随着我国“十二五规划”中对节能减排要求的不断提高，火力发电作为我国能源消耗和污染物排放大户，其节能减排的责任和潜力同样巨大。锅炉是火力发电的核心设备之一，在这种背景下，燃煤电站锅炉对于安全稳定、高效清洁的生产目标的需求变得尤为迫切。本文的主要研究工作正是从这种需求出发，以安全、高效、清洁为目标，针对燃煤电站锅炉燃烧过程中存在的一些具有节能潜力的环节和问题，采用改进的优化控制方法和控制逻辑来解决和改善这些问题，以提高整个机组的控制品质和经济性。在这其中，对锅炉燃烧状况的实时监测和性能评估是实施优化策略和先进控制的基础，因而本文的研究首先从对锅炉燃烧过程的关键参数监测问题出发，而后在此基础上针对影响锅炉安全高效生产的灰污沉积、吹灰优化以及燃烧控制问题提出控制方案和优化策略予以解决，以满足整个燃煤电站锅炉燃烧系统对于控制品质和经济性的需求。本文研究工作主要包括以下几个方面：　　（1）首先对锅炉燃烧过程中的关键参数的在线监测问题进行了研究。针对入炉燃煤热值难以在线获取的问题，采用动态能量平衡方法从工质侧吸热和烟气放热量动态在线计算出入炉燃煤的低位发热量；用软测量方法对空气预热器漏风率在线监测对其生产状态进行在线评估；建立了用于在线热力学计算的烟气和工质物性参数库；燃煤低位发热量的在线计算结果与离线数据的比较可以看出该方法能够较为准确的把握入炉燃煤热值的波动；实现了对锅炉热效率的在线实时获取，为后续的优化控制工作奠定基础。　　（2）针对影响锅炉整体热效率的灰污沉积问题，提出一种综合的方法对锅炉受热面的热传递效率监测和吹灰优化策略进行研究。主要包括采用动态能量平衡方法，考虑负荷波动下金属壁和工质蓄热动态对热平衡的影响，建立了对锅炉对流受热面和空气预热器热传递效率的监测模型，以及采用反推法由炉膛入口烟温来计算炉膛热有效系数对炉膛的平均热传递效率进行评估；同时，针对实际对象计算过程中出现的尾部烟道烟气分配问题及再热蒸汽流量问题，采用软测量建模实现了在线计算。在上述研究工作的基础上，提出一种基于最小成本原理以及吹灰收益最大化为目标的综合吹灰优化策略对对象机组的吹灰周期和吹灰持续时长进行优化，制定了相应的吹灰操作策略，能够对机组现有吹灰操作进行评估的基础上给出最佳吹灰时间点和最佳吹灰时长的优化操作策略。　　（3）针对电站锅炉燃烧系统主蒸汽压力控制回路的大时滞问题，采用Smith预估控制解决滞后问题，由于对象模型在负荷下参数时变从而模型不匹配导致控制品质变差，引入滑模控制方法来处理模型不匹配问题，提出了一种滑模预估控制方法对主蒸汽压力进行控制，仿真结果显示了方法的有效性。　　（4）针对燃烧系统风煤控制回路的控制问题，提出一种改进的基于双交叉限制的优化控制结构，能够在负荷小范围波动时等同于平行结构，而在负荷大范围波动时等同于双交叉限制结构；同时，在负荷急剧变化的情形下内部的风煤比校正因子能够较快的适应负荷的剧烈变动，从而能够在保证响应速度的前提下对固有控制结构中的不完全燃烧问题进行有效抑制，提高燃烧品质的同时不需要额外的硬件设备，具有较高的工程实用价值。　　（5）最后，将机组的全局能耗成本计算方法引入锅炉燃烧系统的优化控制中来，提出一种具有两层结构的燃煤电站锅炉燃烧过程多目标控制策略，上层经济全局经济指标优化给煤、风煤比以及引风设定值，而底层采用模型预测控制方法保证良好的动态性能。