燃烧（shāo）器有效燃烧是所有（yǒu）能源用户的目标。不仅高效燃烧节省资金，而且还可以防止有害排放的产生，并可以减少服务电（diàn）话，设（shè）备关机和不（bú）舒服的客户（hù）。燃烧器控制系统中问题是商业和小型（xíng）工业用户（hù）没（méi）有良好的燃烧控制系统（燃（rán）油（yóu）比控制）。虽然有（yǒu）氧气修（xiū）整系统，它们昂贵和复杂，并且（qiě）由（yóu）于维护成本高而经常关闭。

燃烧（shāo）控（kòng）制系（xì）统（tǒng）控制燃烧器的燃料 - 空气（qì）比。燃料（liào）空气比通（tōng）常以过量空气（qì）（％）或过量氧（％）来定义。这些术语都是（shì）相互关联的，读数可以从一（yī）个转（zhuǎn）换到另（lìng）一个。烟气（qì）分析仪读取％氧（yǎng）气，但这与过量空气不成（chéng）比例关（guān）系，这就（jiù）是为什么（me）使用这几（jǐ）个术语。

主（zhǔ）要问题是（shì）燃料 - 空气比（bǐ）或过量空（kōng）气随（suí）着（zhe）燃烧器的（de）正（zhèng）常运行而改变。这是因为燃烧器燃烧（shāo）空气风扇输送恒定体积的空气（qì），但随着空气（qì）温度的变化，空气密度也发生变化，导致空气质量流量（liàng）不同。例如，当空气温度为40°F时（shí），如果燃（rán）烧器在早上20％的空气中运（yùn）行，则当空气温（wēn）度升高至（zhì）85°F时，过多的空气将在下午降（jiàng）至11％（所有其他因素都相同）。季节性变化会产生更大的温度波动（dòng），并且经常（cháng）需（xū）要季节性调（diào）整，以防止燃烧（shāo）器出（chū）现其他问（wèn）题。当温度较高（gāo）时，可能会发生（shēng）吸烟和高CO，当（dāng）温度（dù）过低时会（huì）发生隆隆和高（gāo）CO。

为了更好地了解空气（qì）温（wēn）度在燃（rán）烧器运（yùn）行中（zhōng）的（de）主要（yào）作用，请考虑确定燃烧器（qì）多余空气（qì）等级的过程。燃烧器设（shè）置的首先是定义操作范围。信（xìn）封是定义燃烧器操作条件的“Box”。盒（hé）子的两（liǎng）侧由燃烧器操作的和过量空气量（liàng）（或氧气）定（dìng）义。通常（cháng），较低的过量空气（qì）水平导致吸烟，高CO和（hé）最终未燃燃料。在过剩（shèng）空气（qì）水（shuǐ）平下，极限由隆隆，不（bú）稳定和过多空气中的高CO定（dìng）义。另（lìng）外两（liǎng）侧由（yóu）和燃（rán）烧空气温度定义。通（tōng）过这个操作信封，技术人（rén）员可（kě）以（yǐ）确（què）定（dìng）如何设置燃烧器。

图（tú）表I显示了（le）典型的（de）操作信封。燃气燃烧器可以从（cóng）2.5％O2（12％过量空气（qì））至（zhì）约6％O2（36％过（guò）量（liàng）空气）运行。空（kōng）气（qì）温度在50至120°F之间。斜（xié）线表示％O2如何随（suí）温度而变化。例（lì）如，当燃烧空气温度为120°F时，如（rú）果燃烧器的（de）O2设（shè）置为（wéi）4.5％，则当燃（rán）烧空（kōng）气温度降至50°F时，O2将（jiāng）为约6.5％，这（zhè）在“盒子“，并且燃烧器可（kě）能会由于过高的空气水平而开始隆隆或具（jù）有高CO。这（zhè）由图2中的（de）虚线（xiàn）所示。

正确（què）的调（diào）谐在图2中（zhōng）显（xiǎn）示为实线（xiàn）。它保（bǎo）持（chí）在操作（zuò）信封内，并且接近具有（yǒu）合理安全余量的有效的多余空气。该安（ān）全（quán）裕（yù）度用于覆盖大气压（yā）力，湿（shī）度和滞后的变化。虽然这（zhè）些附加因素（sù）中的每一个（gè）都（dōu）可能影响过（guò）量的空气，但是它们（men）的冲击力通常（cháng）远低于空气温度。

