котельный агрегат, конструктивно объединённый в единое целое комплекс устройств для получения под давлением пара или горячей воды за счёт сжигания топлива. Главной частью К. являются топочная камера и газоходы, в которых размещены поверхности нагрева, воспринимающие тепло продуктов сгорания топлива (пароперегреватель, водяной экономайзер, воздухоподогреватель). Элементы К. опираются на каркас и защищены от потерь тепла обмуровкой и изоляцией. К. применяются на тепловых электростанциях (См. Тепловая электростанция) для снабжения паром турбин; в промышленных и отопительных котельных для выработки пара и горячей воды на технологические и отопительные нужды; в судовых котельных установках. Конструкция К. зависит от его назначения, вида применяемого топлива и способа сжигания, единичной паропроизводительности, а также от давления и температуры вырабатываемого пара.

В топочной камере К. происходят сгорание топлива и частичное охлаждение продуктов сгорания в результате лучистого теплообмена (См. Лучистый теплообмен) между нагретыми газами и покрывающими стены топочной камеры трубами, по которым циркулирует охлаждающая их среда (вода или пар). Система этих труб называется топочными экранами. На выходе из топки газы имеют температуру порядка 1000°С. Для дальнейшего охлаждения газов на их пути устанавливают трубчатые поверхности нагрева (пароперегреватели (См. Пароперегреватель)), выполняемые обычно в виде ширм - трубчатых змеевиков, собранных в плоские пакеты. Теплообмен в ширмовых поверхностях осуществляется излучением и конвекцией, поэтому часто такие поверхности называют полурадиационными. Пройдя ширмовый пароперегреватель, газы с температурой 800-900 °С поступают в конвективные пароперегреватели высокого и низкого давления, представляющие собой пакеты труб. Теплообмен в этих и последующих поверхностях нагрева осуществляется в основном конвекцией, и они называются конвективными. После пароперегревателя на пути газов, имеющих температуру 600-700°С, устанавливается водяной Экономайзер, а далее воздухоподогреватель, в котором газы (в зависимости от вида сжигаемого топлива) охлаждаются до 130-170°С. Дальнейшему снижению температуры уходящих из К. газов путём полезного использования их тепла для нагрева рабочей среды препятствует конденсация на поверхностях нагрева паров воды и серной кислоты, образующейся при сжигании сернистых топлив, что приводит к интенсивному загрязнению поверхностей нагрева золовыми частицами и к коррозии металла. Охлажденные газы, пройдя устройства очистки от золы (см. Золоулавливание) и в некоторых случаях от серы, выбрасываются дымовой трубой в атмосферу. Твёрдые продукты сгорания топлива, уловленные в К., периодически или непрерывно удаляются через системы золоудаления и шлакоудаления (См. Шлакоудаление). Для поддержания поверхностей нагрева в чистоте в К. предусматривается комплекс периодически включаемых обдувочных и обмывочных аппаратов, вибраторов и дробеочистительных устройств.

По характеру движения рабочей среды К. бывают с многократной естественной или принудительной циркуляцией и прямоточные. В К. с многократной циркуляцией рабочая среда непрерывно движется по замкнутому контуру (состоящему из обогреваемых и необогреваемых труб, соединённых между собой промежуточными камерами - коллекторами и барабанами), частично испаряясь в обогреваемой части контура. Образовавшийся пар отделяется от воды в барабане (см. Сепарация пара), а испарённая часть котловой воды возмещается питательной водой, подаваемой питательным насосом в водяной экономайзер и далее в барабан. Движение рабочей среды по циркуляционному контуру в К. с естественной циркуляцией осуществляется вследствие разности плотностей пароводяной смеси в обогреваемой (подъёмной) части контура и воды в необогреваемой или слабо обогреваемой (опускной) его части. В К. с принудительной циркуляцией рабочая среда по контуру перемещается под действием циркуляционного насоса. Непрерывное упаривание котловой воды в К. с многократной естественной или принудительной циркуляцией приводит к возрастанию концентрации растворённых и взвешенных в ней примесей (солей, окислов, гидратов окислов) которые могут, отлагаясь на внутренней поверхности обогреваемых труб, ухудшать условия их охлаждения и стать причиной перегрева металла и аварийной остановки К. из-за разрыва труб. Кроме того, чрезмерное повышение концентрации примесей в котловой воде недопустимо из-за уноса их паром из барабана с капельками воды или в виде парового раствора в пароперегреватель, а также в турбину, где примеси оседают на лопатках турбомашины, уменьшая её кпд. Во избежание возрастания концентрации примесей в котловой воде производятся непрерывные и периодические продувки котла (См. Продувка котла). Предельно допустимая концентрация примесей определяется конструкцией и параметрами К., составом питательной воды и тепловыми напряжениями экранных поверхностей нагрева.

В прямоточном К. нагрев, испарение воды и перегрев пара осуществляются за один проход среды по тракту. При такой организации процесса генерации пара примеси, содержащиеся в питательной воде, не могут быть выведены из К. продувкой части котловой воды, как это имеет место в К. с естественной или принудительной многократной циркуляцией. В прямоточном К. часть примесей осаждается на внутреннюю поверхности труб, а часть (вместе с паром) поступает в турбину, где отлагается на лопатках. Поэтому к питательной воде прямоточных К. предъявляются более жёсткие требования в отношении её качества. Вода, поступающая в такие К., предварительно обрабатывается в системе водоподготовки (См. Водоподготовка).

