电站锅炉内燃料的燃烧程度、燃烧效率和燃烧状态变化的准确检测对于电站锅炉的安全性和经济性具有至关重要的意义。燃料燃烧过程中包含了一系列复杂的化学反应过程,故在燃烧过程中会产生大量带电颗粒,如阴阳离子、自由电子与碳烟颗粒,这些带电颗粒将使火焰具有微弱的带电特性。针对火焰的带电特性,本研究采取一种基于静电原理的传感器来实施火焰中带电颗粒动态特性的检测,从而实现对于火焰内化学反应状态与燃烧状态的精确检测。静电传感器具有结构简单、价格低廉、灵敏度高且耐受复杂工业环境等优点。本研究的主要工作主要包括以下几个方面:首先对现有的火焰检测技术和静电测量技术的研究现状和发展动态进行了详细分析和总结。其次针对火焰的带电原理和火焰中带电颗粒的分布特性进行了详细分析与讨论。最后详细分析了静电传感器的工作原理,并且根据实验要求设计了静电传感器阵列测量系统与静电传感器单元测量系统来实施测量。在本研究中主要采用静电传感器测量火焰中带电颗粒的电荷信号并且通过分析信号的均方根值、功率谱密度、Hurst指数与两路电极信号之间的延迟时间得到火焰中带电颗粒的浓度、波动频率、颗粒运动复杂度和速度特征参数,便于多角度分析火焰的燃烧状态。为了更全面的对火焰的特征参数进行讨论和分析,在本研究中对火焰的根部区域、中部区域和顶部区域各自进行了两大组实验,分别为固定空气流量改变燃料流量实验与固定燃料流量改变空气流量实验。实验结果表明,火焰中部区域的带电颗粒浓度最大,波动频率最高,颗粒运动复杂度最高。由于燃烧器结构影响,在燃料-空气比为0.7:5.0、0.7:5.5和0.7:6.0的三个工况里,随着空气量的增大带电颗粒浓度、带电颗粒波动频率和颗粒运动复杂度均增大。最后,本研究从两个静电电极信号的互相关性角度出发,分析了火焰中不同区域的带电颗粒运动速度,结果表明火焰根部的平均速度大于火焰中部的平均速度,从而得到火焰速度主要受到气体流速影响的结论。