燃烧器有效燃（rán）烧是（shì）所有能源（yuán）用（yòng）户的（de）目（mù）标。不仅高效（xiào）燃烧节省资（zī）金，而且（qiě）还可以（yǐ）防止有（yǒu）害排放的产（chǎn）生，并可以减少服务电（diàn）话，设备关机（jī）和不舒服的客户。燃烧器控（kòng）制（zhì）系统中问题（tí）是商业和小型工业用（yòng）户没有良好的燃烧控制系统（tǒng）（燃油比控制）。虽然（rán）有氧气（qì）修（xiū）整系统，它们（men）昂贵（guì）和复（fù）杂，并（bìng）且由于维护成本高（gāo）而经常（cháng）关闭（bì）。

燃烧（shāo）控（kòng）制系（xì）统控（kòng）制燃烧（shāo）器的燃料 - 空气比。燃料空气比通常以过量空气（％）或过量氧（％）来定义。这些术语都是相（xiàng）互关（guān）联的，读数可以从一个转换到另一个。烟（yān）气（qì）分析仪读取％氧气，但这与过量空气不成比例（lì）关（guān）系，这就是（shì）为什么（me）使用这（zhè）几个术语。

主（zhǔ）要问（wèn）题是燃料 - 空（kōng）气比或过量（liàng）空气（qì）随着燃（rán）烧（shāo）器的正常运行而改变。这是因（yīn）为燃烧器燃（rán）烧空气风扇输送（sòng）恒定体积的空（kōng）气，但随着空（kōng）气温度的变（biàn）化，空气（qì）密度（dù）也（yě）发生变化，导致空气（qì）质量流量不同。例如，当（dāng）空（kōng）气温度为40°F时，如果燃烧器在早（zǎo）上20％的空（kōng）气（qì）中运行（háng），则当空气温度升高至（zhì）85°F时，过（guò）多的空气（qì）将在下（xià）午（wǔ）降（jiàng）至11％（所有其他（tā）因素都相同）。季节（jiē）性（xìng）变化会（huì）产（chǎn）生更大（dà）的温度波（bō）动，并且经常需要季节性（xìng）调整，以防止燃烧器出现其他（tā）问题。当温度较（jiào）高（gāo）时，可能会发生吸（xī）烟和高CO，当温度过低时（shí）会发生（shēng）隆隆和高CO。

为（wéi）了更好地（dì）了解空气温度在燃烧器运行中的主要作用，请考虑确定（dìng）燃烧器多余（yú）空气等（děng）级的过程。燃烧器设（shè）置的首（shǒu）先是定义操（cāo）作范（fàn）围。信封（fēng）是定义燃烧器操作条件的（de）“Box”。盒子的两侧由燃烧器操作的和过量空气（qì）量（或氧气）定义（yì）。通常，较低的过量空气水平导致吸烟（yān），高（gāo）CO和最终未（wèi）燃燃料。在过剩空气水平下，极限由隆隆，不稳定和过多空（kōng）气（qì）中的高CO定义。另（lìng）外两侧（cè）由和燃烧空气（qì）温度定义。通过（guò）这个操作信封，技（jì）术人员（yuán）可（kě）以确定如何（hé）设置燃（rán）烧（shāo）器。

图表I显（xiǎn）示了典（diǎn）型的操作信封。燃气燃烧器可以从2.5％O2（12％过量空气）至约6％O2（36％过量空气）运行。空（kōng）气温度在50至120°F之间。斜线表（biǎo）示（shì）％O2如何随温度（dù）而变化。例如（rú），当燃烧空气温（wēn）度为120°F时，如果燃（rán）烧器的O2设置为（wéi）4.5％，则当燃烧（shāo）空气温度降至50°F时，O2将为约6.5％，这在“盒（hé）子“，并且燃烧器可能会由于过（guò）高的空气水平而开始隆隆或具有高CO。这由图2中（zhōng）的虚线所示（shì）。

正确的调谐在图2中显示为实线。它保持在操作信封（fēng）内（nèi），并且接近具有合理安（ān）全余量（liàng）的有效的多（duō）余空气。该安全裕（yù）度用于覆盖大（dà）气压力（lì），湿度和滞后的变化。虽（suī）然这些附加因（yīn）素（sù）中的每（měi）一个都可能影响（xiǎng）过量的空（kōng）气，但是它们的冲（chōng）击力通（tōng）常远（yuǎn）低于空气（qì）温度。

