燃气轮机具有投资少、可靠、灵活和环保等优点，但由于具有较高温度和氧含量的乏气没有利用，导致单机效率有限，于是以乏气高效利用为重点的燃气轮机-工业加热炉集成系统研究越来越被重视。本文基于详细准确的机理模型和多变量全局寻优算法，提出燃气轮机-加热炉联合系统集成研究方法，主要步骤包括：1）对集成系统进行自由度分析，以确定优化变量数；2）建立了燃气轮机子系统、加热炉子系统和联合系统的详细机理模型，并以此编制相应的计算机程序。其程序不但适合于该论文要求的系统优化研究，也适合于加热炉子系统和燃气轮机子系统的设计和核算；3）选定优化变量，确定目标函数和约束条件，用全局随机搜索算法对联合系统进行多变量优化；4）基于热力学第二定律有效能理论，采用两项指标对集成系统优化结果进行评价分析。案例分析中，将此方法应用于某12Mt/a原油蒸馏装置设置前置燃气轮机的常压炉改造方案研究。该集成系统的自由度为5，结合燃气轮机选型和加热炉操作方案确定的需要，选取了燃气轮机的燃气初温和压比，加热炉的空气流量、空气过剩系数和燃料消耗量作为优化变量，并以系统增量燃料发电率为目标函数，利用遗传算法进行了多变量优化，计算结果显示其目标函数的最大值为56.4%，集成后加热炉单位热负荷传热火用损减少7.37%。