炉墙内壁最高温度和平均温度的计算

18.4.1　炉墙内壁最高温度和平均温度的计算

炉墙内壁最高温度的计算用以正确地选用炉墙耐火材料，炉墙内壁平均温度的计算用以确定炉墙各层温度分布、核定锅炉外壁温度和锅炉的散热损失。

图18.12　炉墙最高温度的位置

炉膛中有水冷壁遮护的炉墙内壁温度是不均匀的，管子正背后的温度最低，两管子间A点的温度最高（见图18.12），就以此点温度作为炉墙内壁的最高温度。炉墙内壁最高温度与炉墙和水冷壁管中心距离e有关，当e很大时，管子对炉墙的热影响已基本不存在，火焰对炉墙的照射是均匀的，这时就不存在炉墙内壁的最高温度，只有炉墙内壁平均温度。

令

式中：a为相对节距，a＝s/d。

只有当e≤e′时，才计算炉墙内壁最高温度，当e＞e′时，只计算炉墙平均温度，并据此选用炉墙的材料和厚度。

炉墙内壁最高温度为

炉墙内壁平均温度为

式中：T₁，T₂，T₃为火焰、管壁及炉墙的绝对温度，K；a₁，a₂为火焰、管壁的黑度；x_A1，x_A2为由炉墙最高温度点A点到火焰及管壁的角系数；x₁₂为火焰与管壁之间的平均角系数。

计算公式中各量的计算值按以下规定确定：

1.火焰温度T₁

火焰温度T₁一般直接取自锅炉热力计算，亦可按下述原则确定：

（1）计算火焰中心附近的炉墙内壁最高温度时，取

式中：T_c为燃料燃烧温度，K；Ta为理论燃烧温度，K。

（2）计算炉膛其它部位的炉墙内壁最高温度时，取

式中：T″_l为炉膛出口烟气温度，K。

（3）计算炉顶部位炉墙内壁最高温度时，取

（4）计算冷灰斗部位炉墙内壁最高温度时，取

式中：T_hd为冷灰斗处烟气温度，一般可取1073～1173K。

（5）计算炉膛部位炉墙内壁平均温度时，T₁按式（18.5）计算。

（6）计算对流烟道部位炉墙内壁平均温度时，取

式中：T′，T″为烟道进出口烟气温度，K。

2.火焰黑度a₁、水冷壁管黑度a₂

火焰黑度a₁与炉内燃烧状态有关，一般按锅炉热力计算取值。水冷壁管黑度a₂可由表18.12查取。

表18.12　受热面及炉墙黑度

3.管壁温度T₂

在炉墙热力计算中，管壁温度T₂一般取管壁向着炉墙面的平均温度，常近似地按管内工质温度t加上一个附加值Δt来计算，即

T2＝t＋Δt＋273

式中：t为管内介质温度，℃。对管内有汽水混合物的炉膛水冷壁，t就是饱和温度；Δt为温度附加值，℃。对于光管水冷壁Δt＝60℃；对于壁式辐射过热器Δt＝70℃；对于对流过热器Δt＝40℃；对于省煤器Δt＝30℃。

4.角系数x_A1、x_A2及x₁₂

角系数x_A1是由最高温度的A点到火焰的角系数，其值与水冷壁相对节距a＝s/d及参数c＝有关，在a和c已知时可从图18.13查取，也可用下列公式计算：

图18.13　确定角系数xA1的曲线

x_A2是由最高温度的A点到水冷壁管的角系数，式如：

角系数x₁₂是火焰到水冷壁管的平均角系数，与水冷壁结构和管子相对节距有关，其值可由图18.14查取，或用下式计算：

无水冷壁遮护的烟道炉墙的内表面温度计算式为：

式中：x₃₂为炉墙与管族的角系数，在管族排数很多时，x₃₂≈1；a₁为烟道中烟气的黑度；q_d为烟道炉墙内壁面对流换热强度，W/（m².℃）。计算式为

图18.14　确定角系数x₁₂的曲线

1—紧挨炉墙的水冷壁；2—半埋入炉墙的水冷壁

式中：q₅为烟道炉墙外壁面的散热强度，W/（m²·℃）。计算式为

式中：C₃为炉墙壁的辐射系数，W/（m²·℃）。计算式为