测水温大家都知道怎么做,那火焰的温度该怎么测呢?火焰不像水面,它不是一个"物体",没有一个稳定的接触面。

火本质上是不断流动的气体与颗粒混合物——既会自己辐射红外线,也会吸收和透射来自周围的辐射。这意味着,当你把一台普通红外测温仪对准火焰时,读数里可能既有火焰自身的辐射,也有穿过火焰而来的炉壁、工件、耐火砖等环境的辐射,可能还有水汽和二氧化碳在某个波段上的干扰。

那直接插入火焰内部进行测温可以吗?首先,如果将热电偶直接进火焰,高温氧化、烟气腐蚀、气流冲刷都会让仪器寿命锐减。而且,它只能测一个点,测不了整条炉膛的温度分布,探头本身也会被火焰严重干扰,读数差上百度也不是没有可能。

火焰测温真正的难点,在这四个地方

那么测火焰温度的难点到底有哪些:

• 难点一:火焰半透明,没有固定发射率。 火焰的等效发射率会随燃料种类、烟尘浓度、燃烧阶段剧烈变化,不是常数,现场标定极难。

• 难点二:燃烧产物在特定波段会对测温结果造成干扰。 燃烧产生的 CO₂ 和 H₂O 在若干红外波段有着强烈的吸收与发射带。如果测温仪的工作波长恰好落在这些带上,读数会被严重干扰。

• 难点三:含碳颗粒多的火焰里,常规波长往往只能测到炽热颗粒自身的温度,既测不到火焰的真实温度,也探测不到火焰周围环境的温度。

• 难点四:火焰是动态的, 它会闪烁、脉动,而响应慢的仪器大多只能拿到一个"被平均过"的温度,捕捉不到火焰真正的峰值与突变。

先想清楚测的是火焰本身还是工件

从非接触测温的角度看,同样是洁净火焰,因为测量目标不同,测量策略完全不同。

1. 测火焰本身,靠看 CO₂

洁净火焰的 CO₂ 含量较高,最直接的思路就是去探测 CO₂ 自己的红外辐射。CO₂ 的辐射响应在接近波长 4.5 μm(约 4.3 μm)时达到最高,我们推荐的对应方案是 IMPAC IPE 140/45。其工作波段约 4.5 μm,在 CO₂ 吸收带上的同时尽可能避开环境CO₂的吸收干扰,测温范围 400–2000℃,PbSe 探测器,响应时间最快 1.5 ms,最小光斑约 1.1 mm,可测量厚度达 40 cm 的燃烧气体。这一款比较适合锅炉炉膛火焰、炉膛出口烟气温度、加热炉、焚烧炉等场景的燃烧监控,且不太受炉壁背景干扰。

说起CO₂分子,另外要注意的一个点,CO₂ 在 3.7–3.9 μm 这个波段的响应极低,几乎为零。也就是说,这一段是"穿透洁净火焰的窗口",这就引出了另一种测温方案。

2. 测火焰后面的工件,则要穿过 CO₂

很多时候,工程师真正关心的不是火焰本身,而是火焰加热的那个工件——钢坯、玻璃液滴、窑砖。这时就该反过来,选一个火焰"透明"的波段。CO₂ 分子,在 3.7–3.9 μm 这个波段的响应极低,几乎接近于零。也就是说,这一段是"穿透洁净火焰的窗口"。

我们推荐的对应方案是 IMPAC IPE 140/39:3.9 μm 窄带,测温范围 20–1800℃,可以透过火焰与燃烧气体测量炉内工件温度,而且在需要微量穿透玻璃的场景下同样适用,还可以尽可能规避表面局部降温带来的测量误差。

3. 补充:火焰中夹带非纯净成分时

以上两类针对的都是相对洁净的火焰。如果因工作环境影响,火焰中还夹带金属颗粒等非纯净成分,测量思路又会有所不同,IMPAC IGA 140 高温计就是一个很好的选择。

把"测不准"变成"控得住"

说到底,火焰温度不是一个用于记录的数字,而是一个用于控制的参数。测准了,才能把空燃比调到最优,尽可能避免炉衬局部超温带来的停炉风险。

如果你正在为某个炉子的温度发愁, 在评论区留言或私信关键词【火焰选型】,上海明策光电作为德国 IMPAC 红外测温仪的中国区长期合作伙伴,常备ISR 6 Advanced、IGAR 6 Smart 等主力型号,致力于为每一位客户提供从选型咨询、现场试测到本地化校准的一站式服务。