本发明涉及火焰检测领域， 尤其涉及一种在爆炸性气体环境中对高温 高压炉膛进行火焰检测的高压火焰检测装置。 背景技术

目前， 常用的火焰检测手段包括使用火焰检测器和使 用工业摄像头。 火焰检测器虽然具有高灵敏度、 自动化程度高的优点， 但是由于火焰检测 问题的复杂性， 火焰检测器常常发生 "漏报"、 "错报"、 以及 "偷看" 等 问题。 因此， 针对不同的情况， 可采用工业摄像头与火焰检测器相结合的 火焰检测手段。 当前使用的火焰检测器主要包括红外火焰检测 器和紫外火 焰检测器。 红外火焰检测器通常用于对煤火焰进行火焰检 测， 紫外火焰检 测器通常用于对气火焰和油火焰进行火焰检测 。

现今使用的锅炉燃烧器大多采用多级点火方式 进行， 在不同的工作阶 段所使用的工作介质也不相同， 例如有些锅炉燃烧器使用燃气或燃油点火 升压，然后投煤运行。由于不同工质燃烧产生 的火焰的辐射频谱特性不同， 采用单一的红外火焰检测器或单一的紫外火焰 检测器不能满足对燃烧器 的不同工作阶段进行火焰检测的要求。 目前往往采取同时安装红外火焰检 测器与紫外火焰检测器的方法来解决这一问题 ， 但是需要占用很大空间来 布置多个火焰检测器及其附属的线路与管路， 这对于设计结构紧凑的锅炉 来说往往难以实现。

另外， 目前常用的火焰检测器和工业摄像头对于工作 环境温度、 压力 都有比较严格的要求， 一般要求工作环境温度低于 70°C , 工作压力为常压 或微负压， 超出这个范围就会造成火焰检测器失效或损坏 。 然而， 当前使 用的火焰检测器通常直接与炉膛内的气体环境 接触， 而对于高炉温、 高炉 压的锅炉， 其炉膛温度能达到 1000°C以上并且炉压达几兆帕， 因此目前的 火焰检测器无法满足高温高压的使用要求。

在中国发明专利公开号 CN101398183A 中公开了一种火焰检测器探 头， 这种检测器探头包括光电管、 防爆接线盒、 设置在光电管保护套盖和 光电管保护套之间的石英玻璃片， 以及对光电管和石英玻璃片进行冷却的 冷却风道。 这种检测器探头安装在炉膛内部， 虽然光电管通过石英玻璃片 与炉内的高温环境隔开并借助冷却风道对它们 进行冷却， 但是石英玻璃片 直接接触炉内环境， 容易受到高温的破坏， 进而使光电管受到破坏。 另夕卜， 这种火焰检测器探头在更换时， 需要停止锅炉的运行。 发明内容

本发明的主要目的是想克服现有技术的不足， 提供一种能对高温高压 环境的锅炉进行火焰检测且使用寿命较长的火 焰检测装置。

因此， 本发明提供一种火焰检测装置， 其包括火焰信号接收器、 火焰 信号通道和火焰信号输送机构，其中火焰信号 通道穿过锅炉壳体进入炉内并 包括通道炉外部分和通道炉内部分，在通道炉 外部分的最外端设有耐压视镜 机构， 其将火焰信号接收器与该火焰信号通道可透光 地密封隔开。

有利的是， 通道炉内部分还具有冷却机构， 这种冷却机构不仅能起到防 止通道炉内部分受到高温破坏， 并且能在炉内的高温气体进入火焰信号通道 的通道炉外部分之前对高温气体进行预降温， 使得与耐压视镜机构接触的气 体温度低于炉内温度， 从而延长了耐压视镜机构的使用寿命。 在本发明中， 冷却机构可构造成多层套管结构或盘管结构， 其具有冷却介质入口和冷却介 质出口。 应当理解， 该冷却机构也可以采用其它任何合适的结构， 并且冷却 介质可以包括水、 气体或者其它任何合适的流体。

根据本发明的一个方面， 优选在通道炉外部分的一侧设有保护气入口， 用于向该通道炉外部分通入保护气体例如惰性 气体，对来自通道炉内部分的 气体进一步降温， 避免耐压视镜机构与高温气体接触， 使视镜机构的表面保 持较低的温度并且还可避免受到气体的腐蚀。

