火焰检测器是燃烧器自动装置中（zhōng）的（de）重（chóng）要部件之一，它（tā）的作用是对（duì）火（huǒ）焰（yàn）进行检测（cè）和监视，在（zài）锅（guō）炉点火、低负荷运行或有异（yì）常（cháng）情况时防止锅炉（lú）灭火和炉内爆炸事故，确保（bǎo）锅（guō）炉安全运行。现代大容量锅炉燃（rán）烧器火焰检测（cè）器及炉膛内应装（zhuāng）置此（cǐ）设（shè）备，以便对点火器的点火（huǒ）工况、每只主燃烧器的着（zhe）火工况以及全炉膛的燃烧（shāo）稳定性进行自（zì）动检测。

一、炉膛中（zhōng）的（de）火焰特性（xìng）和辐射光谱

锅炉使用的燃料（liào）主要有煤、油、可燃气体等，这些燃料在燃烧过（guò）程（chéng）中会（huì）发出可（kě）见光、红外线（xiàn）、紫外线（xiàn）等。燃料不同，三种（zhǒng）光线的（de）强（qiáng）度（dù）也不（bú）同（tóng）：煤粉（fěn）火焰除有不发光的CO2和水蒸汽等三原子气体外，还有部分灼热发光的焦炭粒子和灰（huī）粒（lì）等，它们有较强的可见光和一定数量的紫外线，而且火焰的形状会随着负（fù）荷的（de）变动（dòng）而有明显的（de）变化（huà）；可燃气体火焰中含有大量的透明的CO2和水蒸汽等三原子（zǐ）气体，主要（yào）是（shì）不发光（guāng）火焰，但还（hái）包含（hán）有较强的紫外线（xiàn）和一（yī）定数量的可见光，天然气火焰的紫外线主要产生（shēng）在火焰（yàn）根部的初始燃（rán）烧（shāo）区；重油火焰（yàn）中除了（le）有部分CO2和（hé）水蒸气外，还悬浮（fú）着大量发（fā）光的炭黑粒子，它也有丰富的紫外线和（hé）可见光。

二（èr）、火焰检测器的分（fèn）类和性（xìng）能

1.　火焰检测（cè）器分类

火焰检测器的种类很多，按其工作（zuò）原理（lǐ）可分类如下（xià）：

利用热（rè）膨胀原理。金属、液体（tǐ）等（děng）在（zài）火焰高温作用下受热膨胀，作为脉冲信号，直接或放大后作用于执（zhí）行机（jī）构（gòu）。

利用（yòng）热电原理。热电偶（ǒu）在火焰高温作用下产生（shēng）电动（dòng）势（shì），经（jīng）放（fàng）大后作用于（yú）执行机构。

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

利用火（huǒ）焰周围压力变化原（yuán）理。利用火焰周围压力变化（huà）发出信号，也可用差压变送器将风箱与炉膛间的差压变换（huàn）为接点的开闭（bì）信号（hào），转为火焰检测信号。

利用（yòng）火（huǒ）焰导电（diàn）性（xìng）原理（lǐ）。燃（rán）烧时的化学（xué）反应使火焰电离产生导电性（xìng），敏感元件的（de）一个电极直接放置在火焰中；另一个电（diàn）极接在炉膛（táng）外（wài）壳上，燃（rán）烧时（shí）则有电流通过两（liǎng）电极，将这一脉（mò）冲信（xìn）号放大（dà），使继（jì）电器动（dòng）作。

利用火焰整流原理。火（huǒ）焰中（zhōng）电子轻，易被电极吸收，而离子重（chóng），速度慢，不易被电极吸收（shōu），产生局部整流，可将加在（zài）电极两端（duān）的交流（liú）电部分整流为直（zhí）流。火焰熄（xī）灭时（shí），直流电消失（shī），这一脉冲（chōng）经放（fàng）大后使继电器动作。

利用（yòng）火焰产生电（diàn）动势（shì）原（yuán）理（lǐ）。用高灵敏度检（jiǎn）流计一端（duān）接喷口，另一端放（fàng）在火焰中的电极上，火焰产生的电动势，使检（jiǎn）流计指针动作（zuò）。

利用火（huǒ）焰有脉动特性（xìng）原理（lǐ）。用硅光电池或光敏电阻（zǔ）作为敏感元（yuán）件，将光照的火焰脉动变为交流电脉冲信号，经（jīng）频带放大（dà）器放（fàng）大后使（shǐ）继电（diàn）器动作。

