火焰检测器是燃烧器自动装置中的重要（yào）部件之一，它（tā）的（de）作用是对火焰进行检测（cè）和（hé）监视，在锅炉点火、低（dī）负（fù）荷运行或有（yǒu）异常情（qíng）况（kuàng）时防（fáng）止锅炉（lú）灭火和炉内（nèi）爆炸（zhà）事故，确（què）保锅炉安全运行。现代大容量锅（guō）炉燃（rán）烧器（qì）火焰检测器及炉膛内应装置此设备，以便对点火器的点（diǎn）火工（gōng）况、每（měi）只（zhī）主燃烧（shāo）器的着火工（gōng）况（kuàng）以（yǐ）及全（quán）炉膛的燃烧稳定性进行自动检测（cè）。

一、炉膛中的火焰（yàn）特性（xìng）和辐射光（guāng）谱（pǔ）

锅炉（lú）使（shǐ）用的燃料（liào）主要有（yǒu）煤、油、可燃气（qì）体等，这些燃料在燃烧过程中会（huì）发出可见光、红（hóng）外（wài）线、紫外线等。燃料不同，三（sān）种（zhǒng）光（guāng）线的强度也（yě）不同：煤粉（fěn）火焰除有不（bú）发光的CO2和水蒸汽等三原子（zǐ）气体外，还有（yǒu）部分（fèn）灼热发光的焦（jiāo）炭（tàn）粒（lì）子和（hé）灰粒等（děng），它（tā）们有较强的（de）可见光和一定数（shù）量的紫外线，而且火焰（yàn）的形状（zhuàng）会（huì）随着负荷的变动而有明显的变化；可燃气体火焰中含有大量的（de）透（tòu）明的CO2和水（shuǐ）蒸汽等三原（yuán）子气体，主要（yào）是不（bú）发（fā）光火焰，但还包（bāo）含有较强的紫（zǐ）外线和一定数量的（de）可见（jiàn）光，天然气火（huǒ）焰的紫外线主（zhǔ）要产生在火焰根部（bù）的（de）初始燃烧区；重（chóng）油火（huǒ）焰中除了有部分CO2和水蒸气（qì）外，还悬浮着（zhe）大量发光的炭黑粒子，它也有丰（fēng）富的紫外线和可见光（guāng）。

二（èr）、火焰检测器的（de）分类和性能（néng）

1.　火焰检测器（qì）分（fèn）类

火焰检（jiǎn）测器的种类（lèi）很多，按其工作原理可分（fèn）类如下：

利用（yòng）热（rè）膨胀原理（lǐ）。金属、液（yè）体等在火（huǒ）焰高温（wēn）作用下受（shòu）热（rè）膨胀，作为脉（mò）冲信号，直接或放（fàng）大后作用于（yú）执行机（jī）构（gòu）。

利用（yòng）热电原理。热电偶在（zài）火焰高温作用下产生电动势，经放大后作（zuò）用于执行机构（gòu）。

利用（yòng）声电原理。即利用燃烧时的扰动噪（zào）声特性（xìng）。

利用火焰周围压力（lì）变化原（yuán）理。利用火焰周围压力变化发出信号，也（yě）可用（yòng）差压变送器将风箱与炉膛（táng）间的差（chà）压（yā）变换为接点（diǎn）的（de）开闭信号，转为火焰检（jiǎn）测信号。

利用火焰导电（diàn）性（xìng）原理。燃烧时的化学反（fǎn）应使火焰电离产生导电性，敏感（gǎn）元件的一个电极（jí）直接放置在火焰中；另一个电极接在炉膛外壳上，燃烧时则有电流通过两电极，将这一脉冲信号放（fàng）大，使继电器动作。

利用火焰整流原理。火焰中电子轻，易被电（diàn）极吸收（shōu），而（ér）离（lí）子（zǐ）重，速度慢，不（bú）易被（bèi）电极吸收，产生局部整（zhěng）流，可（kě）将加（jiā）在电极两端（duān）的交流电部分整流为直流。火焰熄灭时，直流电消失，这一脉（mò）冲（chōng）经放大后使继电（diàn）器动作。

利用火焰产生电动势原理。用高灵（líng）敏度检流计一端接喷（pēn）口，另（lìng）一端（duān）放在火焰中的电极上，火焰产生的电动势（shì），使检流计指针动（dòng）作。

利用火焰有（yǒu）脉动特性原理。用（yòng）硅光电池或（huò）光敏电阻作为（wéi）敏感（gǎn）元件，将光照（zhào）的火焰脉动（dòng）变（biàn）为交（jiāo）流电脉（mò）冲信号，经频带（dài）放大器放大后使继电器动作。