为了增加火焰检测装置的安全性和方便火焰信 号检测器的维修或更换， 在该耐压视镜机构和通道炉外部分之间还设有 阀门机构， 该阀门机构配置成 在打开时与火焰信号通道和耐压视镜机构结合 形成光线能够穿过的光路。在 本发明中， 阀门机构优选为球阀， 但本领域技术人员应当明白， 在打开时能 让火焰信号通过的任何合适的阀门机构都是可 以使用的。按照本发明的一个 优选方案， 该阀门机构包括气动球阀以及与其相连接的手 动球阀。 另外， 这 种阀门机构在保证打开的情况下光线能透过的 同时，还应保证能够其能够被 迅速关闭或打开， 并且对于高温、 高压炉膛来说应保证在关闭时可实现炉膛 的密封， 并能承受相应的温度、 压力。 另外， 为了提高火焰检测装置的安全性， 在火焰信号接收器的外侧优 选设有与所述耐压视镜机构密封连接的耐压防 护罩，在发生意外导致耐高视 镜机构破坏的情况下，耐压防护罩可将从炉膛 内沖出的高温气体限制在该防 护罩内， 为采取进一步处理措施贏得时间。 在这里， 应当理解， 耐压防护罩 可以为本领域技术人员所熟知的任何合适的防 护机构。

按照本发明的一个方案，火焰信号接收器通过 连接件可拆地连接到该耐 压视镜机构， 并且火焰信号输送机构包括连接到该火焰信号 接收器的信号 线，其通过布置在耐压防护罩上的电连接器引 出，电连接器优选耐高温高压。 为了使该火焰检测装置能在爆炸性气体环境中 工作， 在电连接器的外侧还 设有与耐压防护罩密封连接的防爆罩。 使用防爆罩， 可以使电器元件和外部 爆炸性气体环境隔绝，从而该火焰检测装置能 在例如化工厂等存在易燃易爆 气体的环境中安全使用。 本领域技术人员应当理解， 电连接器和防爆罩为本 领域技术熟知的元器件。

在上述方案中， 电连接器可构造为具有母接头和公接头的插接 结构， 从 火焰信号接收器引出的信号线在防爆罩的内侧 连接在母接头上，公接头插设 于母接头内， 并且公接头的尾端连接有电缆， 该电缆用于将电信号输送到控 制系统。 防爆罩将电连接器与外部爆炸性环境隔开， 能防止电连接器产生的 点火花引爆外界环境气体。 更有利的是， 耐压防护罩与防爆罩的结合还可以 使火焰信号接收器与外界爆炸性气体环境隔开 ， 防止火焰信号接收器产生的 电火花引爆外界的易燃易爆气体。

在本发明的一个方案中， 耐压视镜机构包括安装法兰、 压紧法兰以及布 置在两者之间的透光材料构件和密封件，使得 这样的耐压视镜机构能可透光 地将火焰信号接收器与火焰信号通道密封隔开 。 在这里， 透光材料构件例如 可以为石英玻璃片。 然而， 应当明白， 可透光的并具有一定耐热耐压性的材 料均可采用。

另外， 在本发明中， 火焰信号接收器可选自红外 /紫外双探头火焰检测 器、 红外探头火焰检测器、 紫外探头火焰检测器或工业摄像头中的任一种 。 由于这种火焰检测装置布置在锅炉的高温高压 环境之外， 因此便于火焰信号 接收器在锅炉不停止运行的情况下拆卸，从而 可根据锅炉内的火焰来选取不 同的火焰信号接收器，例如红外 /紫外双探头火焰检测器，这种火焰检测器能 同时满足对煤火焰、 气火焰、 油火焰等不同工质燃烧火焰的检测要求， 对于 采用分级点火的燃烧器， 使用一套火焰检测装置就可满足使用要求， 从而节 省了火焰检测装置的布置空间并降低了成本。

根据本发明的火焰检测器不仅能在爆炸性气体 环境中对高温高压的 炉膛进行火焰检测， 并且由于这种火焰检测器安装在炉外， 可以根据不同 情况选择安装合适类型的火焰检测器或工业摄 像头， 以满足不同的火焰检 测需求。 另外， 这种火焰检测装置的火焰信号接收器不直接与 高温高压气 体接触， 从而大大提高了使用寿命和适应性。 附图说明

