炉膛传热过程及特点

9.2.1　炉膛传热过程及特点

进入炉膛的燃料与空气混合，着火燃烧后生成高温的火焰（烟气），通过传热过程将热能传递给四周水冷壁管中的工质，到达炉膛出口处，烟气被冷却到某一温度后进入对流烟道。

炉内传热具有如下特点：

（1）炉膛内的传热过程与燃料的燃烧过程同时进行，参与燃烧与传热过程的各因素相互影响。例如，燃料种类不同燃烧过程不尽相同，形成的火焰成分及温度场不同，炉膛的吸热量就会不同，即传热过程不同。反之，传热过程不同就会导致温度场发生变化，影响燃烧及燃尽。

（2）炉膛传热以辐射为主，对流所占比例很小。这主要是因为炉膛内火焰温度较高，例如1000℃左右，而四周水冷壁管的温度较低，不大于400℃。炉膛内烟气流速较低，因此，对流传热量占总换热量的份额很小，一般小于5%。

（3）火焰与烟气温度在其行程上变化剧烈。对于一般的煤粉炉，炉膛中心线上的温度变化见图9.1所示。

图9.1　火焰温度沿炉膛高度的变化^［1］

（锅炉的额定负荷220t/h；测定时的负荷170t/h）

1—α＝1.15；2—α＝1.28

由图可见，火焰温度的变化幅度很大，并且先升高，后降低。出现这种现象的原因是：在火焰根部，燃料燃烧生成的热量大于辐射传热量，因此火焰温度升高。火焰继续上升，可燃物逐渐燃尽，燃烧生成的热量小于辐射传热量，因而火焰温度下降。于是存在一个点，在该点火焰温度最高，称该点为火焰中心。

（4）火焰在炉膛内的换热是一种容积辐射。辐射换热量与整个炉膛的形状和尺寸等有关。容积越大，炉内换热量越多，炉膛出口烟气温度越低。反之，炉膛内换热量越小，炉膛出口烟气温度越高。

（5）运行因素影响炉内传热过程，若运行过程中有污染发生，污染后的受热面表面温度升高，导致炉膛换热量降低。