随着可持续发展战略的不断推进,冶金、石化等行业的节能减排、绿色制造已经提到了首要位置。冶金工业中的加热炉既是生产过程中的关键设备之一,也是重点能耗设备,在保障钢坯加热质量的前提下,精准控制炉温、提高燃烧效率、降低废气排放已成为重要研究课题。目前加热炉温度控制发展现状,仍存在诸多问题:炉内钢坯温度难以准确测量,无法保证钢坯质量,极易造成“过烧”现象;加热炉燃烧效率低,根据热值变化无法精确调节相应流量等。本论文以冶金加热炉为研究目标,开发一套加热炉效能在线智能检测与优化控制系统。本系统采用全视场红外测温装置及激光光谱吸收检测设备,分别获取钢坯表面温度及炉膛气体成分含量信息,实现加热炉效能的在线智能检测,并依此信息为基础,结合其它原有检测设备（炉膛热电偶、煤气热值测试仪等）所获取的信息,一同输入到二级控制模型^[1]中,实现对模型的验证与优化,通过调节空气流量与煤气流量实现闭环反馈,提高加热炉的热效率。本论文主要研究内容如下:（1）以加热炉炉内温度控制为研究背景,研制出一套高精度红外全视场温度测量装置,实时获取钢坯表面温度,为炉内温度分布及钢坯加热模型提供直接、有效的验证手段;（2）采用小型化自带冷却与温控的高精度角反射式激光气体检测装置,实时监测炉膛内燃烧气体（CO、O₂）含量,为实现加热炉完全燃烧和低氧燃烧控制提供有效监测手段,也有利于节能减排和减少钢坯氧化烧损的实现;（3）将钢坯表面温度和炉膛气氛含量等参数引入加热炉二级系统,对现有模型进行验证及模型优化提供依据,并为最终实现优化控制奠定了基础;（4）对加热炉智能优化控制进行了方案设计和理论分析;（5）为系统设计了一套应用软件,实时显示钢坯温度和炉内氧气、一氧化碳含量,实现在线智能监测以及远程数据访问;（6）应用结果与分析。