В энергетических установках для повышения экономичности используются схемы с вторичным (промежуточным) перегревом: пар после срабатывания части его тепловой энергии в турбине возвращается в К., подвергается дополнительному перегреву в пароперегревателе низкого давления и опять направляется в турбину. Известны К. с 2 промежуточными перегревами пара. Температура вторично перегретого пара обычно принимается такой же, как первично перегретого или близкой к ней. Для поддержания температуры первичного и вторичного перегрева пара на требуемом уровне К. снабжен регулирующими устройствами в виде смесительных и поверхностных теплообменников, систем рециркуляции части охлажденных дымовых газов в топочную камеру, приспособлениями для изменения угла наклона горелок и т. д.

К., например, для энергоблока мощностью 300 Мвт представляет собой сооружение высотой более 50 м, в плане занимает площадь порядка 1 тыс. м². На сооружение такого К. расходуется около 4,5 тыс. т металла, примерно ¹/₃ этого количества приходится на трубные системы, работающие под давлением свыше 25 Мн/м² (250 кгс/см²). Кпд К. превышает 90\%. Основные параметры энергетич. К. показаны в таблице.

Классификация котлоагрегатов по параметрам и производительности

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

| | Параметры перегретого пара | |

| |-----------------------------------------------------------------| |

| | давление, | температура, °С | Номинальная |

| Типы котлоагрегатов | Мн/м² |-------------------------------------------| паропроизво- |

| | (кгс/см²) | первично | вторично | дительность т/ч |

| | | перегретый | перегретый | |

| | | пар | пар | |

|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Е - с естественной | | | | 6,5; 10; 15; |

| циркуляцией с | 4 (40) | 440 | - | 20; 25; 35; |

| перегревом и без | | | | 50; 75 |

| перегрева пара |----------------------------------------------------------------------------------------------|

| | 10(100) | 540 | - | 60; 90; 120; 160; |

| | | | | 220 |

| |----------------------------------------------------------------------------------------------|

| | 14 (140) | 570 | - | 160; 210; 320; |

| | | | | 420; 480 |

|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Еп - с естественной | | | | |

| циркуляцией с | | | | |

| перегревом и | 14 (140) | 570 | 570 | 320;500; 640 |

| промежуточным | | | | |

| перегревом пара | | | | |

|--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Пп - прямоточные с | | | | |

| перегревом и | 25,5(255) | 585-5 65 | 570 | 950; 1600; 2500 |

| промежуточным | | | | |

| перегревом пара | | | | |

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Лит.: Рабинович О. М., Котельные агрегаты, М.- Л., 1963; Стырикович М. А., Катковская К. Я., Серов Е. П., Котельные агрегаты, М.- Л., 1959; их же. Парогенераторы электростанций, 2 изд., М.- Л., 1966; Резников М. И., Парогенераторные установки электростанций, М., 1968; Стырикович М. А., Мартынова О. И., Миропольский З. Л., Процессы генерации пара на электростанциях, М., 1969.

А. Я. Антонов.

Котлоагрегат паропроизводительностью 420 т/ч на давление пара 14 Мн/м² (140 кгс/см²) и температуру 570°С: 1 - барабан; 2 - полурадиационный пароперегреватель; 3 - топочная камера; 4 - экраны; 5 - горелка; 6 - под; 7 - воздухоподогреватель; 8 - водяной экономайзер; 9 - конвективный пароперегреватель.

Паровой котёл, в котором полное испарение воды происходит за время однократного (прямоточного) прохождения воды через испарительную поверхность нагрева. В П. к. вода с помощью питательного насоса подаётся в Экономайзер, откуда поступает в составляющие испарительную поверхность змеевики или подъёмные трубы, расположенные в топке. В выходной части змеевиков испаряются остатки влаги и начинается перегрев пара. В этой, т. н. переходной зоне, где содержание пара в воде достигает 90-95\% (по объёму), при недостаточно чистой питательной воде идёт интенсивное образование накипи. Поэтому змеевики переходной зоны во избежание пережога частично выводят из топки в газоходы, где теплонапряжение меньше. После переходной зоны пар окончательно перегревается в радиационном и конвективном пароперегревателях (См. Пароперегреватель). В П. к. отсутствуют барабан и опускные трубы, что значительно снижает удельный расход металла, т. е. удешевляет конструкцию котла. Существенный недостаток П. к. заключается в том, что соли, попадающие в котёл с питательной водой, либо отлагаются на стенках змеевиков в переходной зоне, либо вместе с паром поступают в паровые турбины, где оседают на лопатках рабочего колеса, что снижает кпд турбины. Поэтому к качеству питательной воды для П. к. предъявляются повышенные требования (см. Водоподготовка). Др. недостаток П. к. - увеличенный расход энергии на привод питательного насоса.

П. к. устанавливают главным образом на конденсационных электростанциях (См. Конденсационная электростанция), где питание котлов осуществляется обессоленной водой. Применение П. к. на теплоэлектроцентралях связано с повышенными затратами на химическую очистку добавочной воды. Наиболее эффективны П. к. для сверхкритических давлений (выше 22 Мн/м²), где др. типы котлов неприменимы.

В СССР П. к. конструировались в Бюро прямоточного котлостроения под руководством Л. К. Рамзина. Первый опытный П. к. с горизонтально расположенными змеевиками (котёл Рамзина) паропроизводительностью 3,6 т/ч и с давлением пара 14,1 Мн/л² был пущен в 1932, а первый промышленный П. к. на 200 т/ч и такое же давление - в 1933 (параметры современных советских П. к. приведены в ст. Котлоагрегат). За рубежом наряду с котлами Рамзина применяют П. к. Бенсона с вертикальными подъёмными трубами и П. к. Зульцера, испарительная поверхность у которых выполнена из вертикально расположенных змеевиков с подъёмным и опускным движением воды.

Лит. см. при ст. Котлоагрегат.