以下，结合附图来详细说明本发明，相同的附 图标记表示相同的构件， 其中：

图 1为根据本发明的火焰检测装置的一个实施例� �结构剖视图； 图 2为根据本发明的火焰检测装置的另一个实施� �的结构剖视图。 附图标记一览表

1-火焰信号接收器； 2-连接件； 3-透光材料构件压紧法兰； 4-透光材料 构件； 5-耐高温密封件； 6-填料垫； 7-垫片； 8-安装法兰； 9-阀门机构； 9a- 气动球阀； 9b-手动球阀； 10-耐压视镜机构； 11-火焰信号通道； 11a-通道 炉外部分； lib-通道炉内部分； 12-锅炉壳体； 14-耐压防护罩； 15-电连接 器； 16-防爆罩； 17-电缆； 17a-信号线； 18-保护气入口； 19-冷却机构； 19a- 冷却介质入口； 19b-冷却介质出口。 具体实施方式

参见图 1 , 示出了根据本发明的火焰检测装置的一个实施 例。 火焰检 测装置包括火焰信号接收器 1 , 耐压视镜机构 10 以及火焰信号通道 11。 耐压视镜机构 10包括透光材料构件 4, 安装法兰 8和压紧法兰 3 , 透光材 料构件 4在其上下两侧设置垫片 7地放置在安装法兰 8的安装孔中， 并且 在该安装孔还设有套设于透光材料构件 4周围的填料垫 6, 填料垫 6上设 有耐高温填料 5 (即耐高温密封件）。 在该实施例中， 压紧法兰 3与安装法 兰 8通过例如螺柱连接， 从而通过压紧法兰 3压紧耐高温填料 5来实现耐 压视镜机构 10的密封。

在该实施例中， 火焰信号接收器 1安装在连接件 2上， 而连接件 2安 装在压紧法兰 3上， 安装法兰 3通过转接法兰与阀门机构 9相连接。 在这 里， 阀门机构 9优选包括气动球阀 9a和手动球阀 9b, 其中气动球阀 9a与 耐压视镜机构 10相连接， 手动球阀 9b与设置在锅炉壳体 12上的火焰信 号通道 11的通道炉外部分 11a相连接， 火焰信号通道的通道炉内部分 lib 设置在锅炉壳体 12 的炉壁内侧。 本领域技术人员应当明白， 虽然在该实 施例中阀门机构 9为球阀， 但是也可以采用其它类型的阀门机构， 只要在 这种阀门机构打开时能让火焰信号通过， 并且还应保证在需要时能迅速关闭 或打开阀门机构， 对于高温、 高压炉膛来说应保证在关闭时可实现炉膛的密 封， 并能承受相应的温度、 压力。

有利的是， 该通道炉内部分 lib还设有冷却机构 19, 其具有冷却介质 入口 19a和冷却介质出口 19b。在本发明中，冷却机构 19可构造成多层套管 结构或盘管式结构以及其它任何合适的结构。 在该实施例中， 冷却机构 19 的冷却介质为水， 但本领域技术人员应当明白， 在能达到期望冷却效果的前 提下， 也可以采用其它任何合适的冷却介质例如空气 等。 在这里， 火焰信号 通道的通道炉内部分 lib和冷却机构 9可以由耐高温、 耐腐蚀的高强度材料 制成。 通过冷却机构 9对通道炉内部分 lib的冷却， 不仅能起到防止通道炉 内部分 lib免受高温破坏作用， 并且能对炉内的高温气体进入火焰信号通道 的通道炉外部分之前进行预先降温，使得与透 光材料构件 4接触的气体的温 度低于炉内温度， 从而延长耐高温视镜机构 10的使用寿命。

有利的是，在该实施例中，通道炉外部分 11a的外侧设有保护气入口 18, 通过该入口 18向该通道炉外部分 11a通入保护气体例如惰性气体， 对来自 通道炉内部分的高温气体进一步降温，避免与 透光材料构件 4与高温高压气 体接触， 使耐高视镜机构 10保持较低的温度， 并且必要时使耐压视镜机构 10避免受到气体的腐蚀。为了达到隔离高温气� ��的效果，应连续通入保护气。 在通入保护气时， 应控制保护气体的通入速度和压力， 允许部分保护气进入 炉内， 但这时气体成分和流量应在满足保护要求的同 时， 不会对炉内的正常 反应以及所制备产品的成分造成影响， 例如根据产品的不同， 保护气体可以 为二氧化碳或氮气。 在该实施例中， 透光材料构件 14 由石英玻璃制成， 这 种材料不易受到气体的腐蚀，保护气主要起到 隔离来自炉膛的高温气体的作 用， 但是在使用其它的透光材料时， 通入保护气体则可能有利地避免其受到 腐蚀。

