燃烧（shāo）器有效燃烧是所有能源用户（hù）的目（mù）标。不仅高效燃烧节省资金（jīn），而且还（hái）可以防止有害排放的产生（shēng），并可（kě）以（yǐ）减少服务电（diàn）话，设备关机和不舒服的客户。燃烧器控制系统中问题是商（shāng）业和小型工业用（yòng）户没有良（liáng）好的燃烧控制系（xì）统（燃油比控（kòng）制）。虽然有氧气（qì）修整系统，它们昂贵（guì）和复（fù）杂，并且由于维护成本高而经常关闭。

燃（rán）烧控制系（xì）统控制燃烧器的（de）燃料（liào） - 空气（qì）比。燃料空气比通常以过量空（kōng）气（％）或过（guò）量氧（％）来定（dìng）义。这些术语都是相互关联的，读数可以从一个（gè）转换（huàn）到（dào）另一个。烟气分析仪读取％氧气，但这与过（guò）量空气不成比例关系，这就是为什么使用这几个术语。

主要（yào）问题是燃料 - 空（kōng）气（qì）比或过量空气随着燃烧器的（de）正常运行而（ér）改变。这是（shì）因为燃烧器燃烧空气风（fēng）扇输送恒定体积的空气（qì），但随着空气温度（dù）的变化，空气密度也发生变化，导（dǎo）致空气质量流量不同。例（lì）如，当空气温（wēn）度为40°F时，如果燃（rán）烧器（qì）在早上20％的空气中运行（háng），则当空气温度升高至85°F时，过多的空气将在下（xià）午降（jiàng）至11％（所有其他因素都（dōu）相同）。季节性变化会产生（shēng）更大的温（wēn）度波动，并且经常需要季节性调整（zhěng），以防止燃烧器出现其他（tā）问题。当（dāng）温度较高时，可能（néng）会发生（shēng）吸烟（yān）和高（gāo）CO，当温（wēn）度过低（dī）时会发生隆隆（lóng）和高CO。

为了更（gèng）好（hǎo）地了解空气温度在燃烧器运行中的主（zhǔ）要作用（yòng），请考（kǎo）虑确定燃烧器多余空气等级的过程。燃（rán）烧器设（shè）置的首先是定义操作范围。信封是（shì）定义燃烧（shāo）器操（cāo）作条件的“Box”。盒子的两侧（cè）由燃烧器操作的和过量空气量（或氧气）定义。通常，较低的过量空气水平（píng）导致吸烟，高CO和最终未（wèi）燃燃（rán）料。在过（guò）剩空气水平下，极限由（yóu）隆隆，不稳定和过多空气中的（de）高CO定义。另外两侧由和燃烧空气温度定义。通过这个操作信封（fēng），技术人员可以确定如何设置燃烧（shāo）器。

图（tú）表I显示了（le）典型的（de）操（cāo）作信封。燃气（qì）燃烧器可以（yǐ）从2.5％O2（12％过量空气）至约6％O2（36％过量空气（qì））运行。空气温度（dù）在50至120°F之间。斜线表示（shì）％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（zhì）为4.5％，则当燃烧空气温（wēn）度降至（zhì）50°F时（shí），O2将为约6.5％，这在“盒（hé）子“，并（bìng）且（qiě）燃烧器可能会（huì）由（yóu）于过高的空气水平而开始隆隆或具有高CO。这由图2中的虚线所示。

正确的调（diào）谐在图2中显（xiǎn）示（shì）为实线。它保持在操作信封（fēng）内，并且接近具有合理安全余量的有效的多余空气。该安全裕度用于覆盖（gài）大气压力，湿度和滞后的变化。虽然（rán）这（zhè）些附加因素中的每一个都可能影（yǐng）响过（guò）量的空气，但是它们的冲击力通常远低（dī）于空气温度。

