燃烧器有效（xiào）燃烧是所有能源用户的（de）目（mù）标。不仅高效燃烧节（jiē）省资金，而且还可（kě）以防止有害排（pái）放的产（chǎn）生，并可以（yǐ）减（jiǎn）少服务电话，设备（bèi）关（guān）机和不舒服的（de）客户。燃烧（shāo）器（qì）控制系（xì）统中问题是商业和小（xiǎo）型（xíng）工业用户没有良好的燃（rán）烧（shāo）控制系统（燃油比控（kòng）制）。虽然有氧气修整系统（tǒng），它们昂贵（guì）和复（fù）杂，并且（qiě）由于维护成本高而经常关闭。

燃烧控制系（xì）统控制（zhì）燃烧（shāo）器的燃料（liào） - 空气比（bǐ）。燃（rán）料（liào）空气（qì）比通常以过（guò）量空气（qì）（％）或过量氧（％）来定义（yì）。这（zhè）些术（shù）语都（dōu）是（shì）相互（hù）关联的（de），读数可以从一个转换（huàn）到另一个（gè）。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（gè）术语。

主要（yào）问题是燃料 - 空气比或过量空气随（suí）着（zhe）燃（rán）烧器的正常运行而（ér）改变。这是因为燃（rán）烧器燃（rán）烧空气风（fēng）扇输送恒（héng）定体积的（de）空气，但随着空气温度的变化，空气密度也发生变化，导致空气质量流量不同。例如，当空气（qì）温度为（wéi）40°F时，如果燃烧器在早上（shàng）20％的空气中运行，则（zé）当空气温度升高至（zhì）85°F时，过多的（de）空气将在下午降（jiàng）至11％（所有其他（tā）因素都相同（tóng））。季节性变化会产生更大的温度波动（dòng），并且经常需（xū）要季节性（xìng）调（diào）整，以防止燃烧器（qì）出现（xiàn）其他问（wèn）题。当温度较高时，可能会发生吸烟和高CO，当温度过低时会（huì）发生隆隆和高CO。

为了更好地了解空气温度在燃烧器运行中的（de）主要作用，请（qǐng）考（kǎo）虑确定（dìng）燃烧器多余空（kōng）气等级的过程。燃烧器设置的首（shǒu）先（xiān）是定义操作范围。信封是定义（yì）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量（liàng）（或氧（yǎng）气（qì））定义。通常，较（jiào）低的（de）过（guò）量空气水平导（dǎo）致吸（xī）烟（yān），高（gāo）CO和最终未（wèi）燃燃料（liào）。在过剩空气水平下，极限由隆隆，不稳定和过多空气中的高CO定义。另外两侧由和燃烧空气温（wēn）度定义。通过（guò）这（zhè）个操（cāo）作信封，技术人员可以确定（dìng）如（rú）何设置燃烧器。

图表I显示了典型（xíng）的操作（zuò）信封（fēng）。燃气燃烧器可以从2.5％O2（12％过量空气（qì））至（zhì）约6％O2（36％过量空气）运行。空气温度在50至（zhì）120°F之（zhī）间。斜（xié）线（xiàn）表示（shì）％O2如何随温度（dù）而变化。例如，当燃烧（shāo）空气温度为（wéi）120°F时，如果燃烧器的（de）O2设（shè）置为4.5％，则（zé）当燃烧空气温（wēn）度降至50°F时，O2将（jiāng）为约6.5％，这在“盒子“，并且燃烧器可能会由（yóu）于过高（gāo）的空气水平（píng）而开始隆隆或（huò）具有（yǒu）高（gāo）CO。这由图2中的虚线所（suǒ）示。

正确的调（diào）谐在（zài）图2中显示为（wéi）实线。它保持（chí）在（zài）操作信封（fēng）内，并且（qiě）接近具有合（hé）理安全余量的有效的多余空气。该安全裕度（dù）用于覆盖大气压力，湿度和滞后的变（biàn）化（huà）。虽然这些附加因素中的每一个都可（kě）能（néng）影响过（guò）量（liàng）的（de）空气，但是（shì）它们的冲击力通常远低于空气温度。

