火焰稳定器V形槽式环形稳定器

环形稳定器在涡喷发动机中首先得到应用。WP6发动机采用了单排环形稳定器。它是用镍基合金GH39饭料焊成，由V形环、V形支柱和支座组成。6根V形支柱用来支持V形环和传递火焰。为了加强刚性，在V形板料的边缘采用双层板料焊成。整个稳定器借支座用螺栓固定在后输油圈安装座上。考虑到热膨胀问题，支座上的螺栓孔是长圆孔，其长轴在径向位置，后输油圈安装座用螺栓固定在内锥体末端。

WP7甲发动机采用双排环形稳定器。前排用5根拉杆铰接在内锥体壁上，后排用10根拉杆铰接在扩压器外器上。铰接结构可使稳定器的温度变形得到补偿。

大多数火焰稳定器的工作原理是：使部分已燃高温燃烧产物产生回流运动(即与来流方向相反)作为具有自动补偿能力的持续点火源，以不断点燃新鲜未燃的可燃混合物，从而达到稳定火焰的目的。根据稳定火焰原理而成的常见的火焰稳定器有旋流器、钝体火焰稳定器和强化型同向射流火焰稳定器等 。

火焰稳定器亦称“火焰保持器”，简称“稳焰器”。火焰稳定器是一种用以在燃烧设备中保持火焰稳定的装置。在需要稳定燃烧的燃烧设备中是必不可少的设施 。

与涡喷加力相比，在混合加力的涡扇发动机中，加力的主要特点是外涵冷空气参加燃烧。为了解决低温稳定燃烧问题，广泛采用V形槽式的径向稳定器。在平行进气的F100涡扇发动机中，稳定器由环形主稳定器和径向火焰稳定器组成。主稳定器为单排环形，置于内涵高温燃气流中，用于建立稳定高温热源;主稳定器的内外都是径向稳定器，利用内涵高温热源加热径向V形槽，促进外涵稳定器上的油膜蒸发和混合，并用内涵高温燃气引燃，提高外涵冷混气燃烧的稳定性。不加力时，这些径向稳定器又能促进内、外涵气流的混合。

径向稳定器也用在涡喷发动机上。如Pllφ2C-300发动机是发动机Pllφ-300发动机的改型，为了提高加力温度，去掉原来两排环形稳定器，改为大小各10个(共20个)径向稳定器。由于多槽的回流区化小而总体回流区扩大，传焰能力增强且均匀，使燃烧效率提高，并能减轻燃烧时的压力脉动，改善了燃烧的稳定性 。

V形槽式环形稳定器和V形槽式径向稳定器又称为值班火焰稳定器，是改善低温混气稳定燃烧和扩大稳定工作范围的有效措施。但是稳定火焰是依靠在稳定器后产生紊流区，因而不可避免地会造成流动损失，并且即使加力燃烧室不工作，这种影响依然存在。有些发动机为了提高性能，采用了沙丘驻涡火焰稳定器。

沙丘驻涡火焰稳定器由若干单元组成。这种沙丘驻涡稳定器的外形接近于流线型，因而流动阻力和损失小;同时沙丘驻涡还具有顽强的抗干扰性能。实验结果表明，在同样阻塞比的条件下，这种稳定器与V形槽相比，阻力下降75%~80%，涡流内燃烧的贫油熄火极限扩展了4~5倍，点火风速提高了将近1倍 。

以上三种都是机械式火焰稳定器，被广泛采用。但是，在气流通道中设置非流线型物体及其联接构件，一则结构比较复杂，二则气流的压.力损失较大，此项损失与稳定器的堵塞比、形状、位置以及气流的速度、扩压器的当量扩压角等有关。为了克服这些缺点，气动式火焰稳定器在某些发动机上得到采用。如法国“阿塔”发动机，它通过专用管道自压气机抽气。经喷嘴将高压空气喷进加力燃烧室，与主气流相遇形成非流线型的气柱，借此气柱稳定火焰。这些空气喷嘴位于通常安装机械稳定器的截面。沿圆周均匀分布，喷嘴数目不宜太少。

气动式稳定器的优点是:根据不同的工作状态控制供气量，可形成合适的气柱来稳定火焰，并有利于消除振荡燃烧，避免了机械式稳定器在加力燃烧室不工作时所造成的气流压力损失。

其缺点是:要从压气机中抽气，虽然抽出的气体在加力燃烧室参加燃烧，使发动机获得推力，能补偿一部分推力损失。但总的发动机推力将减少一些.此外，控制系统比较复杂。这是气动稳定器尚未广泛采用的原因之一 。2100433B

空气通过圆柱形网罩进入燃烧器，由此产生足够的压降，以保证燃烧器内空气的均匀分布。之后少量的空气进入中心低速空气区，其余大部分空气会进入到轴向的空气管道内，在抵达火焰稳定器区域后一部分由火焰稳定器以产生旋流风，其余的以轴流风的形式喷射进燃烧区域。稳焰盘采用倾斜角可变的弧形叶片设计，以形成双重区域。在靠近燃烧中心的地方，叶片倾斜角很小，因而形成高浓度的宽广的炽热燃烧气体回流，保证刚进入的新鲜燃料与空气能够持续燃烧。

