燃烧器有效燃烧是所有能源用户的目标。不（bú）仅高效燃（rán）烧节省资金，而且（qiě）还可（kě）以防止有害排放的（de）产（chǎn）生，并（bìng）可以减少服务（wù）电（diàn）话，设备关（guān）机和不（bú）舒服的客户。燃（rán）烧器控制（zhì）系统中问（wèn）题（tí）是商业（yè）和小型工（gōng）业用户没有良好的（de）燃烧控制系（xì）统（燃油（yóu）比控（kòng）制）。虽然有氧气修整（zhěng）系统，它们昂贵和（hé）复杂，并且由（yóu）于（yú）维（wéi）护成（chéng）本高（gāo）而经常关闭。

燃烧控（kòng）制系统控制（zhì）燃烧（shāo）器（qì）的燃料 - 空（kōng）气比（bǐ）。燃（rán）料空（kōng）气比通常以（yǐ）过量（liàng）空气（qì）（％）或过量氧（％）来定义。这些术语都是相互关联的，读数可以从一（yī）个转换（huàn）到另一个。烟气分析仪读取％氧气，但这与过量空气不成比例关系，这就是为什么使用这几个术语。

主要问题是（shì）燃料（liào） - 空气比或过量空气（qì）随着（zhe）燃烧器的正常运行而改（gǎi）变。这是因为燃烧器燃烧空气风扇输送恒定体积的空气（qì），但随着空气温度的（de）变化，空气密度也发（fā）生变化（huà），导致空（kōng）气质量流量不同。例如（rú），当空气温度为40°F时，如（rú）果燃烧器在早上20％的空气中运行，则（zé）当空气温度升高至85°F时（shí），过多的空（kōng）气将（jiāng）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，并且经常需要（yào）季节性调整，以防（fáng）止燃烧器出现其他问题。当温（wēn）度较高时，可（kě）能会发生吸（xī）烟和高CO，当温度（dù）过低（dī）时会（huì）发生隆隆和（hé）高CO。

为了更好地了解空气温度在燃烧器运行中的主要作（zuò）用，请考虑确定燃烧器多（duō）余（yú）空气等级的过程。燃烧器设置的首先是定义操作范围（wéi）。信封（fēng）是定义（yì）燃烧器操作条件的“Box”。盒（hé）子的两侧由燃（rán）烧（shāo）器操作的和过量空气量（或氧气）定（dìng）义。通常，较低的过量空气水平（píng）导致（zhì）吸烟，高CO和最（zuì）终（zhōng）未燃燃料。在过剩空气水平下，极限由隆隆，不稳定和过多空气（qì）中的高CO定义。另（lìng）外两侧（cè）由和燃烧空（kōng）气温度定（dìng）义。通过（guò）这（zhè）个（gè）操（cāo）作信封，技术人（rén）员（yuán）可以确定如何设置（zhì）燃烧器。

图表I显示了（le）典型的操作信封（fēng）。燃气燃烧器可以从2.5％O2（12％过量空气（qì））至约（yuē）6％O2（36％过（guò）量空（kōng）气）运（yùn）行。空气温（wēn）度在50至120°F之（zhī）间。斜线表示％O2如何随温度而变化。例（lì）如，当燃烧空气温度为120°F时，如果燃（rán）烧器的O2设置（zhì）为4.5％，则当燃烧空（kōng）气温度降至50°F时，O2将（jiāng）为（wéi）约6.5％，这在“盒子“，并且燃烧器可能会由于过高的空气水（shuǐ）平而开始隆隆或具有高CO。这（zhè）由图2中（zhōng）的虚（xū）线（xiàn）所示（shì）。

正确的调（diào）谐在图2中显示为实线。它保持在操（cāo）作信封内，并且接（jiē）近具有合理（lǐ）安全余量的有效的多余空气（qì）。该安（ān）全（quán）裕度（dù）用于覆（fù）盖大气压力，湿度和滞后的变化（huà）。虽然（rán）这些（xiē）附加因素中（zhōng）的每一个都（dōu）可能影响（xiǎng）过量的空气，但是（shì）它们的冲击力通常远低于空气温度（dù）。

