脱过热

减温器

最简单的减温器类型是一段无滞后的管道，在那里热量可以辐射到环境中。然而，除了这种热门项目对人员的伤害的明显风险，以及昂贵的能源浪费，这种方法不调整以补偿环境条件、蒸汽温度或蒸汽流量的变化。

有几种减温器的设计可供选择，建议在为给定的应用确定和选择合适的站时考虑以下特性:

• 调节比——“调节”用来描述减温器运行时的流量范围，如公式4.2.1所示。

这是一个重要的参数，因为进口压力、温度或流量的任何变化都会导致冷却液需求的变化。
一般来说，可以为特定的减温器指定两个调节值:
蒸汽调节率 - 这反映了器件可以有效地热气流的蒸汽流量范围。
冷却水降温比-这反映了可以使用的冷却流量的范围。
虽然这直接影响到蒸汽下降比，但其关系取决于过热蒸汽、冷却水和由此产生的减过热蒸汽的温度。式15.1.1是此应用程序的质量/热平衡方程:

应该注意的是，蒸汽和水流量彼此直接成比例;比例常数'K'取决于过热蒸汽，冷却水和所需的脱水蒸汽的焓。

如果单台减温器无法达到所需的降温量，可并联安装两个减温器，操作可相互切换;或者两者都可以运行，取决于蒸汽需求。

应该注意的是，Desuperheater本身只是Desuperheating站的一部分，这将包括必要的控制系统进行正确操作。

• 工作压力和温度。

• 蒸汽和水的流量。

• 工艺前的过热量和工艺后所需的减过热蒸汽量。

• 可用的水压(可能需要增压泵)。

• 最终温度的要求精度。

• 在进行在线停机器的情况下，在完全停食之前，蒸汽行进的距离也发生了重要的考虑因素。这被称为吸收长度。

下面的章节包括描述常用的减温器类型，它们的局限性和典型应用。

间接接触减温器

管束式Desuperheaters

这种类型的减温器(图15.2.2)由一个热交换器组成，通常是一个壳和管，过热蒸汽在一边，冷却介质在另一边。

第一个热交换器(含冷却水)的外壳两端固定在进口侧，而在出口侧，底部固定，顶部打开。浮动头使壳体两部分的压力相等。

冷却介质为饱和温度和压力下的水。当过热的蒸汽进入第一组和第二组管道时，它把热量给了水，其中一些会因为增加的能量而蒸发掉。任何蒸发的冷却水都通过浮头，并在壳体的出口侧积累。然后它通过外壳的开口端，在那里它与减热的蒸汽混合。

优点:

1. 关小只受控制装置的限制。
2. 这种设计能够产生低于饱和温度5°C的减热蒸汽。
3. 最高工作温度和压力，通常在60bar和450°C左右。
4. 快速响应。

缺点:

1. 笨重——因为现在有许多可使用的内联式设备，它们在很大程度上已经被取代了。
2. 成本。
3. 这种类型的减温器的一个重要问题是换热过程的效率。在热交换表面形成的空气或鳞片可以作为一个非常有效的传热屏障。

应用程序：

1.那些经历负载变化的应用程序。

直接接触减温器

水浴式减温器

这是直接接触式减温器的最简单形式。过热的蒸汽被注入一盆水中。这额外的热量将导致饱和蒸汽从浴液表面蒸发。压力控制器保持容器内的压力恒定，从而控制下游管道中饱和蒸汽的温度和压力。

由于过热蒸汽单位质量的能量大于饱和蒸汽，因此蒸发的蒸汽比实际进入减温器的蒸汽要多。因此，水位将下降，因此必须采取措施维持这一水平。这通常需要类似于锅炉给水泵的设计，因为水必须顶着容器的压力泵。
过热蒸汽供应中需要良好的止回阀，以避免从吸入过热蒸汽系统中的浴中的任何水，应在过热的主液滴中的压力。

优点:

1. 简单的
2. 蒸汽在饱和温度下产生。
3. 可以生产干燥度为0.98的蒸汽。
4. 关小只受控制装置的限制。

缺点:

