摘 要： 随着时代的发展，环保理念的逐步树立，锅炉的节能与环保已经提上日程。对锅炉节能环保优化设计展开研究探讨，首先是锅炉节能环保理论概述，其次，较为详细的阐述锅炉节能环保优化设计方案，最后简单探讨节能环保型锅炉的人工智能控制系统。
关键词： 锅炉；节能；环保；优化设计
中图分类号：TK229.6 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0820086－01
对于锅炉，主要有两种节能改造措施。其一，安装节能器，也就是在锅炉的油泵与燃油室或者油咀之间安装节能器，并且要保证环境温度在三百六十摄氏度以下。通过节能器处理过后，碳氢化合物的分子结构会发生改变，分子间的距离会变大，细小分子的数量会变多，降低燃料的粘度，进而实现燃烧前的燃料油的雾化，并极大的提高其细化程度，在低氧状况下，被喷到燃烧室内的燃料油会更加充分的进行燃烧，保证设备的鼓风量相应降低百分之十五到百分之二十左右，可以有效的避免热量在烟道的损失，使烟道的温度也降低大概五到十摄氏度。经过对燃烧设备的燃油进行节能处理之后，会极大的提高燃烧的效率，节油量大致可以达到百分之四点八到百分之六点一，并且没有黑烟现象，火焰也更加明艳，炉膛变得耀眼明透；燃烧机油咀的现象被彻底消除，并能有效的防止再次结焦；因燃料燃烧不充分所导致的炉膛壁积聚大量残渣的现象也得到明显缓解，实现了节能环保的目的；设备在燃烧过程中排放的废气中的一氧化碳、碳氢化合物以及氧化氮等有害成分大大降低，有害废气能降低一倍以上，从而使废气对空气的严重污染也得到很大程度的缓解，此外，废气中的含尘量也能降低百分之三十到百分之四十。第二种方案就是通过使用新型的环保材料达到节能目的。挖掘重点锅炉使用单位的节能潜力。标准是节能的重要基础，评价一个企业能耗的高低、是否达到降耗要求都要有标准依据，在锅炉使用单位普及节能标准是做好工业锅炉节能的必要前提。因此，要通过召开推进会和宣贯会等形式广泛开展宣传、培训活动，在工业锅炉重点使用单位宣贯《工业锅炉经济运行》（GB/T17954-2000）等标准，帮助锅炉使用单位增强节能意识，提高采用节能标准的自觉性和采标技术水平，从根本上提高重点锅炉使用单位的锅炉热转换水平。
1 锅炉节能环保理论概述
1.1 常见锅炉燃料的分类
按照存在状态，可以将常见的锅炉燃料分为三类，即固体燃料、液体燃料以及气体燃料。固体燃料主要指的是煤，依据胶质层的厚度以及挥发份含量的不同，又可以将其分为褐煤、无烟煤、焦煤等种类；液体燃料主要是指原油、柴油、渣油、重油以及混合油等；气体燃料最突出的优势在于清洁和环保，对大气造成的污染极低，并可以根据实际需要加以调控。
1.2 常见燃料及性质
燃烧属于化学反应，简单的说，就是物质与氧气出现急剧化合，进而释放大量光和热的现象。在燃烧过程中，热量的吸收和释放同时存在。燃烧的实现必须具备以下条件：1）存在可燃物；2）具备助燃物质；3）温度达到燃点；此外，还需要具备充足的空气、燃料与空气实现充分混合、燃烧空间及时间充足等等。
锅炉典型燃烧方式主要有悬浮燃烧、层状燃烧以及沸腾燃烧三种，其中，悬浮燃烧对燃料的要求最低，三种燃料均可使用；层状燃烧适用范围最广，中小型锅炉更适宜；沸腾燃烧达到极点时更具效能高、污染低。
2 锅炉节能环保优化设计方案
锅炉环保节能经济运行的决策系统软件主要包括七方面的内容，详见图1。
DCS控制系统（DIstributedControlSystem，分散控制系统）是随着现代大型工业生产自动化的不断兴起和过程控制要求的日益复杂应运而生的综合控制系统。它是计算机技术、系统控制技术、网络通讯技术和多媒体技术相结合的产物，可提供窗口友好的人机界面和强大的通讯功能，是完成过程控制、过程管理的现代化设备，具有广阔的应用前景。依托于当前DCS控制系统，锅炉节能环保优化方案下工作过程详见图2。在保持与DCS通信的前提下，可以及时获得锅炉机组相关参数及其状态，在此基础上进行模型的构建、优化与控制，进而优化对锅炉的运行产生影响的相关控制量，并以偏置值形式向DCS反馈，达到锅炉运行性能闭环控制效果。详情见图2。
