对于燃煤机组炉膛内的燃烧情况往往是由氧量、汽水参数等间接数据进行表征,一直以来缺乏对燃烧过程的直接测量数据。本文从红外测温原理出发,设计了一种锅炉红外测温装置,用于对锅炉燃烧层温度测量。燃烧层温度测量直接掌握锅炉炉膛燃烧状况,为机组运行人员提供新的运行状态数据点。通过机组应用分析,结合双色测温原理,本文设计了一种在锅炉水冷壁鳍片开凿测温孔的锅炉红外测温装置。该装置由测温模块、清焦模块、冷却保护三部分组成。其中测温模块通过红外双色测温探头,采集锅炉燃烧层温度信息;清焦模块和冷却保护保障该装置持续稳定运行。红外测温要求测温光路畅通,锅炉结焦有可能会堵塞测温孔,影响测温光路,故设计了清焦模块,通过光学摄像头影像判断结焦情况,通过电动推杆带动清焦撞针动作,消除结焦对测温光路的影响。锅炉运行中炉膛处于高温状态,通过测温孔会对测温装置辐射大量热量。红外测温装置内光学摄像头、红外测温仪电子盒等设备对工作环境温度要求较高,需冷源进行冷却;同时炉膛微正压会使煤粉、飞灰等物质通过测温孔进入测温装置,造成测温装置脏污,也能造成清焦装置卡涩。为解决以上问题,本装置特引入冷却风进行冷却保护。锅炉污染物氮氧化物（NOx）的生成与燃烧温度密切相关,在测温数据基础上,结合机组运行数据对SCR反应器入口 NOx均值进行PCA分析,讨论确定了影响NOx生成的主要因素是机组中上层磨组启停和锅炉燃烧层温度。为进一步确定NOx生成量与机组运行参数的关系,本文引入回归分析思想,对NOx生成量进行建模预测。结果表明,基于高斯过程回归的机组NOx预测模型具有很高的准确性。