燃煤锅炉是火力发电厂的三大设备之一，它的自动控制水平直接影响了整个电厂的能耗水平和环保指标。国内的大型电厂基本实现了计算机集散控制系统，但是对于汽水系统和风烟系统的一些复杂回路，常规的PID控制策略不仅无法取得好的控制效果，甚至有的投运自动都有困难。所以，将先进控制策略（如预测控制）应用到锅炉的关键回路并构建整体的先进控制系统将是未来提高锅炉控制水平的发展趋势。　　 本文在详细了解DCS系统知识和锅炉主要工艺的基础上，结合OPC通讯技术、递推最小二乘估计方法、基于Hankel矩阵提取脉冲响应序列方法、广义预测控制算法和基于锅炉反平衡热效率计算方法的燃烧优化策略，针对新疆独山子热电厂5＃炉设计实现了一套具有安全性和可移植性的独立于原DCS系统的先进控制系统。本文主要内容和创新点如下：　　 (1)本文在保留原DCS系统和控制方式的基础上，另外构建一个先进控制服务器，与原DCS系统物理隔离，双网卡冗余连接。同时通过设计合理的控制模式切换逻辑和状态跟踪方法来实现两个系统之间的安全无扰切换；采用当前主流的OPC技术进行数据通讯，有利于实现先进控制系统的可移植性。　　 (2)本文提出了一种基于输入输出数据的Hankel矩阵提取脉冲响应序列的方法，并针对热电厂5＃炉的一次风压回路实例提取脉冲响应序列并用于模型算法控制器的设计和仿真研究，取得了理想的效果。　　 (3)先进控制系统中利用VC设计了三个功能独立的组件：数据通讯组件、数据实时趋势组件和先进控制组件，并通过共享数据池协作实现先进控制的功能。同时对DCS系统和厂级SIS系统进行了必要的画面添加和逻辑修改。　　 (4)针对热电厂5＃炉风烟系统和汽水系统的关键回路（炉膛负压、一次风压、氧含量以及主汽温度和压力），结合具体工艺，经过长期耐心的调试工作，实现了以上所有回路的预测控制，并取得了良好的控制效果。　　 (5)针对低位发热量无法在线测量的问题，本文提出了一种热值在线估算的方法，改进了反平衡热效率的计算公式。然后在此基础上，提出了基于反平衡热效率的燃烧优化策略，实际投运效果证明了该方法的有效性。