当燃烧空气流过燃烧器时，这股气流被分为三个部分：一部分被导入内层中心区，在那里与燃料混合以产生稳定燃烧所必须的中心低速空气区；另外一部分流过外层的旋流区，在那里由一组倾斜角可变的弧形叶片施加给这股气流一个切向速度以产生旋流风；第三部分速度增大并完全沿火焰稳定器的轴向流动。内层中心稳定区配有一个可调节的空气进口。在燃烧器工作时，可以从外部对空气进口进行调节以调节内层中心的空气量。

NTFB 燃烧器的适应性使得整套装置在调试时能够很容易地实现性能的最优化。在内层中心区域可以很清晰地观察到火焰的根部状况，这个空气区域空气流速较低，因此这是放置火焰检测器和燃烧器点火器的理想位置。即使在负荷最低的时候，检测器也能到探测火焰，这使得NTFB可以保证其燃烧器达到很高的实际运行的调节比。

气体燃料用三组独立的喷嘴输入。第一组喷嘴位于内层中心管内，确保火焰的稳定性不受燃烧器负荷与总的过量空气条件的影响。第二组喷嘴被用作在回流区内喷射燃料，该回流区成形于外部旋流式喷嘴所配置的倾斜角可调节的叶片处。第三组喷嘴用来最后完成燃料的分级输入，这样布置的目的在于降低氮氧化物的排放。

NTFB燃烧器的显著特征是，其燃气喷嘴可以完全地、独立地即时调节。燃气速度由喷嘴上的一个单独的球阀加以调节，同时喷嘴可以一边旋转一边沿轴向前后移动，这样可以即时调节，迅速实现燃烧性能的最优化，而无须停机调试。其结果是：无论在使用单台燃烧器还是多台燃烧器的项目中，均可实现燃料的高效分级燃烧，并将氮氧化物和一氧化碳的产生降至最低。

在用燃油做燃料时，NTFB使用了特殊的尺寸可调的雾化装置，该装置布置在燃烧器内部，也可以即时调节。如此即可调节雾化蒸汽与燃油的比率，从而控制雾化燃料喷入燃烧空气气流后的扩散。有了这些独特的适应性设计，我们可以很方便地对燃烧空气动力场进行即时调节。所有这些性能都可以在启动时甚至燃烧时调节，而根本不需要停炉。

综上所述，通过对燃烧过程进行精细的调节，即使在锅炉满负荷运行时NTFB燃烧器的性能也能够达到最优化，可以实现最低的排放和最高的效率。

NTFB燃烧器的喉口是直圆筒状的，没有任何扩散。使用扩散喉口对轴流燃烧器是有害的。例如，在应用多台燃烧器的项目中，扩散喉口内的旋流式喷嘴位置的微小变化将改变流动通道内的流通。众所周知，空气的流动平衡若被改变，将对整体燃烧性能产生不利影响。扩散喉口会使空气向外扩散流动，导致火焰张散，进而在狭窄的炉膛内引起严重的火焰撞击问题。扩散喉口的概念对于旧的全旋流燃烧器是必需的，比如CoenDAZ，Peabody-H，和ToddRegister。这些燃烧器都用于产生球状火焰，适用于以煤为燃料改为以燃油为燃料的方形锅炉。不幸的是，这些燃烧器制造商将扩散喉口的概念错误地引入了他们的轴流燃烧器设计之中。NTFB的直圆筒状喉口设计优于扩散喉口的原因如下：首先，直圆筒状喉口容易制造而且造价较低。其次，平行流动空气良好的冷却作用使直圆筒状喉口不会过热。最后也是最重要的是，旋转式喷嘴的布置可以防止燃烧器之间空气流动的不平衡。

1、采用火焰稳定器，使火焰根部能够保持稳定的涡流循环，降低内风的旋转，从而使一次风量可以降低一半。

2、采用拢焰罩，使夹带于气流中的重油不能任意发散而产生煞状效应，火焰形状更加合理，避免窑头高温，延长窑口护铁的使用寿命。

3、外净风有间断的长方形直空喷射，到燃烧器前端后改为环形间隙喷射，同时增大了环形间隙的面积能够拉长火焰，提高窑内的平均温度。

4、旋流叶片安装在内风道前端，距外风筒壁前端2cm，发挥了对火焰的收拢作用，避免窑头高温。可以调节燃烧器的第一道手柄，旋流叶片的位置出厂时定位在标尺的6”位，调整范围0 }6cm，没有负值，内风旋流只能向回拉，拉长火焰。

5、中心风将喷头周围的高温气体吹散顶回，不仅冷却了喷头内部，而且也冷却了端面，从而保护燃烧器头部，延长燃烧器的寿命。