空（kōng）气密度（dù）的变（biàn）化（huà）导致典（diǎn）型的锅炉燃烧（shāo）器系统的燃（rán）油比具（jù）有波动的燃油比。燃烧空气风扇是恒定体积的装置，并且将始终为燃烧（shāo）器提供恒定体积的空气（qì）。随着空（kōng）气温度的（de）变化，空气密度发生变（biàn）化，并（bìng）且（qiě）会改变实际的空气磅（páng）数（shù）或提供（gòng）给（gěi）燃烧器的质量流量（liàng）。这是一个众所周知的问题，服务技术人（rén）员通（tōng）过简单地（dì）增加多余（yú）的空气（qì）来补偿这些变化，以确保（bǎo）有足够（gòu）的空气来始终燃烧（shāo）燃料。如果没有足够（gòu）的空（kōng）气进行完全燃烧，则会有高水平的CO，烟雾和/或未燃烧的燃料。

过（guò）度（dù）空气（qì）的这（zhè）种正常变化使得难以保持高（gāo）效率（lǜ）。如果多余的空气高于所需的空气，则由于多余的空气被加热到堆温度（dù）而（ér）且能量损失到环（huán）境中，所以热（rè）量就会消失。空气温（wēn）度是影（yǐng）响燃烧器多余空气（qì）变化的因（yīn）素。在（zài）典（diǎn）型（xíng）的锅炉房中，正（zhèng）常的季节变（biàn）化（huà）约为60至80°F，但是在（zài）管道空（kōng）气或外部（bù）设施中可能（néng）要大（dà）得多（duō）。燃（rán）烧空（kōng）气温度从120°F到40°F的变化将导致大约16％的过（guò）量空气变化。大气压力从30“改为29”，空气（qì）过多只有3.4％的变化。影响密度的其他变化，如湿度，影（yǐng）响较小。燃（rán）油特性由压力调节器控制，对（duì）HHV的限制，并（bìng）在地下运行煤气管（guǎn）线保持恒温。这（zhè）使得燃（rán）烧空气温度的（de）变化是（shì）燃烧器过量空气水（shuǐ）平变化（huà）中的变量。

上述定义的问题不是一个（gè）新的问题，许多人已（yǐ）经（jīng）努力寻找解决（jué）方案，以恢复失效，并防止（zhǐ）与高低空气运行有（yǒu）关的问题。最（zuì）常见的解（jiě）决方案（àn）是氧气修整系统，已经存在了（le）几（jǐ）十年（nián）。这种产品从1970年代的石油禁运中获得普及，但由于成本和维护成本高而失去了信誉（yù）。最近（jìn），它们与并行定（dìng）位控制（zhì）相结合，因为它（tā）们可以集成到并行定位控（kòng）制系统中，从而消除（chú）了麻（má）烦的执行器组件。了解（jiě）新技术如何根据空（kōng）气密度的变化（huà）来控制多余的空气（qì）。

氧气（qì）修整系统使用传感（gǎn）器来测量烟气（qì）中的过量氧气，并且将改变燃料（liào）或空气流量（liàng）以校（xiào）正该水（shuǐ）平以（yǐ）匹配（pèi）预设水平。设置（zhì）通（tōng）常包括设定点（用（yòng）于不同（tóng）的（de）燃烧速（sù）率和燃（rán）料）和提供已知量的校正的（de）致动器值（zhí）的组合。如前（qián）所述，氧气修剪系统（tǒng）做得很好，但（dàn）是有限制：

这些系（xì）统相对昂贵（guì），特别是当（dāng）包括并行定位系统的成（chéng）本（běn）和需要（yào）额外（wài）的启动时间（jiān）时。

这些系统必须（xū）是现（xiàn）场安装的（de），这使得启动成（chéng）本（běn）更高，更（gèng）复（fù）杂。

由于允许烟气（qì）通过（guò）锅（guō）炉，传感器和（hé）致动器系统所（suǒ）需的时间，系（xì）统的响（xiǎng）应（yīng）延迟。在（zài）较低（dī）的燃烧（shāo）速（sù）率（lǜ）下，这可（kě）能非常长，并且通过调（diào）节锅炉，在燃烧速（sù）率变化之前，该装（zhuāng）置可能没有时间来校正多余（yú）的空（kōng）气。

维护（hù）成本很高，部分原因是氧气池（chí）寿命短（duǎn）（处于肮（āng）脏的环境中），需要进行复（fù）杂（zá）的重新调试。

迟滞，特别是迟（chí）滞变化，可能（néng）导（dǎo）致单位过（guò）冲（chōng），导致结果比（bǐ）没（méi）有控制（zhì），特别是在较低（dī）的速率下（xià）。由于这（zhè）个原因和系统响应缓慢（烟气通过锅炉的时间），许多系统根本（běn）就不试图以低速率（lǜ）进行控制。

