Топочное устройство, или топка, являясь основным элементом котельного агрегата, предназначена для сжигания топлива с целью выделения заключенного в нем тепла и получения продуктов сгорания с возможно большей температурой. В то же время топка служит теплобменным устройством, в котором происходит теплоотдача излучением из зоны горения на более холодные окружающие поверхности нагрева котла, а также устройством для улавливания и удаления некоторой части очаговых остатков при сжигании твердого топлива.

В общем случае Т. представляет собой камеру, в которую подаётся топливо (твёрдое, жидкое, газообразное) и окислитель, обычно воздух. В Т. котлоагрегатов продукты сгорания отдают свою теплоту теплоносителю (воде, пару), циркулирующему по трубам, которые размещаются на стенах камеры. В печных Т. теплота дымовых газов используется в рабочем пространстве печи для тепловой обработки материалов (или изделий) либо для отопления.

По способу сжигания топлива различают топки:
• Со слоевым сжиганием.

Слоевая топка - технические устройство, предназначенное для сжигания твердого кускового топлива, имеющее форму параллелепипеда, разделенного колосниковой решеткой того или иного типа на две части: собственно топку и зольник.

Это исторически первый способ сжигания топлива, который много раз совершенствовался.

- Сейчас используют топки:
1. С кипящим слоем (КС)
2. С циркулирующим кипящем слоем (ЦКС)

- Такая технология сжигания ограничивает единичную мощность котла, поэтому перешли к факельному сжиганию.

• С факельным (камерным) сжиганием.

Камерная топка - техническое устройство предназначенное для сжигания пылевидного твердого, жидкого или газообразного топлив имеющее форму параллелепипеда с подом (нижнее ограждение) выполненным или с уклоном к центру или плоско и имеющее на вертикальных стенах отверстия (амбразуры) для установки горелок или форсунок.

Камерные топки были разработаны в конце 20-х гг. 20 в. для сжигания твёрдого топлива в пылевидном состоянии в факельном процессе, что позволило с высокой надёжностью и экономичностью использовать топливо пониженного качества, значительно повысить единичную производительность котлоагрегатов. Топливо перед подачей в факельную топку очищается, измельчается и высушивается в системе пылеприготовления (см. Пылеугольная топка). Факельные Т. оказались весьма удобными для сжигания газообразного и жидкого топлива (см. Газовая топка, Мазутная топка), причём газообразное топливо не требует предварительной подготовки, а жидкое должно быть распылено форсунками.

При одинаковой площади поперечного сечения камерных и слоевых топок факельный способ обеспечивает большую тепловую мощность.

Основные преимущества камерных топок заключаются в следующем:

1) возможность экономичного использования практически всех сортов угля, в том числе и низкокачественных, которые трудно сжигать в слое;

2) хорошее перемешивание топлива с воздухом, что позволяет работать с небольшим избытком воздуха (α=1,2-1,25);

3) возможность повышения единичной мощности котельного агрегата:

4) относительная простота регулирования режима работы и, следовательно, возможность полной автоматизации топочного процесса.

- Разновидностью факельных топок являются вихревые топки.

• С вихревым сжиганием.

Вихревые (или циклонные) топки получили распространение в 50-х гг. 20 в., в них частицы твёрдого топлива (размером до нескольких десятков мм) почти полностью сгорают в камере-предтопке, где создаётся газо-воздушный вихрь.

Раньше этот способ сжигания считался эффективным, т.к. затраты на измельчение снижались, но сейчас применяется редко из-за сложности конструкции.

По конфигурации топочного объема различают:
• Открытые топки
- С ТШУ, ЖШУ, газо-мазутные.

- Все открытые топки имеют горизонтальное поперечное сечение в виде прямоугольника. Их называют топками призматического типа. В верхней части топки часто имеется аэродинамический выступ, служащий для улучшения аэродинамической картины на выходе из топки.
- В топках с ТШУ, в нижней части есть холодная воронка, экраны ее наклонены под углом  = 54 C. Все экраны обычно открыты (обращены поверхностью труб внутрь топки).

- В топках с ЖШУ, экраны нижней части наклонены под углом  = 15 C, и обычно вся нижняя часть экранов покрыта металлическими шипами, а поверхность шипов – карборундовой смазкой. Она необходима для уменьшения теплосъема в нижней части топки, повышения уровня температур и как следствие, для улучшения условий жидкого шлакоудаления. Шлак выходит из топок с ЖШУ через отверстия, которые называются летками (1, 2 по длине).

