目前人类面临着严峻的能源危机，其中电力行业是主要的能源消耗行业之一。在我国，火电厂在电力行业占了很大的比重，如何提高火电厂的热效率，减少能源的消耗是我国经济和电力行业发展的必然。政府对于节能减排非常重视，并出台了相关的政策。火电厂燃烧系统的主要任务是供给足够的燃料量以满足负荷和主蒸汽压力的需求，保障锅炉的安全、稳定、经济运行。提高锅炉的热效率，对于降低能源消耗和减小环境污染具有重要的意义。本文首先对火电厂燃烧系统进行了分析，在对锅炉的运行过程及其控制系统结构了解的基础上，分析了目前所采用的单元机组负荷协调控制系统所存在的缺点:燃料量在响应主蒸汽压力变化上存在严重的滞后，影响控制的品质。提出采用辐射能信号代替热量信号，构建新型的燃烧控制系统。通过CCD炉膛摄像机获取火焰图像，运用数字图像处理技术对火焰图像进行降噪和灰度处理，运用比色测温法得到炉膛的温度场的分布，进而量化计算出炉膛辐射能信号。对于一段时间内采集到的炉膛辐射能信号与燃料量信号，运用最小二乘法实时辨识出燃料量-辐射能信号的传递函数。通过仿真对比发现，引入辐射能信号的燃烧控制系统的控制品质有了很好的提高。为了提高锅炉的燃烧经济性，本文提出了对于进入稳态的燃烧控制系统进行动态寻优。首先分析了风煤比、炉膛辐射能和锅炉热效率之间的关系，提出了搜索最佳风煤比提高锅炉热效率的思想。运用最优化思想，构建以最高辐射能为目标函数的优化策略对燃烧控制系统进行优化，通过仿真比较，优化后锅炉的热效率得到了提高。