成本和复杂性限制了可（kě）以使用氧气修剪系统的应用，但它（tā）确实提供了一（yī）种校（xiào）正多（duō）余空（kōng）气的（de）替代方法。在积极的一面，氧气修（xiū）整系统将（jiāng）校正（zhèng）可能影响多余空气水平的所有条（tiáo）件，包括燃（rán）料性质和燃料供应的（de）变（biàn）化。在（zài）大型（xíng）基础锅（guō）炉中，氧气修（xiū）整（zhěng）系统将提供（gòng）非（fēi）常好的（de）控制和燃料节省。新（xīn）的控制解决方案

有一个新的控制系统使用不同（tóng）的方法来（lái）解决这（zhè）个问题，并且专门设计成（chéng）非（fēi）常简（jiǎn）单的应用，同时消除了复杂的设置和维（wéi）护问题。它与烟气不接触，这些烟（yān）气是（shì）热（rè）的（de），脏（zāng）的和（hé）湿的。它使权衡不能以更低的成本和简单性对所有变量进（jìn）行（háng）更正。

这种新的控制（zhì）系统是空气密（mì）度调节系统。它考虑（lǜ）到（dào）燃烧空气（qì）温度的变化，并且响（xiǎng）应于该温度变化（huà）来控制（zhì）过量的空气。这个概念是为了（le）大大简（jiǎn）化控制系统（tǒng），降（jiàng）低（dī）成本。客户可以通过少（shǎo）量成本（běn）获得大部分节省（shěng）成本，并且不会出现（xiàn）氧气修整系统的维护和设置（zhì）问题。空气密度调节系统使用变频驱动（VFD）来改变风扇速度以校（xiào）正（zhèng）空（kōng）气流量并保持恒定的过量空气速（sù）率。因为这个系（xì）统没有特定（dìng）的（de）站点设（shè）置，所以控制（zhì）和VFD可以在工厂进行编（biān）程和设置。控（kòng）制利用（yòng）已知的关（guān）系以非常简单的（de）方式进行这种校正。已知的关系是：

空气密度将根（gēn）据“理想（xiǎng）气（qì）体法”定义（yì）的空（kōng）气温（wēn）度直接相关。换句话说，如果空气温度从60°F升高（gāo）到100°F，则空气密度将从0.0765lb / cf降至（zhì）0.071lb / cf，这是密度降低7.2％。

风扇是一个（gè）恒定（dìng）的（de）音量设备（bèi）（Fan Laws）。在上述示例中，如果初始风（fēng）扇体积为100CFM，则在100°F时的流量也将为（wéi）100CFM。然而，质量传递（dì）将从7.65磅变为7.1磅（páng），质量流量减少（shǎo）7.2％。

风（fēng）扇产生的音量与（yǔ）风（fēng）扇（shàn）的速度直接相关（Fan Laws）。如果风扇（shàn）在50°F下以3000 RPM运行，然后将速（sù）度提高（gāo）到3216 RPM（增加7.2％），空气体积将增加到107.2 CFM，新的质量（liàng）流量将为（wéi）7.65 lb。与原始操作相同的质（zhì）量（liàng）流量，我们可以看到，这已经对空气（qì）温（wēn）度的（de）变化进（jìn）行了准确的校正。

这些关系（xì）以（yǐ）提供空气温（wēn）度和（hé）风扇速度之间的“固定”关系的方（fāng）式内置在空气密度调节系统中，使得（dé）始（shǐ）终提供恒定的质（zhì）量流。来自（zì）空（kōng）气密度调节系（xì）统的燃料节省（shěng）将类似于氧（yǎng）气修剪系统。燃料节约来自减少过量空气，额外的空气会增加干燥气（qì）体和水分的损失（shī）。过量空气中的水（shuǐ）分（fèn）也有一些能量（liàng）损失（shī），但这（zhè）通（tōng）常是（shì）非（fēi）常（cháng）少量的。

