Энергетические парогенераторы по производительности различаются как котлы малой, средней и большой производительности.

По способу циркуляции воды все котлы сводятся к трём типам: с естественной циркуляцией, с многократной принудительной циркуляцией, прямоточные.

В парогенераторах с естественной циркуляцией движение рабочего тела по испарительному контуру осуществляется за счёт разности плотностей столбов рабочей среды: воды ρ_вв опускной питательной системе и пароводяной смеси ρ_см в подъёмной испарительной части циркуляционного контура (рис.21а).

На практике естественная циркуляция применяется только в парогенераторах до сверхвысоких давлений (не выше 18,5 МПа), так как плотность при таких давлениях в опускных и подъёмных системах практически одинаковы, и движущий напор циркуляции будет очень мал. Циркуляцией в парогенераторе называется явление многократного обращения испаряемой воды в экранных и кипятильных трубах барабанных котлов.

Парогенератор с многократной принудительной циркуляцией (рис.21б) отличается наличием в контуре специальных циркуляционных насосов. В этом случае движение воды и пароводяной смеси осуществляется принудительно. Недостатком системы многократной принудительной циркуляции является наличие специальных циркуляционных насосов сложной конструкции, которые нужно обслуживать и ремонтировать, а также увеличиваются собственные нужды электростанции.В Российской Федерации такие парогенераторы не выпускаются и широкого применения они не нашли.

Прямоточные парогенераторы принципиально отличаются тем, что поступающая в испарительный тракт вода на выходе из него полностью превращается в пар, и движение рабочего тела от входа воды в экономайзер до выхода из котла пара осуществляется принудительно питательным насосом. Дорогой элемент ― барабан в прямоточных парогенераторах отсутствует. Кратность циркуляции в таких котлах равна единице. Надёжная работа трубной системы обеспечивается повышением скорости рабочей среды в трубах.

Ввиду полного испарения воды в тракте особые требования предъявляются в прямоточных парогенераторах к качеству питательной воды. Во избежание отложений солей на стенках труб и связанного с этим перегрева металла поступающая в прямоточный парогенератор вода предварительно проходит химическое обессоливание.

Прямоточный принцип движения рабочей среды по всему тракту позволяет использовать этот тип парогенератора и при сверхкритическом давлении, что невозможно в агрегатах барабанного типа. Принудительная циркуляция позволяет использовать испарительные трубы меньшего диаметра.

Устройство парового котла

Рассмотрим устройство парового котла с естественной циркуляцией (рис 4).Основными рабочими элементами парового котла являются поверхности нагрева,которые представляют собой металлические трубчатые поверхности, омываемые с одной стороны горячими дымовыми газами, а с другой стороны ― водой, пароводяной смесью, паром, воздухом.

Экономайзер (11, 12) ― это трубчатая поверхность нагрева, которая служит для подогрева горячими дымовыми газами питательной воды, подаваемой в котёл питательным насосом. Фактически экономайзер является теплообменным аппаратом.

Питательная вода по трубопроводу (13) подаётся из экономайзера в барабанкотла (1), из которого котловая вода, перемешанная с питательной, направляется по опускным трубам (9) на питание испарительных поверхностей нагрева, которые называются топочными настенными экранами(7).

В экранных трубах происходит частичное испарение воды, а в барабане пароводяная смесь разделяется на воду и пар. Таким образом, в барабане имеется водяное(2)ипаровое(3)пространства.

Рис.4 Схема устройства парового котла с естественной циркуляцией.

В экранных трубах происходит частичное испарение воды, а в барабане пароводяная смесь разделяется на воду и пар. Таким образом, в барабане имеется водяное (2) и паровое (3) пространства.

Условная поверхность, отделяющая паровое пространство от водяного, называется зеркалом испарения.

Уровень воды в барабане котла измеряется системой водоуказательных приборов, который поддерживается постоянным при данной нагрузке. Различают два крайних по высоте уровня воды в барабане: низший и высший.Низший уровень воды определяется опасением оставить опускные трубы и их экраны без воды, а высший уровень устанавливается так, чтобы влажность пара не превышала допустимых значений, то есть пар не содержал большого количества капель воды.