1. 笨重。
2. 对高温不实用。

应用程序：

1. 流量变化很大。
2. 不允许残留过热。

喷水减温

这种DESUPERHEATING代表了绝大多数脱果应用。在水喷雾剂脱水器中，过热蒸汽通过配有一个或多个喷嘴的管道部分。这些将冷却水的细喷射到过热的蒸汽中，使水转化为蒸汽，降低过热的量。

冷却水可以通过多种方式引入过热蒸汽;因此，有许多不同类型的喷水减热器。
尽管如此，大多数喷水减热器还是会受到以下因素的影响:

• 粒子尺寸-水粒径越小，表面积与质量之比越大，传热速率越高。由于水是直接注入到移动的过热蒸汽中，颗粒尺寸越小，需要进行热交换的距离就越短。
  使用机械装置(如可变孔或固定孔喷嘴)或蒸汽雾化喷嘴将水分解成小颗粒。

• 动荡-当管道内的流动变得更加紊流时，单独的夹带水颗粒在减热器中驻留的时间更长，允许更大的传热。此外，湍流促进了冷却水和过热蒸汽的混合。增加的湍流导致需要更短的距离，完全减热发生。
  可以以两种方式创建湍流：

• 喷嘴上的压力降-将冷却水置于更高的压降将增加其速度并引起更大的湍流。

• 速度-通过增加水和蒸汽混合物的整体速度，湍流的数量自然增加。速度的增加通常是通过在蒸汽路径上创建一个限制来实现的，这进一步产生涡流脱落的湍流。

除了这些高速度，如果使用糟糕的管道设计实践，过热蒸汽的速度在理论上可能接近马赫数1。在这样的速度下，会出现许多问题(包括冲击波的产生)。然而，这将远远超过在良好的管道设计中使用的速度。进入减温器的蒸汽的典型速度大约为40至60米/秒。

• 冷却水流量-向过热蒸汽中加入冷却水的速率受若干因素的影响，如式4.2.11所示:

记住，C和G是常数，评论等式4.2.11表明，只有两个因素可以操纵以改变冷却水流量，QV：
改变孔板(喷嘴)上的压降，h -表示流量作为喷嘴上压降的函数:

这意味着如果例如流量增加了5倍，则可用压力必须增加52倍= 25.这种关系的效果是严重妨碍调节比。

在确定所需的冷却水压力时，除了影响冷却水流量外，还有两个重要的考虑因素:

1. 冷却水压力必须大于注入点的过热蒸汽压力。
2. 通过喷嘴的压力降越大，冷却水的雾化效果就越好。

改变孔板面积，A -表示流量作为孔板面积的函数:

V∝

这种直接关系意味着，例如，如果流量增加5倍，可用面积也必须增加5倍。这种变化可以简单地通过一个孔口来实现，该孔口有能力改变面积(见图15.2.4)，或者通过改变通过冷却剂的孔口数量来实现。

• 热套筒-需要仔细控制喷雾，以确保水不会从悬浮液中掉出来，因为这可能会导致管道中产生热应力，并可能发生开裂。然而，在某些情况下，可以使用一个内部的热套管来提供保护。

热套管还允许过热蒸汽在套管和管道内径之间的环形区域内循环。这提供了一个可以蒸发注入水的热表面，而不是减温器的壁，后者不可避免地更冷。

喷水式减热器

单点径向喷射喷雾减热器

注入冷却水最简单的方法是在管壁上引入一个喷嘴。

冷却水颗粒被喷过过热蒸汽的气流。通过改变喷嘴中心阀门的位置来控制注入的冷却水量。

优点:

1. 简单操作。
2. 成本效益。
3. 最小蒸汽压降。

缺点:

1. 低调节比，通常蒸汽和冷却水流量的最大调节比为3:1。
2. 减过热蒸汽温度只能降低到高于饱和温度10°C。
3. 吸收长度比蒸汽雾化式长。
4. 最容易对内部管道造成侵蚀破坏。这可以通过使用热套来克服。
5. 管道尺寸有限。

应用程序：

1. 恒定蒸汽负荷。
2. 持续的蒸汽温度。
3. 恒定冷却剂温度。

所有这些都意味着相对恒定的冷却水需求。

多点径向喷射喷雾减热器

这是单点径向喷射喷雾剂的进展。从管道周边周围的多个孔中喷洒冷却水。

优点:

