燃烧（shāo）器有效燃烧是所（suǒ）有能源用户的目标。不（bú）仅高效（xiào）燃烧（shāo）节省资金，而且还（hái）可以防止有害排（pái）放的产生，并可以减（jiǎn）少服（fú）务电话，设备关机和不舒服的客户。燃（rán）烧器控制系（xì）统中问题是（shì）商业和小型工业用户没有良好的燃烧（shāo）控制系统（燃油比控制）。虽然（rán）有氧气修整（zhěng）系统，它们昂贵和复杂，并且由于维护（hù）成（chéng）本高而经常关闭。

燃烧控制系统控制燃烧（shāo）器的燃料 - 空（kōng）气比。燃料空气比（bǐ）通（tōng）常以过量空气（％）或（huò）过量氧（％）来（lái）定义。这些术（shù）语都是（shì）相互关联的（de），读数可以从一个转换到另一个。烟气分析（xī）仪读取％氧气，但这（zhè）与过量空气（qì）不成比例关系，这就是为（wéi）什么使（shǐ）用这几个术语。

主要问题是（shì）燃料 - 空气比或过量空气随着燃（rán）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（dìng）体积的空气，但随着空气（qì）温度的变化，空（kōng）气密（mì）度也发（fā）生变化，导致空（kōng）气质量流（liú）量不同。例如（rú），当空气温度为40°F时，如果燃烧（shāo）器在早上（shàng）20％的（de）空气中运行，则当空气温度升高至85°F时，过（guò）多的空气将（jiāng）在下午降至（zhì）11％（所有其他因素都（dōu）相同）。季节性变化（huà）会产生更大的温（wēn）度波动，并（bìng）且（qiě）经（jīng）常需要（yào）季节性调整，以防止燃烧器出现（xiàn）其（qí）他问（wèn）题。当温度较高时，可能（néng）会发生吸烟和高CO，当温度过低时会发生隆隆和（hé）高CO。

为了（le）更（gèng）好（hǎo）地了解空气（qì）温（wēn）度在燃烧（shāo）器运行中的主要作用（yòng），请考虑确定（dìng）燃烧（shāo）器多（duō）余空（kōng）气（qì）等级的过程。燃（rán）烧器设置（zhì）的首先是定（dìng）义操作范围。信（xìn）封是定义燃烧器操作条件的（de）“Box”。盒（hé）子的两侧（cè）由燃烧（shāo）器操作的和（hé）过量空气量（或氧气）定义。通（tōng）常，较低的（de）过（guò）量空气水（shuǐ）平导致吸（xī）烟，高CO和最终未燃燃（rán）料。在过（guò）剩（shèng）空气水（shuǐ）平下，极（jí）限由隆隆（lóng），不稳定（dìng）和过（guò）多（duō）空气中（zhōng）的高CO定义。另外两侧（cè）由和燃烧空（kōng）气温度定义。通过这（zhè）个操作信封，技术（shù）人员可以（yǐ）确定（dìng）如（rú）何设置燃烧器。

图表I显示了典型的操（cāo）作信封。燃气（qì）燃烧（shāo）器可（kě）以从2.5％O2（12％过（guò）量（liàng）空气（qì））至约6％O2（36％过（guò）量（liàng）空气）运行。空（kōng）气温（wēn）度在50至（zhì）120°F之间。斜（xié）线表示％O2如何随温度而变化（huà）。例如，当燃（rán）烧空（kōng）气温度为120°F时，如（rú）果燃烧器的（de）O2设置为4.5％，则当燃烧空气温度（dù）降至50°F时，O2将为（wéi）约6.5％，这在“盒子“，并且燃烧（shāo）器可能（néng）会由于过高的（de）空气（qì）水（shuǐ）平而开始隆隆或（huò）具有高CO。这（zhè）由图2中的虚线所示。

正确的（de）调（diào）谐在（zài）图2中显示为实线（xiàn）。它保持在（zài）操作信封（fēng）内（nèi），并且接（jiē）近具有合理安全余量的（de）有效的多余空气。该安全裕（yù）度用于覆盖大气压力，湿度和滞（zhì）后的变（biàn）化。虽（suī）然这些附（fù）加（jiā）因素中的每（měi）一个都可（kě）能影响过量的空气，但是（shì）它（tā）们的冲击力通常远低于空气温度。

