Η καύση λέβητα είναι η μελέτη του πώς καίγονται τα καύσιμα σε λέβητες που θερμαίνουν το νερό για ατμό. Υπάρχουν πολλές εφαρμογές για λέβητες ατμού, συμπεριλαμβανομένης της θέρμανσης με χημική διεργασία, της θερμότητας με ατμό για κτίρια και ζεστού νερού και του ατμού για την κίνηση ηλεκτρικών γεννητριών στροβίλων. Η καύση είναι η αντίδραση των καυσίμων με το οξυγόνο στον αέρα για τη δημιουργία θερμότητας που χρησιμοποιείται για την παραγωγή ατμού.
Μια ποικιλία καυσίμων μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την καύση του λέβητα, συμπεριλαμβανομένου του φυσικού αερίου, του μαζούτ και των βιοκαυσίμων που παράγονται από φυτικά ή ζωικά απόβλητα. Όταν το καύσιμο ψεκάζεται ή ψεκάζεται σε ένα λέβητα με αέρα, ένα πηνίο ανάφλεξης ή μια μικρή πιλοτική φλόγα μπορεί να αναφλέξει το μείγμα. Η καύση απελευθερώνει μεγάλη ποσότητα θερμότητας, μερικές από τις οποίες θερμαίνουν το νερό σε ατμό και μερικές χάνονται λόγω απωλειών ακτινοβολίας και καυσαερίων. Η ακτινοβολία είναι υπέρυθρη απώλεια θερμότητας που συμβαίνει από ένα ζεστό λέβητα σε ένα πιο ψυχρό δωμάτιο. Οι απώλειες καυσαερίων είναι θερμαινόμενα αέρια που εξαερίζονται από τον λέβητα μέσω του καπναγωγού ή του αεραγωγού του.
Οι ιδιοκτήτες και οι χειριστές ενδιαφέρονται για τη μεγιστοποίηση της απόδοσης της καύσης του λέβητα. Τα κύρια ζητήματα που πρέπει να ληφθούν υπόψη είναι η απόδοση της καύσης ή πόσο καλά καίγονται τα μείγματα καυσίμου και αέρα και πώς να ελαχιστοποιηθούν οι απώλειες θερμότητας. Η απώλεια θερμότητας ακτινοβολίας μπορεί να ελαχιστοποιηθεί με τη σωστή μόνωση του λέβητα και των σωληνώσεων ατμού. Ο σχεδιασμός και τα χειριστήρια του λέβητα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μεγιστοποίηση της απόδοσης καύσης.
Η περιοχή καύσης ενός λέβητα έχει συνήθως σωλήνες που περιέχουν νερό και ατμό που περνούν μέσα από ένα ανοιχτό κουτί που μπορεί να περιέχει καυστήρες και χειριστήρια. Ο σχεδιασμός σωλήνων μπορεί να βελτιώσει την απόδοση, χρησιμοποιώντας συστήματα πολλαπλών διελεύσεων. Οι σωλήνες νερού που εισέρχονται στο λέβητα μπορούν πρώτα να περάσουν από τη ζώνη καυσαερίων, η οποία παίρνει μέρος της απορριπτόμενης θερμότητας και προθερμαίνει το νερό. Οι σωλήνες μπορούν στη συνέχεια να περάσουν από τη ζώνη καύσης περισσότερες από μία φορές για να αξιοποιήσουν πλήρως τη θερμότητα καύσης, η οποία επίσης βελτιώνει την απόδοση.
Η απόδοση καύσης λέβητα για μείγματα αέρα και καυσίμου είναι κρίσιμη για τη σωστή λειτουργία του λέβητα. Ένα μόριο καυσίμου απαιτεί μια θεωρητική ποσότητα οξυγόνου για να καεί πλήρως, αλλά στην πραγματικότητα χρειάζεται περίσσεια οξυγόνου λόγω διαφόρων απωλειών στη ζώνη καύσης. Ο αέρας είναι περίπου 21 τοις εκατό οξυγόνο, επομένως το άκαυστο άζωτο στον αέρα πρέπει επίσης να θερμαίνεται στο λέβητα και να εξαερίζεται από την καύση. Αυτό επηρεάζει περαιτέρω την απόδοση του λέβητα και παράγει ενώσεις αζώτου που έχουν συνδεθεί με την όξινη βροχή και το σχηματισμό αιθαλομίχλης.
Το πολύ οξυγόνο μειώνει τη θερμοκρασία καύσης του λέβητα, μπορεί να δημιουργήσει ορισμένους ανεπιθύμητους ρύπους και απαιτεί καύσιμο για τη θέρμανση οξυγόνου και αζώτου που δεν χρησιμοποιούνται. Η έλλειψη οξυγόνου μπορεί να μειώσει την απόδοση του λέβητα και να δημιουργήσει αιθάλη και άλλα υποπροϊόντα που μπορεί να βλάψουν τον λέβητα με την πάροδο του χρόνου. Η έρευνα έχει βρει ότι η παρακολούθηση των συγκεντρώσεων οξυγόνου και αερίων καύσης στα καυσαέρια και η διατήρηση της κατάλληλης θερμοκρασίας καυσαερίων, μπορεί να βελτιστοποιήσει την απόδοση του λέβητα.
Οι μικρότεροι λέβητες μπορούν να ρυθμιστούν χειροκίνητα χρησιμοποιώντας αισθητήρες καυσαερίων και θερμόμετρα καυσαερίων, αλλά πολλοί λέβητες μπορούν να επωφεληθούν από τους αυτόματους ελέγχους. Οι λέβητες μπορεί να μην λειτουργούν σε ένα μόνο σημείο λειτουργίας, αλλά θα έχουν ποικίλες απαιτήσεις ατμού ή συνθήκες λειτουργίας, γεγονός που καθιστά μη πρακτικές τις χειροκίνητες ρυθμίσεις απόδοσης. Οι παλαιότεροι λέβητες μπορούν να εξοπλιστούν εκ των υστέρων με ηλεκτρονικά χειριστήρια που παρέχουν ανάδραση στις αντλίες εισόδου αέρα και καυσίμου για να παρέχουν την καλύτερη αναλογία καύσης.