14.2.2 壁温校核点处的最大热负荷
壁温计算需要确定壁温校核点处的最大热负荷，它与各种不均匀因素有关。由于炉膛内火炬的形状和充满度、火炬和烟气的温度场、速度场和燃烧产物的浓度场都是不均匀的，而且受热面的结构特性和积灰程度都有所不同，所以炉膛内受热面的热强度沿高度、宽度和各炉墙间都有差异。对于对流受热面，还要考虑沿管子圆周的不均匀性。
对于炉膛水冷壁辐射受热面，最大热负荷按下式计算：
式中：
为沿炉膛高度的最大热负荷不均匀系数，按图11.30或文献［4］查取；
为沿炉壁宽度的最大热负荷不均匀系数，通常对炉膛上部取1.4，对炉膛下部取1.3；
为各炉壁间的热负荷不均匀系数，按表11.7查取；
为炉膛受热面平均热负荷，kW/m2，按热力计算确定。
一般锅炉在炉膛下部的燃烧器区域辐射受热面有一最大极限热负荷，其值见表14.2所列。若按式（14.49）计算得出的最大热负荷值大于表中数值，则选用表中的数值。
表14.2 炉膛燃烧器区域最大极限热负荷［1］
注：①超临界压力锅炉qmax≤520kW/m2。②用于煤粉炉中烧重油或气体燃料。③分子—30%负荷，分母—15%～20%负荷。启动时空气过量系数为2～3。
锅炉部分负荷时，炉膛下部（2/3高度）最大热负荷为
炉膛上部最大热负荷为
式中：Db及D分别为锅炉部分蒸发量及额定蒸发量，t/h。
对于对流受热面和屏，最大热负荷为
式中：ηk及ηr分别为对流受热面和屏沿烟道宽度的热负荷不均匀系数及偏差管的热负荷不均匀系数，按表14.3选用；
为计算截面的平均热负荷，式如
式中：θj、θ′及θ″为计算管排进口烟温、管组进口烟温及出口烟温，℃；Hj及H为管组进口到计算管排之间的受热面积及管组总面积，m2；α1、αf，gj及αd为烟温为θj时的烟气侧放热系数、管间辐射放热系数及平均对流放热系数，kW/（m2·℃）；ε为灰污染系数，（m2·℃）/kW，按热力计算选取；Kgz为考虑烟气横向冲刷管束时，对流放热系数沿管子圆周变化导致的管周热负荷不均匀性系数，其值与对流受热面的布置方式及排数有关，按表14.4选取。
表14.3 对流受热面和屏沿烟道宽度及偏差管的热负荷不均匀系数［3］ηk及ηr
表14.4 对流受热面和屏沿管周最大热负荷的位置及不均匀系数［3］Kgz①
注：①对流烟道区域的包墙管取Kgz＝1。
②管束中某排管离前排距离大于2S2，管排序号从该排起重新计数并确定相应的数值。
③多灰燃料（油页岩）选用分子值，无灰燃料（气体及火床炉）选用分母值，其余情况分子分母均校核。
屏式过热器通常有一壁温校核点处于屏的下端，此处θj应是该位置的烟温，它通常比炉膛出口烟温要高。计算截面处的烟气焓应为计算截面到炉顶之间的吸热量与炉膛出口烟气焓之和，由此再确定θj。
流体的扰动对式（14.55）中沿管子表面的平均对流放热系数αd有影响，通常采用管排修正系数Cn来考虑。无论何种型式的管束及屏的第一排管子，其正面点αd的是相同的，都可按烟气横向冲刷错列管束时第二排的αd公式计算，即Cn取其第二排的值。对于管束第二排管子，取相应型式管束的第四排的Cn值，第三排及以后的各排管子，则取Cn＝1。对于屏则按烟气横向冲刷顺列管束时的αd公式计算，从第二排起，取Cn＝1。
式（14.55）中的管间辐射放热系数αf，gj与管排所在的位置有关。管束中，处于炉膛或气室（屏）后面的第一排管子的校核点，以及其后有深度不小于3S2气室空间的最后一排管子的背面点处，αf，gj可按下式计算
式中：qf为炉膛、屏或气室的辐射热负荷，kW/m2，按热力计算确定；thb为管壁灰污层表面温度，℃。
如果校核管与炉膛之间仅有凝渣管或不大于4排的管束，还应考虑由炉膛透过落到该管的辐射热量
式中：αf，qs为校核管前气室辐射放热系数，kW/（m2·℃），按式（14.56）计算；xgs为处于校核管与炉膛之间管束的角系数；αqs为气室烟气黑度；ql为炉膛出口的辐射热负荷，kW/m2，取热力计算结果。
如果校核管与炉膛之间没有管束，则式（14.57）中xgs＝0。
图14.10 对流受热面qmax的近似值
对于顺列管束的第二排，错列管束的第二到第四排，屏除第一排外的各排管子，还应考虑炉膛或管束前气室对校核管子的曝光系数，其辐射放热系数按下式计算：
式中：φ为炉膛（气室）对校核管子最大热负荷点的照射系数。
对于前面是炉膛或气室的第一排管子，以及管束后面是气室的最后一排管子的背面点，只计算气室辐射放热系数αf，qs，取φ＝1。对于顺列管束的第三排起，错列管束的第五排起，φ＝0。对于错列管束的第二到第四排，顺列管束的第二排及屏第一排以后的其它各排，可按相关手册和标准中线算图查取。
在计算管间辐射放热系数αf，qs时，辐射层厚度按校核段管子的实际节距，根据热力计算的方法确定。
过热器及省煤器最大热负荷的近似值如图14.10所示。
复习思考题
1.为什么要进行受热面壁温校核？
2.如何判别锅炉受热面的正常壁温工况，通常受热面的哪些管子需要进行校验？
3.通常需要进行壁温校核的受热面有几种？需要校核的温度有几种？
4.在选取锅炉受热面管材和管径时要考虑哪些因素？
5.工程应用中如何考虑沿圆周不均匀受热光管的壁温校核？
6.何谓热量分流系数，毕渥准则Bi对其有什么影响？
7.影响管壁温度的因素有哪些，如何影响？
8.影响膜式水冷壁的管壁及鳍片温度的因素有哪些？
9.试述鳍片形状对壁温的影响。
10.如何进行各类受热面的壁温校核计算？
主要参考文献
1.陈学俊，陈听宽.锅炉原理.第二版.北京：机械工业出版社，1991
2.林宗虎，陈立勋.锅内过程.西安：西安交通大学出版社，1990
3.北京锅炉厂，清华大学等译.锅炉机组热力计算标准方法.北京：机械工业出版社，1976
4.电站锅炉水动力计算方法编写小组.JB/Z 201－83电站锅炉水动力计算方法，1984
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