钢铁工业是我国国民经济重要基础和支柱性产业，石灰是钢铁冶金的重要原料，它作为高炉炼铁和转炉炼钢的熔剂，具有缩短冶炼时间、提高生铁质量和钢水纯净度等优点，可广泛应用于湿法烟气脱硫、酸性工业废水处理等环境保护领域、以及轻质碳酸钙、环氧氯丙烷、氧化铝烧结矿制备等冶金、化工生产过程。石灰质量的主要衡量指标是活性度，活性石灰主要通过冶金石灰窑煅烧而成。石灰的活性度不仅决定了烟气脱硫和废水中和的效率、净化度，还决定着钢铁冶炼、轻质碳酸钙、氧化铝烧结矿等生产过程的产品质量、原料利用率和运行费用。随着钢铁工业的迅猛发展，对冶金石灰提出了越来越高的要求。因此，开展冶金石灰窑生产过程质量控制理论及技术的研究，实现整个工艺过程综合优化和安全稳定运行，对于进一步稳定石灰煅烧品质，降低生产能耗，减少环境污染、保证钢铁冶炼质量，提高经济效益都具有重要意义。本文通过活性石灰煅烧涉及的物理和化学反应过程的机理研究，阐述了石灰窑生产系统的非线性、多变量和多参数影响的复杂特性以及石灰煅烧质量的有关影响因素，分析了活性度质量指标与煅烧时间、速度、温度和燃料配比等工艺参数之间的关系。在此基础上，以宝钢梅山钢铁公司套筒式石灰窑为对象，以其煤气流量检测、供热系统的温度调节和燃烧过程的优化控制为目标，采用现场技术参数测试、仿真分析、以及工业性试验相结合的方法进行石灰窑生产多参数检测与质量控制理论及技术的研究，以达到实现整个生产过程综合优化和安全稳定运行的目的。主要研究内容及创新点如下：（1）运用参数补偿原理设计并实现混合煤气流量在线检测方案工程上通常采用差压式孔板流量计进行冶金石灰窑的混合煤气流量在线检测，本文通过其误差产生因素的分析，提出了以超声波流量计为基准检测总管煤气流量进而实现对各支管煤气流量在线补偿的方法，推导了石灰窑混合煤气流量检测的在线密度补偿算法，进而制定了多参数补偿的混合煤气流量计量检测方案，并进一步构建了混合煤气流量在线补偿检测系统，在此基础上，通过硬件配置、选型和软件设计、开发以及现场调试阐述了整个系统的实现。（2）基于信息融合技术的燃烧过程烟气氧含量的软测量研究本文针对石灰窑最佳燃烧控制系统的重要衡量参数—尾气氧含量的在线检测问题，采用基于信息融合技术的软测量方法开展研究。提出了尾气氧含量的机理建模方案，根据机理表达式详细分析了相关参数影响因素，并推导出氧含量的计算修正公式，在此基础上，构建了基于信息融合技术的氧含量软测量系统的分析计算模型。（3）采用模糊控制策略设计燃烧过程温度调节系统针对石灰窑燃烧过程温度控制所具有的有非线性、大滞后、强耦合等特点，采用模糊控制策略，构建石灰窑温度调节系统模糊控制方案，并针对其存在的问题，进一步提出了模糊PID控制方法。通过Matlab的仿真分析，验证了模糊PID控制策略能获得较好的动态控制性能。（4）基于经济运行的冶金石灰窑燃烧过程优化控制本文通过石灰窑经济燃烧的特性分析，提出了提高热效率，实时调整最佳空燃比系数的方法，并制定了完善的燃烧尾气含氧量闭环控制方案，从而保证了当供热燃气混合比发生变化而导致燃料热值波动时，能有效地达到对过剩空气量的最佳控制，实现石灰窑生产过程的经济运行。论文还采用BP网络建立了石灰窑燃烧系统的优化控制模型，并将遗传算法应用于神经网络的连接权值和阈值优化计算，提高了BP神经网络的计算精度和收敛速度，从而达到石灰窑生产过程综合优化和稳定运行的效果。