燃烧（shāo）器有效燃烧是所有（yǒu）能源用户（hù）的目标。不仅高（gāo）效燃烧节省资金，而且还可以防止（zhǐ）有（yǒu）害排放的产生（shēng），并可（kě）以减（jiǎn）少服务（wù）电（diàn）话，设（shè）备关机和不舒服的客户。燃烧器控制系（xì）统中问题（tí）是商业（yè）和小型（xíng）工业（yè）用户没（méi）有良好的燃（rán）烧控制系统（tǒng）（燃油比控制）。虽（suī）然有氧气修整系统，它们昂（áng）贵和复杂（zá），并且由于维（wéi）护成本高而经常（cháng）关闭。

燃烧控制系统控制燃烧器的燃（rán）料 - 空气比。燃料空（kōng）气比通常以过（guò）量空气（qì）（％）或过（guò）量氧（％）来定义。这（zhè）些术语都（dōu）是相互关联的，读（dú）数可以从一（yī）个（gè）转换到另（lìng）一（yī）个。烟气分析仪读取％氧气，但这（zhè）与（yǔ）过量空（kōng）气不成比例关系，这就是为什么（me）使用这几个术（shù）语。

主要问题是燃料 - 空气比或过量空气随着（zhe）燃（rán）烧器的正常运行（háng）而改（gǎi）变（biàn）。这是因为燃烧器燃烧空（kōng）气风扇（shàn）输（shū）送恒（héng）定体积的空气，但（dàn）随（suí）着空气温度的变化，空气密度也发生变（biàn）化，导致空气质（zhì）量流量不同。例如，当空气温度为40°F时，如果燃烧器在早上（shàng）20％的空气中运行，则当（dāng）空气温（wēn）度升高至85°F时，过多（duō）的空气将在下午降至11％（所有其他因素都相同）。季节（jiē）性变化会产生更大的温度波动，并且经常需要季节（jiē）性调整，以防止（zhǐ）燃烧（shāo）器出现（xiàn）其他问题。当温度较高时，可能（néng）会（huì）发生吸烟和高（gāo）CO，当温度过低时会发生（shēng）隆隆和高CO。

为了更好地了解空气温度在（zài）燃（rán）烧（shāo）器运行中（zhōng）的主要作用，请考虑确定燃烧器多（duō）余空（kōng）气等级的过程（chéng）。燃烧器设置（zhì）的（de）首先是定（dìng）义操作范围。信封是定（dìng）义（yì）燃烧器（qì）操作条件的“Box”。盒子的两侧由燃烧器操作的和过量空（kōng）气量（或氧气）定义。通常，较低的过量空气水平导致吸烟，高CO和最终未燃燃料（liào）。在过（guò）剩空气水（shuǐ）平下，极限（xiàn）由（yóu）隆隆（lóng），不稳定和过多空气中的高CO定义。另（lìng）外两侧由和燃烧（shāo）空气温度定义。通过这个操作信封，技术人员可以确定（dìng）如何设置燃烧（shāo）器。

图（tú）表I显示了典型（xíng）的操作信封。燃气燃烧器可以从（cóng）2.5％O2（12％过量（liàng）空（kōng）气（qì））至约6％O2（36％过量空气）运行。空气（qì）温度在50至（zhì）120°F之间。斜线表（biǎo）示％O2如何随温度而变化。例如，当燃烧空气温度为（wéi）120°F时，如果燃（rán）烧（shāo）器的O2设置（zhì）为4.5％，则当燃（rán）烧空气（qì）温（wēn）度降至50°F时，O2将为约6.5％，这在“盒子（zǐ）“，并且燃烧器可能（néng）会由于过高（gāo）的空气水平而开始隆隆（lóng）或具有高CO。这由图2中的虚线所示。

正（zhèng）确的调（diào）谐（xié）在（zài）图2中显示为实线。它保（bǎo）持在操（cāo）作信封内，并（bìng）且接近具有合理安全（quán）余量的有效（xiào）的（de）多余空气。该安全裕度（dù）用于覆盖（gài）大气压力，湿度和滞后的变化。虽然这些附加因素中（zhōng）的每一个（gè）都可能影响过量的空气，但是它们的冲击力（lì）通常远低（dī）于空气温（wēn）度。