空气（qì）密度（dù）的变化（huà）导致典型的（de）锅炉燃烧器系统的燃油比具有波动的（de）燃油比。燃（rán）烧（shāo）空（kōng）气风扇是恒（héng）定体积的（de）装置，并且（qiě）将始终为（wéi）燃烧（shāo）器提供（gòng）恒定体积的空气。随着空气温度（dù）的（de）变化，空气密度发生变化（huà），并且会改变实际的空气磅数（shù）或（huò）提供给燃烧器的质量流量。这是一个众所周知的问题，服（fú）务技术人员通（tōng）过简单地（dì）增加多余的空气来补（bǔ）偿（cháng）这（zhè）些变化（huà），以确保有足够的空气来始终燃烧燃料。如果没（méi）有足（zú）够的空气进行完全燃烧，则会有高水平（píng）的CO，烟（yān）雾和/或未燃烧（shāo）的燃料（liào）。

过度（dù）空（kōng）气的（de）这种正常变化使得难以保持高效率（lǜ）。如果多余的空气高于所需（xū）的空气，则由（yóu）于多余（yú）的空气被加热到（dào）堆（duī）温度而且能量损失到环境中，所以热量（liàng）就会消失（shī）。空气温度（dù）是影响燃烧器多（duō）余空气变化（huà）的因素。在典型（xíng）的锅炉（lú）房中，正常的季节变（biàn）化约（yuē）为60至（zhì）80°F，但是在管道空气（qì）或外（wài）部设施中（zhōng）可（kě）能要大得多（duō）。燃（rán）烧空气（qì）温（wēn）度（dù）从120°F到40°F的变化将导致大约16％的过量空（kōng）气变化。大气压力从30“改为29”，空气过多只有3.4％的（de）变化。影响密度（dù）的其（qí）他变（biàn）化，如湿度，影响较（jiào）小。燃油特性（xìng）由压力调（diào）节器控制（zhì），对HHV的限制，并在地下运（yùn）行煤气管线保持（chí）恒温。这（zhè）使（shǐ）得（dé）燃烧空（kōng）气（qì）温度的变化是燃（rán）烧（shāo）器过量空气水平变化中的变量。

上述定义的问题不是（shì）一个新的问（wèn）题，许多人（rén）已经努力（lì）寻找解决方案，以恢复失效，并（bìng）防止与高低空气运（yùn）行有关的（de）问题。最常见的解（jiě）决方（fāng）案是（shì）氧气修整（zhěng）系统，已（yǐ）经存在了几十年。这种产品（pǐn）从1970年代的（de）石油禁运（yùn）中获得普及，但（dàn）由于（yú）成本和维护成（chéng）本高而失去了信誉。最近（jìn），它（tā）们（men）与并行（háng）定（dìng）位控制相结合，因为它（tā）们（men）可以集成到并行（háng）定位控制（zhì）系统中，从而消（xiāo）除了麻烦的执行（háng）器组件。了解新技（jì）术如何根（gēn）据空气密度的变化（huà）来控（kòng）制（zhì）多余的空气。

氧气修（xiū）整系统使用传感器（qì）来测量（liàng）烟气中的过量氧气（qì），并且将改变燃料或空（kōng）气流（liú）量（liàng）以校正（zhèng）该水平以（yǐ）匹（pǐ）配预设水平。设置通常包括设定点（用于不同（tóng）的燃烧速（sù）率和（hé）燃料）和提供（gòng）已知量的校正的致动器值的组合。如前（qián）所（suǒ）述，氧（yǎng）气修（xiū）剪（jiǎn）系统（tǒng）做得（dé）很好，但（dàn）是有限制：

这些系统相对昂贵，特别是当包括并行定位（wèi）系统的成本和需（xū）要额外的启动（dòng）时间时（shí）。

这些系（xì）统（tǒng）必（bì）须是现场安装的，这使得启动成本更高，更（gèng）复杂。

由于允许烟气通过锅炉，传感器和（hé）致动器系统（tǒng）所需的时间，系统的响应延迟。在较低的燃（rán）烧速率下，这可能（néng）非常长（zhǎng），并（bìng）且通过调节锅炉，在（zài）燃（rán）烧速率变（biàn）化之前，该装（zhuāng）置可能没（méi）有时间来校正多余的空气。

