本发明公开了一种火电机组的锅炉整体协调实时智能优化系统，包括：锅炉燃烧智能燃烧子系统、炉膛燃烧状态的三维实时监控子系统以及多煤种深度掺配统筹优化子系统；锅炉燃烧智能燃烧子系统包括数据采集模块，粒子群多目标优化模块以及贝叶斯网络燃烧过程模型建立模块；炉膛燃烧状态的三维实时监控子系统包括非接触式测温模块、可视化重建算法模块、CFD数值模拟模块、炉膛燃烧状态实时三维监测和显示模块；多煤种深度掺配统筹优化子系统包括储煤配煤优化管理模块、机组负荷预测模块、制粉系统优化运行模块、锅炉掺烧优化运行模块以及经济效益模块。还公开了相应优化方法，实现炉膛温度数字化、炉内燃烧可视化、配煤掺烧系统化、燃烧控制智能化等。