有效燃（rán）烧是所有能源用户的目标。燃（rán）烧器点（diǎn）火器不仅高（gāo）效燃烧节省（shěng）资（zī）金，而（ér）且还可以防（fáng）止有害排放的产生，并（bìng）可以减少（shǎo）服务电话，设备关机和不舒（shū）服的客户。问题是商（shāng）业和小型工业用户没有良（liáng）好的燃烧器控制系统（燃（rán）油比（bǐ）控制（zhì））。虽然有氧气修整系统，它们昂贵和复杂（zá），并且（qiě）由于维护（hù）成本高而经常（cháng）关闭。

燃烧控制系统控制燃烧器（qì）的燃（rán）料 - 空气比。燃料空气比（bǐ）通常以过量（liàng）空气（％）或（huò）过量（liàng）氧（％）来定义。这些术语都是相（xiàng）互（hù）关联的，读数可以从一个转换（huàn）到另一个。烟气分析仪读取％氧气，但（dàn）这与过量空（kōng）气不成比例关（guān）系（xì），这就是为什（shí）么使用这几个术语。

主（zhǔ）要问题是燃料 - 空气比或过（guò）量空气随（suí）着燃烧器的正常运行而改变（biàn）。这是因为燃烧器燃烧空气风扇输送恒定体积的空气，但（dàn）随（suí）着（zhe）空气温度的（de）变化（huà），空气密度（dù）也发生变化，导致空气质（zhì）量流量不（bú）同（tóng）。例如，当空气温度为40°F时，如果（guǒ）燃烧器（qì）在早上20％的空气中运行，则当空气温度升高至85°F时，过多（duō）的空气（qì）将在（zài）下午（wǔ）降至11％（所有其他因素都相同（tóng））。季节性变化会产生更大的（de）温度（dù）波动，并且经常需要季节性调整，以防止燃烧器出现其他问题。当（dāng）温度较（jiào）高（gāo）时，可能会发（fā）生吸烟和高CO，当（dāng）温度过低时会发生（shēng）隆隆和高（gāo）CO。

为（wéi）了更好（hǎo）地（dì）了解（jiě）空气温（wēn）度（dù）在燃烧器运行中（zhōng）的（de）主要作用，请考虑（lǜ）确定（dìng）燃烧器多余空（kōng）气等级（jí）的（de）过（guò）程（chéng）。燃（rán）烧（shāo）器设（shè）置的一步（bù）是（shì）定义操（cāo）作范（fàn）围。信封是定义（yì）燃烧器操作条件的“Box”。盒子的两侧由燃烧器操作的小和过（guò）量空气量（或氧气）定义。通常，较低的过量空气（qì）水平导致（zhì）吸烟，高（gāo）CO和终（zhōng）未燃燃料。在过剩空（kōng）气（qì）水平下，极限由隆隆，不稳定和过多空气中的高CO定义。另外（wài）两侧由和（hé）燃（rán）烧空气温度定义（yì）。通过（guò）这个操作信封，技术（shù）人员可以确定如何设置燃烧器。

图表I显示（shì）了典型的操（cāo）作信封。燃气燃（rán）烧器可以从2.5％O2（12％过（guò）量空气）至约6％O2（36％过量（liàng）空气）运（yùn）行。空（kōng）气（qì）温度在50至120°F之间（jiān）。斜线表示％O2如（rú）何随温度而变化。例如，当燃烧空气温度为120°F时，如果燃烧器的（de）O2设置（zhì）为4.5％，则当（dāng）燃烧（shāo）空气温度（dù）降（jiàng）至50°F时，O2将为约6.5％，这在“盒子“，并且燃烧器可（kě）能会由（yóu）于过高的空气水平而开（kāi）始隆隆或（huò）具（jù）有高（gāo）CO。这由图2中（zhōng）的虚线所示。

正（zhèng）确的调谐在图2中显示为（wéi）实（shí）线。它保（bǎo）持在操作信封（fēng）内，并且接近具（jù）有合理安（ān）全余量的）的多余空气。该安全裕（yù）度用于覆盖大气压力，湿度和滞后的变（biàn）化。虽然（rán）这（zhè）些（xiē）附加因素中的每一个都（dōu）可能影响过量（liàng）的空（kōng）气，但是它们的冲（chōng）击（jī）力通（tōng）常远低于（yú）空气温（wēn）度（dù）。