空气（qì）密度的变化导致典（diǎn）型的锅炉燃烧器系统的燃油比具（jù）有（yǒu）波动的燃（rán）油比。燃烧空气风扇（shàn）是恒（héng）定体积的装置，并且将始终为（wéi）燃（rán）烧器（qì）提（tí）供恒定体积的空气（qì）。随着空气温（wēn）度的变化，空气密度（dù）发生（shēng）变化，并且会改变（biàn）实际的空（kōng）气磅（páng）数或（huò）提供给燃烧器的（de）质（zhì）量流量。这是一个众所周知（zhī）的问题，服务技术（shù）人员通过（guò）简单地增加多余的空气来补偿（cháng）这些（xiē）变化，以（yǐ）确保有足够的空气（qì）来始（shǐ）终燃烧燃料。如果没有足（zú）够（gòu）的（de）空气进行完全燃烧，则会（huì）有（yǒu）高水平的CO，烟雾和/或未燃（rán）烧的燃料。

过度空气的这种正常变化使得难以保持（chí）高效率。如果多余的空气高于所需的（de）空气，则（zé）由（yóu）于（yú）多余的（de）空气被加热到堆（duī）温度而且能量（liàng）损失到环境中，所以（yǐ）热（rè）量就（jiù）会消失（shī）。空（kōng）气温度是影响燃烧器（qì）多余空（kōng）气变化的因素。在典型（xíng）的锅炉（lú）房中，正（zhèng）常的（de）季（jì）节变化约为60至80°F，但是在管道（dào）空气或外部（bù）设（shè）施中可能要大得多。燃烧空气温度从120°F到（dào）40°F的变化将导致大约16％的（de）过量空气变化。大气压（yā）力从30“改为29”，空气过多只有3.4％的变化。影响密度的其他变化，如湿度，影响较小。燃油特性由（yóu）压力调（diào）节器控制，对HHV的限制，并在地下运行煤气管线保持（chí）恒温。这使得燃烧空（kōng）气（qì）温（wēn）度（dù）的变（biàn）化是（shì）燃烧器（qì）过（guò）量空气水平（píng）变化（huà）中的变量。

上述定义（yì）的问题不是一个新的问题，许（xǔ）多人已经努力寻找解决方（fāng）案，以（yǐ）恢复失效，并（bìng）防止与高（gāo）低空气运行有关（guān）的问题。最常见的（de）解决方案是氧气修整系（xì）统，已经存（cún）在了几十（shí）年。这种（zhǒng）产品从1970年代的石（shí）油禁运中获得普及（jí），但（dàn）由（yóu）于成（chéng）本和维护成本（běn）高而（ér）失去了信誉。最近，它们与并行定（dìng）位（wèi）控制相结合，因为它（tā）们可以集成到并行（háng）定（dìng）位控制（zhì）系统中，从（cóng）而消除了麻烦的执行器（qì）组件。了解新技术如何根（gēn）据空气密度的变化来控制（zhì）多余的空气。

氧气修整（zhěng）系统使用（yòng）传感器（qì）来测量烟气中的过量氧气，并（bìng）且将改变燃料或空（kōng）气流量以校正该水平以匹配预设水平。设置通常包括设定（dìng）点（用（yòng）于不同的燃烧速率和燃料）和提（tí）供已知量的校正的致动器（qì）值（zhí）的组合。如前所述，氧气修剪系统做得很（hěn）好，但（dàn）是有限制：

这些系统相对昂贵，特别是当包括并行定位系统的成本和需要（yào）额（é）外的启动时间时。

这些系统必须是现场安装的，这使得启动成本更（gèng）高，更（gèng）复杂。

由（yóu）于允许烟气通过（guò）锅炉，传感器和致动器系统（tǒng）所需的时间（jiān），系统的响（xiǎng）应延迟（chí）。在较低的燃（rán）烧（shāo）速率（lǜ）下，这可（kě）能非（fēi）常长，并且通过调节锅炉，在燃烧速率变化（huà）之前（qián），该（gāi）装置可能没有（yǒu）时（shí）间来（lái）校正多（duō）余的空气。

