火焰图像检测器

沈阳电力高等专科学校 杨庆柏

刊载于《辽宁电机工程科普》2002年第4期

电站煤粉锅炉炉膛燃烧火焰的稳定与否，是保障锅炉安全经济运行的重要条件。当煤质下降，系统调峰或操作不当时，常造成锅炉燃烧不稳定、火焰脉动等情况，这样容易发生炉膛局部灭火或完全灭火。若继续向燃烧器提供煤粉，会引起煤粉在炉膛内堆积进而产生爆燃现象，这将严重威胁锅炉炉膛设备的安全和使用寿命。因此，为了防止爆燃现象的发生，必须对炉膛内的火焰进行有效和可靠的检测。

    火焰检测器是炉膛安全监视系统(FSSS)的“眼睛”，是用来观察炉膛是否有火焰。目前，火焰检测器已从普通光学检测器(如紫外光火焰检测器、可见光火焰检测器和红外光火焰检测器)发展到了火焰图像检测器。

  火焰图像检测器是20世纪80年代出现的一种新产品。火焰图像检测器主要由传像光纤、摄像机(简称CCD)、视频输入处理器、图像存储器和微处理器组成。带有冷却风的传像光纤伸入炉膛(四角布置，以层或角为单位进行火焰检测)，将所检测的燃烧器火焰图像以光信号的形式传到摄像机的靶面上，摄像机再将图像转换为标准的模拟

视频信号，并通过视频电缆传给视频输入处理器。视频输入处理器将模拟视频信号经A／D(模拟量／数字量)转换，变成数字图像存储于图像存储器中。微处理器则将图像存储器中数字化的图像信息按照一定的着火数据进行计算，从而得出燃烧器火焰的有或无（ON/OFF）信号，并将其送至FSSS。

火焰图像检测器不同于以往的工业电视和普通光学检测器。它有如下特点：

    (1)火焰图像检测器采用了多个机(CCD)检测每一只燃烧器或每一层或每一角燃烧工况，它比普通光学检测器的视野范围大、采集的信息多。

    (2)火焰图像检测器采用微处理器对火焰信息进行处理，将其转换成数值形式，进行分析计算，并在数字式图像显示出来，同时将数据存放在计算机存储器中以备进一步处理。而工业电视只能起到看的作用，不能对图像作进一步的处理，也不能记忆。无法为运行人员提供更多的操作指导信息，它需要运行人员不断观察火焰图像和动态变化，增加了运行人员工作强度。

    (3)火焰图像检测器通过显示多个处理过的火焰图像，使运行操作人员了解每个火焰的亮度分布、着火点及整个炉膛燃烧状态，从而进行燃烧最佳调整，并减少NOx排放量。

    (4)火焰图像检测器采用摄像机作为传感元件，而普通光学检测器采用光敏管作为传感元件。火焰图像检测器显示的直观性强，鉴别火焰有或无的能力也大大提高，能较好地消除炉膛背景辐射和相邻燃烧器火焰的干扰，为运行操作人员正确判断火焰的稳定性和进行燃烧调整提供了可靠保证。

    目前，在火电厂应用的火焰图像检测器主要有日本三菱公司的OPTIS型和芬兰的DIMAC型，国内正在进行火焰图像检测器的科学研究，其开发产品已开始在国产燃煤机组上运行，基本上实现了无误报，并且提高了报警速度。