文丘里型减温器
文丘里型减温器
文丘里型减温器利用过热蒸汽管道中的节流结构，在冷却水注入区域产生高速和湍流。这有助于蒸汽与冷却水之间建立充分接触，提高减温过程的效率。
减温过程分为两个独立阶段进行：
- 第一阶段的减温发生在内部扩压器中。一部分蒸汽在内部喷嘴中加速，利用其速度将进入的水雾化。冷却水通过若干小射流注入扩压器，有助于进一步雾化水。
- 在第二阶段减温中，饱和雾气从内部扩压器进入主扩压器，在那里与剩余蒸汽混合。 主扩压器本身对剩余蒸汽形成节流，从而在该区域增加其速度。因此，存在一个湍流区域，在此进行第二阶段减温。这种机构最大限度地减少了冷却水与侧壁的接触，将最大的减温效果与最小的管道磨损相结合。
蒸汽流量的调节比确实因实际工况而异，但 4:1 是典型值。
在减温器上游设有专用减压站的应用中，可用蒸汽调节比可提高到 5:1 以上。
冷却水的调节比对于大多数工厂应用通常令人满意，根据实际工况可达 20:1。当冷却水调节比超过 20:1 时，对冷却水增压泵的需求也会增加。
文丘里型减温器可以水平安装或垂直向上安装（蒸汽向上流动）。垂直安装时混合效果更好，可使调节比提高到 5:1 以上。主要问题在于确保有足够的垂直空间来安装减温器，因为其长度会超过数米。
标准文丘里型减温器的一种改进型是减温调节器。它基本上采用相同的冷却剂注入过热蒸汽的方法，但不使用文丘里形状的混合段。减温调节器用于替代文丘里型减温器，条件是有足够的空间安装较长的吸收管，特别是在需要稍高调节比、但蒸汽雾化型减温器的额外成本无法证明合理的情况下。
减温调节器这一术语通常也用于指安装在锅炉或过热器之后的减温器，以实现对温度和压力的精确控制。 优点：
- 蒸汽调节比最高可达 5:1，冷却水调节比超过 20:1。
- 工作原理简单（虽然比喷雾型更复杂）。
- 无运动部件。
- 减温后蒸汽温度控制精确；通常在饱和温度的 3°C 以内。
- 适用于稳态或变工况蒸汽条件下的运行。
- 与喷雾型减温器相比，下游管道磨损减少，因为冷却水以雾状而非喷射状排出。 缺点：
- 会产生压降（虽然通常较小且在可接受范围内）。
- 吸收长度仍比蒸汽雾化型更长；因此需要更多安装空间。
- 需要最小冷却水流量。 应用：
- 适用于大多数一般工厂应用，但需要蒸汽流量高调节比的情况除外。
蒸汽雾化型减温器
蒸汽雾化型减温器
蒸汽雾化型减温器采用高压辅助蒸汽来雾化进入的冷却水。
减温过程分两个阶段进行：
第一阶段发生在扩压器中，冷却水被高速雾化蒸汽雾化。辅助蒸汽压力至少需要为减温器入口压力的 1.5 倍，通常最低压力为 4 bar a。雾化蒸汽的流量通常在主管流量的 2% 到 5% 之间。使用雾化蒸汽意味着冷却水可以在较低压力下引入扩压器。一般而言，唯一的要求是压力必须高于过热蒸汽的压力。
在第二阶段，湿雾从扩压器排出，在管道中与主管蒸汽混合。蒸发发生在减温器紧邻的下游管道中，剩余的水滴悬浮在蒸汽中并逐渐蒸发。
使用蒸汽雾化冷却水可产生精细的雾化水颗粒，确保高效的传热和蒸发。
这种布置允许较高的蒸汽调节比；调节比最高可达 50:1。但应注意，当调节比大于 20:1 时，较低的管道流速可能导致水的”沉降”，这是由于水滴动量减小所致。在这种情况下，需要排水和回流装置（见图 15.3.3）。如果无法安装此类回流装置，调节比将会降低。
蒸汽雾化型减温器的典型安装如图 15.3.3 所示。
优点：
- 良好的调节比——蒸汽调节比最高可达 50:1，但在调节比约 20:1 时运行和控制最为高效。
- 非常紧凑——与其他类型相比，吸收长度较短。