空气密度（dù）的（de）变（biàn）化导致典型的锅（guō）炉燃烧器系统的燃油比具有波动（dòng）的（de）燃油比。燃烧空气风扇是恒定体积的装置，并且将始终为燃烧器提供恒（héng）定（dìng）体积的（de）空气。随着空气温度的变化，空气密度发生变化，并且会改变实际的（de）空气磅数或提（tí）供给燃（rán）烧器的（de）质量流量。这是一个众所周知的问题，服务技术人员通过简单（dān）地增加（jiā）多余的空气来补偿（cháng）这些变（biàn）化，以确保有（yǒu）足够（gòu）的空气来（lái）始终燃烧燃料（liào）。如果没有（yǒu）足够的空气进行（háng）完（wán）全燃烧，则会有高水平的CO，烟雾和/或未燃（rán）烧的燃料。

过（guò）度空（kōng）气的这种正常变（biàn）化使（shǐ）得难以保持高效（xiào）率（lǜ）。如（rú）果（guǒ）多（duō）余（yú）的空（kōng）气高（gāo）于所需的空气，则由于多（duō）余（yú）的空（kōng）气被加热（rè）到堆温度而且能量损失到环境中，所以热量就会消（xiāo）失。空气（qì）温（wēn）度是影响燃烧（shāo）器多余空气变（biàn）化（huà）的因素。在典型的（de）锅炉房中，正常的季节变化约为60至80°F，但是在管（guǎn）道空气或外部设（shè）施（shī）中可能要大得多（duō）。燃（rán）烧空气温度从（cóng）120°F到40°F的变化将导（dǎo）致大约16％的过量空气变化。大（dà）气压力从30“改为29”，空气过多（duō）只有3.4％的变化。影响密度的其（qí）他变化，如湿度，影响较小。燃油特性由压力调节器控制（zhì），对HHV的限制（zhì），并在地下（xià）运行煤气管线保持恒温（wēn）。这使（shǐ）得（dé）燃烧空气温度的（de）变化是燃烧器过量空气水（shuǐ）平变化中的变量。

上述定义的（de）问题不是一个（gè）新的问题，许多人已经努（nǔ）力寻（xún）找解决（jué）方（fāng）案，以恢（huī）复失效，并防止与高低（dī）空（kōng）气运行有关的问题。最常见的解决方案是氧气（qì）修整系统，已经存（cún）在了几十年（nián）。这种（zhǒng）产品从1970年代的石油禁运中获（huò）得（dé）普及，但由于（yú）成本和（hé）维护（hù）成本高而失去了信誉。最近，它（tā）们（men）与并行定（dìng）位控制相结（jié）合（hé），因为它们可以集成到并（bìng）行定位控制系统（tǒng）中，从而（ér）消除了麻烦的执行器组（zǔ）件。了解（jiě）新技（jì）术（shù）如何根据空气密（mì）度的变化来（lái）控（kòng）制（zhì）多余的空气（qì）。

氧气修整系统使用传感器来（lái）测量烟气中的过量氧（yǎng）气，并且将改变燃（rán）料或空气流量以校正该（gāi）水平以匹（pǐ）配预设水（shuǐ）平。设置通常（cháng）包括设定（dìng）点（用（yòng）于不同（tóng）的燃烧速率和燃料）和提供已知量（liàng）的校正的致动（dòng）器（qì）值（zhí）的组合。如（rú）前所述，氧气（qì）修剪系（xì）统做（zuò）得很（hěn）好，但是（shì）有限制：

这些系统相对昂贵，特别（bié）是（shì）当包（bāo）括（kuò）并行定位系（xì）统的成本和需要额外的（de）启（qǐ）动（dòng）时间时（shí）。

这些系统必须是（shì）现场安装的，这使得启动成本（běn）更高，更复杂。

由于（yú）允许烟气通（tōng）过锅炉，传感器和致动器系统所需的（de）时间，系统（tǒng）的响应延迟。在较低的（de）燃烧速率下（xià），这（zhè）可能非常长，并且（qiě）通过调（diào）节锅炉，在（zài）燃烧速率变（biàn）化之前，该装置可能（néng）没有（yǒu）时间来校正（zhèng）多余的空气。