空气（qì）密度的变化（huà）导致典（diǎn）型的锅炉燃烧器（qì）系统的燃（rán）油比具有（yǒu）波动的（de）燃油比。燃烧空气风扇是恒定体积的装置（zhì），并且将始终为燃烧器提供恒定（dìng）体积的（de）空气。随着空（kōng）气温度的变（biàn）化，空气（qì）密度发生变化，并且会改变实（shí）际的空气磅（páng）数或提供给（gěi）燃烧器的（de）质量流量。这（zhè）是（shì）一个众所（suǒ）周（zhōu）知的问题，服（fú）务技术人员通过简单地增加多余的空气来补偿这些变（biàn）化（huà），以确保有足够的空（kōng）气来始终燃烧燃料。如果（guǒ）没有足够的（de）空气进行（háng）完（wán）全燃烧（shāo），则（zé）会有高水平（píng）的CO，烟雾和/或（huò）未燃烧（shāo）的燃料。

过度空气（qì）的这种正常变化使得难（nán）以（yǐ）保持高效率。如果（guǒ）多余的空气（qì）高于所（suǒ）需的空（kōng）气，则由于多余（yú）的空气被加热到堆（duī）温度而（ér）且能量损失（shī）到环境中（zhōng），所（suǒ）以热量就会消失。空气温度（dù）是影响燃烧器多（duō）余空（kōng）气变化的因素。在典型的（de）锅炉房中（zhōng），正（zhèng）常（cháng）的季节变化约为60至80°F，但是（shì）在管道空气或外（wài）部设施中可能（néng）要（yào）大得（dé）多。燃（rán）烧空气温度从120°F到40°F的（de）变化将（jiāng）导致大约16％的过（guò）量空气变（biàn）化。大气压力（lì）从（cóng）30“改为29”，空气过多只有3.4％的变（biàn）化（huà）。影响密度的其他变（biàn）化，如湿度，影响较小。燃油特性由压力调节器（qì）控制，对HHV的限制，并在地下运行（háng）煤气管线保持（chí）恒温。这使（shǐ）得燃烧（shāo）空（kōng）气温度的变化是燃烧器过量空（kōng）气水平（píng）变（biàn）化中的变量。

上述定义的问题不是一（yī）个新的问（wèn）题，许多人（rén）已经努力（lì）寻找解决方案（àn），以恢（huī）复失效，并防止与高低空气运行有关的问题。最常见的解决（jué）方案（àn）是氧气修整系（xì）统（tǒng），已经存在了几十年（nián）。这种产品从1970年代的石油禁运中（zhōng）获得（dé）普及（jí），但由于成本和（hé）维护成本高而失去了信誉。最近（jìn），它们与并行定位控制相结合，因（yīn）为它们（men）可以集成到并（bìng）行定位控制系统中，从而消除了麻烦的执行器组件。了解新（xīn）技（jì）术如何根据空气密度的变化来控制多余的空气。

氧气修整系统使（shǐ）用传感器来测量烟（yān）气中的（de）过量氧气，并且（qiě）将改变燃料或空（kōng）气流量以校正该（gāi）水平以匹配（pèi）预设（shè）水平。设置通常包括设定（dìng）点（用（yòng）于（yú）不同（tóng）的燃（rán）烧速率和燃料）和提供已（yǐ）知量的校正的致动器值的组合。如前所述，氧气修剪系统做（zuò）得（dé）很好，但是有限制：

这些系（xì）统（tǒng）相对昂（áng）贵，特别（bié）是当包括（kuò）并行定位系（xì）统的成本和需（xū）要额（é）外的启动时（shí）间时。

这些系统必须是现场安装（zhuāng）的，这使（shǐ）得启动成本更高（gāo），更（gèng）复杂。

由于允许烟气通过锅（guō）炉，传感器（qì）和致动器系（xì）统所需的时间，系统的响应延迟（chí）。在较（jiào）低的燃烧速（sù）率下，这可能非常长，并（bìng）且通过调（diào）节锅炉，在燃烧速率变化（huà）之（zhī）前，该装（zhuāng）置可能没有时间来校正多余的空气。