维护成本（běn）很（hěn）高，部分原因是氧（yǎng）气池寿命短（处于肮脏的环境中），需要进行复杂的重新调试。

迟滞，特别是迟滞变化，可能导致单（dān）位过冲，导（dǎo）致（zhì）结果（guǒ）比（bǐ）没有（yǒu）控制，特别是（shì）在较低的速率下（xià）。由于这个原因和系统响应缓（huǎn）慢（màn）（烟气通过锅炉的时（shí）间），许多系（xì）统根本就不（bú）试图以（yǐ）低速率（lǜ）进（jìn）行控制。

成本（běn）和复（fù）杂性限制了可以使用氧气修剪系（xì）统的应用，但它确实提供（gòng）了（le）一种（zhǒng）校正多（duō）余空气的替（tì）代方法。在（zài）积极的一面，氧气修整（zhěng）系统将校正可能影响多余空（kōng）气水平的（de）所有条件，包括（kuò）燃料（liào）性质和燃（rán）料（liào）供应的变化（huà）。在（zài）大型基础锅炉中，氧气（qì）修整系（xì）统将（jiāng）提供非常好的控（kòng）制和燃料节省。新的控（kòng）制解决方案

有（yǒu）一个（gè）新的控（kòng）制系统使用不同的（de）方法（fǎ）来解决（jué）这（zhè）个问题（tí），并且专（zhuān）门设（shè）计成非常简单的应（yīng）用，同时（shí）消（xiāo）除了复杂（zá）的设（shè）置（zhì）和维护问题（tí）。它与（yǔ）烟气不（bú）接触，这些（xiē）烟（yān）气（qì）是热的，脏的和湿的（de）。它使（shǐ）权（quán）衡（héng）不能以更低的（de）成本和简（jiǎn）单性（xìng）对所有变量进行（háng）更正（zhèng）。

这种新的控制系统是空（kōng）气密（mì）度调节系统。它考虑到燃（rán）烧空气温（wēn）度（dù）的变化，并且响应于该温度变化来（lái）控制过量的（de）空气。这个概念是为了大大简化控（kòng）制系统，降低成本（běn）。客户可（kě）以通过少量成（chéng）本获得大部（bù）分节（jiē）省成本，并（bìng）且不会（huì）出现（xiàn）氧气修整系统的维护和设置问题。空气密（mì）度调（diào）节系统使（shǐ）用变频（pín）驱动（VFD）来改变风（fēng）扇速度以校（xiào）正空气（qì）流量并保持恒定的过量空气（qì）速率。因（yīn）为这个系统没有特定的站点设置，所以（yǐ）控（kòng）制和VFD可以在工厂进行编程和（hé）设置（zhì）。控（kòng）制利用已知的关系（xì）以非常简单（dān）的方式进行这种校正。已知的关（guān）系是：

空气（qì）密度将根据“理想气体法”定义的空气温度直接相关。换句话说，如果空气温度从60°F升高到100°F，则（zé）空气（qì）密度将从0.0765lb / cf降（jiàng）至0.071lb / cf，这（zhè）是密度降低7.2％。

风（fēng）扇（shàn）是一个（gè）恒定（dìng）的音量设备（Fan Laws）。在（zài）上述（shù）示例中（zhōng），如果初始风（fēng）扇（shàn）体积为100CFM，则在100°F时的流量也（yě）将为100CFM。然而，质量传递将（jiāng）从7.65磅变（biàn）为7.1磅，质量（liàng）流量减少7.2％。

风扇（shàn）产生的音量（liàng）与风扇的速度直接（jiē）相关（Fan Laws）。如果（guǒ）风扇在50°F下以3000 RPM运行，然后将速（sù）度提高到3216 RPM（增（zēng）加7.2％），空气体积将增加到107.2 CFM，新的（de）质量流量（liàng）将为7.65 lb。与原始（shǐ）操作（zuò）相同的质量流量（liàng），我们可（kě）以看（kàn）到，这已经对空气温度的变化进行了准确（què）的校正。

这些关（guān）系以提（tí）供（gòng）空气（qì）温度和（hé）风扇速度之间（jiān）的（de）“固定”关（guān）系（xì）的方式内置在空气（qì）密度调节系统中（zhōng），使得始终提（tí）供恒定（dìng）的质（zhì）量流。来自空（kōng）气（qì）密度调节系统的燃（rán）料节（jiē）省将类似于氧气修剪系统。燃（rán）料（liào）节约来自（zì）减少过（guò）量（liàng）空气，额外的空（kōng）气会增（zēng）加（jiā）干燥气体（tǐ）和水分的（de）损失。过量空（kōng）气（qì）中的水分也有一（yī）些能（néng）量损（sǔn）失，但这通常是非常（cháng）少量（liàng）的。