空（kōng）气密（mì）度的（de）变化（huà）导（dǎo）致典（diǎn）型的锅炉燃烧器系统的燃油（yóu）比具有波（bō）动的燃油比。燃烧空气风扇（shàn）是恒定（dìng）体积的装置，并且将始（shǐ）终（zhōng）为燃烧器提（tí）供恒定体积的空气。随着空气温度的变化，空气密度发生变化，并（bìng）且会改变实（shí）际的空气磅（páng）数或提（tí）供给燃（rán）烧器的质量流量。这是一（yī）个众所周知的问（wèn）题，服务技术人（rén）员通（tōng）过简单地增加多余的空气来补偿这些变（biàn）化（huà），以确（què）保有足够（gòu）的空气来始终燃烧燃料。如果没有足够的（de）空气进（jìn）行完全燃烧，则会有高水平的CO，烟雾和/或（huò）未（wèi）燃烧的（de）燃料。

过度空气的（de）这种正常（cháng）变化使（shǐ）得难以（yǐ）保持（chí）高效率。如果多余的空气高于所（suǒ）需的（de）空气，则由于多余的空气被加热到堆（duī）温度而且能量损失到环境中，所以热量就会消失。空气温度是影响燃烧器多余空气变化的因素。在（zài）典型的锅炉房中，正常的季节变化约为60至80°F，但是在管道空气（qì）或外部设施中可能要大得（dé）多。燃烧空气温（wēn）度从120°F到（dào）40°F的变化将导致大约16％的过量（liàng）空气变（biàn）化。大气压力从30“改为29”，空气（qì）过多（duō）只有3.4％的变化。影响密度的其他变化，如湿（shī）度，影响较小。燃油特（tè）性（xìng）由压力调节器控制，对HHV的（de）限制，并在地下运（yùn）行煤气管线保持恒温。这使（shǐ）得燃烧空气温度的变（biàn）化是燃烧器过量空气水平（píng）变化中的变量。

上述定（dìng）义的问题不（bú）是一个新（xīn）的问（wèn）题，许多（duō）人已经努力寻找解决方案，以恢复（fù）失效，并防止与高（gāo）低空气运（yùn）行有关的（de）问题。最（zuì）常见的解（jiě）决（jué）方案是氧气修整系统，已经存（cún）在了几十年。这种产（chǎn）品从1970年代（dài）的石油禁运中获得普及，但（dàn）由于成本和维护成本高而失（shī）去了信誉。最近，它们（men）与并行定位控（kòng）制相结（jié）合，因为（wéi）它们可以集成到并行定位控制系统中，从而消除了麻烦（fán）的执（zhí）行器组件。了（le）解新技术（shù）如（rú）何根据空（kōng）气密度的变化来控制多余的（de）空气。

氧气（qì）修整系（xì）统使用传感器来测量（liàng）烟气中的过量氧气，并且将改变燃料或空气流量以校正（zhèng）该水平以匹配（pèi）预设水平。设（shè）置通常包（bāo）括设定点（用于（yú）不同的燃（rán）烧（shāo）速率（lǜ）和燃料）和（hé）提（tí）供已知量（liàng）的（de）校正的（de）致（zhì）动器值的组合（hé）。如前（qián）所述，氧（yǎng）气修剪系统做得很（hěn）好（hǎo），但是有限制：

这些系（xì）统相对昂贵，特别是当包括并行定位系统（tǒng）的成本（běn）和需要额外的启动时间时（shí）。

这（zhè）些系统必须（xū）是（shì）现场（chǎng）安装的，这使得启动成本更高，更复杂。

由于（yú）允许烟（yān）气通过锅炉，传感器和致动器系统所需（xū）的时（shí）间，系统的响应延迟。在较（jiào）低（dī）的燃烧速率下，这可能非常长，并（bìng）且通过（guò）调节锅炉，在燃烧速（sù）率（lǜ）变化之前，该（gāi）装置可能没有时间（jiān）来校正多余的（de）空气。

