炉膛火焰电视监视系统（简称FTV）是一种将镜管从炉壁插入炉膛内部，监视全炉膛燃烧状态的彩色工业电视监视系统，也称内窥式炉膛火焰电视监视系统。该系统集光学、机械、电子于一体，炉内图像通过镜头镜管内的光学系统成像到摄像机靶面上，摄像机将光信号转换成视频信号，经视频电缆传送到集控室的监视器上。操作者可在控制室内监视器上看到炉膛内燃料燃烧的真实图像。在锅炉点火，小负荷运行，输燃料系统等发生故障时，能及时显示炉内燃烧情况，并采取措施。它是炉膛安全、经济运行不可缺少的装置。

炉膛火焰监视系统适用于燃煤、燃油、燃气等各种类型锅炉（四角切圆喷燃、W形喷燃、循环硫化床炉）及单火嘴监视，并适用于化工厂加热炉、水泥厂、铝厂窑炉等各种直接燃烧燃料的各类炉型。

（一）炉膛火焰电视监视系统工作原理

CCD（Charge Coupled Devices电荷耦合器件）摄像机由进退装置推动直接伸入炉膛内观察炉内燃烧工况，摄取到的图像信号经放大后送至摄像机控制器，再经视频切换器切换，最后送至监视器显示图像。

该系统配有压缩空气冷却系统是将压缩空气过滤后注入摄像探头吹扫镜头，并通过窥孔在探头顶部滚出，起到对摄像机和镜头的冷却和防尘作用。风冷系统则是利用炉膛负压抽入冷却风吹扫探头外部，防止探头进退通道结焦，确保探头进退自如。

（二）炉膛火焰电视监视系统的构成

炉膛火焰监视系统如图534所示。

1.图像传感器

图像传感器包括光学系统和CCD摄像机。光学系统实质为一内窥式光学潜望镜，其核心部分为石英玻璃透镜光学传像装置。它利用小孔成像的原理获取火焰图像并经棱镜转向后直接投射在CCD摄像机的靶面上。其作用是将CCD摄像机的安装位置由炉内移到炉外，从而大大改善了摄像机的工作环境，使摄像机长期运行成为可能。

图534　炉膛火焰监视系统

2.CCD摄像机

CCD摄像机是利用电荷传送方式获得图像输出的固体摄像器件。它是一种固体图像传感器，用电荷量表示信号并用耦合的方法传输信号。当光线射入CCD传感器，CCD注入载流子（载流子的多少与入射光线的强弱和多少成比例），然后通过载流子按规律在半导体表面层内从浅势阱定向转移到深势阱就实现了图像的传输，因此它同时具有光电变换和传送的功能。CCD摄像机可经受强烈振动和冲击，且工作电压低、体积小、重量轻。这些突出的优点使CCD摄像机优于电子束扫描摄像机，成为炉膛火焰检测系统的理想的摄像器材。

由于摄像机允许最高工作温度为50℃，而炉内火焰中心温度在1600℃以上，所以必须通过可耐高温的光学系统将图像从炉内传输到距炉壁一定距离的摄像机靶面上，经图像采集卡实现A/D转换及信号放大等信号处理功能，再经同轴电缆传给监视器，从而实现远距离监视。因炉内粉尘很多，潜入炉膛内的镜头极易污染，所以必须有相应的保护结构来保证光学系统的正常工作。为保证摄像机可靠工作，应设置摄像机保护罩，给摄像机提供一个适宜的工作环境。

3.火焰图像监视系统

火焰图像监视系统包括监视器和视频采集卡。为了让监控人员能同时看到所有监控点的情况，往往采用多画面分割器使得多路图像同时显示在一台监视器上。这样，既减少了监视器的数量，又能使监控人员一目了然地监视各个部位的情况。常用的画面分割器为4画面、9画面和16画面。4画面分割器是最常用的设备之一，其性能价格比也较好，图像的质量和连续性可以满足大部分要求。大部分分割器除了可以同时显示图像外，也可以显示单幅画面，可以叠加时间和字符，设置自动切换等。画面分割器的基本工作原理是采用图像压缩和数字化处理的方法，把几个画面按同样的比例压缩在一个监视器的屏幕上。有的还带有内置顺序切换器的功能，此功能可将各摄像机输入的全屏画面按顺序和间隔时间轮流输出显示在监视器上（如同切换主机轮流切换画面那样），并可用录像机按上述的顺序和时间间隔记录下来，且其间隔时间一般是可调的。

