Для сжигания мазута необходима его предварительная подготовка: уменьшение вязкости и распыление. Горению топлива должно предшествовать его испарение, смешение с окислителем, прогрев горючей смеси. Распыление и распределение жидкого топлива в потоке окислителя производится в элементе горелки – форсунке. Горелка – это устройство, состоящее из форсунки, воздухонаправляющего аппарата и амбразуры. По способу распыления топлива форсунки разделяют на следующие виды:
- механические - форсунки, в которых распыление производится за счет потенциальной энергии струи мазута, находящейся под давлением. В таких форсунках мазуту сообщается вращательное движение (подача по касательной, лопаточный завихритель и т.д.), и затем он с большой скоростью вытекает из отверстия (сопла) в форме конусной пленки, которая при больших скоростях распадается на мелкие капли. Такие форсунки имеют узкий диапазон регулирования (при снижении давления мазута качество распыления ухудшается).
- пневматические – форсунки, в которых для распыления мазута используется кинетическая энергия распыляющего агента (воздух, пар). Струя пара или воздуха подхватывает тонкие струйки мазута, направляемые в нее под углом, и разбивает их на отдельные капли. Такие форсунки потребляют много пара и издают при работе шум. Удовлетворительное распределение мазута обеспечивают комбинированные паромеханические форсунки. Форсунки с паровым распылением применяются для кратковременной работы котла (например, растопка). Форсунки с воздушным распылением не эффективны и используются, если мазут является аварийным топливом.
- ротационные – форсунки, в которых для распыления используется механическая энергия вращающегося распылителя (диск или стакан). В зависимости от размеров и режима работы распылителя может происходить образование струй или пленки, распадающейся затем на капли. Эти форсунки сложны при изготовлении, но широко распространены.
Основные требования, предъявляемые к форсункам – надежность, устойчивость зажигания и стабильность фронта горения при изменении нагрузки, обеспечение заданной мощности КА и температуры перегретого пара, обеспечение полного горения при минимальном коэффициенте избытка воздуха в широких пределах изменения нагрузки, простота изготовления, ремонта, обслуживания, быстрота перехода на другой вид топлива.
Основная характеристика форсунки – ее мощность – количество теплоты, выдаваемое форсункой в единицу времени, МВт.
Для закрутки воздушного потока в горелке служит воздухонаправляющий аппарат. Закрутка производится тангенциальным подводом воздуха или установкой лопаток.
Амбразура является третьим элементом горелки. Увеличение длины амбразуры приводит к повышению уровня температур и ее оплавлению. Конические амбразуры обеспечивают более спокойную работу горелки по сравнению с цилиндрическими.
Работа топок на жидком топливе оценивается работой мазутных горелок, удельной нагрузкой сечения и объема топочной камеры, коэффициентом избытка воздуха в топке, потерями теплоты от химической неполноты горения. При сжигании высокосернистых мазутов значение имеет коэффициент избытка воздуха не только с точки зрения экономичности процесса горения, но и в связи с коррозией хвостовых поверхностей и загрязнением воздуха.
Топочная камера и поверхности нагрева при сжигании мазута выполняются такими же, как и при сжигании пылевидного топлива. Низ топки делают с горизонтальным подом или слегка наклоненным в сторону фронта топки.