为了增强火焰检测装置的安全性， 在火焰信号接收器 1的外侧设有耐 压防护罩 14, 其与透光材料构件 4的安装法兰 8密封连接， 在发生意外而 导致透光材料构件 4破坏的情况下， 耐压防护罩 14可将从炉膛内沖出的高 温气体限制在该防护罩内， 为采取进一步处理措施贏得时间。 虽然在该实施 例中采用的是耐压防护罩， 但本领域技术人员应当理解， 其它任何合适的防 护机构都是可以接受的。

在该实施例中， 从火焰信号接收器 1引出信号线 17a通过耐高温高压的 电连接器 15引出该耐压防护罩 14。在这里， 电连接器 15为具有母接头和公 接头的插接结构，从火焰信号接收器 1引出的信号线 17a在该耐压防护罩 14 的内侧连接在母接头上， 公接头插设于该母接头内， 并且从公接头的尾端延 伸出电缆 17,用于将电信号传递到控制系统。 为了使该火焰检测装置能在爆 炸性气体环境中工作， 在电连接器 15的外侧还设有将其罩住的防爆罩 16, 其固定连接例如焊接在耐压防护罩 14的外壁上， 电缆 17从该隔爆罩 16的 顶部伸出。 另外， 耐压防护罩 14与防爆罩 16的联合还可以使火焰信号接收 器 1与外界爆炸性气体环境隔绝， 防止火焰信号接收器 1产生的电火花引爆 外界易燃易爆气体。

另外， 在本发明中， 由于该火焰检测装置安装在锅炉外， 因此方便了火 焰信号接收器 1 的拆卸和更换， 在该实施例中， 火焰信号接收器 1为红外 / 紫外双探头火焰检测器， 这样可以同时满足对煤火焰、 气火焰、 油火焰等不 同工质燃烧火焰的检测要求， 对于采用分级点火的燃烧器， 使用一套火焰检 测装置即可满足使用要求，从而节省了火焰检 测装置的布置空间并降低了成 本。 然而， 根据具体情况， 可以选用红外 /紫外双探头火焰检测器、 红外探头 火焰检测器、 紫外探头火焰检测器或工业摄像头中的任一种 。

以下将详细描述本发明的火焰检测装置的运行 过程： 在锅炉或气化炉运 行时， 如果需要进行火焰检测， 则依次打开气动球阀 9a和手动球阀 9b; 启 动冷却机构 19, 从冷却介质入口 19a通入冷却水， 冷却水从冷却介质出口 19b流出，对火焰信号通道 11的通道炉内部分 lib进行冷却保护； 同时从保 护气入口 18通入惰性气体，对耐压视镜机构 10特别是透光材料构件 4进行 保护； 火焰信号通道的通道炉内部分 lib接收到的炉膛内的火焰辐射信号依 次经过火焰信号通道炉内部分 lib, 火焰信号通道炉外部分 11a, 手动球阀 9b, 气动球阀 9a, 然后穿过透光材料构件 4由火焰信号接收器 1接收， 该火 焰信号接收器 1将接收到的火焰辐射信号进行处理后通过信� �线 17a、 电连 接器 15将信号传出耐压防护罩 14, 然后由电缆 17穿过防爆罩 16输送到后 续处理系统或安全控制系统； 在锅炉运行稳定后或者锅炉停止时， 依次关闭 手动球阀 9b和气动球阀 9a。

在图 2中示出了火焰检测装置的另一个实施例。 其主要结构与前述实 施例相同， 区别仅在于电连接器 15和防爆罩 16布置在耐压防护罩 14的 一侧。

在上述火焰信号检测装置中，如果出现意外情 况导致透光材料构件 4破 坏， 发生高温高压气体泄漏， 耐压防护罩 14与电连接器 15构成的密封系统 会将来自炉膛的高温高压气体限制在耐压防护 罩 14 内， 这时可以紧急关闭 气动球阀 9a, 进行后续应急处理。 另外， 两道阀门的设置， 使得在需火焰检 测的情况下或其它紧急情况下， 可以迅速关闭阀门， 从而提高整个装置的安 全性。 再者， 耐高温高压的电连接器以及隔爆罩的使用， 使得电器元件与外 部爆炸性气体环境隔绝，使得火焰检测装置可 以在化工厂等存在易燃易爆气 体的环境中安全使用。

通过实例已经对本发明进行了概括和详细的描 述。 本领域技术人员应 理解， 本发明不局限于所公开的具体实施例。 在不超出权利要求书或等同 所限定的本发明精神范围的情况下， 可以对本发明做出很多的更改与变 化。