火焰图像监视系统采用计算机对火焰图像进行检测。图像探头采用移像式光学传像装置，有较高的图像质量和较大的视场角度。探头安装于火嘴的侧面，可以完整地看到整个燃烧器火焰全景。系统的总体构成采用了显示和处理分离原则，在保证计算机处理任务正常完成的前提下，基于网络和图像分割器实现灵活多样的显示方式，能满足现场不同运行工况下的火焰监视任务。另外，系统出于火焰信号的重要性考虑，可设计双机冗余功能，从根本上保证了系统工作的可靠性，把因处理计算机软硬件问题引发的故障误发信号的可能性降到了最低。软件方面系统基于Windows2000平台，采用多线程并发机制实现各自独立地处理任务，可与DCS系统进行通信，并且为了方便存储数字图像文件的管理和事故追忆功能，系统设计一种方便灵活的分级文件管理方案。系统采用基于火焰图像不同区域的颜色信息的算法，可以有效地对火焰图像的有无进行检测，并输出ON/OFF开关量信号。(www.daowen.com)

4.辅助系统

辅助系统是指完成光学系统冷却和吹扫功能的装置。光学系统的冷却采用魔管制冷器。在魔管制冷器进口加入仪表风，出口即产生冷风。冷却风经镜头前端的外管出口吹入炉膛，同时吹扫保护罩以保持其清洁。另外，吹扫风经吹扫风管引至镜头下方形成一层气幕从而有效地防止了烟尘撞击镜头或粘于镜头上，保证光学系统成像的质量。

（三）炉膛火焰电视监视系统的选型

根据安装环境和生产状况要求的不同，可选择不同形式的炉膛火焰电视监视系统。

根据退膛方式的不同可分为手动进退炉膛火焰电视监视系统和电动进退炉膛火焰电视监视系统。手动进退炉膛火焰电视监视系统具有手动退出功能，便于维护。整个输像系统可上下摆角10°，具有轴向旋转功能，旋转角±135°，可看到炉内任何部位。电动进退炉膛火焰电视监视系统其潜望管具有自动退出功能，一旦潜望管失去保护风或摄像机保护罩超温时，输像系统可自动退出炉膛，以保证输像系统不被污染或烧损。操作者可在控制室通过显示箱或现场控制柜（或通过DCS控制）将输像系统送入或退出炉膛。此系统带有DCS接口。防爆型炉膛火焰电视监视系统具有防爆功能，可应用于石化系统易爆环境中，例如工作在要求防爆环境中的裂解炉、加热炉、焚烧炉等。低压风冷耐高温火焰电视监视系统利用鼓风机风源进行冷却保护，由耐高温风套管、金属软管、耐高温光学镜头及摄像机组成。系统具有手动退出功能，也可配电动退出系统，适用于无专用仪表风源的现场。

（四）炉膛火焰电视监视系统的运行与调整

（1）锅炉点火前，必须通知热控人员投入炉膛火焰监视系统。投入系统前，气、风技术指标必须达到要求。

（2）在不影响检修工作的情况下，锅炉熄火后5h方能退出炉膛火焰监视系统。

（3）摄像机带有遥控光圈的特殊高温镜头，运行人员通过集控室内的光圈调节器可以遥控镜头光圈的大小，直至显示出逼真的画面，获得最佳观察效果。

（4）当工业电视冷却系统故障或气、风达不到要求的指标时，光字牌亮，报警铃响，电视探头自动退出并自动关闭观察孔风门。当以上故障消除后，运行人员应到就地检查正常后方能投入系统运行。

（五）炉膛火焰电视监视系统的维护及故障处理

（1）火焰电视监护系统是锅炉火焰监视的一种重要设备，运行人员必须严格按巡回检查制度对其进行定期检查。

（2）系统的监视器由一般的彩色电视机代替，运行中必须保证其清洁、通风，防湿、防热，不得用洗衣粉、金属清洗剂及酒精等强清洗剂擦洗监视器屏幕及表面，可用较淡的肥皂水拧干轻擦。

（3）探头进退装置是由电气控制的自动进退设备，在发生冷却系统故障时如探头不能自动退出，必须将其手动退出，并到就地检查关闭窥孔风门，及时通知热控人员处理。探头进退装置配有摇柄，在停电等特殊情况下，要将探头退出炉膛，可将电缆连接分线盒取下，将摇柄套住丝杆末端，顺时针转动摇柄将探头退出炉膛，反之逆时针转动可将探头推入炉膛。