维护成本（běn）很高，部（bù）分（fèn）原因（yīn）是（shì）氧气池寿命（mìng）短（处于肮脏的环境中（zhōng）），需要进行复（fù）杂的重新调试。

迟滞，特别是迟滞（zhì）变化（huà），可能导致单位过冲，导（dǎo）致结（jié）果比没（méi）有控制，特别是在较低的速率下。由于这个原因和系统（tǒng）响应缓（huǎn）慢（烟气通过锅炉的时间），许（xǔ）多系统根（gēn）本就不试图（tú）以低速率进行控制。

成（chéng）本和复杂（zá）性限制了可以使用（yòng）氧气修剪系统的应（yīng）用，但它确实提供（gòng）了一种校正多余（yú）空气的替（tì）代方法。在积极的一面，氧气（qì）修整系（xì）统将校（xiào）正（zhèng）可（kě）能（néng）影响多余空气（qì）水（shuǐ）平（píng）的（de）所有条（tiáo）件，包括燃料性质和（hé）燃料供应的变化。在（zài）大型基础锅炉中，氧气修整系统将提供非常好（hǎo）的控制和燃（rán）料节（jiē）省。新的控制解决方案（àn）

有一（yī）个（gè）新的控（kòng）制系统使用不同的方法（fǎ）来解（jiě）决这个问题，并（bìng）且专门设（shè）计成非（fēi）常简单的（de）应用，同时消除了复杂的设（shè）置和（hé）维护问题。它与烟气不接触，这些烟气是（shì）热的，脏（zāng）的和湿的。它使（shǐ）权衡不能以更低（dī）的（de）成本和简单性对所（suǒ）有（yǒu）变量进行更正。

这种新的（de）控制系统是空气密度调节（jiē）系统。它考虑到燃烧空气温（wēn）度的变化，并且响应于该（gāi）温度变化来控制过量的空气（qì）。这个概念是为了大大简化（huà）控制系统（tǒng），降（jiàng）低成本。客户可以（yǐ）通过少量成本（běn）获得大部分节（jiē）省成（chéng）本（běn），并且不会出现氧气修整系统（tǒng）的维护和设置（zhì）问题。空气（qì）密度调节系（xì）统使用变频（pín）驱动（VFD）来（lái）改（gǎi）变风扇速（sù）度（dù）以校正（zhèng）空气流量并保持恒（héng）定的过量空气速率。因为这个系统没（méi）有特（tè）定的（de）站点设（shè）置，所以控（kòng）制和VFD可以在工厂进行编程（chéng）和设置。控制利用已知的（de）关系以非常（cháng）简单（dān）的方（fāng）式进行（háng）这种校正。已（yǐ）知（zhī）的关系（xì）是：

空气密度将根据（jù）“理想气体法”定义的空气（qì）温度（dù）直接相关。换句话说（shuō），如果空气温度（dù）从60°F升高（gāo）到100°F，则空气密度将从0.0765lb / cf降（jiàng）至0.071lb / cf，这是密（mì）度降低7.2％。

风扇（shàn）是（shì）一个恒定的音量（liàng）设备（Fan Laws）。在上述示例中，如果初始风扇体积为100CFM，则在100°F时的（de）流（liú）量（liàng）也将（jiāng）为100CFM。然而，质量传（chuán）递将从7.65磅变为7.1磅，质量流量减少7.2％。

风扇产（chǎn）生的音量与（yǔ）风扇的速度直（zhí）接（jiē）相关（Fan Laws）。如果（guǒ）风扇在50°F下以3000 RPM运行，然后（hòu）将速度提（tí）高到3216 RPM（增加7.2％），空气体积将增加到107.2 CFM，新的质量流（liú）量将（jiāng）为7.65 lb。与（yǔ）原始操作相同的质量（liàng）流量，我们可以看到，这已经对空气温度的变化进行了准确的校正。

