过热器和再热器设计布置的任务，首先在于根据锅炉的参数、容量、锅炉形式和所用钢材的耐热性能选择好其系统，亦即按照经济性和安全性的原则确定其传热方式、布置位置(温度范围)及结构形式，在此过程中应特别注意尽量减小热偏差和保持良好的温度调节特性。
 (1) 过热器和再热器的系统  对于低压锅炉，因其过热吸热量小、受热面也少，因而均采用对流过热器，单级布置。但因其所用材料多为低碳钢，许用温度低(＜450℃)，故蒸汽温度虽低(250～400℃)，仍一般将其布置在部分锅炉管束之后、烟气温度700～800℃的烟道内。
   对于中压锅炉，其过热器系统也比较简单，过热器亦为纯对流式，但所处的烟温较高(900～950℃)，且通常为两级布置，蒸汽在两级之间通过中间集箱进行混合，以减小热偏差。也有再进行左右交叉的以进一步减小热偏差。
   对于高压及超高压以上锅炉，过热吸热量增多，过热器结构复杂，还具有再热器，一般采用半辐射-对流式过热器或辐射-半辐射对流过热器系统以解决过热器与再热器受热面的布置问题，改善蒸汽温度调节特性。图9-10所示的为几种高压及超临界压力大容量锅炉的过热器与再热器布置系统。这些系统适合于不同的具体条件，应根据技术经济比较来加以选用。
   对流过热器分级时，每级中的蒸汽焓增不宜超过250～420kJ/kg，以免热偏差过大；两级过热器中间通常设有减温装置，以调节过热器出口蒸汽的温度。为了保证蒸汽温度调节的灵敏性，末级过热器中工质的焓增不宜过大：对中压锅炉不宜超过295kJ/㎏；对高压及高压以上锅炉不宜超过168 kJ/㎏ 。
 (2) 过热器与再热器的热偏差  在过热器和再热器的工作过程中，由于烟气侧和工质侧各种因素的影响，各平行管中工质的吸热量是不同的，这种平行管列中工质焓增不均匀现象称为热偏差。热偏差的计算及其影响因素可参见第十一章第一节。
(3) 过热器和再热器系统示例  图9-11所示的为HG-75/39-1中压锅炉的过热器系统。过热器布置在水平烟道内，分两级。为了尽量节省或不用合会钢材料，本过热器系统在总体上采用顺流布置。第一级以逆-顺混流流动布置在高温区，第二级布置在烟温较低的区间。蒸汽在第一级过热器出口集箱处用8根连接管左右交叉引入两个表面式减温器，然后进入第二级过热器。在第二级过热器中，蒸汽先逆流，进入中间集箱混合后，再顺流沿中部过热器管进入过热器出口集箱。
图9-12所示的为WG-220/100-Ⅱ型高压锅炉的过热器系统。过热器分为四级，为半辐射-对流式，蒸汽经二次喷水减温和交叉混合后输出锅炉。


图9-13示有HG-410/100-1型高压大型锅炉的过热器系统。本过热器由屏式过热器、炉顶过热器及对流过热器所组成，亦属半辐射对流式。为了节省或避免采用昂贵的高合金钢，最后一级为对流式，且又将其分为二段。考虑到锅炉容量较大，炉膛较宽，为了减小乃至消除沿宽度的热偏差，蒸汽在过热器中进行二次喷水减温和三次交叉混合后输出。
图9-14所示为国产670t/h箱式油炉的过热器和再热器系统。锅炉额定压力为13.72MPa，蒸汽温度为540℃，整个系统布置在炉膛上部。为了保证有适当的烟气流速，利用由管排构成的隔墙将烟道分隔成左右两半。烟气自左侧烟道向上流动，依次流过屏式过热器、高温对流过热器、高温再热器及低温对流过热器的一部分，至炉顶后沿炉顶过热器转弯至右侧，并向下流动，依次流过低温对流过热器的另一部分及低温再热器后流出系统。蒸汽自锅筒引出后经炉顶过热器进入第一级(低温对流)过热器，再经第二级(屏式)过热器和第三级(高温对流)过热器后输出。再热蒸汽也先后经两级再热器后输出。
图9-15所示为SG-1000/170型亚临界压力大型直流锅炉的过热器和再热器系统。此过热器系统由如下各部分组成：炉顶过热器、水平烟道与竖井包覆管、第一级对流过热器、前屏过热器、后屏过热器和第二级对流过热器。从炉膛水冷壁流出的微过热蒸汽先进入炉顶过热器和竖井后墙包覆管，再分为竖井侧墙包覆管和前墙包覆管两路上升；而竖井前墙包覆管则又在水平烟道处分成三路上升，一路为水平烟道侧墙包覆管，第二路为第二悬吊管，第三路为水平烟道底部包覆管、顶部包覆管和对流管束，在炉顶再与竖井侧墙包覆管 
出口的蒸汽汇合；包覆出口汇合的蒸汽再经低温对流过热器，悬吊管，前、后屏式过热器及第二级对流过热器后输往汽轮机。蒸汽在过热器中经过三次喷水减温和多次交叉混合以减小热偏差。再热器分为两级，其系统如图9-15(c)所示。
在高参数大容量锅炉中，再热蒸汽温度的调节方法对系统的布置也有较大的影响。由于喷水减温不经济而不宜采用，因此除了在蒸汽侧调节方法中采用汽-汽热交换器调节法外，广泛采用各种烟气侧调节方法，其中烟气再循环法、摆动燃烧器法与烟气挡板法应用较广。采用烟气挡板法时，需要将装设过热器和再热器的烟道分隔为两个或数个并联烟道，使两者分居其一，以便通过开闭烟气挡板以改变通过各分隔烟道烟气量的办法调节再热蒸汽的温度。同时，分隔烟道还能在锅炉启动时起到保护再热器的作用。
在国外，有不少大容量锅炉在过热器和再热器区域采用这种分隔烟道结构。