- 压降可忽略不计。
- 所使用的冷却水可以是冷水，因为雾化蒸汽会对其进行预热。
- 低接近饱和温度——通常在饱和温度的 6°C 以内。 缺点：
- 需要辅助高压蒸汽。
- 所需的额外设备和附加管道成本较高。 应用：
- 适用于蒸汽流量变化较大的应用，例如在减压减温联合站中。
可变孔板减温器
可变孔板减温器
可变孔板减温器通过置于流道中的自由浮动阀芯来控制冷却水进入主管的流量。
可变孔板减温器由一个在阀笼中上下移动的阀芯组成。该移动受到阀笼顶部内置的行程限位器的限制。阀芯在阀笼中的位置取决于主管中过热蒸汽的流量。
在无流量条件下，阀芯坐落在阀座环上，周围环绕着冷却水环隙。当过热蒸汽开始通过减温器时，蒸汽压力迫使阀芯离开阀座。随着流量增加，阀芯被进一步提升远离阀座，从而在阀芯与阀座之间形成可变孔板。阀芯与阀座之间速度的增加在环隙上产生压降，将水吸入过热蒸汽流中。
将水吸入管道的低压也有助于将水雾化成细雾。蒸汽速度和方向变化所产生的湍流有助于冷却剂与蒸汽的混合。在阀芯正上游产生的涡旋确保冷却剂与蒸汽完全混合。
冷却剂与过热蒸汽在减温器本体内的高效混合意味着吸收长度相对较短，温度传感元件可以安装在距离减温器本体 4 到 5 米以内。
冷却水进入环隙的速率由控制阀调节，该控制阀作为下游温度的函数进行调节。
阀芯通常装有弹簧加载的柱塞，增加了阀芯与阀笼之间的摩擦，有效地阻尼了阀芯的运动。在给定的阀门两端压降下，这有效地实现了在与过热蒸汽流混合时改变冷却水量。
柱塞还在轻载条件下提供稳定性。
冷却剂不是喷入减温器，并且几乎所有的减温都发生在设备本体内，这意味着相关管道或减温器本身的磨损很小。因此，不需要热套管。
可变孔板减温器的典型安装如图 15.3.6 所示。
优点：
- 调节比仅受冷却水控制阀的限制，蒸汽调节比可轻松达到 100:1。
- 低接近饱和温度——通常在饱和温度的 2.5°C 以内。
- 吸收长度短。
- 冷却水压力仅需比过热蒸汽压力高 0.4 bar。
- 过热蒸汽流速可以非常低。 缺点：
- 减温器上存在显著的压降。
- 成本相对较高。
- 减温器必须垂直安装。如果出口紧接弯头，该弯头必须具有大弯曲半径。 应用：
- 适用于蒸汽流量变化较大且相对较大的压降不是关键因素的应用。
- 蒸汽流速可能非常低的情况。
组合式压力控制阀与减温器
组合式压力控制阀与减温器
在某些情况下，将压力控制阀和减温器集成在一个单元中是很方便的。
减压方面类似于标准减压阀。虽然可以使用多种不同设计的减压阀，但最常用的是角阀或截止阀构型。此外，阀门通常采用平衡型（带平衡阀芯或平衡波纹管装置），以减少所需的执行机构力。
由于精确的压力控制在减温器应用中通常很重要，气动执行几乎是普遍的做法，使用定位器也是如此。此外，由于可能涉及相当大的压降，制造商通常会为压力控制阀提供降噪内件（见图 15.3.8）。
减温方面也将根据应用而变化，但通常使用多点径向注入型。由于减压阀后过热蒸汽的高速流动，冷却剂与蒸汽的混合得到改善。径向注入型减温器具有可以方便地与减压阀组合成单一单元的优势。
在一些组合式压力控制与减温站中，减温站后方立即安装了若干挡板。这些挡板产生额外的压降并改善蒸汽与冷却剂的混合。
组合式压力控制阀与减温站通常用于汽轮机旁路，阀门将流量直接排放到冷凝器或”冷再热”系统中。
减温器类型比较
减温器类型比较
表 15.3.1 比较了不同类型减温器的典型性能和安装特性。应注意的是，这些特性可能因不同制造商而异，实际上也可能取决于系统的具体运行条件。
