1概述
在大型锅炉的燃烧过程中,要判断锅炉炉膛的燃烧状况,实现燃烧的自动管理和控制,火焰检测装置是必不可少的。先进的火焰检测装置不但能检测火焰的燃烧和熄灭,还能检测火焰的稳定性。火焰检测装置在发电厂锅炉炉膛安全监控系统中起着极其重要的作用,全炉膛灭火及燃料丧失2个重要的跳炉(MFT)信号都是由火检装置检测及判断得出的。火检均无火信号也是进行炉膛吹扫的必备条件之一。
2燃烧状况分析
油燃烧器的火焰、煤粉燃烧器的火焰和具有较强发光率的火焰,一般都能发射出几乎连续的发光光谱控制工程网版权所有,其放射源多为燃烧过程中产生的高温碳微粒子群(碳墨)及粉煤粒子群(烧成碳)等CONTROL ENGINEERING China版权所有,其光谱主要分布于可见光和红外区。
燃料在炉膛内燃烧产生的火焰,以各种形式向四周辐射,而最便于检测的是火焰的光辐射(包括紫外、红外),因此利用光学原理检测火焰是如今大部分火焰检测器所采用的方法。煤粉火焰的燃烧信号是一种不规则的脉动信号,是由火焰在燃烧过程中,
a. 预热区风粉混合物在逐步加热的过程中与燃烧中的明火开始接触,逐渐加热至燃烧点。
b. 初始燃烧区风粉混合物开始燃烧www.cechina.cn,大量地辐射光和热,形成闪烁,这时火焰的亮度不是最大,但闪烁的频率达最大。
c. 完全燃烧区这时火焰释放的光和热达到最高。
d. 燃尽区燃料燃烧完毕,形成灰粉,炽热的灰粉仍能发光,但其亮度和闪烁频率都很低。
3火焰检测装置的组成及原理
3.1装置组成
智能型火焰检测装置由可见光放大器、火检探头、火检电源及标准5U工业机箱构成,可实现对锅炉燃烧火焰的实时检测。
放大器响应由初始燃烧区火焰产生的可见光辐射转变成为电信号,反映火焰的燃烧状况。信号处理器将探头传送的电信号分成“强度”、“频率”进行处理,判别火焰的“有”、“无”。
火检探头由石英透镜、光导纤维、光电传感器、放大器、电压—电流转换器等构成。传感器及放大电路部分密封在探头内。传感器采用工作波长为380~760 nm的可见光传感器。对于燃煤火焰和燃油火焰的辐射,这种传感器能够更有效地响应其波动特性,并根据初始燃烧区的火焰亮度和闪动,可靠地判定火焰的真实存在。
3.2装置工作原理
火焰检测装置是依据火焰信号的特性来检测火焰的。首先将火焰信号分成2路信号:强度信号和频率信号。强度信号代表火焰的亮度,频率信号代表火焰的闪动。对强度信号的处理比较简单,只需将实时火焰强度与强度阈值进行比较,当火焰强度高于强度阈值时,判定火焰强度条件成立。
频率的处理实际上是对火焰信号波动部分的处理。频率信号包含信号的频谱、带宽、峰—峰值等参数,要对这部分信号进行滤波、交换,从中提取火焰的燃烧特征。由于火焰的频率信号大约为1~200 Hz,而炉膛内炽热的焦渣及灰粉发光的频率不超过2 Hz,所以通过频率信号的频谱分析完全可以确定火焰的存在。对火焰频率信号不只是要进行简单的分析,还要对火焰的波形进行数字滤波、傅立叶变换控制工程网版权所有,提供火焰波形中最具火焰特征的信号。这些参数处理最终得到的综合标量仍称为频率,作为判定火焰“有”、“无”的依据。
对于来自不同燃烧器火焰的识别是火焰检测的难点。由于相邻燃烧器火焰的频率和主火焰有时非常接近,要对频率信号进行频谱分析,从而提高识别能力。火焰检测器除提供增益调整方式外,还具有频段选择功能。共有8个频段,可以选择不同频率以适应火焰识别的需要。频段选择与增益设定值配合www.cechina.cn,可获得最终的识别效果。频段选择还具有一个自动频段,由信号处理器根据频率信号的不同自动调整频段。
当频率和强度均高于设定的阈值时,判定为“有火”;反之,判定为“无火”。这在多数情况下是十分可靠的。但也有时由于火焰燃烧过程中