煤炭是我国的最主要能源。而在煤炭的消费中,电站锅炉燃煤发电大约占据煤炭总消费量的一半左右。因此,减少电站燃煤锅炉的煤炭消费是我国实现能源可持续发展的最主要途径。目前我国燃煤电站锅炉的运行存在许多问题导致能源利用率较低,环境污染严重等现象。要改变目前我国燃煤电站锅炉的运行现状,应当在现有电站锅炉炉膛安全监控系统的基础上,增加更为全面的火焰测量系统和实时煤质检测系统。目前,基于数字图像的火焰测量技术已经取得了很大的发展,研究成果也具有了一定的实用价值。而在煤质辨识技术方面,研究则不是很多,研究成果似乎也不足以证明目前技术在实际应用中的可靠性。针对上述研究现状,本文开展了如下一系列研究：首先,开发了一套便携式火焰测量及煤质辨识系统。包括火焰测枪硬件与火焰测量及煤质辨识软件。能够采集火焰图像及光强信号,获得火焰的空间分布特性与时间分布特性,实现火焰测量,同时利用特征参数提取结合SVM建模实现煤质辨识。此外,利用黑体炉对火焰测枪进行标定,使得该火焰测枪能够基于双色法原理测量火焰温度。第二,利用开发完成的火焰测量及煤质辨识系统在一维炉燃烧试验台上开展火焰测量试验。研究了不同过量空气系数、变一、二次风风量比、变给煤量及变煤质对燃烧过程中火焰能量释放及稳定性的影响。第三,利用火焰测量及煤质辨识系统在一维炉燃烧试验台上开展变工况煤质辨识试验,评估了煤质辨识正确率,平均辨识正确率可达99.1%。此外,还分析了各特征参数的重要性,研究了各工况采集样本数及采样工况数对煤质辨识正确率的影响。第四,利用火焰测量及煤质辨识系统在一维炉燃烧试验台上研究混煤燃烧特性。对不同煤质混煤和不同配比混煤的燃烧火焰进行了研究,重点研究了混煤燃烧特性与构成其单煤的燃烧特性的关联性。最后,测试了火焰测量及煤质辨识系统对混煤辨识的正确率。运用相似度的概念研究了不同煤质混煤和不同配比混煤辨识的正确率及难点,并对实际的包含有混煤情况下的煤质辨识正确率进行了评估,辨识正确率可达96.0%,能够满足工业应用的要求。