在火焰检测器中，为什么必须检测（cè）火焰的（de）脉冲（chōng）频率（lǜ）？燃烧器（qì）火焰检测原理（lǐ）

燃烧火焰具（jù）有各种特性，如发热（rè）程度、电离状态、火焰不（bú）同部位的辐射、光谱及火（huǒ）焰的脉动（dòng）或闪烁现象、差压、音响等，均（jun1）可用来检测（cè）火焰的“有”或“无”。以煤、油作为燃料的（de）锅炉在燃烧过程中（zhōng）会（huì）辐（fú）射红外线(IR)、可见光和紫外线(UV)。

所有的燃料（liào）燃（rán）烧（shāo）都辐射一（yī）定量的（de）紫外（wài）线和大量的红外线，且光谱范围涉及红外线、可见光（guāng）及（jí）紫（zǐ）外线（xiàn）。因此，整个（gè）光谱范围都可以用来检测（cè）火焰的“有（yǒu）”或“无（wú）”。由于不同种类的（de）燃料，其燃烧火焰辐射的光线强度不同，相应采（cǎi）用（yòng）的火焰检测元（yuán）件也会（huì）不一（yī）样（yàng）。一般说来（lái），

煤（méi）粉火焰中（zhōng）除（chú）了含有不发光的CO2和水蒸气等三原子气体（tǐ）外，还有部分灼热发（fā）光的（de）焦炭粒子（zǐ）和（hé）炭粒，它（tā）们（men）辐射较（jiào）强的红外线、可见光和一些紫外线，而紫外线往（wǎng）往（wǎng）容（róng）易被燃烧产（chǎn）物和（hé）灰粒吸收而很快被减弱，因此煤粉燃烧火焰宜（yí）采用可见光或红外线火焰检测器。而在用于暖炉和点火用的油火焰中，除了有一部分CO2和水蒸（zhēng）气外，还有（yǒu）大量的发光碳黑粒（lì）子，它也能辐（fú）射较强的可见光、红外线和（hé）紫外线，因此可采用对（duì）这（zhè）三种火焰较（jiào）敏感的检（jiǎn）测元件进行测量（liàng）。而可燃气体作为主燃（rán）料燃（rán）烧（shāo）时，在（zài）火焰（yàn）初始燃烧区辐射较强的紫外线，此时可采用紫外（wài）线火焰检测器进行检测。除辐（fú）射稳态电磁波外，所有（yǒu）的火焰均呈脉动变（biàn）化。因此，单燃烧器工业锅炉（lú）的（de）火焰监视可以（yǐ）利用火焰脉（mò）动（dòng）变化特性（xìng），采用带低通（tōng）滤（lǜ）波器(10—20Hz)的红外固体检测器(通常（cháng）采（cǎi）用硫（liú）化铅)。但电站锅炉多（duō）燃烧器（qì）炉膛火焰的闪烁规律与单（dān）燃烧器工（gōng）业锅炉不大一样，特别是在（zài）燃烧器的喉口（kǒu）部分，闪烁频率的范围（wéi）要宽得多。硫化铅PbS)感（gǎn）测器，这

是一种硫化（huà）铅光敏电阻，其（qí）特点是对红外线（xiàn）辐射特别敏感（gǎn）。燃料在燃烧时，由化学反应产生闪烁（shuò）的红外线辐射，使硫（liú）化铅（qiān）光敏电阻感应，转变成电信号，再经放大器（qì）处理后，输出

4－20mA或0－10V的模拟量。在光（guāng）谱中，红外线的波长（zhǎng）为Page 3 of 43 600nm以上，而这种（zhǒng）硫化铅（qiān）感测器的光谱灵（líng）敏（mǐn）度为600nm

－3000nm，对绝大部（bù）分红外线辐射都可以有效采集，同（tóng）时还涵盖了部分可见光中的红光，这样充（chōng）分保证采集到火焰信（xìn）号的真实性。