空气（qì）密（mì）度的变化导致典型的锅炉燃烧器系统的（de）燃油比具有波（bō）动的燃（rán）油（yóu）比。燃烧（shāo）空气（qì）风扇是恒定体（tǐ）积（jī）的（de）装置，并且将始终为燃烧（shāo）器（qì）提供恒定体积的空气。随着（zhe）空气温度的变（biàn）化，空气密度发生变化，并且会改变实际的空气磅数或提供给燃烧器的质量流量。这是一个众所周知（zhī）的问题，服务技术人员通（tōng）过（guò）简单地增加多余的空气（qì）来补偿这些变（biàn）化，以确保有足够的空气来始终燃（rán）烧燃料。如果没有足够的（de）空气进行完全燃烧，则会有（yǒu）高水平的CO，烟雾（wù）和/或未（wèi）燃（rán）烧的燃料。

过（guò）度空气的这种正常变化使（shǐ）得难以保持（chí）效率。如果多余的空（kōng）气（qì）高于所需（xū）的空气，则由于多余的空（kōng）气（qì）被加热到（dào）堆温度而且（qiě）能（néng）量损失到环境中，所以热量就会消（xiāo）失。空（kōng）气温度（dù）是影（yǐng）响（xiǎng）燃（rán）烧器（qì）多余空气变化（huà）的因素。在典型的锅（guō）炉房中（zhōng），正常的季（jì）节变化约为（wéi）60至（zhì）80°F，但是在（zài）管道空气或外部设施中可能要大得多。燃烧空气温度从120°F到40°F的变（biàn）化将导致大约16％的过量空气变（biàn）化。大气（qì）压力（lì）从30“改为29”，空气过多只（zhī）有3.4％的（de）变化。影响密度的其他变化，如（rú）湿度，影响较小（xiǎo）。燃油（yóu）特性由压力调节器控制，对（duì）HHV的限制，并（bìng）在（zài）地下运行煤气管线（xiàn）保持恒温。这使得燃烧（shāo）空气温度的变化是燃（rán）烧（shāo）器（qì）过量空气水平变化中的变量。

上述定义的问（wèn）题不（bú）是一（yī）个新的问题（tí），许多人（rén）已经（jīng）努（nǔ）力寻找解决方案，以（yǐ）恢复失效（xiào），并防止与（yǔ）高低空（kōng）气运（yùn）行有关的问题。常见的解决方案是氧气修整系（xì）统，已经存在了几十年。这种产（chǎn）品从1970年代的石油禁运中获得普及（jí），但由于成本和（hé）维护成（chéng）本高而失（shī）去了信（xìn）誉。它们与并（bìng）行定位控制相结合，因为它们可（kě）以集成到（dào）并行定位（wèi）控制系（xì）统中（zhōng），从（cóng）而消（xiāo）除了麻烦的执（zhí）行（háng）器组（zǔ）件。了解新（xīn）技（jì）术如何根（gēn）据（jù）空气密度的变化来控制多余（yú）的空气（qì）。

氧（yǎng）气修整系统使（shǐ）用传感器来测量烟气中的过（guò）量氧气，并（bìng）且将改变（biàn）燃料或空气流量（liàng）以（yǐ）校正该水平以匹配（pèi）预设水平。设置通常包括设定点（用于（yú）不同（tóng）的（de）燃烧（shāo）速率和燃料（liào））和提供已（yǐ）知量的校正（zhèng）的（de）致动器（qì）值的组合。如前所述，氧（yǎng）气修剪系（xì）统做得（dé）很好，但（dàn）是有（yǒu）限制（zhì）：

这些（xiē）系统相对昂贵，特别是（shì）当包括并（bìng）行定（dìng）位（wèi）系统（tǒng）的成本和需要额外的启（qǐ）动时间时。

这（zhè）些系统必须是现场安装的，这使得启动成本更高（gāo），更复杂（zá）。

由于允许烟气通（tōng）过锅炉，传感器和致动器系统（tǒng）所需的（de）时间，系统的响应延迟。在较低的燃（rán）烧速率（lǜ）下，这可能非常长，并且通（tōng）过调节锅炉，在燃烧速率变化之前，该装置可能没有时间来校（xiào）正多余的空（kōng）气（qì）。

