大型锅炉火焰监测装置

　　1　概述

　　锅炉火焰监测装置应用于火力发电厂锅炉燃烧工况的检测,它把炉膛内燃烧区分成若干个单元,以喷嘴为单元核心,检测每个喷嘴喷出的燃料燃烧工况,分别取样,实时报警,采取自控或手控措施,使炉内燃料始终保持正常燃烧状态。由此要求每个喷嘴分别提供点火、灭火信号(即喷嘴喷出的燃料是否正常燃烧,或燃烧以后突然熄灭),要求提供燃烧时火焰闪烁频率,并取每个喷嘴的局部区域中燃料分布密度判别煤粉或油料的最佳分布状态。按美国标准,每一锅炉必须安装这一系统,按我国标准,5万KW机组以上的火力发电厂的锅炉必然安装该系统。该系统也可用于煤气高炉,煤粉或油作燃料的窑炉。由于用途不同,所以它是一种系列产品,但火焰检测装置是一致的,本文重点阐述该装置的“点火灭火”功能。

　　总结国内外火焰检测器结构,主要可归纳为三种:

　　1.1　紫外火焰检测器

　　当喷嘴喷出的燃料被引燃后,必然产生高温,根据维恩公式,火焰随温度的升高,辐射峰值波长向短波方向移动,其λ=0.2897/(273+t)×10⁴(μm)由于炉膛内火焰温度一般为1600℃左右,按上式计算,辐射峰值波长为λ=1.546μm,该波长属于近红外区间,而不是紫外波段,用紫外波密度来检测火焰的温度其工作效率和探测灵敏度很低,当燃料点着时,确实存在紫外辐射,但并非最佳发射波长。当火焰熄灭时,发射紫外光谱更少。

　　1.2　亮度温度火焰检测装置

　　在500℃～1600℃范围内火焰可从暗红色变成白炽耀眼,这种色温的变化,在视见函数范围内,可明显地判断是低温还是高温,从而判断火焰是熄灭还是点着。可是锅炉内有多个喷嘴,一般4只一层,有3—8层,也就是12—32只喷嘴,当这些都点着时,突然某一只熄灭,并不影响亮度的变化,如果用光学系统接收喷嘴燃烧时的可见光,其串测现象很严重。当探测某一喷嘴燃烧工况时,另一喷嘴的可见光进入光学系统,造成误测误码率高。另外,探测亮度温度,易导致探测器在饱和段工作,从而分辨率更低。

　　1.3　红外火焰检测装置

　　人们感觉到温度的高低,主要是感觉到的红外波成分的多少[1],红外是一种非可见光,一般波长0.78μm以上即从可见光波段转入红外波段。按最大辐射波长计算

　　100℃时:λ=7.76μm;

　　400℃时:λ=4.30μm;

　　600℃时:λ=3.32μm;

　　1000℃时:λ=2.76μm;

　　1600℃时:λ=1.54μm。

　　从上述计算中,可明显地发现温度不同,其发射波长各异,又由于煤粉和油的品质因素差异,以及在送入燃料时压力,速度的变化,造成同一时间单位体积内的燃料有多有少,这时,火焰并不熄灭,用亮度温度探测方式,可测得火焰的闪烁。(当然煤粉的爆裂也引起火焰的闪烁),由于闪烁现象的存在,而使输出信号幅度不断变化。但红外火焰检测方式,不因闪烁现象存在而造成输出信号的波动,所以,这种方法是可取的。