维护成本很高，部分原（yuán）因是氧（yǎng）气池寿命短（duǎn）（处于肮（āng）脏的（de）环境中（zhōng）），需（xū）要（yào）进行（háng）复杂的重新（xīn）调试。

迟滞（zhì），特别是迟滞变化，可能（néng）导致单（dān）位过冲，导（dǎo）致结（jié）果（guǒ）比没有（yǒu）控制，特别是在较低的速率（lǜ）下（xià）。由于这个原（yuán）因和系统响应（yīng）缓（huǎn）慢（烟气（qì）通过锅（guō）炉的时（shí）间），许多系（xì）统根本就不试图以低速率（lǜ）进行（háng）控（kòng）制（zhì）。

成（chéng）本和复杂性限制（zhì）了可以使用氧气修剪系统的应用，但它确实提供了（le）一种校正多余空气的（de）替（tì）代方法。在积极的一（yī）面，氧气修整系统将（jiāng）校正可能（néng）影响多余空气水平的（de）所有条件，包括燃料性质（zhì）和燃料供应的变化。在大（dà）型基（jī）础锅炉（lú）中，氧气修（xiū）整系统（tǒng）将提供非常好（hǎo）的控制和燃（rán）料节（jiē）省。新的控（kòng）制解决（jué）方案

有一个新的控制系统使用不同的（de）方法来解决这个问题（tí），并且专（zhuān）门（mén）设计（jì）成非常简单的应用，同时消除了复（fù）杂的设（shè）置和维护（hù）问题（tí）。它与烟（yān）气（qì）不接触，这些烟（yān）气是热的，脏的和湿（shī）的。它使权衡不能以更低的（de）成本和简（jiǎn）单性对所有（yǒu）变量进（jìn）行更正（zhèng）。

这种新的控制系统是空气密度调（diào）节系统。它考虑到燃（rán）烧（shāo）空气温度的（de）变（biàn）化，并且响应于（yú）该温度变化来控制（zhì）过量的（de）空气。这个（gè）概念是为了大大简化控制系统，降低成本。客户可以通过少量成本获（huò）得大部分节省成（chéng）本，并且不会出现氧气修（xiū）整系统（tǒng）的维护和设置问题。空（kōng）气密度调节系统使（shǐ）用变频驱动（VFD）来改变风（fēng）扇速度（dù）以校正空气流量并保持恒定的过量空（kōng）气速率。因为（wéi）这个系统（tǒng）没有特定的站点设（shè）置，所以控（kòng）制和VFD可以在工厂进（jìn）行编程和设置。控（kòng）制利（lì）用已知的关（guān）系以（yǐ）非常简单的方（fāng）式进行这种校正（zhèng）。已（yǐ）知的关（guān）系是：

空气（qì）密度将根据“理（lǐ）想气体法”定义的（de）空（kōng）气温度直接相关。换句（jù）话说（shuō），如果（guǒ）空气温度从60°F升高到100°F，则空气密（mì）度将从（cóng）0.0765lb / cf降（jiàng）至0.071lb / cf，这是密度降低7.2％。

风扇是一个恒定的音量（liàng）设备（Fan Laws）。在（zài）上述示例（lì）中，如（rú）果初始风扇体积为100CFM，则（zé）在100°F时的流量也将为100CFM。然（rán）而，质量（liàng）传递将从7.65磅变为7.1磅（páng），质（zhì）量流量减少（shǎo）7.2％。

风扇（shàn）产（chǎn）生（shēng）的（de）音量与风扇的速度直（zhí）接（jiē）相关（Fan Laws）。如果风扇在（zài）50°F下以3000 RPM运行，然后（hòu）将（jiāng）速度（dù）提高到（dào）3216 RPM（增加（jiā）7.2％），空气体积将增（zēng）加到107.2 CFM，新（xīn）的质量流量将（jiāng）为（wéi）7.65 lb。与（yǔ）原始操作相（xiàng）同的质量流量，我们可以看到，这已经对（duì）空气温度的变（biàn）化进行了准确的校正。

