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能量系统的⽕⽤分析2 能量系统的⽕⽤分析⽕⽤，exergy ，可以定义为热⼒系统在只与环境（⾃然界）发⽣作⽤⽽不受外界其它影响的前提下，可逆地变化到环境状态时所能作出的最⼤有⽤功。
⽕⽤表征了热⼒系统所具有的能量转变为机械能的能⼒，因此可以⽤来评价能量的质量、或品位、能级。
数量相同⽽形式不同的能量，⽕⽤⼤者其能的品位⾼或能质⾼；⽕⽤少的能的品位低或能质差。
机械能、电能的能质⾼，⽽热能则是低品质的能量，热能之中，温度⾼的热能⽐温度低的热能品位⾼。
根据热⼒学第⼆定律，⾼品质的能量总是能够⾃发地转变为低品质的能量，⽽低品质的能量永远不可能转变成为⾼品质的能量。
因此按品位⽤能是进⾏能量系统的⽕⽤分析所得到的第⼀个结论，也是能源⼯作者的基本守则之⼀。
在动⼒系统中（动⼒与动⼒系统，这⾥是指power 和power system ，⽽不是dynamics 和dynamic system ），⽕⽤分析正确地给出了可⽤能损失情况，为⼈们正确地改进动⼒循环，提⾼其热效率指明了途径。
在仅考虑热能直接利⽤的情况下，虽然不存在热能与机械能转换的问题，但⽕⽤分析仍然具有重要的意义，它可以指明如何充分地利⽤热能，典型的例⼦就是燃煤供热系统的⽕⽤分析结果：如果采⽤“热电联产+热泵系统”来代替燃煤直接供热的话，理论上可以获得⽐煤的热值多0.5~1倍的供热量，甚⾄更多（图2.1）。
但是⽕⽤分析忽视了⽕⽆的使⽤。
⽕⽆虽然不能⽤来作功以获得动⼒，却可以⽤来加热、取暖，⽽在⽕⽤分析中不能得到所供应能量中的⽕⽆有多少得到了利⽤的信息。
[1]对于复杂系统进⾏⽕⽤分析，可能得到重要的、不寻常的结论。
借鉴中国⼯程院院⼠陆钟武教授所提出的系统节能和载能体[2]的概念，对全⼯序、全流程、全⾏业或全地区进⾏⽐较仔细的⽕⽤分析，可能在能源利⽤⽅⾯提出新的见解1。
能源的利⽤与环境污染是密不可分的，系统节能理论也好，能源技术经济学也好，都提倡从全系统的⾓度综合评价能源的利⽤，⽽从经济性⾓度考虑，节能的经济性不⼀定好（实际上⼤部分都不好），如果把能源利⽤对环境造成的污染也折算成经济性指标与节能⼀同考虑，结论⼀定会⼤相径庭。
![[火用]析方法在热电联产中的评价作用](https://uimg.taocdn.com/06ae78f2770bf78a65295496.webp)
目前的资源综合利用分析与评价主要是基于统计数据的指标评价。
较早出现并具有影响力的评价指标有联合国可持续发展委员会建立的可持续发展指标，蔡邦成等基于生态环境和经济可持续发展理念建立了区域可持续发展评价指标。
但是，指标评价存在数据统计工作繁多、指标计算过程复杂、不能给出量化的评价结果等问题。
在能源利用效率研究中，一直困扰人们的也是如何将非同质的能源投入要素、不同产出进行加总和成本分摊等问题，火用概念的提出解决了这个问题。
火用指能量、物质系统在只有环境作用的条件下，经历可逆过程达到与周围环境状态平衡时能产生的最大可用功。
火用为正确评价不同形态的能量、不同状态的物质的价值提供了统一的标尺[1]。
火用分析是根据进出系统火用的不平衡发现不可逆火用损失，对系统物质、能量利用状况给出全面评价的分析方法。
火用分析不仅已被广泛应用于冶金、电力、水泥等高耗能生产过程和设备的能量系统的分析和评价,火用理论也成为了评价地球和国家资源环境状况的重要工具。
建设资源节约、环境友好两型社会要求的是节约原材料、能源、资金、劳动力以及环境资源等的广义节能。
广义节能必须要有新的科学有效的分析和评价方法对经济系统进行评价和监督。
将火用理论与微观经济学结合，形成了交叉学科—火用(热)经济学。
火用(热)经济学在生产系统的综合经济性分析方面得到了应用。
张超等在单位火用成本基础上，分析了电厂热力系统在设计工况以及变工况下火用成本的分布规律，并且定量研究了各种运行参数对设备火用成本的影响。
而运用火用(热)经济学对运行机组各设备的火用成本变化进行在线监督，已经是热力系统故障诊断的主要方法之一。