维护成本很（hěn）高，部分原（yuán）因是氧气（qì）池（chí）寿命短（duǎn）（处于肮脏的环境中），需要进行复杂的重新调试（shì）。

迟滞，特别是迟滞变化（huà），可能导致单位过冲，导致结果比没有控制，特别是在较低的速率下。由于这个（gè）原因和（hé）系统响应（yīng）缓慢（烟气通（tōng）过锅炉（lú）的时间），许多系统根本就不试（shì）图（tú）以低速率进行（háng）控制。

成本（běn）和（hé）复杂性限制了可以使用氧气修剪（jiǎn）系统的应用，但它确实提供了一种（zhǒng）校正多（duō）余空气的替（tì）代方（fāng）法。在积（jī）极的一面（miàn），氧气修整系统将校正可能影响多（duō）余空（kōng）气水平（píng）的所有条件，包括（kuò）燃料（liào）性质和燃料供应的变化。在大型基础锅炉中，氧气修整（zhěng）系（xì）统将（jiāng）提供（gòng）非常（cháng）好的控制和燃料节省。新的（de）控制解决（jué）方案

有一（yī）个新（xīn）的控制（zhì）系统（tǒng）使用不同的方法来解（jiě）决（jué）这个问题，并且专门设计成非常简单的（de）应用（yòng），同时消（xiāo）除了复杂（zá）的设置和（hé）维护（hù）问题。它与烟气不接触，这（zhè）些烟气是热的，脏的（de）和湿的。它（tā）使（shǐ）权（quán）衡不能以更低的成本和（hé）简单性对所有变量进行（háng）更正。

这种新的（de）控制系统（tǒng）是（shì）空气密度调节系统（tǒng）。它考虑到燃烧空（kōng）气温度的变化，并（bìng）且响（xiǎng）应于该温度（dù）变（biàn）化（huà）来（lái）控制过量的（de）空气。这（zhè）个概念是为了（le）大大（dà）简化控制系统，降低成（chéng）本。客户（hù）可以通过少量（liàng）成本获得大部分节省成本（běn），并且不（bú）会出现氧气修整系统（tǒng）的维护和设置问题。空（kōng）气密（mì）度调节系统使（shǐ）用（yòng）变（biàn）频驱（qū）动（VFD）来改变风扇速度以（yǐ）校（xiào）正空气流量并保持（chí）恒定的过量空气速率。因为这个系统没有特定的站点（diǎn）设（shè）置，所以控（kòng）制和VFD可以在工厂进行编程和设置（zhì）。控（kòng）制利（lì）用已知（zhī）的关系以（yǐ）非常简单的方式进行（háng）这种校正。已知（zhī）的关（guān）系是：

空气密度将根据“理想（xiǎng）气体法”定义（yì）的空气温度直接相关。换句话说（shuō），如果空（kōng）气温度从60°F升高到（dào）100°F，则空（kōng）气密度将从0.0765lb / cf降至0.071lb / cf，这是密度降低（dī）7.2％。

风（fēng）扇是一个恒定的音量（liàng）设（shè）备（Fan Laws）。在（zài）上述示（shì）例中（zhōng），如果初始风（fēng）扇体积为100CFM，则在100°F时的流（liú）量（liàng）也将为100CFM。然而（ér），质（zhì）量传递将（jiāng）从7.65磅变为7.1磅，质量流量减（jiǎn）少7.2％。

风扇（shàn）产生的音量与风扇的速度直接相关（Fan Laws）。如果风扇在（zài）50°F下以（yǐ）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（jiā）到107.2 CFM，新的质量（liàng）流量将为7.65 lb。与原始操（cāo）作相同（tóng）的质量流量，我们（men）可以看（kàn）到，这已经对空气（qì）温度（dù）的变化进行了的校正。