利用火焰发光性原理（lǐ）；

光电管（guǎn）。在光照射下，自金属（shǔ）表面产生电子（zǐ）发射；

光导（dǎo）管。灭火后，光照消失，光导管阻值增加，引起（qǐ）电流、电压变化，这（zhè）一脉冲经放大后使继电器（qì）动（dòng）作。

紫外线（xiàn）管。在外来光线中紫（zǐ）外线（xiàn）波的照射下，紫外线管（guǎn）内（nèi）气（qì）体分（fèn）子电离（lí），电（diàn）极间激发导电（diàn），发出兰色光辉信号。

硅光电池。由（yóu）硅基片上一个P—N结组成，电池受光（guāng）面为正极，背光面为负极（jí），射（shè）在（zài）P—N结上，两端出现电压产生（shēng）电（diàn）流（liú）。

2.　各种火焰检（jiǎn）测器特点

对火焰（yàn）检测器的（de）要求是：发（fā）出的检测信号（hào）可靠（kào）；有足够（gòu）的灵敏度；对干扰信号有一定的识（shí）别能力；元件有一定的耐温性和抗氧化性，使用寿命较长等。对以上各种火焰检测器进行比（bǐ）较，它们的（de）特点如下：

1)利用热（rè）膨胀原（yuán）理研制的火焰检测器（qì），其优（yōu）点是造价低（dī），结构简单。缺点是热惯性大（dà），动作（zuò）时间长（zhǎng），感受元件直（zhí）接承受高温火（huǒ）焰（yàn），可靠性差。一般用于小型工业（yè）炉（lú）。

2)利用（yòng）热（rè）电原理研制的火焰检测器，其优（yōu）点是造价（jià）低、结（jié）构（gòu）简单。缺点是热（rè）电偶热惯性较大、灵敏度差、寿命较短、可靠（kào）性差。一般用于小型工业炉（lú）。

利用声电原（yuán）理研制的火焰（yàn）检测（cè）器，其优点是信号简单，缺点是受（shòu）外界声源，噪声影响，易产生误动作。现（xiàn）很少采用。

利用（yòng）火焰周围压力变化原理研制的火焰检测器，其优点是检测方法较为简单，可靠、反应灵敏。火焰检测的高压检测管紧接（jiē）在涡（wō）流板上，低（dī）压检测管装于点火喇叭出口（kǒu）处（chù）。点火器（qì）熄火时，则涡流板处（chù）压力比喇（lǎ）叭出（chū）口处低；在点火器点火时，开始在喇叭（bā）内燃（rán）烧，由（yóu）于燃烧产物增加（jiā），高（gāo）压检测（cè）管处（chù）的压力剧增，形（xíng）成（chéng）点火器点（diǎn）火（huǒ）、熄火时风箱一（yī）炉（lú）膛差压（yā）与点火器差压的关系。因而可（kě）以用差压（yā）变送器将风（fēng）箱一炉膛差压变（biàn）换成为接点的开关信号作为火焰检测（cè）信号。

3)　利用火焰导电原理（lǐ）研制的火焰（yàn）检测器（qì），信（xìn）号（hào）导线连接端（duān）子是用来将取出信号的导线接在电缆上。放大器是将检（jiǎn）测电极的输出电压进行放大的电进（jìn）行（háng）放大（dà）的电子回路（lù），设置有（yǒu）燃烧指示灯和输入整定开关等。电极本体用以支持火焰电极（jí）并借助法（fǎ）兰固定在点（diǎn）火器的导管内。接触电极直接插入火焰（yàn）中取（qǔ）得输入信号。其特（tè）点是利用（yòng）火焰电阻整（zhěng）定回路来（lái）测定正（zhèng）常运转时的火（huǒ）焰导电性；利用动作区分回路来适应火焰的稳定性（xìng）；利用限（xiàn）时回路的（de）时间整定来（lái）解决邻近火焰（yàn）的卷（juàn）入和火焰熄灭等过渡（dù）现象。

这种型式较适用（yòng）于无焰燃（rán）烧的煤气（qì）点（diǎn）火器，轻油点火器以及煤粉炉用重油点（diǎn）火（huǒ）油枪。其缺点是探头必须置（zhì）于高温火焰区，易损坏，电极会积炭。此外火焰突然熄灭后（hòu），导电性消失较（jiào）慢，反应（yīng）持（chí）续时（shí）间较长。