维护成本很高，部分原因是氧（yǎng）气池寿命（mìng）短（duǎn）（处于肮脏的环境中），需要进行复杂的重新调试。

迟滞，特（tè）别是迟滞变化，可能导致单位（wèi）过冲，导致结（jié）果（guǒ）比没有控制，特（tè）别（bié）是在（zài）较（jiào）低的速率下（xià）。由于这个原因和（hé）系统响应缓慢（烟气通过锅炉的（de）时间），许多（duō）系（xì）统根本就不试图以低速率（lǜ）进行控制。

成本和（hé）复杂性限制了可以使用氧气（qì）修剪系统（tǒng）的应用，但它确实（shí）提供（gòng）了一种校正（zhèng）多余空（kōng）气（qì）的替代方法（fǎ）。在积极的一面（miàn），氧（yǎng）气（qì）修（xiū）整（zhěng）系统将校正可能影（yǐng）响多（duō）余空气水平的（de）所（suǒ）有条件（jiàn），包括燃料性（xìng）质和燃料供应的变化。在大型基础锅炉中，氧气修整系统将提供非常好（hǎo）的（de）控制和（hé）燃料节（jiē）省。新的控制解决方案

有一个新的控制系统使用不同的方法来解决这个问（wèn）题，并且专门设计成非常简单的应用（yòng），同时消除了复（fù）杂的设（shè）置（zhì）和维（wéi）护问题。它与（yǔ）烟气不接触，这（zhè）些烟（yān）气是热（rè）的，脏的和湿的。它使权衡不能（néng）以更低的成本（běn）和简单性对所有变量进（jìn）行更正。

这种新的（de）控制系统是（shì）空气密度调节系统。它（tā）考虑到（dào）燃烧空气温度（dù）的变化，并（bìng）且响应（yīng）于该温（wēn）度变化来控制（zhì）过量的空气。这个概念是为了大大简化控（kòng）制系统（tǒng），降低成本。客户可以通过（guò）少量成（chéng）本获（huò）得大（dà）部（bù）分节省成本，并且不会出现氧气修整系（xì）统的维护（hù）和（hé）设置问题。空气密度调（diào）节系统使用变频驱动（VFD）来改变（biàn）风扇速度（dù）以校正空气流（liú）量并保持恒定的过量（liàng）空气速率。因为这个系统没有特定的站点设置，所以控（kòng）制和VFD可以在工厂（chǎng）进行编程和（hé）设置。控制利用（yòng）已知的关系以非（fēi）常（cháng）简（jiǎn）单的方（fāng）式进行这种校正（zhèng）。已知的关系是：

空气密度将根据“理想气体法”定义的（de）空（kōng）气温度直接相关。换句（jù）话说，如果（guǒ）空气温度（dù）从60°F升（shēng）高到100°F，则空气密度将（jiāng）从0.0765lb / cf降至0.071lb / cf，这是（shì）密度降低7.2％。

风扇是一个恒定的（de）音量设备（Fan Laws）。在上述示例（lì）中，如果初（chū）始（shǐ）风扇体积为100CFM，则在100°F时的流量（liàng）也将为100CFM。然而，质量传递（dì）将从（cóng）7.65磅变为7.1磅，质量流量减少（shǎo）7.2％。

风扇产生的音（yīn）量（liàng）与风扇的速度（dù）直接相关（guān）（Fan Laws）。如（rú）果风扇（shàn）在50°F下以3000 RPM运行，然后将速度提（tí）高（gāo）到3216 RPM（增（zēng）加7.2％），空气（qì）体积（jī）将增加到107.2 CFM，新的质量（liàng）流量将（jiāng）为7.65 lb。与原始（shǐ）操作（zuò）相同的质量流量，我（wǒ）们可（kě）以看到，这已经对空气温度（dù）的变化（huà）进行了（le）准确的（de）校正。

这些（xiē）关系（xì）以提供空气（qì）温度（dù）和风扇（shàn）速度之间的“固定”关系的（de）方式内（nèi）置在空气密度调节系（xì）统（tǒng）中，使（shǐ）得始终提供恒定的质量（liàng）流。来自（zì）空气密度调节系统（tǒng）的燃料节省（shěng）将类似于氧气修剪系统。燃（rán）料节约来自减少过（guò）量空气，额外的空气会增加（jiā）干燥气体和（hé）水分的损失。过（guò）量（liàng）空（kōng）气中的水分（fèn）也（yě）有一些能量损（sǔn）失（shī），但这通常是非常（cháng）少量（liàng）的（de）。