空气密度的变（biàn）化导致典型的锅炉燃烧器系统的燃油比具（jù）有（yǒu）波（bō）动（dòng）的燃油比。燃烧空气风扇（shàn）是恒（héng）定体积的（de）装置（zhì），并且将始（shǐ）终为燃烧器提供（gòng）恒定体积（jī）的空气。随着空气温度（dù）的变化（huà），空气密度发生变化（huà），并（bìng）且会（huì）改变实际的空气磅（páng）数或提（tí）供给（gěi）燃烧器的（de）质量流量。这是一个众（zhòng）所周知（zhī）的问题，服（fú）务技术人（rén）员通过简（jiǎn）单（dān）地增加多（duō）余的空气来补偿这些（xiē）变化，以确保有足够（gòu）的（de）空（kōng）气（qì）来（lái）始（shǐ）终燃烧燃料。如果没有足（zú）够的（de）空气进行完全燃烧，则会有（yǒu）高水平的CO，烟雾和（hé）/或未燃烧的燃料。

过（guò）度空气的这（zhè）种正常变化使（shǐ）得难以（yǐ）保持高效率。如果多（duō）余的空气高于所需的空气，则（zé）由于多余（yú）的（de）空气被加热到（dào）堆（duī）温度而且能量损失到环境中，所（suǒ）以热量就会消失。空气温度是影响燃烧器多余空气变化的因素。在（zài）典型的锅（guō）炉房中，正常的季（jì）节（jiē）变化约为60至80°F，但（dàn）是在管道空（kōng）气或外部设施中可能（néng）要大得多。燃烧空气温度从（cóng）120°F到40°F的变化将导致（zhì）大约16％的过量空（kōng）气变化。大（dà）气压力从30“改为29”，空气（qì）过多只有3.4％的变化。影响密度的其他变（biàn）化，如湿度（dù），影（yǐng）响较小。燃油特性由压力调节器控制，对（duì）HHV的限（xiàn）制，并（bìng）在地下运行煤气（qì）管线保持恒温。这（zhè）使得燃烧空气（qì）温度的变化是燃烧（shāo）器（qì）过量空气水平变化中的变量。

上述（shù）定义的问题不是一个新的问题，许多人已（yǐ）经（jīng）努（nǔ）力寻找解决方案，以恢（huī）复失效，并防止（zhǐ）与高低（dī）空气（qì）运（yùn）行有关的（de）问题。最常见的解决（jué）方案是氧（yǎng）气修整（zhěng）系统，已经存（cún）在了几（jǐ）十年。这（zhè）种产品（pǐn）从1970年代的石油禁运中获得普及（jí），但由于（yú）成（chéng）本和维（wéi）护成本（běn）高而失去了信誉。最近，它们与并行（háng）定位控（kòng）制相结合，因（yīn）为它（tā）们可以集成到（dào）并行定位控制系统中，从而消除了（le）麻烦的执行器组件（jiàn）。了解新技术如何根据空气密度的变化来控制多余的空气（qì）。

氧（yǎng）气（qì）修整系统使（shǐ）用传（chuán）感器来测量烟气中的（de）过量氧气，并且将改变燃料或空气流量以校正该水平以匹配预（yù）设（shè）水平（píng）。设置通常包括设定点（用（yòng）于不同的燃（rán）烧速率和燃料）和提供（gòng）已知（zhī）量（liàng）的校正的致动（dòng）器值的组（zǔ）合。如前（qián）所述，氧气修剪系统做得很好，但是有限制：

这些系统相（xiàng）对昂贵，特别是（shì）当包括（kuò）并行定位系（xì）统的（de）成本和需要额外（wài）的启动时间时（shí）。

这些系统（tǒng）必须（xū）是现（xiàn）场安装的，这（zhè）使得启动成本更高，更复（fù）杂（zá）。

由于（yú）允许烟气通过（guò）锅炉，传感器（qì）和致动器（qì）系（xì）统所需的时间，系统的响应（yīng）延迟。在较低的燃烧速（sù）率下，这可能非常长（zhǎng），并（bìng）且（qiě）通（tōng）过调节锅炉，在燃烧速率变化之前（qián），该装置可能没有（yǒu）时（shí）间来校正多（duō）余的空气。

