火焰檢測(cè)原理

《火焰檢測(cè)原理》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、火焰檢測(cè)原理燃燒火焰具有各種特性，如發(fā)熱程度、電離狀態(tài)、火焰不同部位的輻射、光譜及火焰的脈動(dòng)或閃爍現(xiàn)象、差壓、音響等，均可用來檢測(cè)火焰的“有”或“無”。以煤、油作為燃料的鍋爐在燃燒過程中會(huì)輻射紅外線(IR)、可見光和紫外線(UV)。所有的燃料燃燒都輻射一定量的紫外線和大量的紅外線，且光譜范圍涉及紅外線、可見光及紫外線。因此，整個(gè)光譜范圍都可以用來檢測(cè)火焰的“有”或“無”。由于不同種類的燃料，其燃燒火焰輻射的光線強(qiáng)度不同，相應(yīng)采用的火焰檢測(cè)元件也會(huì)不一樣。一般說來，煤粉火焰中除了含有不發(fā)光的CO2和水蒸氣等三原子氣體外，還有部分灼熱

2、發(fā)光的焦炭粒子和炭粒，它們輻射較強(qiáng)的紅外線、可見光和一些紫外線，而紫外線往往容易被燃燒產(chǎn)物和灰粒吸收而很快被減弱，因此煤粉燃燒火焰宜采用可見光或紅外線火焰檢測(cè)器。而在用于暖爐和點(diǎn)火用的油火焰中，除了有一部分CO2和水蒸氣外，還有大量的發(fā)光碳黑粒子，它也能輻射較強(qiáng)的可見光、紅外線和紫外線，因此可采用對(duì)這三種火焰較敏感的檢測(cè)元件進(jìn)行測(cè)量。而可燃?xì)怏w作為主燃料燃燒時(shí)，在火焰初始燃燒區(qū)輻射較強(qiáng)的紫外線，此時(shí)可采用紫外線火焰檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)。除輻射穩(wěn)態(tài)電磁波外，所有的火焰均呈脈動(dòng)變化。因此，單燃燒器工業(yè)鍋爐的火焰監(jiān)視可以利用火焰脈動(dòng)變化特性，

3、采用帶低通濾波器(10—20Hz)的紅外固體檢測(cè)器(通常采用硫化鉛)。但電站鍋爐多燃燒器爐膛火焰的閃爍規(guī)律與單燃燒器工業(yè)鍋爐不大一樣，特別是在燃燒器的喉口部分，閃爍頻率的范圍要寬得多。硫化鉛(PbS)感測(cè)器，這是一種硫化鉛光敏電阻，其特點(diǎn)是對(duì)紅外線輻射特別敏感。燃料在燃燒時(shí)，由化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生閃爍的紅外線輻射，使硫化鉛光敏電阻感應(yīng)，轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，再經(jīng)放大器處理后，輸出4－20mA或0－10V的模擬量。在光譜中，紅外線的波長(zhǎng)為Page3of43600nm以上，而這種硫化鉛感測(cè)器的光譜靈敏度為600nm－3000nm，對(duì)絕大部分紅外線輻射

4、都可以有效采集，同時(shí)還涵蓋了部分可見光中的紅光，這樣充分保證采集到火焰信號(hào)的真實(shí)性。磷化鉀(GaP)感測(cè)器，它是一種磷化鉀光敏電阻，其特點(diǎn)是對(duì)紫外線輻射特別敏感。燃料在燃燒時(shí)，由化學(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)變成電信號(hào)，再經(jīng)放大器處理后，輸出4－20mA或0－10V的模擬量。在光譜中，紫外線的波長(zhǎng)小于380nm，而這種硫化鉛感測(cè)器的光譜靈敏度為190nm－550nm，對(duì)絕大部分紫外線輻射都可以有效采集，同時(shí)還涵蓋了大部分可見光中的紫光，同樣這樣充分保證采集到火焰信號(hào)的真實(shí)性。多燃燒器爐膛在有火和無火時(shí)單只燃

