典型安装

安装减温器时需要考虑若干重要事项。本教程涵盖水质和压力控制等问题。同时提供了减温器选型图和应用列表。

安装

安装减温器时需要考虑若干重要事项，

即：

• 冷却水的特性。
• 减温器本体的安装。
• 所需的辅助设备。
• 冷却水管线和过热蒸汽管线上使用的控制阀。 图 15.4.1 展示了在线减温器的典型安装。

冷却水特性：

• 温度—— 使用温度较高的冷却水可以实现最有效的减温，最好尽可能接近饱和温度。但在绝对必要的情况下，也可以使用低至 5°C 的冷却水温度。 使用热水具有以下优势：
• 最大限度地减少水颗粒悬浮在蒸汽中的时间。
• 蒸发更快。
• 最大限度地减少落附到管道内壁的水量。 然而，使用高温冷却水有两个缺点：

1. 冷却水温度越高，所需的流量越大，因为其冷却效果较低。
2. 除非能够获得所需温度的供水，否则可能需要纳入额外的加热机制。 鉴于使用热水的优势，对热水供应管进行保温以减少热损失并保护人员是合理的。

• 水质 - 注入水的质量很重要。注入水的总溶解固体（TDS）含量应尽可能低，因为从溶液中析出的固体将沉积在：

1. 阀门表面。
2. 减温器喷嘴的小孔上。
3. 减温器下游管道的内壁上。 除了降低 TDS 水平外，所有冷却水都应通过安装在水控制阀之前的合适除氧器和过滤器。除氧器将去除水中的氧气，从而降低系统中氧腐蚀的可能性。

• 压力和流量 - 如模块 15.2 所述，冷却水的压力以及喷嘴的面积决定了进入减温器的冷却水流量。表 15.3.1 显示了每种减温器所需的典型最低压力（高于过热蒸汽压力）。应注意的是，这些数值可能因制造商和不同的蒸汽压力而异。 如果使用增压泵，将需要一条”溢流回流管线”，以确保在冷却水需求量低时泵始终有足够的流量通过。
• 控制 - 水控制阀两端不可避免地会产生压降。当使用接近饱和温度的冷却水时，需要注意确保压降不足以使水闪蒸为蒸汽。 可以选择水控制阀中的等百分比特性阀芯，这通常与泵特性相匹配。
• 来源 - 获得高压和高温的水源可能比较困难。冷却水有多种可能的来源；选择包括：

1. 来自锅炉给水泵压力侧的水（前提是锅炉采用连续液位控制）。
2. 除盐水。
3. 冷凝水。
4. 自来水。但这可能需要进行处理以改善水质，否则盐类可能沉积在减温器下游管道的内壁上。

减温器安装

减温器站的总安装长度因尺寸和类型而异，但通常约为 7.5 米。 大多数减温器可以任何方向安装（可变孔板型是一个显著例外），但如果垂直安装，流向应向上。 文丘里型最好安装在垂直管道中，流向向上，因为这有助于水和蒸汽的混合。然而，由于需要垂直空间，此类安装通常不太可行。

过热蒸汽压力控制

虽然可以设计减温器装置以在上游压力变化的情况下运行，但如果能保持恒定的供给压力，运行会简单得多。 加入的冷却水量由减温器后蒸汽温度控制。温度越高，控制阀开度越大，加入的水量越多。目标是将蒸汽温度降低到接近设计排汽温度的小范围内。 如果过热蒸汽供给压力增加，饱和温度也会增加。

然而，冷却剂控制器的设定值不会改变，导致加入过多的水量，产生湿蒸汽。用于过热蒸汽压力控制的压力传感器理想情况下应位于使用点，以便压力控制阀能够补偿减温器与使用点之间的任何管线损失。

温度传感器定位

从注水点到温度感应点的最小距离至关重要：

• 如果传感器距离注水点太近，蒸汽和水的混合尚未完成，温度传感器将给出错误的输出。
• 如果传感器距离太远，将使安装不必要地过长。 不同类型的减温器和不同制造商的最小安装距离各不相同。通常将其指定为

所需出口温度与入口温度或冷却剂温度之间温差的函数。

图 15.4.2 显示了典型制造商的传感器定位图。

分离器站

减温器后管道的有效排水至关重要。为确保水不会在任何位置积聚，管道应沿流向以每米约 20 毫米的坡度倾斜布置，并应设置分离器站。 用于排放分离器的蒸汽疏水阀应仔细选择，以防止气阻，蒸汽疏水阀的排放管应具有足够的容量来处理排水量，且应尽可能接近垂直安装。此外，排水管中必须有足够的空间让水向下流动、空气向上流动。蒸汽疏水阀还必须能够承受过热工况。 在关键应用中，例如汽轮机前，分离器更为重要；分离器站将在控制故障的情况下去除夹带的水，并防止向蒸汽中加入过多的水。 隔离阀 为安全地进行维护，建议在以下设备上游安装隔离阀：