磷化钾

(GaP)感测器，它是一种磷化（huà）钾光敏电阻，其（qí）特点是对紫外线（xiàn）辐射特别敏（mǐn）感（gǎn）。燃料在（zài）燃烧时，由化学反（fǎn）应（yīng）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（chù）理（lǐ）后，输出

4－20mA或0－10V的模拟（nǐ）量。在（zài）光谱（pǔ）中，紫外线的波（bō）长小（xiǎo）于380nm，而（ér）这种硫化（huà）铅感测器的光谱灵（líng）敏（mǐn）度为190nm－550nm，对大部分紫外线辐射都可以（yǐ）有效采集，同（tóng）时还涵（hán）盖了大部分可见光中的紫光，同（tóng）样这（zhè）样充分保（bǎo）证采集（jí）到火焰信（xìn）号的真实性。多燃（rán）烧器炉（lú）膛（táng）在有火和无火时单只燃（rán）烧器时的火焰闪烁频（pín）率分（fèn）布。由此（cǐ）可见（jiàn），在低频范围(10—20Hz)，煤（méi）粉与（yǔ）油有火与无火之（zhī）间闪烁强度的差异（yì）都很小；煤粉有火（huǒ）与无火之间辐射强度差（chà）异处的（de）闪烁频率约（yuē）300Hz，油有火与（yǔ）无火之间区别都要在较高的频率（lǜ）(100Hz以上)才（cái）能较好地实现检测。闪（shǎn）烁频率与辐射强度（dù）之间的关系取决于燃（rán）烧器结构布置（zhì）、检测方（fāng）法（fǎ）、燃料种类、燃烧器的（de）运行条件(如燃（rán）料与（yǔ）空（kōng）气比、一次（cì）风速)、以及观察角（jiǎo）度等因素。

一般来说：

1) 火焰（yàn）闪烁频率在火焰的初始燃（rán）烧器较高（gāo），然后向燃（rán）烬区依次降低，

2) 检测器距火焰（yàn）初始燃烧区越近（jìn），检测到的高频成分(100—400Hz)越（yuè）强；

3) 检测器（qì）探（tàn）头视（shì）角越狭窄（zhǎi），所检测到的火焰信号越真实（shí）；反之（zhī）亦然。

可以推断，

全炉膛监视的闪烁频率要比单只燃烧器（qì）监视（shì）的频率（lǜ）低得多（duō）。

燃烧器火（huǒ）焰的形状（zhuàng），我们人为地将其分为四部分：从喉口（kǒu）开始依次为黑龙区、初始燃烧区（qū）、燃烧区和燃烬区。从一（yī）次风口喷（pēn）射出的一段是一股暗黑色的煤粉和一次风的混合物流（liú），我们称其为黑龙区，其辐（fú）射（shè）强度和闪烁频率都很低；第二段是初始燃烧区，煤粉因受到高温炉（lú）气（qì）和（hé）火焰回流的加（jiā）热开始燃烧，大量煤（méi）粉（fěn）颗粒爆燃形成亮点流（liú），此段的特点（diǎn）是这部分煤（méi）粉燃烧亮度不（bú）是很大（dà），但（dàn）其（qí）闪烁频率却达到值，往往可以（yǐ）在100Hz以（yǐ）上（shàng）；第三段为燃烧（shāo）区，也称（chēng）完全燃烧区（qū），各个煤（méi）粉颗粒在与（yǔ）二次风（fēng）的充（chōng）分混合下完全燃烧（shāo），产生出很大热（rè）量，此段的火焰亮（liàng）度且（qiě）最（zuì）稳定，但（dàn）闪烁频率（lǜ）要低于初始燃烧区；第四（sì）段为燃（rán）烬（jìn）区，这时的煤粉绝大部分燃烧完毕形（xíng）成飞灰（huī），少数较大的颗粒继（jì）续进（jìn）行（háng）燃烧，最（zuì）后形成高温炉气流，其火焰亮度和闪烁频率都比较（jiào）低。有一（yī）点需要（yào）说明，上面（miàn）提到的频率是（shì）指（zhǐ）闪烁(Flicker)频率，它和有（yǒu）些火焰检测器（qì）中的（de）脉冲（chōng）(Pulse)频率有本（běn）质（zhì）区别，前者是燃料混合物火（huǒ）焰燃烧所特有的属性，而后者只是（shì）对火焰强度的一（yī）种显示方法（fǎ）。