图9-16所示为德国采用垂直前墙的分隔烟道布置过热器和再热器的布置方式。对流竖井分隔为三个平行烟道，在平行烟道中分别布置过热器和再热器，并通过开闭装在低温端的挡板来调节再热蒸汽的温度。
图9-17所示为美国福斯特-惠勒公司所采用的几种大型锅炉的过热器和再热器布置系统。图中所有布置形式均采用分隔烟道结构。其中图9-17(a)所采用的分隔烟道可使全部烟气不通过再热器，这种布置系统用于配500～600MW机组的锅炉中。图9-17(e)的过热器布置在水平烟道中，一次再热器和二次再热器分别布置在尾部竖井的分隔烟道中。此布置用于一台额定蒸发量为2400t/h的锅炉上，该锅炉的蒸汽参数为：压力为
24.1MPa，蒸汽温度及二次中间再热蒸汽的温度为(543/552/556)℃。

图9-18所示为法国菲夫-邦纳公司配600MW机组的大型锅炉过热器与再热器系统。其过热器系统由辐射式-半辐射式-对流式过热器所组成；再热器系统由屏式和对流式再热器组成。锅炉的对流竖井分隔为两个平行烟道。其中之一占竖井深度的60%，用以布置第一级再热器；另一平行烟道中布置第一级过热器。第二级再热器则布置在屏式过热器之后。烟气调节挡板布置在省煤器前烟温为450～470℃的区域。
    图9-19所示为美国拔伯葛公司配1300MW机组的超临界压力锅炉的过热器与再热器系统。锅炉压力为24.10MPa，蒸汽温度为(537/537)℃。过热蒸汽温度采用喷水调节，再热蒸汽温度则应用以烟气再循环为主、以喷水为辅的调节方式。作为过热器末级的屏式过热器及作为第二级再热器的屏式再热器都布置在炉膛上部，但过热器和再热器出口处温度最高的管圈则布置在管束中间，以减少气室辐射。第一级过热器与第一级再热器布置在下降竖井中。省煤器布置在竖井的最下面。锅炉后端布置着3台水平轴回转式空气预热器。
  前苏联最初设计的大型锅炉常采用双炉体。如配：300MW机组的型超临界压力锅炉即是采用双炉体“倒U”形布置。在这种锅炉中过热器装在一个炉体中，再热器装在另一炉体中。这种布置方式对于同时调节过热蒸汽温度和再热蒸汽温度较为方便，但由于双炉体投资大，运行复杂，在后来的设计中未再采用。又如在“T”形布置的锅炉中也有采用将过热器布置在一个竖井中、再热器布置在另一个竖井中的系统，然后再用烟气挡板分配流人两竖井烟气量等方法调节蒸汽的温度。

 (4)过热器及再热器的工质与烟气流速  各种过热器与再热器中工质的质量流速可参见表
  9-10。过热器和再热器中工质流速应根据管子必需的冷却及系统流动总阻力不过大这两个条件来选取。过热器系统的总阻力应不超过过热器出口压力的10%；再热器系统的总阻力应不超过再热蒸汽进口压力的10%。再热器本体阻力约为总阻力的一半。过热器和再热器中的烟气流速应该在管子不受磨损及不易积灰的条件下通过技术经济比较来确定。在燃煤锅炉中一般为10～14m/s，在燃油炉和燃气锅炉中可提高到20m/s。额定负荷时的最低烟速应不低于6m/s，以免低负荷时管子闵烟速过低而积灰。