5、燒器時(shí)的火焰閃爍頻率分布。由此可見，在低頻范圍(10—20Hz)，煤粉與油有火與無火之間閃爍強(qiáng)度的差異都很小；煤粉有火與無火之間輻射強(qiáng)度最大差異處的閃爍頻率約300Hz，油有火與無火之間區(qū)別都要在較高的頻率(100Hz以上)才能較好地實(shí)現(xiàn)檢測(cè)。閃爍頻率與輻射強(qiáng)度之間的關(guān)系取決于燃燒器結(jié)構(gòu)布置、檢測(cè)方法、燃料種類、燃燒器的運(yùn)行條件(如燃料與空氣比、一次風(fēng)速)、以及觀察角度等因素。一般來說：1)火焰閃爍頻率在火焰的初始燃燒器較高，然后向燃燼區(qū)依次降低，2)檢測(cè)器距火焰初始燃燒區(qū)越近，檢測(cè)到的高頻成分(100—400Hz)越強(qiáng)；3)檢測(cè)

6、器探頭視角越狹窄，所檢測(cè)到的火焰信號(hào)越真實(shí)；反之亦然。可以推斷，全爐膛監(jiān)視的閃爍頻率要比單只燃燒器監(jiān)視的頻率低得多。燃燒器火焰的形狀，我們?nèi)藶榈貙⑵浞譃樗牟糠郑簭暮砜陂_始依次為黑龍區(qū)、初始燃燒區(qū)、燃燒區(qū)和燃燼區(qū)。從一次風(fēng)口噴射出的第一段是一股暗黑色的煤粉和一次風(fēng)的混合物流，我們稱其為黑龍區(qū)，其輻射強(qiáng)度和閃爍頻率都很低；第二段是初始燃燒區(qū)，煤粉因受到高溫爐氣和火焰回流的加熱開始燃燒，大量煤粉顆粒爆燃形成亮點(diǎn)流，此段的特點(diǎn)是這部分煤粉燃燒亮度不是很大，但其閃爍頻率卻達(dá)到最大值，往往可以在100Hz以上；第三段為燃燒區(qū)，也稱完全燃燒區(qū)，

7、各個(gè)煤粉顆粒在與二次風(fēng)的充分混合下完全燃燒，產(chǎn)生出很大熱量，此段的火焰亮度最高且最穩(wěn)定，但閃爍頻率要低于初始燃燒區(qū)；第四段為燃燼區(qū)，這時(shí)的煤粉絕大部分燃燒完畢形成飛灰，少數(shù)較大的顆粒繼續(xù)進(jìn)行燃燒，最后形成高溫爐氣流，其火焰亮度和閃爍頻率都比較低。有一點(diǎn)需要說明，上面提到的頻率是指閃爍(Flicker)頻率，它和有些火焰檢測(cè)器中的脈沖(Pulse)頻率有本質(zhì)區(qū)別，前者是燃料混合物火焰燃燒所特有的屬性，而后者只是對(duì)火焰強(qiáng)度的一種顯示方法。在鍋爐燃燒現(xiàn)場(chǎng)我們可以發(fā)現(xiàn)，用紫外線光敏管檢測(cè)器或磷化鉀檢測(cè)器監(jiān)視煤粉燃燒器時(shí)，被檢測(cè)火焰的信號(hào)強(qiáng)

8、度可能等同于或低于毗鄰的火焰信號(hào)強(qiáng)度，這是因?yàn)槲慈济悍墼诳拷紵骱砜诓糠滞鸬揭环N遮蓋作用，它實(shí)際上是一股暗黑色的煤粉和一次風(fēng)的混合物，我們叫它黑龍區(qū)，若火焰檢測(cè)器視線通過或接近黑龍區(qū)，則當(dāng)燃燒器停用而爐膛內(nèi)的其它燃燒器繼續(xù)運(yùn)行燃燒時(shí)，信號(hào)強(qiáng)度