Работы многих ученых, а также практический опыт на большом количестве объектов теплоэнергетики показал возможность повышения экономичности водогрейных котельных, работающих на жидком топливе — нефти, мазуте, печном топливе, а также снижения количества вредных выбросов в окружающую среду.
Решение, позволяющее улучшить экономические и экологические характеристики старых котельных (а также и котлов средней и большой мощности), заключается в специальной подготовке жидкого топлива к сжиганию, путем создания топливо-водной эмульсии.
Обычно, обводненность топочного мазута сверх установленных норм приводит к негативным последствиям, таким как срыв факела, увеличение температуры вспышки и т.п. Все это происходит из-за того, что вода размещается в мазутной массе слоями и ухудшает характеристики топлива.
В случае топливо-водной эмульсии, приготовленной на кавитационных гидродинамических установках УКГ, вода в массе мазута распределяется равномерно, на молекулярном уровне, а в дополнение к этому в мазуте разрываются парафиновые цепочки, структура мазута становится равномерной и однородной по всей массе. Эмульсия не расслаивается при хранении (при сохранении температуры эмульсии не выше +90 градусов), после заморозки и оттаивания при положительной температуре полностью сохраняет свои свойства.
Максимальный эффект топливо-водная эмульсия проявляет во время сжигания в котле: частицы воды вскипают значительно быстрее молекул мазута, разбрасывая расположенные рядом с ними частицы мазута. Отделенные друг от друга, частицы мазута начинают сгорать одновременно со всех сторон, повышая общую температуру горения факела.
Как показали проведенные исследования, топливо-водная эмульсия с содержанием воды 18-24%, не снижает эффективность работы котла. Сжигание эмульсии вместо чистого мазута позволяет уменьшить содержание вредных примесей в отходящих газах (оксиды углерода, серы, азота), значительно сократить выброс твердых частиц. Все это происходит за счет более полного сжигания топлива.
Другим преимуществом эмульсии перед чистым мазутом является то, что для ее приготовления не обязательно использовать чистую воду.
Для приготовления топливо-водной эмульсии можно применять сточные воды, загрязненные нефтепродуктами, а также некоторыми другими веществами, полностью сгорающими в топках котлов.