燃煤机组锅炉低氮燃烧技术应用后,锅炉高效燃烧所需的高温、高氧条件与低氮排放所需的低温、低氧条件之间存在着需要调和的矛盾,如何在实现控制锅炉NOx排放的同时保证锅炉高效燃烧,已成为燃煤电厂亟需解决的问题。CO作为煤粉燃烧过程关键组分,可有效反映锅炉燃烧特性,并且与燃烧过程NOx生成之间有着较强的关联性,因此CO可以作为反映锅炉燃烧状态以及NOx生成特性的重要参量。本文以国内某600 MW墙式切圆低氮燃烧锅炉为研究对象,建立锅炉CO在线监测系统,开发基于CO/O2双参量的锅炉智能燃烧模型与方法,为协调解决燃煤锅炉高效与低氮排放之间矛盾提供有效新途径。首先,针对一台600 MW墙式切圆锅炉的炉膛典型区域以及尾部烟道布置了CO在线监测装置,建立了CO全流程在线监测系统;同时,开展了锅炉性能试验研究,获得了锅炉典型负荷及工况条件下运行参数以及锅炉燃烧特性。试验结果表明,低氮燃烧方式下,烟气中CO排放浓度明显升高,试验条件下锅炉排烟中由于CO导致的气体未完全热损失可达约0.3%,对锅炉效率具有显著影响;同时,锅炉CO生成特性与锅炉燃烧各项关键热损失也呈现明显相关性。另一方面,试验过程中不同负荷条件下,锅炉炉膛NOx排放随炉膛出口平均CO浓度升高而降低,表明锅炉CO生成特性与NOx生成特性也具有显著的相关性。锅炉低氮燃烧方式下CO可以作为反映锅炉燃烧状态以及NOx生成特性的重要参量。然后,针对研究的600 MW锅炉进行了全尺寸几何建模以及网格划分,并开展了典型负荷与工况条件下锅炉燃烧过程数值模拟研究。通过将锅炉600 MW、450 MW及300 MW等不同负荷和典型工况条件下的数值模拟结果与试验结果进一步对比表明,锅炉燃烧过程CO生成特性与燃烧过程温度以及NOx浓度的时空分布特性与变化规律呈现明显的相关性;基于建立的CO在线监测系统,可以将CO/O2双参量结合,以有效反映锅炉燃烧状态以及NOx排放特性变化规律。其次,结合锅炉历史运行大数据挖掘与分析,基于锅炉燃料成本及脱硝成本分析,提出了锅炉燃烧综合经济指数,并建立了锅炉燃烧综合经济指数与锅炉CO/O2双参量之间的关联模型。研究结果表明,研究的600 MW锅炉燃烧综合经济指数随着炉膛出口平均CO浓度增加呈现先降低后升高的变化趋势,表明通过合理调控锅炉燃烧过程CO/O2生成特性,能够实现锅炉燃料成本及脱硝成本综合优化,从而保证锅炉高效、低氮燃烧。最后,开发了基于CO/O2双参量的锅炉智能燃烧模型及软/硬件系统,并在600MW墙式切圆燃烧锅炉上进行了应用及验证对比分析。研究结果表明,基于建立的CO/O2双参量锅炉智能燃烧系统能够对锅炉燃烧及NOx排放进行合理优化指导,锅炉根据系统指导进行燃烧调整前、后的锅炉效率及炉膛NOx排放变化趋势与系统预测结果基本一致;不同负荷及工况条件下,锅炉效率提高约0.22%～0.37%,同时锅炉燃料与脱硝综合经济成本实现优化,建立的锅炉智能燃烧系统可以有效平衡锅炉高效燃烧与低氮排放之间的矛盾,为燃煤电厂智能燃烧技术的开发提供基础。