实现炉膛燃烧火焰的有效监测对于保证燃烧设备的正常运行、提高设备的燃烧效率以及减少污染物排放有着非常重要的意义。对燃烧火焰的有效监测的核心是对燃烧火焰温度与辐射特性的精确检测。论文利用光谱仪系统和图像探测系统对一台1030MW的燃煤电站锅炉开展了燃烧诊断研究。首先采用了一种基于多项式拟合的光谱分离方法,并通过数值模拟和求解Goodness-of-fit(GFC)系数来验证分离方法地准确性,结果表明该光谱分离方法能够有效的实现光谱分离目的,且信噪比的大小直接影响着该分离方法的准确性。论文接着利用基于双色法的灰体波段判断方法对光谱分离后的连续火焰辐射光谱进行分析,以寻找燃煤火焰的灰体辐射波段,结果表明燃煤火焰在600~900nm范围内符合灰体特性,并证明了利用最小二乘法拟合来计算火焰温度的准确性。由于图像法中所采用的红(R)、绿(G)基色所对应的中心响应波段位于非灰体波段内,因此论文提出利用光谱分析对图像法测温进行修正,并利用数值模拟的方法讨论了发射率之比εG/εR的变化对测温的影响,结果显示εG/εR的值变化20%,温度计算所产生的偏差总体在8%左右,有必要运用光谱分析方法对图像法测温进行修正。论文接着详细分析了燃煤火焰辐射图像的特性,表明火焰辐射图像的亮度与响应波长对应的辐射强度之比IR/IG、火焰的发射率呈现出正相关关系,而与火焰辐射温度呈现出负相关关系,且燃烧器附近的明亮火焰可能是由从煤粉中所挥发出的挥发性物质分解产生的烟黑云造成。论文最后对该燃煤电站开展详细的诊断研究,表明在最下层和最上层的燃烧器区域相较于中间燃烧器区域温度较低,而在中间燃烧器呈现出近似等温分布,且10个测量点在一段时间内的测量温度波动范围不大。为了有效监测垃圾焚烧炉燃烧状况,并指导工作人员有效的调整风量、进料量等来实现燃烧的优化控制,论文利用便携式光纤光谱仪系统对一台锅炉负荷为35t/h垃圾焚烧炉火焰温度和发射率进行检测。首先证明了采用的光谱分离方法对垃圾焚烧炉火焰光谱分离结果的准确性,并利用基于双色法的灰体波段判断方法对光谱分离出的垃圾焚烧火焰的连续光谱进行分析。结果表明在650~900nm波长范围内,垃圾火焰呈现灰体特性分布。接着比较光谱分离前后的灰体波段判断的结果,表明非连续光谱的存在会使此判断方法计算出的温度和发射率分布造成严重失真,检测时需要对火焰辐射光谱进行分离。论文随后研究了碱金属辐射强度、计算温度、发射率三者之间的关系,研究表明碱金属钠(Na)与钾(K)的两个特征辐射强度随时间的变化趋势一致,且火焰温度随时间的变化趋势与碱金属辐射强度随时间的变化趋势非常吻合,但不存在一定的函数对应关系,同时火焰的温度和发射率随时间的变化表现出相反的变化趋势。论文最后对该垃圾焚烧炉开展燃烧诊断研究,并与相应时间的电厂运行DCS数据进行比较分析,结果表明一次风风量随时间的变化与火焰测量温度随时间的变化趋势较为一致。火焰温度与锅炉负荷的变化趋势也基本一致,但两者之间变化关系存在着时间上的延迟,且锅炉负荷延迟于火焰温度的变化。同时研究了光谱仪测量温度与烟气成分之间的关系,表明火焰的测量温度与烟气中的含氧量、NOx、SO2存在着正相关关系,并且NOx、SO2的含量变化不仅与火焰温度有关,还与一次风风量变化相关。