维护成（chéng）本很高，部分（fèn）原因（yīn）是（shì）氧气池寿命短（处于肮（āng）脏的环境中），需要（yào）进行复杂的重新调试。

迟滞，特别是迟（chí）滞变（biàn）化，可能（néng）导（dǎo）致单位过冲，导致结果（guǒ）比没有控制，特别是在较低的速率下。由于这个（gè）原（yuán）因（yīn）和（hé）系统响应缓（huǎn）慢（烟气通过锅（guō）炉的时间），许多系统根本就不试（shì）图以低（dī）速率进行控制。

成（chéng）本（běn）和（hé）复杂（zá）性限制（zhì）了可（kě）以使用氧气修（xiū）剪系统的（de）应（yīng）用，但它（tā）确（què）实提供了一种（zhǒng）校（xiào）正多余空气的替（tì）代方法。在积极的一面，氧气修整系统将校（xiào）正可能影响多余空气（qì）水平的（de）所有条件，包括（kuò）燃料性质和（hé）燃料供应的（de）变化（huà）。在大型基础锅炉中，氧气修（xiū）整系统（tǒng）将（jiāng）提供（gòng）非（fēi）常好的控（kòng）制和燃料节省（shěng）。新的控（kòng）制解决（jué）方（fāng）案

有一个新的控制（zhì）系统使用不同（tóng）的方法来（lái）解决这个问题，并且专门设计（jì）成非（fēi）常简单的应用，同时消除（chú）了复（fù）杂的设置和维护问题。它与烟气不接触（chù），这些烟气是热的，脏（zāng）的（de）和湿的。它使权衡不能以更低的成本和简单性对所有变量进行更正。

这种新的控制系统是（shì）空气密度调节系统。它考（kǎo）虑（lǜ）到燃烧空气温度的变化，并且响应于该温度变化来控制过量（liàng）的空气。这个概念是为了（le）大（dà）大简化控（kòng）制系统，降低成本。客户可以通过少量成本获得大部（bù）分节省成本，并且不会出现氧气（qì）修整系统的维护和设置问题。空气密度（dù）调（diào）节系统使用变频驱动（dòng）（VFD）来改变风（fēng）扇速（sù）度以（yǐ）校正空气流量并（bìng）保（bǎo）持恒定的过量空气速率。因（yīn）为这个（gè）系统没有（yǒu）特定的站点设置，所（suǒ）以控制和VFD可以在工厂进行编程和（hé）设置。控制（zhì）利用（yòng）已（yǐ）知（zhī）的关系以（yǐ）非常简单的方式（shì）进行这种校正。已知的关系（xì）是：

空气密度将（jiāng）根据“理想气体法”定义的空气温度直接相（xiàng）关。换句话说，如果空气温度从（cóng）60°F升高到100°F，则（zé）空气密度将从0.0765lb / cf降至0.071lb / cf，这（zhè）是（shì）密（mì）度（dù）降（jiàng）低7.2％。

风扇是一个恒（héng）定的音量设备（Fan Laws）。在上述示例中，如果初（chū）始（shǐ）风（fēng）扇体积（jī）为100CFM，则在100°F时的流量也将为（wéi）100CFM。然而，质量传递将从7.65磅变为7.1磅，质量流量（liàng）减少7.2％。

风（fēng）扇产生的音量与风扇的速度直接相关（Fan Laws）。如果风扇在50°F下（xià）以（yǐ）3000 RPM运行，然后将（jiāng）速度提高到3216 RPM（增加7.2％），空气（qì）体积将增加到107.2 CFM，新（xīn）的质（zhì）量流（liú）量（liàng）将（jiāng）为7.65 lb。与原始（shǐ）操作相同的质量流量，我（wǒ）们可以看到，这已经对（duì）空气温度（dù）的（de）变（biàn）化（huà）进行了准确的校（xiào）正。

这些（xiē）关系以提（tí）供空气温（wēn）度（dù）和风扇（shàn）速度之间的“固定”关系的（de）方式内置在空（kōng）气密度调节系统中，使得始终提（tí）供恒定的质量流。来自空气（qì）密（mì）度调节系统的（de）燃料（liào）节省将类（lèi）似于氧气（qì）修剪（jiǎn）系统（tǒng）。燃料节约来自减少过（guò）量空气，额外的空（kōng）气会（huì）增加（jiā）干（gàn）燥气体和（hé）水分的（de）损失。过（guò）量空气中的水分也（yě）有一些能量（liàng）损失，但（dàn）这（zhè）通常（cháng）是非（fēi）常少量的。