利用火焰发光性（xìng）原理；

光电管。在光（guāng）照射下（xià），自金属表面产生电子（zǐ）发射；

光导管。灭火后，光照（zhào）消（xiāo）失，光导管阻值增加，引起电流、电压变（biàn）化，这一脉冲经放大后（hòu）使继（jì）电器动作。

紫外线管。在外（wài）来光（guāng）线中紫外线（xiàn）波的照射下，紫外线（xiàn）管内（nèi）气体分子电离，电极间激发导电，发出兰色光辉信（xìn）号。

硅光电池。由硅基（jī）片上一个P—N结组成，电（diàn）池受光面为正极，背光面为负（fù）极，射（shè）在P—N结上，两端出现电压产生（shēng）电流。

2.　各（gè）种火（huǒ）焰检（jiǎn）测器（qì）特（tè）点

对（duì）火焰（yàn）检测器的（de）要求是：发出的检（jiǎn）测信号（hào）可靠；有足够的灵敏度；对干扰信号有一定的识别能力；元（yuán）件有（yǒu）一定（dìng）的耐温性（xìng）和（hé）抗氧化性，使用寿命较长等（děng）。对以上各种火焰检测器进行比较，它（tā）们的特（tè）点如（rú）下（xià）：

1)利用热膨胀原理研制的火焰检测器，其（qí）优点（diǎn）是造价低，结构简单。缺点是热惯性大，动作（zuò）时间长（zhǎng），感（gǎn）受元件直接承受高温火焰，可靠性（xìng）差。一般用于小型工业炉。

2)利（lì）用热电原理研制的（de）火焰检（jiǎn）测器，其优（yōu）点是（shì）造价低、结（jié）构简单。缺点是热电偶热惯性较大、灵敏（mǐn）度差、寿命（mìng）较短（duǎn）、可靠性（xìng）差。一般用（yòng）于小（xiǎo）型（xíng）工业炉。

利用声电原理研制（zhì）的火焰检测器，其优点是（shì）信号简单，缺点是受外（wài）界声源（yuán），噪声影（yǐng）响，易产（chǎn）生误动作。现很少采用。

利用（yòng）火（huǒ）焰周围压力变化原理研制（zhì）的火焰检测（cè）器，其优点是检测方法较（jiào）为简单，可靠（kào）、反应灵敏。火焰检测的高压检（jiǎn）测（cè）管紧（jǐn）接在涡流板上，低（dī）压检测管装于点火喇叭（bā）出口处。点火器熄火时（shí），则涡流板处（chù）压力比喇叭出（chū）口处低；在点火器点火时，开始在（zài）喇（lǎ）叭内燃烧，由于燃（rán）烧产物增加（jiā），高压（yā）检（jiǎn）测管处的压力剧增（zēng），形成点火（huǒ）器点火、熄火时风箱一炉膛差压（yā）与点火器差压的（de）关系。因而（ér）可以用（yòng）差压变送器将（jiāng）风箱一炉膛差压变换成为接点的（de）开关（guān）信号作为火焰检测信号。

3)　利用火焰导电原理研制的火焰检测器，信号导线连接端子是（shì）用来（lái）将取出信（xìn）号的导线接在（zài）电缆上。放大器是将检测电极的（de）输出电压（yā）进行放大（dà）的电进行放（fàng）大（dà）的电子回路，设（shè）置（zhì）有燃烧指（zhǐ）示灯和输入整定开关等（děng）。电（diàn）极本体用（yòng）以支持火焰电极并借助法兰固定在点火器的导（dǎo）管内（nèi）。接触（chù）电极（jí）直接插入火焰中取得输入信号。其特点是利（lì）用（yòng）火焰电阻整定回路（lù）来测（cè）定正常运转时的（de）火焰导电性；利用动作区分回（huí）路来适应火焰的稳定性；利用限（xiàn）时回路的时间整定（dìng）来解决邻近火焰的卷入和火焰熄灭等（děng）过渡现象。

这种型式较适用于（yú）无焰（yàn）燃烧（shāo）的煤气点火（huǒ）器（qì），轻油点火器以及煤粉炉用（yòng）重（chóng）油点火油（yóu）枪。其缺点是探头必须置于高温火（huǒ）焰区，易损坏，电极会积（jī）炭。此外火焰突然（rán）熄灭后，导电性消失较慢（màn），反应持续时间较长。