这些关系以（yǐ）提供空气温（wēn）度和风扇速度之间的“固定”关系的（de）方式内置在空（kōng）气密度调节系（xì）统中，使得始终提（tí）供恒定的质量流。来自空气密度调节系统的燃料节（jiē）省将（jiāng）类似于氧气修剪（jiǎn）系统（tǒng）。燃料节约来自减少过量空气，额外的（de）空气会增加干（gàn）燥气（qì）体和水（shuǐ）分的损（sǔn）失。过量空气中（zhōng）的水分也有一些能量损（sǔn）失（shī），但这通常是非常少量的。

过量空气也会（huì）影响锅炉的堆温度，其中过量空气越高，堆温度越高。主要原因是（shì）更高的过量空气水平降低了（le）火焰（yàn）温度（dù），从而减少了炉中的热传递并增（zēng）加了堆温度。虽然（rán）一些热损失从对流通道中（zhōng）的较高质量（liàng）流量中恢复，但总体上传热损失。过剩空气和堆垛温度之（zhī）间（jiān）没有确切的关（guān）系，但是具有相对较（jiào）大量（liàng）的传热表面的单元（燃烧器锅炉通常具（jù）有每（měi）平方米HP 5平方呎）将具有小的变化，而（ér）其它的堆（duī）积（jī）温度变化（huà）较大。改善（shàn）过剩空气水平将具有更低的（de）堆叠温度的附加效率增（zēng）益（yì）。

图（tú）4显示（shì）了使用空气密度（dù）调（diào）节（jiē）系统的估计节省燃料。在正常燃烧空气温（wēn）度（dù）为120°F时，具有或不具有空（kōng）气密度（dù）调节系统的（de）单元之间没有差异（yì）。燃烧式风扇将以全（quán）RPM运行，以提供足够的（de）空气来支持燃烧。随着空（kōng）气温度下降，空（kōng）气（qì）密度调节系统将减慢风扇的速（sù）度，以保持恒（héng）定的过量空气，随着温度的持续下降，可以节（jiē）省更多的空（kōng）间。温度变化越大，节约量就越大。堆温度是燃料节约（yuē）的（de）另一个变量，其中堆（duī）温（wēn）度越高，节（jiē）约越多。

此（cǐ）外，VFD将（jiāng）提（tí）供电力节省，这对于这种类型的控制有充分的记录。图5显示了与正常（cháng）单（dān）位相比如何节省电力的一（yī）个实例。再次，在编程的高温（wēn）下，风扇将处于速度，在具有或不具有（yǒu）空气密度调节系统的单元之（zhī）间将没有差（chà）异（yì）。随着空气温度下降，空气密度调节系统将降低风扇转速，从而减少电气（qì）使用。在正常的燃烧器中，随着空气温度的（de）下降，电气使用将增加，因（yīn）为较高的（de）空气（qì）密度（dù）需要更（gèng）多的电动机HP。风扇速度的（de）小幅（fú）度降低将导致大量的电力节省，因（yīn）为使用的能量（liàng）是以风扇转（zhuǎn）速为第三功率。

空气密度调节系统还（hái）提（tí）供了一些其他优点（diǎn）。通过使用VFD提供的软启（qǐ）动允许电机在几秒（miǎo）钟内升高到（dào）全速，大（dà）大降低启动时的浪（làng）涌电流。软（ruǎn）启动减少了（le）电机的积聚（jù），可以减（jiǎn）少客户的（de）需（xū）求，并增加电机的使用（yòng）寿命。电机（jī）运行（háng）速度较（jiào）慢也可降低（dī）燃烧器的噪音水平。大部分燃烧器的（de）噪音，就像电能（néng）一样来自（zì）风扇。以（yǐ）较慢的速度操作风扇降低（dī）了噪音水（shuǐ）平。结（jié）论

空气密度修补提供与氧气（qì）修剪系统相似的燃料节省成本（běn），同时消除（chú）复杂的（de）设置和维（wéi）护问题。空气密度调节（jiē）系统调节（jiē）燃烧器（qì）风扇速度，以允许（xǔ）由于改变燃（rán）烧空气温度（dù）而改（gǎi）变空（kōng）气密度。通过不断监测（cè）燃烧空气温度并（bìng）相（xiàng）应调节风扇速（sù）度，空气密度调节系统可（kě）节省燃（rán）料，节省电（diàn）力，提高锅炉效率。