这些关系以提供空（kōng）气温度和风扇速度（dù）之间的“固定”关系的方式内置在空气（qì）密度调节系（xì）统中，使得始终提供恒定的质量流。来自空（kōng）气密度调节系统（tǒng）的燃料节省（shěng）将类（lèi）似于氧（yǎng）气修剪系统（tǒng）。燃料（liào）节（jiē）约来自减（jiǎn）少过量空（kōng）气，额外的空气会增（zēng）加干燥（zào）气体和水分的损失（shī）。过量空（kōng）气中的水分也有一些能量损失，但这通常是非常少量的。

过量（liàng）空气也（yě）会影响锅炉的（de）堆温度，其中过量空气越（yuè）高（gāo），堆温度（dù）越高（gāo）。主要原因是更高的过量空气水平（píng）降低了火（huǒ）焰温度，从而减少了（le）炉中的热传递并增加了堆温（wēn）度（dù）。虽然（rán）一（yī）些热损失从对流通（tōng）道中的较高质量流量中（zhōng）恢（huī）复（fù），但总体上传热损失。过剩空（kōng）气和堆垛（duǒ）温度（dù）之间没有（yǒu）确切的（de）关系，但是具有（yǒu）相对（duì）较大量的（de）传热（rè）表面的单元（燃（rán）烧（shāo）器（qì）锅炉通常具有（yǒu）每平方米HP 5平（píng）方呎）将（jiāng）具有小的变化（huà），而其（qí）它的（de）堆积温度变化较大。改善过剩空气水平将具有更低（dī）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（diào）节系（xì）统的估计节省燃料。在（zài）正（zhèng）常燃烧（shāo）空气温度（dù）为120°F时，具有（yǒu）或不具有空气密（mì）度调节（jiē）系统的单元（yuán）之间没有差异。燃烧式风（fēng）扇将以（yǐ）全RPM运行，以提供足（zú）够（gòu）的空（kōng）气来支持燃烧（shāo）。随着空（kōng）气温度下降，空气（qì）密（mì）度调节（jiē）系（xì）统将减慢（màn）风扇的速度，以保持恒定的过量空气，随着（zhe）温度（dù）的持续（xù）下降，可以节省更多（duō）的空间。温度变化越（yuè）大，节（jiē）约量就越大。堆温度是燃（rán）料节（jiē）约的另一个变量，其中堆温度越高，节约越多（duō）。

此外，VFD将提供电力节省（shěng），这对于这种类型的控制有充分的记（jì）录。图5显示（shì）了（le）与正常单位（wèi）相比如何节省电力的一个实例。再（zài）次，在编程（chéng）的高（gāo）温下，风（fēng）扇将处于速度，在具有或不具（jù）有空气密度（dù）调节系（xì）统的单元之间将没有差异（yì）。随着空气温（wēn）度下降，空气密度调节系统将降低风扇转速，从而减少电气使用（yòng）。在正常的燃烧器中，随着空气温（wēn）度的下降，电（diàn）气使用将增加，因为较（jiào）高的空（kōng）气密度需要更多的电动机HP。风扇速（sù）度的小幅度降低将（jiāng）导（dǎo）致大量（liàng）的电力节省，因为使用的能量（liàng）是以风扇转速（sù）为第（dì）三功（gōng）率。

空气（qì）密度调节（jiē）系统还提供了一（yī）些其他优（yōu）点。通过使用（yòng）VFD提（tí）供的软启动允许电机在（zài）几秒（miǎo）钟内升高到全速，大大降低启动（dòng）时的浪涌电流。软启动减少了电机的积聚，可以减少客（kè）户的需（xū）求，并增（zēng）加电机的使（shǐ）用（yòng）寿命。电机运行速度（dù）较慢也可降低燃（rán）烧器的噪音水平。大部分燃烧器的噪（zào）音，就像电能（néng）一样来自（zì）风扇。以较（jiào）慢的速度操作风扇降低了噪音（yīn）水平。结论（lùn）

空气密度修补提供（gòng）与氧气修（xiū）剪系统相似的燃料节（jiē）省成（chéng）本，同时消（xiāo）除复杂的设置（zhì）和维护问题。空气密度调节系统调节燃（rán）烧器风（fēng）扇速度（dù），以允许（xǔ）由于（yú）改变燃烧空气温度而（ér）改变空气密（mì）度。通过（guò）不断监测（cè）燃烧空气温度并相应调节（jiē）风扇速度，空气密度调节系统可节省燃料（liào），节省电力，提高锅炉效（xiào）率（lǜ）。