W型火焰燃烧技术目前广泛用于燃烧低挥发分无烟煤，但是这种炉型设计还不完善，运行中暴露出存在燃尽性差、结渣倾向高和NOx排放高等多种燃烧问题。为了改善W型火焰锅炉运行的经济和环保性能，以某电厂350MW W型火焰锅炉为例进行了相关研究及工程验证：在总结前人提出的煤质软测量模型基础上对模型进行了改进，改进后减少了一层循环迭代，提高了煤质软测量模型的稳定性。煤质软测量模型计算结果与电厂煤质化验数据相对误差小于5%，满足现场煤质监测需要，能够为锅炉运行提供参考。利用因子分析方法对W型火焰锅炉的配风进行分析，从各台磨的出力和一次风量、增压风量、二次风挡板开度等变量提取出表征该锅炉配风状态变化的两个独立因子，因子间不存在线性关系，且能够反映原始变量信息的99%以上。以因子分析方法作为基于最小二乘支持向量机的锅炉性能预测模型的前处理，并与无前处理的情况下做了相应对比，对比结果表明两种方法预测精度相当，但前者可以提高建模速度15%~20%。电站锅炉运行过程中，考虑到设备特性、煤质变化需要更新建模样本数据库，提出了一种改进的样本数据更新方法并与常用方法进行了对比，验证该种方法具有一定优势。在以因子分析为前处理的锅炉性能预测模型基础上，结合遗传算法建立了多目标燃烧优化模型并编制了某电厂350MW W型火焰锅炉多目标在线燃烧优化系统，系统通过连接电厂内局域网以厂内PI实时数据库为数据源采集电厂锅炉运行数据进行分析。燃烧优化系统提供了锅炉性能监测、燃烧优化操作指导两大主要功能。现场运行结果表明，优化后可以提高锅炉效率0.41%，NOx浓度降低59.59mg/Nm3。