过量空（kōng）气也会影响（xiǎng）锅炉的（de）堆温度，其中（zhōng）过量空气越高，堆温度越（yuè）高。主要原因是（shì）更高的过量空气（qì）水（shuǐ）平降（jiàng）低了火焰温度，从而减少了炉（lú）中的热传递并增加了（le）堆温度（dù）。虽然一些热损失从对（duì）流通道中的较高质（zhì）量流量中恢复，但总体上传热（rè）损失。过（guò）剩（shèng）空（kōng）气（qì）和堆（duī）垛温度之（zhī）间没（méi）有确切的关系，但是具有相对较大量的（de）传热表（biǎo）面的单元（燃烧（shāo）器锅炉通常具（jù）有每（měi）平方（fāng）米HP 5平（píng）方呎）将（jiāng）具有小的变化，而其它（tā）的堆积温度变化较大（dà）。改善过剩空气水平将具有更低的堆叠温度的附加（jiā）效率增益。

图4显示了使用（yòng）空（kōng）气密度（dù）调节系统的估计节省燃料。在正常（cháng）燃烧空气温度为120°F时，具有或不具有空气密度调（diào）节系统的单元（yuán）之间没有（yǒu）差异（yì）。燃烧式风扇将（jiāng）以全RPM运行，以提供足够的空气来支持燃烧（shāo）。随着空气温度下降，空气密（mì）度调（diào）节系统（tǒng）将（jiāng）减慢（màn）风扇的速度，以保（bǎo）持（chí）恒定的过量（liàng）空（kōng）气，随着温度的持（chí）续下降，可以节省更多的空间。温度变化越（yuè）大，节（jiē）约（yuē）量就越大。堆温度是燃（rán）料节约的另一个变量，其中堆温度（dù）越高，节约越（yuè）多。

此外，VFD将（jiāng）提（tí）供电力节省，这对（duì）于这种（zhǒng）类（lèi）型的控制有充分（fèn）的记录。图5显示了与正常单位相比如何节省电力的一个（gè）实例。再次，在编程的高温下（xià），风扇将处于速度，在具有或不具有空气密度（dù）调节（jiē）系统（tǒng）的（de）单元之间将（jiāng）没有（yǒu）差异（yì）。随（suí）着空气温（wēn）度下降（jiàng），空气密度调节系统将降低风扇转（zhuǎn）速，从而减少电气使用。在正常的燃烧器中，随着空气温（wēn）度的下降，电气使（shǐ）用将（jiāng）增（zēng）加，因为较高（gāo）的空气密度需要更多的电动机HP。风（fēng）扇速度（dù）的小幅（fú）度降低将导致（zhì）大（dà）量的电力（lì）节（jiē）省，因为使用的能量（liàng）是以风扇（shàn）转速（sù）为第三功率。

空气密度调节（jiē）系统还提供了（le）一些（xiē）其他优点。通过使（shǐ）用（yòng）VFD提供的软启动允（yǔn）许（xǔ）电机在几（jǐ）秒钟（zhōng）内升高到全速，大大降（jiàng）低启动时的浪（làng）涌电流。软启动（dòng）减少了电（diàn）机的积聚，可（kě）以（yǐ）减少客（kè）户的需求，并增加电（diàn）机的使（shǐ）用寿命。电机运行（háng）速度较慢也可降低（dī）燃烧器的噪音水平（píng）。大部分燃烧器的（de）噪音，就（jiù）像电能一（yī）样来（lái）自（zì）风扇。以（yǐ）较慢的速（sù）度操作（zuò）风扇降低了（le）噪音水平。结论（lùn）

空气（qì）密度修补（bǔ）提供（gòng）与氧气修剪系（xì）统相（xiàng）似的（de）燃料节（jiē）省成本，同时（shí）消除（chú）复（fù）杂的（de）设置和维护（hù）问题。空气（qì）密度调节系统调节燃烧器风扇速度，以允许由于改变燃烧空气温度而改变空（kōng）气密度（dù）。通过（guò）不断监测燃（rán）烧空气（qì）温（wēn）度并相应调节风扇速度，空气密度调节系（xì）统可节省燃料，节省电力，提高锅炉（lú）效（xiào）率。