这些关系以提供空气温度和风扇速度之间的“固定”关系（xì）的方式内置（zhì）在空气密度调节系统中，使得始终提供恒（héng）定的质量流。来自空气（qì）密度调节（jiē）系统的燃料节省（shěng）将类似于氧气修剪系统。燃料节约来自减少过量空气（qì），额外的空气会增加干燥气（qì）体和水分的损（sǔn）失。过量空气（qì）中的（de）水（shuǐ）分也有一（yī）些能量损失，但这（zhè）通常是非常（cháng）少（shǎo）量的（de）。

过量空（kōng）气也会影响（xiǎng）锅炉的堆温度，其（qí）中过量（liàng）空（kōng）气（qì）越高，堆（duī）温度越（yuè）高。主要原因是更高的（de）过量空气水平降低（dī）了火焰温度，从而减少了（le）炉中（zhōng）的热传递并增加了堆温度。虽然（rán）一些热损失（shī）从对（duì）流通道中的较（jiào）高质量流量中恢复，但总体（tǐ）上传热（rè）损失。过剩空气和（hé）堆垛温度之间没有确切的（de）关系，但是具有相（xiàng）对较（jiào）大量（liàng）的传热表面的（de）单元（燃（rán）烧器锅炉通常具有每平方米（mǐ）HP 5平方呎）将具有小的变化，而其它的堆（duī）积温度变化较（jiào）大。改善（shàn）过剩空（kōng）气（qì）水平将具有更低（dī）的（de）堆叠温度的附加效率（lǜ）增益。

图4显示了使用空（kōng）气密度（dù）调节（jiē）系统的估计节省燃料。在正常燃（rán）烧空气（qì）温度为120°F时，具有或不具（jù）有（yǒu）空气（qì）密度调节系统的（de）单元之间没有差异（yì）。燃烧（shāo）式风扇（shàn）将以全RPM运行（háng），以提供（gòng）足（zú）够的空气来支持燃烧。随着（zhe）空气温（wēn）度下降，空气密度调节（jiē）系统（tǒng）将（jiāng）减（jiǎn）慢风扇（shàn）的速度，以保持恒定的过量空气，随着（zhe）温度（dù）的持续（xù）下降，可以节（jiē）省（shěng）更多的空间（jiān）。温度（dù）变化（huà）越大，节约量就（jiù）越大。堆温度是燃料节约的另一个变量，其中堆温度越高（gāo），节约越多。

此外，VFD将提供电力节省，这对于这种类型的控制有充分的记录。图5显（xiǎn）示了与正（zhèng）常单位相比如何（hé）节省（shěng）电力（lì）的一个实（shí）例。再次，在编（biān）程的（de）高温下，风扇将处（chù）于速（sù）度，在具有或不具（jù）有空气密度（dù）调节系统的单（dān）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扇（shàn）转（zhuǎn）速，从而减少电气使用。在正常的燃烧器中，随着空气温度的下降，电气使用将增加，因为（wéi）较高的空气密度需要更多的电动（dòng）机HP。风扇速度的小幅（fú）度降（jiàng）低将导致大量（liàng）的电力节省，因为使用的能量是以风扇转速为第三功率。

空气密度调节系统还提供了一些其他优点。通过使用（yòng）VFD提供（gòng）的软启动（dòng）允许（xǔ）电机在几秒钟内升高到全速，大大降低启动（dòng）时的浪涌电流。软启动减少（shǎo）了电机的积聚，可以减少客户的需求，并增加电机的使用寿命。电（diàn）机运行速度较慢也可降低（dī）燃烧器的噪音水平。大（dà）部分燃烧（shāo）器的（de）噪音，就像电能（néng）一样来自风扇。以较慢的速（sù）度（dù）操作风（fēng）扇降低了噪音水平。结论

空气密（mì）度（dù）修补提供与氧气修剪系统相似（sì）的燃料节（jiē）省成（chéng）本，同时消（xiāo）除（chú）复杂的（de）设置和维护问题（tí）。空气密度调（diào）节系统调节燃烧（shāo）器（qì）风（fēng）扇速度（dù），以允许由于改（gǎi）变燃（rán）烧空气温度而改变（biàn）空（kōng）气密度。通过不断监（jiān）测燃烧空（kōng）气温度并相应调节风扇速度，空气密度调节系统（tǒng）可节省燃料，节省（shěng）电（diàn）力，提高锅炉效率。