维护成本很高，部分原因（yīn）是氧气池寿命短（处（chù）于（yú）肮脏的环境（jìng）中），需要进行复杂的（de）重新调试。

迟滞，特（tè）别是（shì）迟滞变（biàn）化，可能导（dǎo）致单（dān）位（wèi）过（guò）冲，导致结果比没有控制，特别是在（zài）较低的速率下。由于这个原因和（hé）系统响应缓（huǎn）慢（烟气（qì）通（tōng）过（guò）锅炉的时间），许多系统根（gēn）本就不试（shì）图以低（dī）速率进行（háng）控制。

成本和复（fù）杂性限制了可（kě）以使用氧气修剪系统的应用，但（dàn）它（tā）确实提（tí）供（gòng）了（le）一种校正（zhèng）多余空气的替（tì）代方法。在积极的一面，氧气（qì）修整系统将校正可（kě）能影响（xiǎng）多余（yú）空气水平的所有条件，包括燃料性（xìng）质和（hé）燃料供（gòng）应的变化。在大（dà）型基础锅炉中，氧（yǎng）气修整系统将提供（gòng）非常好的控制和燃（rán）料节省。新的控制解决方案

有一个（gè）新的控（kòng）制系统使用不同的方法来解决这个问（wèn）题（tí），并且（qiě）专门（mén）设计（jì）成非常简单的应用，同时消除了复杂的设置和维护问题。它与烟气不接（jiē）触，这些烟气是热的，脏的和湿的。它使权衡不（bú）能以更低（dī）的（de）成（chéng）本和简单性对所有变量进行更正（zhèng）。

这（zhè）种新的控制系统（tǒng）是空气密度调节系统。它考虑到燃烧空气温度的变化，并且响应于该温度变化（huà）来控制过量的空气。这个概念是为了大（dà）大简化控制（zhì）系统，降（jiàng）低成（chéng）本。客户可以通过少量成本（běn）获得大部分节省成本，并且不会（huì）出现氧气修整系统的维护和设置问题。空气密（mì）度调（diào）节系统（tǒng）使用变频驱动（VFD）来改变风扇速度以校正空气流量并保持恒定的过量（liàng）空气速率。因为这个系统没有（yǒu）特（tè）定的（de）站点（diǎn）设置，所以控制和VFD可以在工厂（chǎng）进行（háng）编程（chéng）和设（shè）置。控制利用（yòng）已知的关系以非（fēi）常简单的（de）方式（shì）进行这（zhè）种校正（zhèng）。已（yǐ）知的（de）关系是：

空气密度将根据“理（lǐ）想气体法”定义的空气（qì）温度（dù）直接相关。换句话说，如果空气温（wēn）度从60°F升高到（dào）100°F，则空气（qì）密度（dù）将从0.0765lb / cf降至0.071lb / cf，这（zhè）是密度降低7.2％。

风扇是（shì）一个恒定的音量设备（bèi）（Fan Laws）。在上述示例（lì）中，如果（guǒ）初始风扇体积为100CFM，则在100°F时（shí）的（de）流量也（yě）将为100CFM。然而，质量传递将从7.65磅变为（wéi）7.1磅（páng），质（zhì）量（liàng）流量减少7.2％。

风扇产（chǎn）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，然后将速度（dù）提高到3216 RPM（增加（jiā）7.2％），空气体（tǐ）积将增加到107.2 CFM，新的质（zhì）量流量将为7.65 lb。与原（yuán）始操作相同的质量流量，我（wǒ）们可以（yǐ）看到（dào），这已（yǐ）经对空气温度的变（biàn）化进行了准确的校正。

这些关（guān）系以提供空气温（wēn）度和风扇速度之间的“固定（dìng）”关系的方式内置（zhì）在空气密度调（diào）节系统（tǒng）中（zhōng），使（shǐ）得始终提供恒（héng）定的质量（liàng）流。来自空（kōng）气密度调节（jiē）系统的燃料节省（shěng）将类似（sì）于氧气修剪系（xì）统。燃料节（jiē）约来（lái）自（zì）减少过量空气（qì），额（é）外的空（kōng）气（qì）会增加干燥气（qì）体和水分的损（sǔn）失（shī）。过量（liàng）空气中（zhōng）的水（shuǐ）分（fèn）也有一些能（néng）量损失，但这通常是非常（cháng）少量的。