- В газо-мазутных топках или с ЖШУ нижняя наклонная часть называется подом. При сжигании газа, золы не образуется, а при сжигании мазута ее образуется очень мало, поэтому в газо-мазутных топках леток нет. При сжигании мазута значение величин падающих радиационных потоков в нижней части топки очень велики, поэтому под таких топок часто закладывается кирпичом. В котлах до критических давлений это позволяет избежать в экранах пода образования пароводяной смеси и ее расслоения.

• Полуоткрытые топки:
- С ЖШУ, газо-мазутные.

• Двухкамерные, трехкамерные топки:
- С ЖШУ, реже газо-мазутные.

- Отличительным признаком двухкамерных топок является шлакоулавливающий пучок. Обычно это испарительная поверхность нагрева из труб большего диаметра, которые снаружи покрыты карборундовой обмазкой. Шлакоулавливающий пучок необходим для увеличения коэффициента шлакоудаления a_шл (для двухкамерных топок a_шл=0.4). Для этого пучка приходится использовать испарительную поверхность нагрева, т.к. он работает в зоне высоких температур (1500..1600 C) и его нужно охлаждать.

- Топка с горизонтальными циклонными предтопками формально является трехкамерной и первой камерой являются два горизонтальных циклонных предтопка. Они имеют сложную конструкцию и их стены экранированы змеевиками из спиральных труб. Эти змеевики ошипованы и покрыты обмазкой, а иногда и закрыты специальной кладкой. В циклоны тангенциально поступает воздух и топливо – воздушная смесь. Частицы топлива подаются здесь не в виде пыли, а в виде дробленки с размерами куска 5..10мм, поэтому при использовании таких топок системы пылеприготовления не нужны – получается экономия на размоле топлива. Вторая камера – это камера зажигания, в которой все экраны ошипованы и покрыты обмазкой. Т.к. температура ПВС в циклонах и камере дожигания очень высоки, то трудностей с выходом жидкого шлака нет, а коэффициент шлакоулавливания =0.44..0.45, т.к. есть шлакоулавливающий пучок.

- На Черкасской ТЭЦ котлы БКЗ – 210 – 140 – 560 с такими топками. В эксплуатации они показали надежную работу жидкого шлакоудаления, но из-за высокого уровня температур герметичность в месте сопряжения циклонов с камерой дожигания часто нарушалась. Кроме того, выбросы вредных веществ на котлах с такими топками из-за высокого уровня температур тоже большие – было принято решение провести реконструкцию и оборудовать эти котлы полуоткрытыми топками с ЖШУ.

-Топка с вертикальными циклонными предтопками является двухкамерной, она обладает теме же «+» и «-», что и топка с горизонтальными циклонными предтопками.

-Из-за большой конструктивной сложности и плохих экологических показателей топочного процесса, топки с циклонными предтопками давно не производятся.

По способу компоновки горелок различают топки:
• С фронтальной компоновкой
-Горелки могут располагаться в 1..5 ярусов
• С встречной компоновкой
-Горелки могут располагаться в 1..5 ярусов
• Со встречно-смещенной компоновкой
-1..2 яруса
• С тангенциальной компоновкой
-Очень широко используется при твердом и жидком шлакоудалении. Оси горелок в ярусе расположены по касательной к условной окружности диаметром (зависит от шлакоудаления). Топка чаще всего близка к квадратной и . В ярусе может быть 4, 6, 8 горелок
-1..5 ярусов
• С подовой компоновкой (используется только на газо-мазутных топках)
• С потолочной компоновкой (в инвертных котлах)
• С L-образной компоновкой

Очень широко используются фронтальная, встречная и тангенциальная компоновка. Встречная и тангенциальная компоновки встречаются на котлах любой паропроизводительности при сжигании газа, мазута, и др. топлив с любым шлакоудалением. Фронтальная компоновка используется на котлах производительностью при сжигании газа, мазута и твердых топлив с ТШУ. Остальные виды встречаются редко.

z_я – число ярусов, S_бок – боковой простенок, a_т – ширина топки, b_т – глубина топки, h_яр – высота яруса, s – шаг