Пароперегреватель — устройство, перегревающее пар с целью повышения температуры этого пара, превышающей температуру насыщения. Принципиальная конструкция пароперегревателя представляет собой стальные трубы, имеющие внутренний диаметр до 60 мм, которые укреплены параллельно и присоединены или прямо к барабану котла, или к коллектору — входному, выходному или же промежуточному. Пароперегреватели различаются по направлению движения пара и дымового газа и по расположению пароперегревателя в котле. Направление пара и газа может быть параллельным, противонаправленным и смешанным. От расположения пароперегревателя в котле зависит теплообмен, осуществляющийся в нем. По расположению в котле пароперегреватели бывают радиационными, ширмовыми или конвективными.
Пароперегреватели радиационные расположены в топочной камере на ее потолке или на стенках между трубами испарительных экранов, они получают тепло, которое распространяет факел сжигаемого топлива.
Пароперегреватели ширмовые представляют собой отдельные плоские ширмы из параллельных труб, они располагаются перед конвективной частью котла, при выходе из топки. Их теплообмен 3/4 — это излучение или конвекция.
Пароперегреватели конвективные 3/4 — это несколько рядов змеевиков, они располагаются за топкой в газоходе котлоагрегата. Существуют и комбинированные пароперегреватели. Их конструкция включает радиационную, ширмовую, конвективную части и пароохладитель. Пароохладитель 3/4 — это теплообменное устройство, регулирующее температуру перегретого пара перед турбиной или в котле, предотвращающее слишком высокий перегрев пароперегревателя и обеспечивающее нормальные условия работы паровой турбины. Пароохладитель находится в промежуточном коллекторе или на выходе пара из пароперегревателя. Принцип работы пароохладителя состоит в отводе от пара тепла, который осуществляет вода, проходящая по трубам теплообменника, в результате чего происходит охлаждение пара.
Комбинированные пароперегреватели, обеспечивающие большой перегрев пара, используются в котлоагрегатах высокого давления. Пароперегревателями оснащают котлоагрегаты тепловых электростанций, потому что увеличение температуры пара увеличивает эффективность паросиловой установки. В котлоагрегатах среднего или низкого давления с температурой пара до 500 °С используют конвективные пароперегреватели. В котлоагрегатах с давлением пара 14 Мн/м2 используют в дополнение к основным пароперегревателям также и промежуточные, перегревающие отработанный в турбине пар.