能源是一个国家国民经济增长、社会和谐稳定发展的基础。环境则是人类赖以生存,实现可持续发展的重要保证。因此,如何解决经济增长与能耗污染问题早已成为世界性难题。由于我国用电需求大,因此正在运行的燃煤电站锅炉数量多,另外由于国内节能技术相对落后,因此国内很多燃煤电站锅炉能耗依旧很高,对环境的污染也很严重。所以,节能减排的任务很重但提升空间也很大。为了实现安全生产、高效生产和清洁生产的目标,本文以燃煤电站锅炉为研究对象,主要完成以下工作:第一,通过对关键参变量的建模实现飞灰含碳量在线监测;第二,通过优化氧量设定值和改进送风回路实现锅炉的燃烧优化。本文通过以上工作成果提高了整个锅炉机组的经济性和控制性能,具体分为三个部分:(1)研究了关键参数飞灰含碳量的在线监测问题。本文提出来一个基于聚类的最小二乘支持向量机预测模型(FCM-LSSVM),利用该模型实时监测飞灰含碳量水平。该模型能够快速、准确的预测飞灰含碳量。应用此算法模型之前,本文通过m RMR算法筛选出飞灰含碳量预测模型的输入变量,并利用在线算法实现了飞灰含碳量的在线预测。(2)为提高锅炉燃烧效率,本文研究了最佳烟气含氧量设定值问题。通过研究不同工况下的最佳烟气含氧量设定值,从而优化燃煤电站锅炉的风煤比例,达到提高锅炉热效率的目的,从而有利于实现节能减排的目标。本文以锅炉热平衡原理为基础,分析了过量空气系数、飞灰含碳量和排烟温度在烟气含氧量影响下的变化特性和建立了以锅炉效率为目标的最佳烟气含氧量计算模型,通过该模型可以确定电站锅炉在不同负荷下的最佳烟气含氧量设定值。(3)针对送风控制回路中存在的控制性能问题进行了研究。首先,本文对氧量校正回路做了一定分析,将最佳烟气含氧量的研究成果运用到氧量校正回路中;第二,针对二次风机风量控制系统,本文根据传统PID算法比较其回路两种控制信号优劣;第三,针对二次风机风压控制系统的时滞问题,本章利用Smith预估器处理时滞问题,考虑到Smith预估控制在模型不精确的情况下控制效果不佳,因此本文采用Smith模糊PID提高系统的控制性能。