锅炉火检探头原理

燃烧火焰具备多种特性，包括发热程度、电离状态、不同部位的辐射、光谱及火焰的脉动或闪烁现象、差压、音响等，这些都可用于检测火焰的存在与否。以煤和油为燃料的锅炉在燃烧过程中会辐射红外线、可见光和紫外线。燃料燃烧时，会辐射一定量的紫外线和大量的红外线，光谱范围覆盖红外线、可见光及紫外线。因此，整个光谱范围都可用于检测火焰的存在与否。不同类型的燃料燃烧时，其火焰辐射的光线强度不同，因此所采用的火焰检测元件也会不同。

在煤粉火焰中，除了含有不发光的CO2和水蒸气等三原子气体外，还含有部分灼热发光的焦炭粒子和炭粒，这些粒子辐射较强的红外线、可见光和一些紫外线。而紫外线往往被燃烧产物和灰粒吸收而减弱，因此煤粉燃烧火焰适合采用可见光或红外线火焰检测器。而对于用于暖炉和点火用的油火焰，除了有一部分CO2和水蒸气外，还有大量的发光碳黑粒子，能辐射较强的可见光、红外线和紫外线，因此可采用对这三种火焰较敏感的检测元件进行测量。

可燃气体作为主燃料燃烧时，在火焰初始燃烧区辐射较强的紫外线，此时可采用紫外线火焰检测器进行检测。所有火焰均呈脉动变化，因此单燃烧器工业锅炉的火焰监视可以利用火焰脉动变化特性，采用带低通滤波器(10—20Hz)的红外固体检测器(通常采用硫化铅)。电站锅炉多燃烧器炉膛火焰的闪烁规律与单燃烧器工业锅炉不同，特别是在燃烧器喉口部分，闪烁频率范围更宽。

硫化铅(PbS)感测器是对红外线辐射特别敏感的硫化铅光敏电阻。燃料燃烧时，化学反应产生闪烁的红外线辐射，使硫化铅光敏电阻感应，转变成电信号，再经放大器处理后输出4－20mA或0－10V的模拟量。磷化钾(GaP)感测器是另一种磷化钾光敏电阻，对紫外线辐射特别敏感。燃料燃烧时，化学反应产生闪烁的紫外线辐射，使磷化钾光敏电阻感应，转变成电信号，再经放大器处理后输出4－20mA或0－10V的模拟量。

在低频范围(10—20Hz)，煤粉与油火焰在有火与无火之间闪烁强度差异较小；煤粉有火与无火之间辐射强度的最大差异出现在约300Hz，油有火与无火之间区别要在较高频率(100Hz以上)才能较好地实现检测。闪烁频率与辐射强度之间的关系取决于燃烧器结构布置、检测方法、燃料种类、燃烧器运行条件(如燃料与空气比、一次风速)及观察角度等因素。

燃烧器火焰的形状可分为四部分：从喉口开始依次为黑龙区、初始燃烧区、燃烧区和燃烬区。黑龙区是一股暗黑色的煤粉和一次风的混合物流，辐射强度和闪烁频率都很低。初始燃烧区是煤粉因高温炉气和火焰回流加热开始燃烧，大量煤粉颗粒爆燃形成亮点流，闪烁频率达到最大值。燃烧区是完全燃烧区，煤粉在二次风充分混合下完全燃烧，火焰亮度最高且最稳定。燃烬区是煤粉大部分燃烧完毕形成飞灰，火焰亮度和闪烁频率都较低。闪烁频率是指燃料混合物火焰燃烧所特有的属性，而脉冲频率是对火焰强度的一种显示方法。

在锅炉燃烧现场，用紫外线光敏管检测器或磷化钾检测器监视煤粉燃烧器时，检测到的火焰信号强度可能等同于或低于毗邻的火焰信号强度。未燃煤粉在靠近燃烧器喉口部分起到遮盖作用，若火焰检测器视线通过或接近黑龙区，当燃烧器停用而炉膛内其它燃烧器继续运行燃烧时，信号强度反而增加。然而，若选择用紫外线光敏管或磷化钾检测器监视点火用的油枪，则可以有效防止“偷看”问题。

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