对气膜避面进行冲击作用来冷却，最后进入气膜孔内，并使其产生连续气膜以更好的维护火焰筒壁面。
2.3热障涂层技术的发展
伴随着我国现阶段的发展趋势，由于燃烧室内燃气轮机的发动机对抗温程度有了更高的要求，所以热障涂层技术也在燃气轮机燃烧室内得到了快速的发展以及应用[4]。热障涂层技术主要是通过在温度比较高的状态下使燃气和壁面之间有一个隔热层或者对比较多的入射燃气产生的辐射进行反射作用从而降低火焰筒壁面温度。就我国大多数燃气轮机燃烧室内的火焰筒壁面主要都是使用等离子火焰喷涂的工艺方法来进行对生产材料的底面和面层的涂抹工作。但是由于喷涂的流程以及参数指标进而会使对涂层的作用效果达不到预期目标，在一定程度上会降低燃气轮机燃烧室的工作效率。所以，我们应着重加强对热障涂层技术的探究以及实际应用。除此之外，我国较为先进的热障涂层技术因为其成本费用比较高，所以现阶段大多数都使用具有良好的紧密涂层以及腐蚀抵抗能力强和抗疲劳功能较强的涡轮叶片进行喷涂工艺，其在热障涂层技术应用中最为广泛[5]。而且具有比较良好的隔热效果。伴随着工艺方法的迅速发展，热障涂层技术广泛应用于火焰筒壁面的喷涂工作中能够有效促进火焰筒壁面的较强的抗疲劳性能以及抗高温状态的提高。
3总结
在燃气轮机实际运行工作过程中应时常保持燃烧室内部以及外部环境的干净整洁程度。其可以通过使用技术方法来探究污染物的产生规律并依据社会层面上相关法律法规制度进行燃烧室的燃烧工作，有助于减少燃气轮机在具体运行中所产生的污染物。而对于一些温度比较高的燃气轮机燃烧室可以使用火焰筒耐温技术来加强燃烧室内燃气轮机在燃烧过程中的稳定功能以及能够有效使其出口温度系数下降。除此之外，火焰筒还能够避免在高温工作状态下对燃气轮机的轴与机匣带来不良后果。
参考文献：
[1]赵传亮，呼姚，马宏宇，et al.燃气轮机燃烧室火焰筒耐温技术的发展与应用[J].航空发动机，2016，42（4）：47-54.
[2]郭雪岩，潘哲铭，杨帆.燃气轮机燃料轴向分级燃烧室的数值分析[J].能源研究与信息，2018，v.34；No.132（02）：58-66.
[3]刘帅，刘玉春.重型燃气轮机发展现状及展望[J].电站系统工程，2018，34（05）：65-67.
[4]高磊，汪军.燃气轮机燃烧室的现状及发展趋势[J].能源研究与信息，2017（3）.
[5]熊庆荣，朱国成，钟明.三头部燃烧室火焰筒壁面温度测试研究[J].航空动力学报，2016，31（4）：775-779.
论文作者:杨再勇
论文发表刊物:《基层建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/7/26
标签：燃气轮机论文; 燃烧室论文; 技术论文; 火焰论文; 热障论文; 材料论文; 耐温论文; 《基层建设》2019年第11期论文;