燃煤锅炉是火电厂三大主机中最基本的能量转化设备，主要功能是将燃料在炉内燃烧放出的热能传递给水，产生一定压力和温度的蒸汽并送到汽轮机做功。炉膛内燃烧能量监测的方法和技术受到炉内燃烧强烈脉动的制约，传统的监测手段依据热量信号调整燃烧，但是响应燃烧扰动存在较大的滞后性，这影响着机组负荷控制的品质。炉内辐射能信号具备快速、准确的反映炉内燃烧变化的特征，将其作为炉内燃烧能量信息反馈信号，引入到机组的协调控制系统中参与燃烧调整，这是一种有效提高锅炉热效率的策略。　　本文对炉内燃烧在线监测技术展开研究，通过布置在炉膛不同位置的多支火焰探测器获取燃烧火焰的辐射图像，利用数字计算和图像处理技术直接由火焰辐射图像的灰度值计算辐射能信号。并且提出一种利用机组功率对辐射能信号进行修正、补偿的构建方法，这大大减少了监测系统在运行过程中受到测量误差、噪声以及炉内燃烧特性等因素而导致辐射能信号不准确的影响，使得构建的辐射能信号准确性和稳定性得到很大的提高。　　通过这种方法构建的辐射能信号与机组的发电功率具有相同的量程，其物理意义代表炉内当前燃烧强度所对应的功率输出水平，与机组功率的差异表示炉内燃烧率要么“供大于求”要么“供不应求”，减小两者的差异是辐射能信号作为优化参数调整燃烧的目标所在。　　辐射能信号的获取系统和动态修正方法在文中进行了详细的说明，并在亚临界机组进行了信号准确性的验证试验。验证结果发现，该方法获取的辐射能信号在监测设备长期运行的情况下仍能保持较高的准确性和稳定性。从技术上解决了辐射能信号获取系统在电厂这一复杂环境下受积灰、结焦等因素引起信号误差的问题。该项技术分别在亚临界和超临界机组进行了工程应用，为辐射能信号参与燃烧优化控制奠定了基础。　　在此基础上，论文进一步分析了辐射能信号与机组热力系统中主要运行参数的对应关系，并探讨了辐射能信号在热力过程中的动态特性。利用系统辨识的方法获得了辐射能信号在机组协调控制系统中的数学模型，并对辐射能信号响应燃烧条件变化的动态时间进行了分析，同时针对锅炉不同制粉系统，炉内燃料条件到辐射能信号的动态时间进行了比较。根据锅炉在不同负荷段运行时的燃烧特性不同，文中采用了分负荷段系统辨识的分析方法，得到炉内的辐射传热与主蒸汽参数的动态关系，并对结果进行了仿真，结果表明系统能有效的克服燃料侧内扰对主蒸汽压力的影响，有助于燃烧控制品质的提高。　　针对机组原有锅炉燃料调节指令的缺陷，利用辐射能信号响应燃烧调整灵敏、准确的特点，提出了基于辐射能信号的燃料指令参数调整方案，将其引入到机组负荷控制系统中，按照一定的投入比例逐步参与燃料控制回路的调节，使燃料量指令信号提前响应燃烧扰动。并针对机组当前的送风调节提出了修正方法，给出了风量调节的参考值。　　此优化策略在一热电厂300MW的亚临界机组上实施应用，对比投入优化前后的结果，发现基于辐射能信号的优化策略提高了主蒸汽压力的稳定性，机组整体的效率也得到了提升。该项技术的深入研究，完善了炉膛内燃烧工况实时在线监测技术体系，能够应用到多种容量的机组，在热力发电领域实现节能减排，提高控制品质等方面具有良好的工程应用价值。