刘 波，徐才福，张志华，杨小林，黄俊超

(中国五环工程有限公司，湖北 武汉 430223)

某些高炉、矿热炉或熔融炉外壳是由双层壳体组成水冷夹套，夹套内部通冷却水，主要用于应对炉子在发生事故时工况，如耐火材料全部损坏时，炉子还能在短时间内安全运行，为停车赢取时间，对炉子外壳进行保护。另外，一些炉子在壳体内侧设有水冷壁结构，如SHELL气化炉的膜式壁结构、高炉的铜冷却壁结构等，这些水冷壁结构能够使渣层凝固在表面，实现“以渣抗渣”，起到了保护耐火材料或减轻耐材质量等作用。本文基于水冷夹套以及水冷壁两种结构建立炉衬传热模型、计算炉衬温度分布、冷却水流量、水冷水进出口温度、对带夹套和水冷壁结构的炉衬设计、运行和维护有较为重要的实际意义。

1 传热模型

1.1 模型假设

(1)根据炉内物料的分布，沿高度范围内表面附近的炉温均匀。

(2)忽略各层炉衬、水冷夹套及水冷壁之间的接触热阻。

(3)假设炉衬(含衬里、水冷夹套、水冷壁等)高度和圆周方向传热对称。

(4)正常工况下，由于带水冷夹套和水冷壁保护，壁温一般为50℃以下，因此简化计算模型，不考虑钢壳与空气之间的自然对流传热。

(5)假设冷却水温度不超过100℃，不发生相变。

(6)综合传热达到平衡状态。

1.2 传热方程及边界条件

炉衬的传热有如下形式，一种是炉内介质如熔渣和气相与耐火材料之间的传热属于强制对流传热和辐射传热相结合，水冷夹套和水冷壁中冷却水的传热属于强制对流传热；……