过量（liàng）空气也会（huì）影响锅（guō）炉的堆温度，其中过量空气越高，堆温（wēn）度越高。主要原因是更高的过量空气（qì）水平降低了（le）火焰温度，从而减（jiǎn）少了炉（lú）中的热传递并（bìng）增加了堆（duī）温（wēn）度。虽然一些热损失从对流通道中的较高质（zhì）量流量中恢复，但总体上传热损失。过（guò）剩空气和堆（duī）垛（duǒ）温度之间（jiān）没有（yǒu）确切的关系，但（dàn）是具（jù）有相（xiàng）对较大量（liàng）的传热（rè）表面的（de）单（dān）元（燃烧器锅炉通常具有每平方米HP 5平方呎（chǐ））将具有小（xiǎo）的变化，而其它的堆积温度变化较大。改善过剩（shèng）空（kōng）气水平将具有更（gèng）低的（de）堆（duī）叠温（wēn）度的附加效率增益。

图4显示了使用空（kōng）气（qì）密度调节（jiē）系统的估计节省燃料。在正常燃烧空（kōng）气温（wēn）度为（wéi）120°F时，具有或不具有空气密度调节系统的单元之间（jiān）没（méi）有（yǒu）差异。燃烧式风扇（shàn）将以全RPM运行，以（yǐ）提供足够的（de）空气来支持燃烧。随着空气温度下降，空气密度（dù）调节系统将减慢风扇的速度，以（yǐ）保持恒（héng）定的过（guò）量空气（qì），随着（zhe）温度的持续下降，可（kě）以（yǐ）节省更多的空间。温度变化越大，节约（yuē）量就越大（dà）。堆温（wēn）度是燃料节约的另（lìng）一个变量，其中堆温度越高，节约越多。

此外，VFD将（jiāng）提供电力节省，这对（duì）于这种类型的控（kòng）制有充（chōng）分的记录（lù）。图5显示（shì）了与正常（cháng）单（dān）位相比如（rú）何节省电力的一个实（shí）例。再次，在编程的高温下，风扇将处于（yú）速度，在具有或（huò）不具有空气密度调（diào）节系统的单元之间将没有差异。随着空气温度下降，空气密度调节系统将降低风（fēng）扇转速，从而减少电气使用。在正（zhèng）常的燃烧器（qì）中，随着空（kōng）气温（wēn）度的下降，电（diàn）气使（shǐ）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（dù）的小幅度降低将（jiāng）导致大（dà）量（liàng）的电力节省，因为使用的（de）能量（liàng）是以风扇转速为第三（sān）功率。

空气密度调（diào）节系统还提供了一些（xiē）其他优点。通过（guò）使用（yòng）VFD提供的软启动允许电机在几秒钟内升高到全速（sù），大大降低启动时的浪涌电流。软启动减少了电机的（de）积聚，可（kě）以减少客（kè）户（hù）的需求，并（bìng）增加电机（jī）的使用（yòng）寿命。电机（jī）运（yùn）行速度较慢也可（kě）降（jiàng）低燃烧器的噪音水平。大部分（fèn）燃烧器的噪音，就像电能（néng）一样（yàng）来自风扇。以较慢的（de）速度操作风扇降低了噪音水平。结论

空气密度修补（bǔ）提供（gòng）与氧气修（xiū）剪（jiǎn）系（xì）统相似（sì）的（de）燃料节（jiē）省（shěng）成本，同时消除复杂（zá）的设（shè）置和维护问题。空气密度调节（jiē）系统（tǒng）调（diào）节（jiē）燃（rán）烧器风扇速（sù）度，以（yǐ）允许由于改（gǎi）变燃烧空气（qì）温度而改变（biàn）空（kōng）气密度（dù）。通（tōng）过不断监测燃烧空气温度并相应调（diào）节风扇速度，空气密（mì）度调节系统（tǒng）可节省燃料，节省电力（lì），提高锅炉效率。