有效燃燒是所有能源用戶的目標(biāo)。燃燒器點火器不僅高效燃燒節(jié)省資金，而且還可以防止有害排放的產(chǎn)生，并可以減少服務(wù)電話，設(shè)備關(guān)機(jī)和不舒服的客戶。問題是商業(yè)和小型工業(yè)用戶沒有良好的燃燒器控制系統(tǒng)（燃油比控制）。雖然有氧氣修整系統(tǒng)，它們昂貴和復(fù)雜，并且由于維護(hù)成本高而經(jīng)常關(guān)閉。

燃燒控制系統(tǒng)控制燃燒器的燃料 - 空氣比。燃料空氣比通常以過量空氣（％）或過量氧（％）來定義。這些術(shù)語都是相互關(guān)聯(lián)的，讀數(shù)可以從一個轉(zhuǎn)換到另一個。煙氣分析儀讀取％氧氣，但這與過量空氣不成比例關(guān)系，這就是為什么使用這幾個術(shù)語。

主要問題是燃料 - 空氣比或過量空氣隨著燃燒器的正常運行而改變。這是因為燃燒器燃燒空氣風(fēng)扇輸送恒定體積的空氣，但隨著空氣溫度的變化，空氣密度也發(fā)生變化，導(dǎo)致空氣質(zhì)量流量不同。例如，當(dāng)空氣溫度為40°F時，如果燃燒器在早上20％的空氣中運行，則當(dāng)空氣溫度升高至85°F時，過多的空氣將在下午降至11％（所有其他因素都相同）。季節(jié)性變化會產(chǎn)生更大的溫度波動，并且經(jīng)常需要季節(jié)性調(diào)整，以防止燃燒器出現(xiàn)其他問題。當(dāng)溫度較高時，可能會發(fā)生吸煙和高CO，當(dāng)溫度過低時會發(fā)生隆隆和高CO。

為了更好地了解空氣溫度在燃燒器運行中的主要作用，請考慮確定燃燒器多余空氣等級的過程。燃燒器設(shè)置的一步是定義操作范圍。信封是定義燃燒器操作條件的“Box”。盒子的兩側(cè)由燃燒器操作的小和過量空氣量（或氧氣）定義。通常，較低的過量空氣水平導(dǎo)致吸煙，高CO和終未燃燃料。在過?？諝馑较?，極限由隆隆，不穩(wěn)定和過多空氣中的高CO定義。另外兩側(cè)由和燃燒空氣溫度定義。通過這個操作信封，技術(shù)人員可以確定如何設(shè)置燃燒器。

圖表I顯示了典型的操作信封。燃?xì)馊紵骺梢詮?.5％O2（12％過量空氣）至約6％O2（36％過量空氣）運行。空氣溫度在50至120°F之間。斜線表示％O2如何隨溫度而變化。例如，當(dāng)燃燒空氣溫度為120°F時，如果燃燒器的O2設(shè)置為4.5％，則當(dāng)燃燒空氣溫度降至50°F時，O2將為約6.5％，這在“盒子“，并且燃燒器可能會由于過高的空氣水平而開始隆隆或具有高CO。這由圖2中的虛線所示。

正確的調(diào)諧在圖2中顯示為實線。它保持在操作信封內(nèi)，并且接近具有合理安全余量的）的多余空氣。該安全裕度用于覆蓋大氣壓力，濕度和滯后的變化。雖然這些附加因素中的每一個都可能影響過量的空氣，但是它們的沖擊力通常遠(yuǎn)低于空氣溫度。

空氣密度的變化導(dǎo)致典型的鍋爐燃燒器系統(tǒng)的燃油比具有波動的燃油比。燃燒空氣風(fēng)扇是恒定體積的裝置，并且將始終為燃燒器提供恒定體積的空氣。隨著空氣溫度的變化，空氣密度發(fā)生變化，并且會改變實際的空氣磅數(shù)或提供給燃燒器的質(zhì)量流量。這是一個眾所周知的問題，服務(wù)技術(shù)人員通過簡單地增加多余的空氣來補(bǔ)償這些變化，以確保有足夠的空氣來始終燃燒燃料。如果沒有足夠的空氣進(jìn)行完全燃燒，則會有高水平的CO，煙霧和/或未燃燒的燃料。

