燃燒火焰具有各種特性,如發熱程度、電離狀態、火焰不同部位的輻射、光譜及火焰的脈動或閃爍現象、差壓、音響等,均可用來檢測火焰的“有”或“無”。以煤、油作為燃料的鍋爐在燃燒過程中會輻射紅外線(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,整個光譜范圍都可以用來檢測火焰的“有”或“無”。
硫化鉛(PbS)感測器,這是一種硫化鉛光敏電阻,其特點是對紅外線輻射特別敏感。燃料在燃燒時,由化學反應產生閃爍的紅外線輻射,使硫化鉛光敏電阻感應,轉變成電信號,再經放大器處理后,輸出4-20mA 或 0-10V 的模擬量。在光譜中,紅外線的波長為600nm 以上,而這種硫化鉛感測器的光譜靈敏度為600nm-3000nm,對絕大部分紅外線輻射都可以有效采集,同時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的真實性。 磷化鉀(GaP)感測器,它是一種磷化鉀光敏電阻,其特點是對紫外線輻射特別敏感。燃料在燃燒時,由化學反應產生閃爍的紫外線輻射,使磷化鉀光敏電阻感應,轉變成電信號,再經放大器處理后,輸出4-20mA 或 0-10V 的模擬量。在光譜中,紫外線的波長小于380nm,而這種硫化鉛感測器的光譜靈敏度為190nm-550nm,對絕大部分紫外線輻射都可以有效采集,同時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的真實性。
在鍋爐燃燒現場我們可以發現,用紫外線光敏管檢測器或磷化鉀檢測器監視煤粉燃燒器時,被檢測火焰的信號強度可能等同于或低于毗鄰的火焰信號強度,這是因為未燃煤粉在靠近燃燒器喉口部分往往起到一種遮蓋作用,它實際上是一股暗黑色的煤粉和一次風的混合物,我們叫它黑龍區,若火焰檢測器視線通過或接近黑龍區,則當燃燒器停用而爐膛內的其它燃燒器繼續運行燃燒時,信號強度反而比原來增加了,這個結構是用紫外線光敏管檢測器監視煤粉燃燒器的一個大問題,但如果我們選擇用紫外線光敏管或磷化鉀檢測用于點火的油槍,則起到揚長避短的作用,可以有效的防止“偷看”問題。 因此,燃煤鍋爐推薦采用檢測火焰閃爍高頻分量的可見光檢測器或紅外線檢測器。由于氣體火焰不具有煤火焰和油火焰所特有的高頻(100—400Hz) 脈動特性,因而紅外線檢測系統對氣體火焰不起作用,所有對氣體燃料推薦采用紫外線檢測器。