借助锅炉运行节能环保优化控制系统，可以获取可以调节和控制的相关参数的最佳值，例如，烟气含氧量的最佳值、一次及二次风压的最佳值等等，将这些数值向DCS传输，DCS在接收到相关数值后执行具体的控制操作。具体来说，锅炉节能环保运行优化系统向DCS提供的只是受其控制参数设定值的偏差补偿值，例如，目前DCS控制氧气量设定值为4%，运行优化系统会将其调为3.5%，此时，优化系统将会提供-0.5%的偏差值，DCS结合原设定值实现控制操作，进而达到对锅炉节能环保优化控制的效果。
一般而言，锅炉运行优化控制系统的工作模式大致可以分为以下两种：第一种，优化-顾问式工作模式，锅炉优化控制系统主要任务就是向主管锅炉运行的相关工作人员提供优化结果，这里所谈到的锅炉节能环保优化结果，就是指与锅炉运行性能相关的一系列操作量的偏置值，锅炉运行主管人员在接收到这些数值参数后，再对DCS设定值的偏置量进行人为手工设定；第二种工作模式是优化-闭环式工作模式，锅炉节能环保优化控制系统对优化结果执行下载操作，并将其保存在DCS中，进而实现性能闭环控制目的。
3 节能环保型锅炉的人工智能控制系统
当前，最先进的节能控制产品之一就是专家系统，与以往的锅炉控制方式相比，节能环保型锅炉的人工智能控制系统的特点主要体现在以下几方面：
3.1 拥有职能控制性能
节能环保型锅炉的人工智能控制系统对当前先进技术成果予以有效利用，并结合先进的模糊控制技术，模糊控制技术具有人工智能控制性能，并且可以执行与人脑相类似的处理知识及推理操作，这样，系统就可以按照锅炉具体的运行环境以及相关的负荷值对运行参量进行调节，进而确定最适宜的控制方案。
3.2 节能高效
节能环保型锅炉的人工智能控制系统对以往电热锅炉运行方式进行了改革，实现了动态负荷跟踪，可以对运行参数进行实时调节，保障主机时刻保持最佳的工作状态，大大的提高了主机热转换效率，这样不但可以保证锅炉系统的舒适性，而且可以实现节能效果。
3.3 操作简便
节能环保型锅炉的人工智能控制系统设计更加注重人性化，将以人为本的理念真正贯彻到设计当中，不论是系统的软件，还是硬件，都充分考虑用户使用时的便利性，界面也全部为汉化中文版，并具有十分直观的图表及图形等形式，这样，不同的操作人员都可以很快上手，即使是不熟悉计算机专业知识的人员也能够较为轻松的掌握系统的具体操作方式。
锅炉节能环保优化措施主要有三：1）安装冷凝型燃气锅炉节能器。降低锅炉成本的最佳方案是降低燃料的消耗，在烟道中安装冷凝型燃气锅炉节能器，可以降低燃料消耗，还能有效降低污染物的排放量，具有环保意义；2）改造控制系统。对于工业锅炉，进行控制系统的改造主要有两种：① 针对供暖锅炉而言，在能够保证所需的室内温度的前提下，按照室外温度，对锅炉的输出热量进行实时调节，从而实现节能、环保的目的；② 根据锅炉的负荷，随时对给水量、鼓风量等行调整，保持锅炉一直处于良好的运行状态，用全自动控制系统取代以往的手工控制或者半自动控制方式，进行这种类型的改造，特别是对于负荷有较大变化幅度、并且负荷变化比较频繁的锅炉节能效果十分明显；3）采取防（除）垢技术，将锅炉内的水汽循环系统加以优化，对锅炉的排污量进行合理的控制，可以有效的降低水垢、使锅炉的热效率得到极大的提高。对于后面两种改造措施，在燃煤以及燃油锅炉中也同样适用，并且可以收到十分明显的节能效果。
此外，国际上还有其他一些锅炉节能改造技术，比如富氧燃烧等，并且还有诸如水煤浆等新型环保材料，这些都能使锅炉实现节能的目的。
4 结语
随着时代的不断发展，锅炉的节能与环保将是时代要求。从我国当前所面临的现实状况出发，深入分析并探讨锅炉节能环保优化设计方案具有重要的现实意义。目前，节能已经被当做是位于石油、煤、天然气以及电能之后的另一主要能源，在未来的发展中，锅炉将势必要朝着清洁、高效、节能的方向发展，所以，充分利用各种新技术不断的对锅炉进行改造和优化，促进热效率的不断提高，进而实现节能环保的效果，已经成为摆在我们面前势在必行的一项重要工作。
参考文献：
[1]李静，浅谈热电厂锅炉节能的重要性，才智，2010年，第19期.
[2]李晨顺，锅炉的节能与环保新技术探讨，中小企业管理与科技（下旬刊），2010年，第05期.
[3]史培甫、赖光楷，工业锅炉节能减排应用技术，化学工业出版社，2009.