过量空（kōng）气也会影响锅（guō）炉的（de）堆温度，其中过（guò）量空气越高，堆温度越高。主（zhǔ）要（yào）原因是（shì）更（gèng）高的过量空气水平（píng）降低（dī）了火焰温度，从（cóng）而减少了炉中的热（rè）传递并增加了（le）堆温度。虽然一些热损失从对流（liú）通道中的较高质量流（liú）量中恢复，但总体（tǐ）上传热损失。过剩空气和堆（duī）垛温度之间（jiān）没有确切的关系（xì），但是具有相对较大（dà）量（liàng）的传热表面的（de）单元（燃（rán）烧（shāo）器锅（guō）炉通常具有每平方米HP 5平方呎）将具有小的变化（huà），而其它的堆积温度变化（huà）较大（dà）。改善过剩（shèng）空气水平将具有更低的堆叠温度的（de）附加效率增益。

图4显示了使用（yòng）空气密（mì）度（dù）调节系统的（de）估（gū）计节省（shěng）燃料。在正常燃烧空（kōng）气温度为120°F时，具有（yǒu）或不具有空（kōng）气密度调节系（xì）统的单（dān）元之间没有差异。燃（rán）烧式风扇将以全RPM运行，以提供足够的空（kōng）气来支持燃烧。随（suí）着空气（qì）温度下降（jiàng），空气密度调节系统将减慢风扇的速度，以保持恒（héng）定（dìng）的过量空气，随着温度的持续下降（jiàng），可（kě）以节省（shěng）更多的空间。温度变化越大（dà），节约量就越大。堆温度是燃料节约的（de）另一个变量（liàng），其中堆温度越高，节约越多。

此外，VFD将提供电力（lì）节省，这对于这种类型（xíng）的（de）控制有充分的记录。图5显示了与（yǔ）正（zhèng）常单（dān）位相比如何节（jiē）省电力的一个实例。再次，在编程（chéng）的高温下，风（fēng）扇将处于速度，在（zài）具有或不具（jù）有（yǒu）空（kōng）气密度调节（jiē）系统的单元之间将没有差异。随着空气温度下降，空气密（mì）度调节系统将降低（dī）风扇转速，从而（ér）减少（shǎo）电气使用（yòng）。在（zài）正常的燃烧器中，随着空气温度的下降（jiàng），电气使用将（jiāng）增加，因（yīn）为较高的（de）空气密度需要更多的电动机HP。风扇速度的小幅度降（jiàng）低（dī）将导致大量的电（diàn）力（lì）节省，因为使用的能量是以风扇转（zhuǎn）速为第三（sān）功（gōng）率。

空气（qì）密度调节（jiē）系统还提（tí）供了一（yī）些其他优点。通过使用VFD提供的软启动允许电机在几秒钟内升高到全速，大大降低启动时的浪涌电流。软启动减（jiǎn）少了电机的积聚，可（kě）以减少客户的需求，并增加（jiā）电机的使用寿命（mìng）。电机运行速度较慢也（yě）可降（jiàng）低燃烧器（qì）的噪音水平。大部分燃烧器的噪音，就像电（diàn）能一样来（lái）自风扇。以较慢的速（sù）度操作（zuò）风扇（shàn）降（jiàng）低了噪（zào）音水（shuǐ）平。结论

空气密度修补提供与氧气修剪系统（tǒng）相似的燃料节省成本，同时消除复杂的设置和维护问（wèn）题。空气密度（dù）调节（jiē）系统调节燃（rán）烧器风扇速（sù）度，以允许由于改变燃（rán）烧空气温（wēn）度而改变空气密度。通过（guò）不断（duàn）监测燃烧空（kōng）气温度并相（xiàng）应调节风扇速度，空气密（mì）度（dù）调节系统可节省燃（rán）料，节省（shěng）电力，提高锅炉效率。