• 过热蒸汽压力控制阀。
• 减温器。
• 冷却水供应。 通常，这些阀门应安装在被隔离设备上游约 10 个管径处，但不少于 10 个管径。

安全阀

可能需要安全阀来保护减温站下游的设备免受超压危害，以防压力控制站发生故障。 必须确保安全阀的排放管被引导到安全区域。这一点尤为重要，因为可能会排放高温过热蒸汽。

温度和压力额定值

大多数用于蒸汽系统的设备是以饱和蒸汽为设计基础的。因此，确保减温器站中使用的所有设备能够承受过热蒸汽的最高温度和压力是非常重要的。 大多数设备都有基于材料公称压力（PN）等级和设备特定设计的指定压力和温度限制。根据定义，PN 等级是材料在 120°C 下能够承受的最大压力。例如，PN16 等级意味着材料在 120°C 下能够承受 16 bar g 的压力。在较高温度下，最大压力会降低，但确切的关系因材料而异。 图 15.4.3 描绘了 PN16、PN25 和 PN40 等级产品在非特定材料上的典型压力/温度梯度。需要注意的是，不同材料按规格会产生温度梯度的差异。 此外，垫片、紧固件和内部部件等组件可能对最高温度和压力产生进一步的限制作用。

控制设备

减温器站中使用的控制设备的选择和安装是一个重要的考虑因素，因为它们会影响减温器的整体调节比。如果安装的控制设备的调节比低于减温器本身的调节比，减温器站的调节比将会降低（参见模块 15.2）。 有关基本控制理论和实践的更多信息可参见模块 5 至 8。

选型

为特定应用选择合适类型的减温器时，需要考虑以下因素：

• 调节比 - 这可能是最重要的考虑因素之一，因为不同类型的减温器在可有效减温的过热蒸汽流量范围上差异很大。 这里需要注意的是，虽然要确保设备对可能遇到的流量有足够的调节比，但重要的是不要指定超出实际需要的过多调节比能力。这主要影响成本，但也可能导致系统性能不佳。性能不佳往往由于以下事实而加剧：大多数减温器在指定流量范围的高端表现更好，而系统设计者往往会考虑扩展导致的容量增加。作为极端例子，如果指定的最大流量是当前需求的十倍（为了考虑未来增长），减温器将在其满量程的 1% 到 10% 之间运行，而不是其设计的 10% 到 100%。
• 减温后蒸汽温度 - 如前一模块所述，不同类型的减温器能够将蒸汽温度降低到饱和温度几度以内。例如，如果要求减温后的蒸汽温度在饱和温度（TS）的 5°C 以内，则应选择文丘里型或可变孔板型减温器（见表 15.3.1）。 一般而言，在可以容忍一定残余过热的情况下，减温后蒸汽温度应尽可能高于饱和温度。这在几个方面是有益的：

1. 成本——接近饱和温度通常只能通过较昂贵类型的减温器来实现。
2. 控制器灵敏度——当减温后蒸汽温度需要接近饱和温度时，这可能是一个问题。有限的控制器灵敏度是大多数减温器在接近饱和温度方面受到限制的原因之一。例如，如果控制器灵敏度为 ±5°C，它将无法区分饱和温度和高于饱和温度 5°C 的状态。如果该控制器将蒸汽温度判读为高于 TS 5°C，而蒸汽实际上处于 TS 温度，它将增加冷却水的流量。但由于饱和蒸汽的温度不会降低（由于蒸发潜热），控制器将继续增加冷却剂，因为它仍然认为系统处于高于 TS 5°C 的状态。这将导致非常湿的蒸汽涌入减温器站后的蒸汽主管。
3. 随着过热蒸汽温度接近饱和温度，由于两者之间的温差减小，蒸发冷却水变得越来越困难。
4. 较低的温差也降低了水与蒸汽之间的传热速率，因此水滴必须悬浮更长时间才能蒸发。这增加了水颗粒从悬浮状态沉降到管道中的可能性。为了防止这种情况的发生，随着温度接近 TS，需要增加蒸汽速度以产生更多的湍流。

• 可用冷却剂供给压力 - 减温器类型的选择还将取决于在必要压力下冷却水的可用性。使用已经可用的冷却水（例如来自锅炉给水泵压力侧的水）在成本上是有优势的。 如果可用压力不足以满足特定类型的减温器，则必须配备额外的泵送装置。 典型制造商的选型图如图 15.4.4 所示。它基于表 15.3.1 中的典型性能和安装特性。 减温器的选型方法因具体制造商和减温器类型而异，因此不在本出版物的范围内。

典型应用

减温器主要应用于两个领域：

1. 发电——减温器主要用于将汽轮机旁路系统排放的蒸汽温度降低到工厂其他需要饱和蒸汽进行传热的部位可有效运行的水平。
2. 过程工业——在过程工业中，减温器作为将锅炉蒸汽温度和压力降低到经济运行水平的系统的一部分使用。表 15.4.1 显示了特定行业中一些常见的应用实例。