4)　利用火焰有整（zhěng）流原理（lǐ）研制的火焰检测器较适用于间断（duàn）运行的点火（huǒ）器，特别是（shì）无焰燃烧的（de）气炉。

5)　利用火焰产（chǎn）生电动势（shì）原理（lǐ）研制（zhì）的火焰（yàn）检测器的优（yōu）点是其检测（cè）系统动作比较准（zhǔn）确、灵敏，而且（qiě）具有自我（wǒ）监督作用（yòng）。缺点是要求有高灵（líng）敏度的检流计（jì）；电极易烧坏和（hé）积炭（tàn）。多（duō）用于煤炉（lú）和气炉。

6)　利用（yòng）火焰有脉动特性原（yuán）理研制（zhì）的火焰检测器，与利（lì）用发光性原理（lǐ）研制的检测器主要区别在于放大器（qì）。此放大器只放大同火焰光照脉动频率一（yī）致的交（jiāo）流电脉冲信号（hào），因（yīn）此（cǐ）它能非常准确地反映火焰的熄灭的工况，能检测出煤粉火焰的“闪动”。其（qí）缺点是因为火焰（yàn）闪动只能（néng）在可见光（guāng）区才能（néng）检测（cè）到，不太适用于（yú）气炉，而（ér）多用于（yú）煤炉、油炉（lú）。

7)利用火焰发光（guāng）性原理研制（zhì）的火焰检测器（qì）

试验表明，利用火焰（yàn）的声学（xué）和热量特性研制（zhì）的（de）检测器易受锅炉其它（tā）声源（yuán）和热源的（de）干扰而难以准确（què）使用。目（mù）前电厂使用较多的是下述的光（guāng）电火焰检测器。

a)　光电管

在抽（chōu）真空的（de）玻璃泡内放置两个电（diàn）极：阳（yáng）极（jí）与具有（yǒu）光敏面的阴极。有氧化铂和锑铂光电管(真空和（hé）充气的)。它们对可见光敏感（gǎn），动作惰性小，结构（gòu）简单，用来监视（shì）整个炉膛熄火较好（hǎo）。光电（diàn）管的缺点是炉墙的红外（wài）线会干扰其测量（liàng）信号；管子使用温度不高；工作一段时间后灵敏度会降低。光电管（guǎn）多用于煤（méi）炉。

b)光导管(光敏电阻)

光（guāng）导管是由（yóu）铊、镉、铅、鉍等的（de）硒化物制（zhì）成的（de），例如红外线硫化铅光导管，它是应用（yòng）于（yú）燃油炉上的（de）一种。光敏电（diàn）阻多（duō）用硫化铅（qiān）、硫（liú）化镉等，它主要对红外线、可见光（guāng）感（gǎn）光。光导管结构简单、体（tǐ）积小、有一（yī）定灵敏度（dù）。缺点（diǎn）是用（yòng）光导管监视火焰检测（cè）器（qì）信号会受（shòu）到高（gāo）温耐火炉墙射（shè）出红外线的（de）干（gàn）扰，且尚无法区分不同热源。为了避免干扰（rǎo），可将控制系统设（shè）计成选择性地接受某一脉动（dòng）频（pín）率内的（de）信号；但相（xiàng）邻（lín）燃烧器火焰对信号干扰难以完全避免，而（ér）且不（bú）同燃料发出的红外线辐射（shè）的波长（zhǎng）差别很大（dà），光导管对不同燃料火焰的灵敏（mǐn）度不同（tóng），因此不适（shì）用于混（hún）合（hé）燃料。此外，管子耐温不高（gāo）(不得高于60℃)，管子工作稳定（dìng）性差，照度特性呈非线性，动作惰性也较光电（diàn）管（guǎn）大（dà）。国（guó）内电厂（chǎng）用反光镜解决（jué）光（guāng）导管工作（zuò）温度过高问题或用专门供光（guāng）导管用的（de）冷却风机，也（yě）有研（yán）制成功用水冷却装置的光导管灭火报警放大器（qì）。光导管检测器可用于油、气炉和煤粉（fěn）炉。

c)紫（zǐ）外线管

优点是管子结构牢固，灵敏（mǐn）度高、体积（jī）小、工（gōng）作环境温度高(200℃以下（xià）能长期（qī）工作（zuò）)，它（tā）仅（jǐn）对光谱中的狭小波长段0．2—0．3μm的紫外线敏感，对（duì）可见光和（hé）红外（wài）线不敏感，因（yīn）此它能进行优异的（de）辐射源的辨（biàn）别，避免因炉墙发出辐射红外线（xiàn）而引起的（de）误动（dòng）作。而且紫外线辐射主要存在于火焰的初始