孟素文
摘要：燃油锅炉运行中一旦熄火，造成的危害是较严重的。目前检测锅炉熄火的仪表种类较多，但尚无一种能完全满足监控需要笔者提出的用热电偶检测炉膛温度辅助实现锅炉熄火报警的方法，已在四个锅炉房实现，并取得了良好效果。
关键词：熄火；温度变化率；白动控制；热电偶
中图分类号：TH811文献标识码：B
对燃油锅炉而言，燃油进入炉膛内燃烧前需经油泵加压，随着油嘴工作方式的不同，油管线中的压力也不同。一般来说，机械雾化的油压力要求在2.0~5.0MPa之间，旋杯式在0.05~0.1MPa之间，介质式油压力要求在0.03~2.0MPa之间锅炉的稳定燃烧是运行基本要求，锅炉一旦熄火，燃油仍然通过油嘴进入炉膛，将造成严重的安全隐患，并导致如下危害：(1)少量燃油产生油气，积聚在炉膛，再启动时可能发生爆燃，损坏锅炉墙体；(2)燃油大部分附在炉膛底部，再启动时在炉膛底部燃烧，使炉底过烧。因此，熄火检测是锅炉运行中十分重要的控制项目，但目前使用的熄火检测仪表均无法满足检测需要。
一、传统检测仪表工作原理及缺点
根据检测光波长及检测方式的不同，可将火焰监测装置分为紫外线式、可见光式、红外线式和离子式火检。火焰检测系统由感光元件与信号放大处理电路组成，目前，工业锅炉常用紫外线和红外线火焰检测仪。
1．紫外光检测仪
紫外光检测仪感光元件是光敏管，紫外光敏管仅接收180~260nm波长的紫外线，对灯光、阳光不敏感。当紫外线照在光敏管上时，在外加电压的作用下，光敏管两极间便有电流产生，该电流信号送入放大器，控制元件可以实现火焰监控。紫外光检测仪可用于气体火焰和轻油火焰的检测，但紫外线射线会被油雾、水蒸气、碳微粒、燃烧产物及未燃尽的燃料如煤粉等吸收，因此它不能用于煤粉、重油和许多垃圾燃料，对于这类燃料，目前均采用火焰频闪原理的红外线检测仪。
2．红外线火焰检测仪
常用的固态红外感应元件有两种，即硅光电二极管和硫化铅光电池。
(1)硅光电二极管对火焰的亮度和频闪都能响应，其光谱响应范围是从可见光到近红外（波长350~1100nm），不能检测不可见的火焰如气体火焰。
(2)硫化铅检测器的光谱响应范围从可见光（约350nm）至红外区域（3200nm）。硫化铅的作用就像一只可变电阻，其阻值与照到感光元件上的射线成反比，硫化铅探测器可用于几乎所有类型的火焰。
实际上，紫外光检测仪和红外线火焰检测仪效果均较差，主要因为：(1)锅炉启动和运行时产生烟尘，附着在感光元件上，使其逐渐失效；(2)感光元件使用寿命短；(3)仪器本身设计、制造质量存在问题。
二、使用软件检测熄火的方法
由于直接检测火焰的方法实现起来可靠性差，基于此研制的仪表当然也不可靠：实际上可以通过检测炉膛温度的变化，间接实现火焰检测。受负荷、燃油成分、油温、油压等各种因素影响，炉膛温度是在不停变化的。但锅炉熄火后，温度下降很快，引入单位时间温度变化量这个概念，就可实现熄火报警。
其中：Ts——单位时间温度变化量℃/s；
T1——一个采样周期开始时刻温度℃；
T2——一个采样周期结束时刻温度℃；
△τ——一个采样周期时间s。
按照式（1），借助计算机编程（见图1），就可非常容易地判断锅炉是否熄火。热电偶检测的炉膛温度信号（见图2），经过系列转换（A/D、D/A）处理后，与事先设定的单位时间温度变化量T比较，经判断可得出锅炉是否熄火的结论。经过大量实践，对燃油的20t/h以下蒸汽锅炉或14MW以下热水锅炉，Ts的值取3℃/s为最佳。当然，随着锅炉的不同、燃料成分的变化及环境因素的影响，Ts会有一定的变化，它只是一个经验值。虽然如此，作为传统仪表的辅助手段，在实际应用中效果是非常明显的。炉膛温度的在线检测可采用热电偶。
这种方法虽然是以计算机控制为前提的，但因为仅是一个简单的检测，采用相应的仪表也能实现报警。此外，生产厂商可考虑用单片机开发相关仪表，应用在未实现计算机控制的锅炉上。
热电偶检测炉膛温度辅助实现锅炉熄火报警的不足之处为有时锅炉没熄火而报警，这是因为单位时间温度下降超过设定值Ts。因此，确定Ts要通过大量实践。虽有上述不足，但仍然是可靠的辅助方法，特别是已采用计算机控制的锅炉，增加此项功能并不增加投资，仅需少量的程序代码便能解决熄火报警问题，因而具有一定意义。
为了使熄火报警仪表正常工作，应定期对探头进行维护，清理表面积灰。
参考文献：
沈令元．工业锅炉安全附件与电气控制保护装置．北京科学技术出版社，1991.
王春莲等．燃气燃油锅炉培训教材．航空工业出版社，1999.