過度空氣的這種正常變化使得難以保持效率。如果多余的空氣高于所需的空氣，則由于多余的空氣被加熱到堆溫度而且能量損失到環(huán)境中，所以熱量就會消失?？諝鉁囟仁怯绊懭紵鞫嘤嗫諝庾兓囊蛩?。在典型的鍋爐房中，正常的季節(jié)變化約為60至80°F，但是在管道空氣或外部設(shè)施中可能要大得多。燃燒空氣溫度從120°F到40°F的變化將導(dǎo)致大約16％的過量空氣變化。大氣壓力從30“改為29”，空氣過多只有3.4％的變化。影響密度的其他變化，如濕度，影響較小。燃油特性由壓力調(diào)節(jié)器控制，對HHV的限制，并在地下運行煤氣管線保持恒溫。這使得燃燒空氣溫度的變化是燃燒器過量空氣水平變化中的變量。

上述定義的問題不是一個新的問題，許多人已經(jīng)努力尋找解決方案，以恢復(fù)失效，并防止與高低空氣運行有關(guān)的問題。常見的解決方案是氧氣修整系統(tǒng)，已經(jīng)存在了幾十年。這種產(chǎn)品從1970年代的石油禁運中獲得普及，但由于成本和維護(hù)成本高而失去了信譽。它們與并行定位控制相結(jié)合，因為它們可以集成到并行定位控制系統(tǒng)中，從而消除了麻煩的執(zhí)行器組件。了解新技術(shù)如何根據(jù)空氣密度的變化來控制多余的空氣。

氧氣修整系統(tǒng)使用傳感器來測量煙氣中的過量氧氣，并且將改變?nèi)剂匣蚩諝饬髁恳孕Ｕ撍揭云ヅ漕A(yù)設(shè)水平。設(shè)置通常包括設(shè)定點（用于不同的燃燒速率和燃料）和提供已知量的校正的致動器值的組合。如前所述，氧氣修剪系統(tǒng)做得很好，但是有限制：

這些系統(tǒng)相對昂貴，特別是當(dāng)包括并行定位系統(tǒng)的成本和需要額外的啟動時間時。

這些系統(tǒng)必須是現(xiàn)場安裝的，這使得啟動成本更高，更復(fù)雜。

由于允許煙氣通過鍋爐，傳感器和致動器系統(tǒng)所需的時間，系統(tǒng)的響應(yīng)延遲。在較低的燃燒速率下，這可能非常長，并且通過調(diào)節(jié)鍋爐，在燃燒速率變化之前，該裝置可能沒有時間來校正多余的空氣。

維護(hù)成本很高，部分原因是氧氣池壽命短（處于骯臟的環(huán)境中），需要進(jìn)行復(fù)雜的重新調(diào)試。

遲滯，特別是遲滯變化，可能導(dǎo)致單位過沖，導(dǎo)致結(jié)果比沒有控制，特別是在較低的速率下。由于這個原因和系統(tǒng)響應(yīng)緩慢（煙氣通過鍋爐的時間），許多系統(tǒng)根本就不試圖以低速率進(jìn)行控制。

成本和復(fù)雜性限制了可以使用氧氣修剪系統(tǒng)的應(yīng)用，但它確實提供了一種校正多余空氣的替代方法。在積極的一面，氧氣修整系統(tǒng)將校正可能影響多余空氣水平的所有條件，包括燃料性質(zhì)和燃料供應(yīng)的變化。在大型基礎(chǔ)鍋爐中，氧氣修整系統(tǒng)將提供非常好的控制和燃料節(jié)省。新的控制解決方案

有一個新的控制系統(tǒng)使用不同的方法來解決這個問題，并且專門設(shè)計成非常簡單的應(yīng)用，同時消除了復(fù)雜的設(shè)置和維護(hù)問題。它與煙氣不接觸，這些煙氣是熱的，臟的和濕的。它使權(quán)衡不能以更低的成本和簡單性對所有變量進(jìn)行更正。

這種新的控制系統(tǒng)是空氣密度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。它考慮到燃燒空氣溫度的變化，并且響應(yīng)于該溫度變化來控制過量的空氣。這個概念是為了大大簡化控制系統(tǒng)，降低成本。客戶可以通過少量成本獲得大部分節(jié)省成本，并且不會出現(xiàn)氧氣修整系統(tǒng)的維護(hù)和設(shè)置問題?？諝饷芏日{(diào)節(jié)系統(tǒng)使用變頻驅(qū)動（VFD）來改變風(fēng)扇速度以校正空氣流量并保持恒定的過量空氣速率。因為這個系統(tǒng)沒有特定的站點設(shè)置，所以控制和VFD可以在工廠進(jìn)行編程和設(shè)置?？刂评靡阎年P(guān)系以非常簡單的方式進(jìn)行這種校正。已知的關(guān)系是：

空氣密度將根據(jù)“理想氣體法”定義的空氣溫度直接相關(guān)。換句話說，如果空氣溫度從60°F升高到100°F，則空氣密度將從0.0765lb / cf降至0.071lb / cf，這是密度降低7.2％。

