浅析节能新规后的炉墙传热计算
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摘 要：本文介绍了节能新规程出台后炉墙传热计算的必要性，不同炉墙形式的计算方法以及计算时应注意的几个问题。
关键词：节能；炉墙；传热计算
概述：
2010年8月国家质检总局批准颁布《锅炉节能技术监督管理规程》，《规程》规定：锅炉炉墙、烟风道、各种热力设备、热力管道以及阀门应当具有良好的密封和保温性能。当周围环境温度为25℃时，距门（孔）300mm以外的炉体外表面温度不得超过50℃，炉顶不得超过70℃，各种热力设备、热力管道及阀门表面温度不得超过50℃。不符合上述规定的，须进行设计修改，修改后由原鉴定机构重新进行节能审查。以往锅炉报审时没有硬性要求的炉墙传热计算随着节能审查地开展，纳入了审查范围。
炉墙传热计算分为设计计算和校核计算。设计计算是在设计新炉墙或旧炉墙进行材料更新时，通过计算选择炉墙的各层材料及厚度。校核计算是根据已知炉墙的各层材料和厚度，通过计算校核各层温度是否超过该层材料的允许温度，校核炉墙热流量和炉墙外表面温度是否超过允许值。
下面具体介绍一下炉墙传热计算。
1.炉墙内壁最高温度和平均温度的计算
计算炉墙内壁最高温度，用以正确可靠的选用炉墙耐火材料；计算炉墙内壁平均温度，用以确定炉墙各层温度分布，核定炉墙外表面温度和锅炉的散热损失。
当炉膛四周布置有水冷壁遮护炉墙时，炉墙内壁温度是不均匀的，管子正背后的温度最低，而两根管子间A点的温度最高，如下图所示，就以此点温度作为炉墙内部的最高温度T3max。需要注意的是，T3max与水冷壁管中心至炉墙的距离e有关，当e大于某一极限值ec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，此时就不存在炉墙内壁最高温度，只有炉墙内壁平均温度T3。只有当e≤ec时，才计算炉墙内壁最高温度T3max。ec按下式计算： ，其中 。炉墙内壁最高温度与平均温度按表一计算：
2、对流烟道炉墙（无水冷壁遮护）的内壁温度计算
对流烟道炉墙内壁最高温度可取为该烟道处入口烟温 ，即T3max= 。炉墙内壁平均温度计算见下表：
将上述计算结果与假定值相比较，若相（下转第82页）（上接第78页）差无几，则说明计算结果合理，否则需返回第10步重新假定、计算。
无论是设计新炉墙、更新旧炉墙，还是校核现有炉墙，经上述计算确定了炉墙内壁平均温度后，若已知炉墙周围空气温度，则可通过如下传热计算校核炉墙的散热损失，炉墙外表面温度和各层温度是否符合要求。
小结：在设计时，往往会遇到一些实际问题，针对这些问题，笔者在实际操作中总结出几点体会，现列如下：
1）有非膜式水冷壁遮护的炉墙，须计算炉墙内部的最高温度和平均温度，参见表一；有膜式壁遮护的炉墙内壁温度可近似取为膜式壁管壁计算壁温，锅筒保温层内壁温度取锅筒的计算壁温。计算壁温可在锅炉受压元件强度计算中查得。
2）无任何形式水冷壁遮护的炉墙内壁温度可取为流经该处的烟气温度。这里的“无任何形式水冷壁”是指炉墙内壁面没有管子或膜式壁遮护。有时只有极为稀疏的几根管子时也可近似认为没有任何形式的水冷壁。
3）炉膛内炉墙内壁温度与对流烟道内炉墙内壁温度计算方法不一致，要区别对待。对于炉膛内壁面温度的计算，可参见表一。计算时要注意火焰温度的选取，针对不同情况、不同部位，温度的选取也有所不同。对于对流烟道区炉墙内壁温度的计算，是指没有水冷壁遮护情况下的计算，可参见表二。
4）计算范围包括锅炉前后墙、两侧墙、炉顶墙、锅筒保温层等。特殊情况下还包括锅炉后拱、过热器炉墙、省煤器保温层等。选择计算范围时可灵活应变，不是所有的炉墙都必须一一计算出来。在同等结构同等厚度不同位置的炉墙，只须计算温度较高处的传热情况。
参考文献：
[1]上海发电设备成套设计研究所《锅炉密封及炉墙设计手册》，1981年.
[2]刘崇编《火力发电厂炉墙与保温》，水利电力出版社，1978年.
[3]宋贵良主编《锅炉设计手册》，沈阳:辽宁科学技术出版社，1995年.