在锅炉燃烧现场我（wǒ）们（men）可以发现，

用紫外线光敏（mǐn）管检测（cè）器或磷化钾检测器监视煤粉（fěn）燃（rán）烧器（qì）

时，被检测火焰的信号强度可能等同于或低于毗邻的火焰信（xìn）号强度，这是因为未（wèi）燃煤粉在（zài）靠近燃烧器喉口部分往往起到一（yī）种遮盖作用，它（tā）实际上（shàng）是（shì）一股暗黑色的煤粉（fěn）和一次风的混（hún）合物，我们叫它黑龙区，若火（huǒ）焰检测器视线（xiàn）通过或接近黑龙区，则当燃烧器停用（yòng）而炉膛内的其它（tā）燃烧器（qì）继（jì）续运行燃烧时，信号强度反而比原来增加（jiā）了，这个结构是用紫外线光（guāng）敏（mǐn）管（guǎn）检测（cè）器（qì）监视煤粉燃烧器的一个大问题，但如果（guǒ）我们选择用紫外线光敏管（guǎn）或磷化钾检测用于点火的油枪，则起到扬长避短的作用，可以有效（xiào）的防止“偷看”问题（tí）。因此，燃（rán）煤锅炉推（tuī）荐采（cǎi）用检测火焰闪烁高频分量的可见光（guāng）检（jiǎn）测（cè）器或红（hóng）外线检测（cè）器（qì）。

 由（yóu）于（yú）气体火（huǒ）焰不具有（yǒu）煤火（huǒ）焰和油火焰所特有的高频(100—400Hz) 脉动特性，因而（ér）红外线检测系统对气体火焰不起作用，所有对气体燃料（liào）推荐采用紫（zǐ）外线检测器。

ABB在30多年前就推出（chū）了世界上最早的（de）可（kě）见光式（shì）火焰（yàn）检（jiǎn）测系（xì）统，并（bìng）在全球得到了广泛的应用，但在长期的应用过（guò）程中发现，这种火（huǒ）检经常出现见火困难的情况，有时又（yòu）经常发生“偷看”现象，分析其原因，主要（yào）是在（zài）使用（yòng）一（yī）些比（bǐ）较劣质（zhì）的煤粉或（huò）现（xiàn）在好多电厂经常（cháng）使用（yòng）混烧煤时，火焰的（de）黑（hēi）龙区（qū）会变（biàn）长，这样可见关（guān）火检（jiǎn）视线（xiàn）往（wǎng）往集（jí）中在（zài）了黑龙区和初始燃烧区部分（fèn）

火焰强度大大减弱，发生不见火现象；另外，可（kě）见关式（shì）火检受负荷和（hé）一次风配比的影响也很（hěn）大，因此，红外线紫（zǐ）外线（xiàn）火检（jiǎn）已经逐渐取代了可见光（guāng）火检（jiǎn）。

概况地说（shuō），炉膛火焰发出的辐射能（néng）以不同的频率闪烁着，不同（tóng）燃（rán）料、不同燃烧器的（de）闪（shǎn）烁频（pín）率也是不（bú）同的。炉膛内燃烧的好（hǎo）与坏，其火（huǒ）焰的平均光强度也是不同（tóng）的。火（huǒ）焰检测器（qì）就是利（lì）用火焰的闪烁频率和光的辐射强度（dù）来综合判（pàn）断火焰的有无及（jí）强（qiáng）弱的。