本文围绕提升电站燃煤锅炉燃烧系统内部的风粉匹配程度,并进一步提升锅炉效率、降低氮氧化物生成量的优化控制方法展开研究。锅炉燃烧过程中的风粉匹配程度直接影响到机组的经济性与环保性,而该过程又具有非线性、强耦合等特点,所以如何提升燃烧过程的风粉匹配程度一直以来都是电站热工过程控制研究的热点与难点。本文首先对目前制约锅炉燃烧系统内部风粉匹配及运行灵活性提升的主要因素进行分析探究,将部分主要制约因素分为制粉侧和炉膛侧两方面分别阐述。之后为进一步分析燃烧系统运行过程中,相关运行参数的变化特性,构建了电站燃煤锅炉燃烧系统的仿真模型。该仿真模型主要包括制粉系统、炉膛燃烧通道和辅助仿真系统三部分,能够反映出在机组负荷指令变化时,燃烧系统内部风粉参数的变化特性,为后续的优化控制研究奠定了基础。燃烧过程中炉膛内部风粉匹配效果差的一个主要原因是由于制粉系统的动态特性难于准确把握,导致入炉粉量的控制品质较差。制粉系统一方面本身具有大的纯延迟环节,另一方面受一次风量影响较大,这两方面是造成制粉系统难于有效控制的两个主要特性。因此针对制粉系统的大迟延特性,本文采用了一种改进的Smith滞后预估器来实现对制粉过程纯滞后的有效预估控制。此外,在分析一次风对制粉量影响特性的基础上,本文对通过一次风前馈来提升制粉系统响应特性的方法进行了探究,提供了两种能够利用一次风影响特性来提高制粉系统响应能力的前馈控制思路,并进行了综合仿真分析。目前对电站锅炉炉膛内部燃烧过程的建模仿真与优化控制研究多集中在一些黑箱智能寻优算法,而对燃烧过程内部机理关注较少。本文在对影响燃烧过程氮氧化物生成与锅炉效率的主要因素分析的基础上,构建了相应的仿真计算模型,并提出一种能够综合考虑燃烧过程经济性与环保性的综合评价指标,通过融合锅炉效率与氮氧化物生成量因素,实现了对燃烧过程性能的综合评价。在所提出综合评价指标的基础上,本文提供了一种对锅炉效率与氮氧化物生成量进行平衡优化的在线寻优逻辑,并在仿真实验中验证了该方法能够有效处理燃烧系统运行过程经济性与环保性的矛盾,实现燃烧过程的综合优化。