4)　利用火焰有整流原理研（yán）制的火焰检（jiǎn）测器（qì）较适用于间断运（yùn）行的点（diǎn）火器，特别是无焰燃烧的气炉。

5)　利用火焰（yàn）产生电动势原理研制（zhì）的火（huǒ）焰检测器的优点是其检测系统（tǒng）动作比较（jiào）准确、灵敏，而且（qiě）具有（yǒu）自我监（jiān）督作用。缺点是要求有高灵（líng）敏度的检（jiǎn）流计；电极易烧坏和积炭。多（duō）用于煤炉和（hé）气炉。

6)　利用火（huǒ）焰有脉动（dòng）特性原理研（yán）制的火焰检测（cè）器，与利用（yòng）发光性原理研制的检测器（qì）主要（yào）区别（bié）在于放大（dà）器。此放大器只放大同火焰光照脉动频率一致的（de）交流电（diàn）脉冲信号（hào），因此它能非常准（zhǔn）确（què）地反映火（huǒ）焰的熄灭的工况，能（néng）检测（cè）出（chū）煤粉（fěn）火焰的“闪动”。其缺（quē）点是（shì）因为火焰闪动只能在可见光（guāng）区才（cái）能（néng）检测（cè）到，不太（tài）适用（yòng）于气炉（lú），而多用于煤炉、油炉。

7)利用火焰发光性原理研制的火焰检（jiǎn）测器

试验表明，利用火焰（yàn）的声学和热量特（tè）性研（yán）制的检测器（qì）易受锅炉（lú）其它声源和（hé）热源（yuán）的干扰而难以准（zhǔn）确（què）使用（yòng）。目前电（diàn）厂（chǎng）使用较（jiào）多的是下（xià）述的光（guāng）电火焰检测器。

a)　光电管

在抽真空的玻璃（lí）泡内放置两个电极：阳极与（yǔ）具有光敏面的阴极。有氧化铂（bó）和锑（tī）铂光电管(真空和充气的（de）)。它们对（duì）可见光敏感，动作（zuò）惰（duò）性小，结构简单，用来监视整个（gè）炉膛熄火（huǒ）较好。光电（diàn）管的缺点是炉墙的红外线会干扰其测（cè）量信号（hào）；管子使用温（wēn）度不（bú）高；工作（zuò）一（yī）段时（shí）间后灵（líng）敏度（dù）会降低。光（guāng）电管多用于（yú）煤炉。

b)光导管（guǎn）(光敏（mǐn）电阻)

光导管是由铊、镉、铅、鉍等的硒化物制（zhì）成的，例如红外线硫化铅光导管，它是应用于燃油炉（lú）上的一（yī）种。光敏电（diàn）阻多用硫化铅、硫化镉等（děng），它主要（yào）对红外线、可见光（guāng）感光。光导管（guǎn）结（jié）构（gòu）简单、体积小、有（yǒu）一定灵敏度。缺点是（shì）用光导管监视（shì）火焰检测器信号会受到高温耐火炉墙射出红（hóng）外线的干扰，且尚无法（fǎ）区（qū）分（fèn）不同热源。为了避免干扰，可将（jiāng）控制系统设计成（chéng）选择性（xìng）地接受某一脉（mò）动频（pín）率内的信号；但相邻燃烧器火（huǒ）焰对（duì）信号干（gàn）扰难以（yǐ）完全避免，而（ér）且不同燃料（liào）发出的（de）红外（wài）线辐射（shè）的（de）波长差（chà）别很大，光导管对不同燃（rán）料火焰的灵（líng）敏度不（bú）同，因（yīn）此不（bú）适用于（yú）混（hún）合燃料。此（cǐ）外，管子耐温（wēn）不高(不得（dé）高于（yú）60℃)，管（guǎn）子工作稳定性差，照度特（tè）性呈（chéng）非（fēi）线性，动作惰性也较光电管大。国（guó）内电厂（chǎng）用反光镜解决光导管工（gōng）作温度过高问题或用专门供光导管用（yòng）的（de）冷却风机（jī），也有研制成（chéng）功（gōng）用水冷却（què）装置的光导（dǎo）管（guǎn）灭火报警放大器。光导管检（jiǎn）测器可用于油、气炉和煤粉炉。

c)紫外线管

优点是管子结构牢固，灵敏度高、体积小、工作环境（jìng）温度高(200℃以下能长（zhǎng）期工作)，它仅对光谱中的狭小波长段0．2—0．3μm的（de）紫外线敏感，对可见光和红外线不敏感，因此它能进行优异的辐（fú）射源的辨别，避（bì）免因炉墙发出辐射（shè）红外线（xiàn）而引起的误（wù）动作。而且紫外线辐射（shè）主（zhǔ）要存在于火焰（yàn）的初始