基于多光谱分析的煤粉锅炉火焰温度和光谱发射率的同时测量研究

来源：上海理工大学学报杂志2025年第4期北京时间：

作者：牛世斌，方顺利，张越，弓慧芳，闫伟杰

单位：兰州铝业有限公司，兰州 730070,西安热工研究院有限公司，西安 710054,南京理工大学 能源与动力工程学院，南京 210094,中国矿业大学 低碳能源与动力工程学院，徐州 221116,南京理工大学 能源与动力工程学院，南京 210094

摘要：针对燃煤电厂锅炉火焰温度和光谱发射率难以精确测量的问题，提出一种基于多光谱分析的非模型化反演方法，无需预定义发射率模型即可实现温度和发射率的同步测定。采用光谱仪采集火焰辐射信号，结合黑体校准数据对各波长波段进行归一化处理，利用误差平方和算法迭代求解实际火焰温度和光谱发射率分布。通过实验室标定和电厂锅炉炉膛现场试验验证，结果表明：该方法温度反演误差小于1%，满足工业火焰监测的精度要求；在固定负荷条件下，火焰温度和发射率随炉膛高度增加而降低，主要归因于固体颗粒浓度减小；在相同高度下，负荷升高会提高发射率，但燃烧动力学与颗粒密度效应导致平均发射率与温度呈反比关系。光谱分析显示，火焰在600～940 nm波段呈现近似灰体辐射特性，发射率与波长无关。该方法为煤粉锅炉的温度与辐射特性精确测量提供了有效技术手段，对提升锅炉运行安全性、能效及减排具有实际应用价值。

关键词：煤粉锅炉;火焰温度;发射率;多光谱分析;灰体辐射

基金资助：国家自然科学基金资助项目（52176144）