火焰检测器的工作原理

        所有的燃料燃烧都辐射一定量的紫外线和大量的红外线，且光谱范围涉及红外线、可见光及紫外线。因此，整个光谱范围都可以用来检测火焰的“有”或“无”。

        由于不同种类的燃料，其燃烧火焰辐射的光线强度不同，相应采用的火焰检测元件也会不一样。一般说来，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，还有部分灼热发光的焦炭粒子和炭粒，它们辐射较强的红外线、可见光和一些紫外线，而紫外线往往容易被燃烧产物和灰粒吸收而很快被减弱，因此煤粉燃烧火焰宜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 和水蒸气外，还有大量的发光碳黑粒子，它也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。而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。除辐射稳态电磁波外，所有的火焰均呈脉动变化。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)。但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大一样，特别是在燃烧器的喉口部分，闪烁频率的范围要宽得多。

        硫化铅(PbS)感测器，这是一种硫化铅光敏电阻，其特点是对红外线辐射特别敏感。燃料在燃烧时，由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。在光谱中，红外线的波长为600nm 以上，而这种硫化铅感测器的光谱灵敏度为600nm－3000nm，对绝大部分红外线辐射都可以有效采集，同时还涵盖了部分可见光中的红光，这样充分 采集到火焰信号的真实性。

        磷化钾(GaP)感测器，它是一种磷化钾光敏电阻，其特点是对紫外线辐射特别敏感。燃料在燃烧时，由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。在光谱中，紫外线的波长小于380nm，而这种硫化铅感测器的光谱灵敏度为190nm－550nm，对绝大部分紫外线辐射都可以有效采集，同时还涵盖了大部分可见光中的紫光，同样这样充分 采集到火焰信号的真实性。

        在低频范围(10—20Hz)，煤粉与油有火与无火之间闪烁强度的差异都很小；煤粉有火与无火之间辐射强度 大差异处的闪烁频率约300Hz，油有火与无火之间区别都要在较高的频率(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、燃烧器的运行条件(如燃料与空气比、一次风速)、以及观察角度等因素。一般来说：

        1) 火焰闪烁频率在火焰的初始燃烧器较高，然后向燃烬区依次降低，

        2) 检测器距火焰初始燃烧区越近，检测到的高频成分(100—400Hz)越强；

        3) 检测器探头视角越狭窄，所检测到的火焰信号越真实；反之亦然。

        可以推断，全炉膛监视的闪烁频率要比单只燃烧器监视的频率低得多。