1. 冷却液的压力小于单点版本;因此，不需要使用热套。
2. 由于水与过热蒸汽的更好混合，吸收长度比单点版本更短。吸收长度仍明显长于其他类型的喷水减热器。

其他优点，缺点和应用类似于单点径向喷射喷雾剂的液体。

轴向注射喷雾剂

这也是一个简单的在线喷射喷雾减温器，只是喷射点移动到管道的轴线上。冷却水通过一个或多个雾化喷嘴注入到蒸汽流中(见图15.2.8)。该装置通常采用一个热套。

冷却水的轴向喷射通过两种方式改善了水和过热蒸汽的混合:

1. 随着水沿管道的中心注入水，在整个过热的蒸汽中将更均匀地分布。
2. 管道中插入的冷却水输送管起到了阻碍作用，在注水点由于涡流脱落而产生额外的湍流。

对这一基本配置的一种改进是转动喷嘴，使冷却水向上游喷射，与蒸汽流相反。过热蒸汽的高速使喷淋水的流动模式发生逆转，并将其送回混合室。这实现了更有效的水和蒸汽的混合在一个较短的吸收长度。

优点:

1. 简单操作。
2. 没有移动部件。
3. 在所有尺寸范围内都具有成本效益。
4. 最小蒸汽压降。

缺点:

1. 低调节比，通常蒸汽和冷却水流量的最大调节比为3:1。
2. 减过热蒸汽温度只能降低到高于饱和温度10°C。
3. 比蒸汽雾化型更长的吸收长度，但少于径向型恶化剂。
4. 最容易对内部管道造成侵蚀破坏。这可以通过使用热套来克服。

应用程序：

1. 恒定蒸汽负荷。
2. 持续的蒸汽温度。
3. 恒定冷却剂温度。
   所有这些都意味着相对恒定的冷却水需求。

多喷嘴轴向喷射减热器

而不是单个喷嘴，多个喷嘴轴向注射脱气器在过热的蒸汽流中提供了许多喷嘴。这给出了水滴的良好分散。多种主要类型的多种喷嘴轴向注入Desuperheater：

1.固定区域类型- 当Desuperher经营时，所有喷嘴都是打开的，并且通过喷水控制阀调节冷却水。

2.可变喷淋类型-下游温度决定了暴露喷嘴的数量。冷却水通过水套进入减温器，进入阀瓣上方的密封区域(见图15.2.12)。当相关的温度控制系统检测到下游蒸汽温度升高时，执行机构将阀杆向下移动，逐渐露出更多的喷嘴。当对冷却水的需求发生变化时，阀杆和阀瓣根据需要上下移动。这有改变整个孔板面积的效果。

3.弹簧辅助型——这实际上是前两种类型的组合。与由执行机构控制的阀杆和阀瓣结构不同，弹簧辅助式阀杆包含一个弹簧负载流量塞，该流量塞根据冷却剂和过热蒸汽之间的压差变化而移动。移动塞改变开口喷嘴的数量，从而调整进入主管道的流量。此外，冷却水由喷淋水控制阀调节。

能够控制冷却水的压力和流量，使得能够对注入过热的蒸汽的水量进行精确控制。然而，这种类型需要高冷却水压力。

优点:

1. 固定区域类型最高8：1的调节比最高可达9：1，具有弹簧辅助型和12：1的可变面积类型。
2. 水滴分散性好，吸收长度小于单喷嘴装置。
3. 最小蒸汽压降。

缺点:

1. 减温汽温只能降至饱和温度以上8℃。
2. 吸收长度比蒸汽雾化式长。
3. 如果不使用热套管，最容易对内部管道造成侵蚀损坏。
4. 不适合小管道尺寸。
5. 需要高压冷却水(特别是弹簧辅助型)。
6. 可变面积和弹簧辅助类型可能是昂贵的。

应用程序：

1. 应用需要比单喷嘴设备提供更高的转压比，但更复杂的设备的费用是不合理的。
2. 恒定蒸汽负荷。
3. 持续的蒸汽温度。
4. 恒定冷却剂温度。

所有这些都需要一个相对恒定的减热负荷。