过量（liàng）空（kōng）气也会影（yǐng）响锅（guō）炉的堆温度，其中过量空气越（yuè）高，堆温度越（yuè）高。主要（yào）原因是更高的过量空气水平（píng）降低了火焰温度，从而减少了（le）炉中的热传（chuán）递并（bìng）增加了堆（duī）温（wēn）度。虽（suī）然一（yī）些热（rè）损失从对流（liú）通道中的较高质量（liàng）流量中恢复，但总体上传热损（sǔn）失。过剩空气和堆垛温度（dù）之间（jiān）没有确（què）切（qiē）的（de）关系，但是具有相对较大（dà）量的传热表面的单元（燃（rán）烧器锅（guō）炉通常具有每平方米HP 5平（píng）方呎（chǐ））将具（jù）有小的变化，而其它（tā）的堆积温度变化较大。改善过剩空气（qì）水平将具有更低（dī）的堆叠温（wēn）度的附加效率增益（yì）。

图4显示了使用空气密度调节系统的估计节省燃料。在（zài）正常燃（rán）烧空（kōng）气（qì）温度为120°F时，具有（yǒu）或不具有空气密度调节系统的单元之间没有差异。燃烧（shāo）式（shì）风（fēng）扇将以（yǐ）全RPM运行，以提供足够的空气来（lái）支（zhī）持燃烧。随着空气温度（dù）下降，空气密（mì）度调节系统将减慢风扇的速度，以保持恒定的过量空气（qì），随着温度的持续下降，可以（yǐ）节省更多的空间。温度（dù）变化越大，节约量就越大。堆温（wēn）度是燃料节约的另一（yī）个变量（liàng），其（qí）中堆（duī）温度（dù）越（yuè）高，节约越多。

此外，VFD将提供电力（lì）节省，这对（duì）于这（zhè）种类型的控制（zhì）有充分的（de）记录（lù）。图5显示了与正常单位相（xiàng）比如何节省电力（lì）的一个实例。再次，在编程的高温下（xià），风扇（shàn）将处于速度，在具有或不（bú）具有空气（qì）密度调节系统的单元之间将没有差异。随（suí）着空（kōng）气（qì）温度下降，空（kōng）气密度（dù）调节系（xì）统将降低风扇转速，从而减少电气使用。在（zài）正（zhèng）常的燃烧器中，随（suí）着空气温度的下降（jiàng），电气使用将增加，因为较高的空气密度需要更多的电动机HP。风扇速度的小幅度降低将导致大量的（de）电力（lì）节省（shěng），因为使用的（de）能量是以风扇转速为第三（sān）功率。

空气密（mì）度调节系统还提供了（le）一些其他优点。通（tōng）过使用（yòng）VFD提供的软启（qǐ）动（dòng）允许电（diàn）机（jī）在几秒钟内升高到全速，大大降低启动时的浪涌（yǒng）电流。软启动减少了电（diàn）机的积聚，可以减少客户的（de）需求，并增加电机的使用寿命。电机运行速（sù）度较（jiào）慢也可降低燃烧器的噪（zào）音水平（píng）。大部分燃烧器的噪音，就像电能一样（yàng）来自风（fēng）扇（shàn）。以较（jiào）慢的速度操作风扇降（jiàng）低（dī）了（le）噪音水平。结论（lùn）

空（kōng）气密度（dù）修补提供与氧（yǎng）气修剪系统相似的燃料节省成本，同（tóng）时消除（chú）复杂的设置和维护问（wèn）题。空（kōng）气（qì）密度调节（jiē）系统调节（jiē）燃烧器风扇速度，以允许由于改（gǎi）变燃（rán）烧空气温（wēn）度而改变空气密（mì）度。通过不断监测燃烧空气温度并相（xiàng）应（yīng）调节风（fēng）扇速度，空（kōng）气（qì）密度调（diào）节系统可节省燃料（liào），节省电力，提（tí）高锅（guō）炉效率。