过量空气也（yě）会影响锅炉的堆温度，其中过量空气越高，堆温度越高（gāo）。主要原因是更高（gāo）的过量空气水平降低（dī）了火焰温度，从（cóng）而减少了炉中（zhōng）的热传递并（bìng）增加了堆温度。虽然一些热损失从对流通道中（zhōng）的（de）较（jiào）高质量流量中（zhōng）恢复（fù），但总体上传热损（sǔn）失。过剩空气和堆垛温度（dù）之间（jiān）没（méi）有确切的关（guān）系（xì），但是具有相（xiàng）对（duì）较（jiào）大量（liàng）的传热表面的单元（燃烧器锅（guō）炉通常具有每平方（fāng）米HP 5平方（fāng）呎）将（jiāng）具有小的（de）变化，而其它的堆（duī）积温度变化较大。改善（shàn）过（guò）剩空气水平将具有更（gèng）低的堆叠温度的附加（jiā）效率增益。

图4显示了使用空气密度调节系统（tǒng）的估计节省（shěng）燃料。在正（zhèng）常燃烧（shāo）空气温度（dù）为120°F时，具有或不具（jù）有空气（qì）密度调节系统的（de）单元（yuán）之间没有差异。燃（rán）烧式风扇将以全RPM运行（háng），以提供（gòng）足够（gòu）的空气（qì）来支持（chí）燃烧。随（suí）着空气温度下降，空气密（mì）度调节系统（tǒng）将减慢风扇（shàn）的速度，以保持恒定（dìng）的过量空气，随着温度的持续下降（jiàng），可以节省更（gèng）多的空间。温度变化越（yuè）大，节约量就越大。堆（duī）温（wēn）度（dù）是燃料节约的（de）另一个变量，其（qí）中堆温度越高，节约越多。

此外（wài），VFD将提供电（diàn）力节（jiē）省，这对于这种（zhǒng）类型的控制有充分（fèn）的记录（lù）。图5显示了与正常单位相比（bǐ）如何节省（shěng）电力的一个实例。再次，在（zài）编程的高温下，风扇将处于速度，在具有或（huò）不具有空气密（mì）度调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（xì）统（tǒng）将（jiāng）降低风扇转速，从而减少电气使用。在正（zhèng）常的燃烧器中（zhōng），随着（zhe）空气（qì）温度的下降，电气使用将增加，因为较高的空气（qì）密度需要更多（duō）的电动机HP。风扇（shàn）速度的小幅（fú）度降低（dī）将导致（zhì）大量的电力（lì）节省，因（yīn）为使用的（de）能量（liàng）是以风（fēng）扇转速为第三功率（lǜ）。

空气密度调节系统还提供了一些其（qí）他优（yōu）点。通（tōng）过使用VFD提（tí）供的（de）软启动（dòng）允许电机在（zài）几秒钟内升高到（dào）全速，大大（dà）降低启动时的浪涌电流。软启动减少（shǎo）了（le）电机的（de）积聚，可以减少客户的（de）需求（qiú），并增加（jiā）电机的使用（yòng）寿命（mìng）。电机运行（háng）速度（dù）较慢（màn）也（yě）可降低（dī）燃烧（shāo）器的噪音水平。大部分燃（rán）烧（shāo）器（qì）的（de）噪音，就像电（diàn）能一（yī）样来自风扇（shàn）。以较慢的速度操作风扇降（jiàng）低了（le）噪音水（shuǐ）平。结论

空（kōng）气密度（dù）修补提供与氧气修剪系统相似的燃料节省（shěng）成本（běn），同时消除（chú）复杂的设（shè）置（zhì）和维护问题。空气密度（dù）调节系统调节燃烧器风扇速度，以（yǐ）允许由于改（gǎi）变燃烧空气温度而改变空气（qì）密（mì）度。通过不断（duàn）监测（cè）燃烧空气温（wēn）度并相（xiàng）应（yīng）调（diào）节风扇速（sù）度（dù），空气密（mì）度调节系统可节省（shěng）燃料，节省电力，提高（gāo）锅炉效率（lǜ）。