風(fēng)扇是一個恒定的音量設(shè)備（Fan Laws）。在上述示例中，如果初始風(fēng)扇體積為100CFM，則在100°F時的流量也將為100CFM。然而，質(zhì)量傳遞將從7.65磅變?yōu)?.1磅，質(zhì)量流量減少7.2％。

風(fēng)扇產(chǎn)生的音量與風(fēng)扇的速度直接相關(guān)（Fan Laws）。如果風(fēng)扇在50°F下以3000 RPM運行，然后將速度提高到3216 RPM（增加7.2％），空氣體積將增加到107.2 CFM，新的質(zhì)量流量將為7.65 lb。與原始操作相同的質(zhì)量流量，我們可以看到，這已經(jīng)對空氣溫度的變化進(jìn)行了的校正。

這些關(guān)系以提供空氣溫度和風(fēng)扇速度之間的“固定”關(guān)系的方式內(nèi)置在空氣密度調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，使得始終提供恒定的質(zhì)量流。來自空氣密度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的燃料節(jié)省將類似于氧氣修剪系統(tǒng)。燃料節(jié)約來自減少過量空氣，額外的空氣會增加干燥氣體和水分的損失。過量空氣中的水分也有一些能量損失，但這通常是非常少量的。

過量空氣也會影響鍋爐的堆溫度，其中過量空氣越高，堆溫度越高。主要原因是更高的過量空氣水平降低了火焰溫度，從而減少了爐中的熱傳遞并增加了堆溫度。雖然一些熱損失從對流通道中的較高質(zhì)量流量中恢復(fù)，但總體上傳熱損失。過剩空氣和堆垛溫度之間沒有確切的關(guān)系，但是具有相對較大量的傳熱表面的單元（燃燒器鍋爐通常具有每平方米HP 5平方呎）將具有小的變化，而其它的堆積溫度變化較大。改善過?？諝馑綄⒕哂懈偷亩询B溫度的附加效率增益。

圖4顯示了使用空氣密度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的估計節(jié)省燃料。在正常燃燒空氣溫度為120°F時，具有或不具有空氣密度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的單元之間沒有差異。燃燒式風(fēng)扇將以全RPM運行，以提供足夠的空氣來支持燃燒。隨著空氣溫度下降，空氣密度調(diào)節(jié)系統(tǒng)將減慢風(fēng)扇的速度，以保持恒定的過量空氣，隨著溫度的持續(xù)下降，可以節(jié)省更多的空間。溫度變化越大，節(jié)約量就越大。堆溫度是燃料節(jié)約的另一個變量，其中堆溫度越高，節(jié)約越多。

此外，VFD將提供電力節(jié)省，這對于這種類型的控制有充分的記錄。圖5顯示了與正常單位相比如何節(jié)省電力的一個實例。再次，在編程的高溫下，風(fēng)扇將處于速度，在具有或不具有空氣密度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的單元之間將沒有差異。隨著空氣溫度下降，空氣密度調(diào)節(jié)系統(tǒng)將降低風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，從而減少電氣使用。在正常的燃燒器中，隨著空氣溫度的下降，電氣使用將增加，因為較高的空氣密度需要更多的電動機(jī)HP。風(fēng)扇速度的小幅度降低將導(dǎo)致大量的電力節(jié)省，因為使用的能量是以風(fēng)扇轉(zhuǎn)速為第三功率。

空氣密度調(diào)節(jié)系統(tǒng)還提供了一些其他優(yōu)點。通過使用VFD提供的軟啟動允許電機(jī)在幾秒鐘內(nèi)升高到全速，大大降低啟動時的浪涌電流。軟啟動減少了電機(jī)的積聚，可以減少客戶的需求，并增加電機(jī)的使用壽命。電機(jī)運行速度較慢也可降低燃燒器的噪音水平。大部分燃燒器的噪音，就像電能一樣來自風(fēng)扇。以較慢的速度操作風(fēng)扇降低了噪音水平。結(jié)論

空氣密度修補(bǔ)提供與氧氣修剪系統(tǒng)相似的燃料節(jié)省成本，同時消除復(fù)雜的設(shè)置和維護(hù)問題。空氣密度調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)燃燒器風(fēng)扇速度，以允許由于改變?nèi)紵諝鉁囟榷淖兛諝饷芏?。通過不斷監(jiān)測燃燒空氣溫度并相應(yīng)調(diào)節(jié)風(fēng)扇速度，空氣密度調(diào)節(jié)系統(tǒng)可節(jié)省燃料，節(jié)省電力，提高鍋爐效率。