火焰檢測原理
所有燃料燃燒都會輻射一定量的紫外線和大量的紅外線，光譜包括紅外線、可見光和紫外線。因此，整個光譜可用于檢測火焰的存在或不存在。

由于燃料種類不同，火焰輻射強度不同，火焰檢測部件也不同。一般來說，在燃燒的煤粉火焰中，除了含有三種原子氣體（如CO2和水蒸氣）外，還含有一些發(fā)熱的粒狀焦炭顆粒，以及它們的強紅外、可見光和一些紫外線輻射，紫外線通常很容易被燃燒產(chǎn)物和煙塵顆粒吸收，并迅速減少，因此煤粉燃燒火焰宜采用可見光和紅外火焰探測器。而在用于加熱爐和點火的油火焰中，除了一部分CO2和水蒸氣外，還有大量發(fā)光炭黑顆粒，它們還可以輻射更強的可見光、紅外線和紫外線，因此可以用來檢測火焰中三種更敏感的成分進行測量。當使用可燃氣體作為主要燃料時，火焰初始燃燒區(qū)域的紫外線輻射很強。除了穩(wěn)定的電磁波，所有的火焰都在脈動。因此，單燃燒器工業(yè)鍋爐的火焰監(jiān)測可通過使用帶低通濾波器（10-20 Hz）（通常使用硫化鉛）的紅外固體探測器利用火焰脈動變化特性。但電站鍋爐多燃燒器爐膛火焰的閃爍規(guī)律不同于單燃燒器工業(yè)鍋爐，特別是在燃燒器喉部，閃爍頻率范圍更寬。

硫化鉛（PbS）傳感器是一種硫化鉛光致抗蝕劑，其特征在于對紅外輻射特別敏感。當燃料燃燒時，化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生閃爍的紅外輻射，使硫化鉛光敏電阻感應(yīng)，轉(zhuǎn)換成電信號，然后由放大器處理，輸出4-20mA或0-10V模擬量。在光譜中，紅外線的波長超過600nm，而這種硫化鉛傳感器的光譜靈敏度為600nm-3000nm，可以有效收集大部分紅外輻射，還可以覆蓋可見光中的部分紅光，從而充分確保收集到的火焰信號的真實性。

磷化鉀（GaP）傳感器，是一種磷化鉀光致抗蝕劑，其特征在于對紫外輻射特別敏感。當燃料燃燒時，化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生閃爍的紫外線輻射，使磷化鉀光敏電阻感應(yīng)，轉(zhuǎn)換成電信號，然后由放大器處理，輸出4-20mA或0-10V模擬量。在光譜中，紫外波長小于380nm，而該硫化鉛傳感器的光譜靈敏度為190nm-550nm，可以有效收集大部分紫外輻射，也可以覆蓋可見光中的大部分紫光，從而充分保證采集到的火焰信號的真實性。
在低頻范圍內(nèi)（10-20Hz），煤粉和油在有火或無火情況下的閃爍強度差異非常小。有火和無火煤粉之間輻射強度最大差異處的閃爍頻率約為300Hz，有火和無火燃油之間的差異應(yīng)處于更高的頻率（高于100Hz），以實現(xiàn)更好的檢測。

閃爍頻率和輻射強度之間的關(guān)系取決于燃燒器配置、檢測方法、燃料類型、燃燒器的操作條件（如燃料空氣比、一次風(fēng)速）和觀察角度。一般來說：

1） 火焰的初始燃燒器中的火焰閃爍頻率較高，然后朝著燃盡區(qū)域依次降低。

2） 探測器越靠近火焰的初始燃燒區(qū)，探測到的高頻分量（100-400Hz）越強；

3） 探測器探頭的視角越窄，探測到的火焰信號越真實；反之亦然。

可以推斷，全爐監(jiān)測的閃爍頻率遠低于單燃燒器監(jiān)測。

燃燒器火焰的形狀被人為地分為四個部分：黑龍區(qū)、初始燃燒區(qū)、燃燒區(qū)和從喉部開始的燃盡區(qū)。第一階段是暗煤粉和一次風(fēng)的混合物，我們稱之為黑龍區(qū)，輻射強度低，閃爍頻率低。第二階段是初始燃燒區(qū)。由于高溫爐氣加熱和火焰回流，煤粉開始燃燒，大量煤粉顆粒放氣形成亮點流。該階段的特點是該部分煤粉的燃燒亮度不是很大，但其閃爍頻率達到最大值，可以超過100Hz。第三階段是燃燒區(qū)，也稱為完全燃燒區(qū)。每個煤粉顆粒在二次風(fēng)的充分混合下完全燃燒，產(chǎn)生大量熱量。該階段火焰亮度最高且最穩(wěn)定，但閃爍頻率低于初始燃燒區(qū)。第四部分是燃盡區(qū)域，此時大部分煤粉燃燒形成飛灰，少數(shù)較大顆粒繼續(xù)燃燒，最終形成高溫爐膛氣流，其火焰亮度和閃爍頻率相對較低。應(yīng)注意的是，上述頻率指的是閃爍頻率，它與某些火焰探測器中的脈沖頻率基本不同。前者是燃料混合物火焰燃燒的特征特性，而后者僅是顯示火焰強度的方法。

在鍋爐燃燒現(xiàn)場，我們可以發(fā)現(xiàn)使用紫外光敏管檢測器或磷化鉀檢測器監(jiān)測煤粉燃燒

燃燒裝置，通過檢測火焰信號強度可能等于或低于相鄰火焰信號強度，這是因為靠近燃燒器喉部的部分中未燃燒的煤粉往往具有遮蓋效果，它實際上是煤粉和一次空氣混合物的深色，我們稱之為黑龍區(qū)，如果火焰檢測器是通過該區(qū)域或靠近黑龍的視線，當燃燒器停止運行而其他燃燒器繼續(xù)在爐膛內(nèi)燃燒時，而不是原始信號強度增加，則該結(jié)構(gòu)是使用紫外光管檢測器監(jiān)測煤粉燃燒器的一個大問題，但如果選擇使用紫外光敏管或磷化鉀檢測油槍的點火，則會起到利與弊的作用，可以有效防止“窺視”問題。

因此，建議使用可見光檢測器或紅外檢測器來檢測火焰閃爍的高頻分量。由于氣體火焰不具有煤火焰和油火焰的高頻（100-400Hz）脈動特性，因此紅外探測系統(tǒng)對氣體火焰無效，建議對所有氣體燃料使用紫外線探測器。

ABB在30多年前推出了世界上最古老的可見光型火焰檢測系統(tǒng)，并在全世界得到了廣泛應(yīng)用，但在長期的應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)火焰檢測器，經(jīng)?？吹交馂?zāi)困難的情況，有時會頻繁發(fā)生“窺視”，并分析其原因，主要是在使用一些相對劣質(zhì)的煤或現(xiàn)在很多電廠經(jīng)常使用混合煤燃燒，黑龍區(qū)域的火焰變長，因此可見光熄滅后往往集中在黑龍區(qū)域和初始燃燒區(qū)域的部分，火焰強度大大減弱，不會發(fā)生火災(zāi)；此外，可見閉式消防檢查也受負荷與一次風(fēng)之比的影響很大。因此，紅外線和紫外線檢測已逐漸取代可見光檢測。

一般來說，爐膛火焰發(fā)出的輻射能以不同的頻率閃爍，不同燃料和燃燒器的閃爍頻率也不同?；鹧娴钠骄鈴姸仍谌蹱t中良好燃燒和不良燃燒之間有所不同?；鹧鏅z測器是利用火焰的閃爍頻率和光的輻射強度來綜合判斷火焰的強弱。