但是，火用经济学分析中总是存在热力学参数火用与经济学量货币资金的分别衡算问题，衡算方程多，计算过程复杂。
目前，火用经济学分析的应用研究主要集中在只有单一火用流输入的火电厂或者供热系统的火用成本分析、经济性优化和故障诊断等方面。
生产资料(土地、原材料和能源等)、资金和劳动力是生产系统的3 个要素资源，随着环境恶化，生产的环境成本越来越高，环境资源也成为了生产要素资源之一。
免责声明本书是由杜文峰组织编写的《消防工程学》，以下电子版内容仅作为学习交流，严禁用于商业途径。
本人为西安科技大学消防工程专业学生，本专业消防燃烧学科目所选教材为这版的书籍，无奈本书早已绝版，我们从老师手上拿的扫描版的公式已基本看不清楚，严重影响我们专业课的学习。
并且此书为消防工程研究生的专业课指定教材，因此本人花费一个月时间将此书整理修改为电子版，希望可以帮助所有消防工程的同学。
由于本人能力有限，书上的图表均使用的是截图的，可能不是很清楚，还有难免会有错误，望广大读者海涵。
西安科技大学消防工程专业2009级赵盼飞 2012、5、28第四章1第四章 可燃气体的燃烧在石油化工企业生产中，会产生各种可燃气体，或使用可燃气体作原料。
可燃气体燃烧会引起爆炸，在特定条件下还会引起爆轰，对设备等造成严重破坏。
因此研究气体燃烧规律，对消防安全工作具有重要意义。
第一节预混气中火焰的传播理论火焰(即燃烧波)在预混气中传播，从气体动力学理论可以证明存在两种传播方式：正常火焰传播和爆轰。
一、物理模型与雨果尼特方程设有一圆管，管中充满静止可燃混气。
若管中某处有一火源，使混气着火，火焰就会在混气中传播。
假定火焰从右向左传播，如果混气不是静止的，而是自左向右流动，流速为∞u ，它刚好与火焰传播速度大小相等，方向相反，那么火焰相对于管壁就会驻定下来，为分析简单，只研究驻定情况，其物理模型见图4—1。
图中P 、ρ、T 、u 分别表示混气压力、密度、温度和速度。
下标“∞。
”表示是未燃混气参数；下标“P ”表示是已燃气体参数。
上述物理模型中气体各参数，在一定近似假定条件下，根据气体动力学理论，它们应满足以下方程式：q P P P P K K PP P P =----⨯-∞∞∞∞)11)((21)(1ρρρρ (4—1) 2222211P P P P u u m P P ρρρρ-=-=-=--∞∞∞∞ (4—2) 方程式(4—1)称雨果尼特方程，式中K 是热容比，它的物理意义是等压热容与等容热容之比，即VP C C K =，对于空气，K=1.4。
2 能量系统的火用分析火用，exergy ，可以定义为热力系统在只与环境（自然界）发生作用而不受外界其它影响的前提下，可逆地变化到环境状态时所能作出的最大有用功。
火用表征了热力系统所具有的能量转变为机械能的能力，因此可以用来评价能量的质量、或品位、能级。
数量相同而形式不同的能量，火用大者其能的品位高或能质高；火用少的能的品位低或能质差。
机械能、电能的能质高，而热能则是低品质的能量，热能之中，温度高的热能比温度低的热能品位高。
根据热力学第二定律，高品质的能量总是能够自发地转变为低品质的能量，而低品质的能量永远不可能转变成为高品质的能量。
因此按品位用能是进行能量系统的火用分析所得到的第一个结论，也是能源工作者的基本守则之一。
在动力系统中（动力与动力系统，这里是指power 和power system ，而不是dynamics 和dynamic system ），火用分析正确地给出了可用能损失情况，为人们正确地改进动力循环，提高其热效率指明了途径。
在仅考虑热能直接利用的情况下，虽然不存在热能与机械能转换的问题，但火用分析仍然具有重要的意义，它可以指明如何充分地利用热能，典型的例子就是燃煤供热系统的火用分析结果：如果采用“热电联产+热泵系统”来代替燃煤直接供热的话，理论上可以获得比煤的热值多0.5~1倍的供热量，甚至更多（图2.1）。
但是火用分析忽视了火无的使用。
火无虽然不能用来作功以获得动力，却可以用来加热、取暖，而在火用分析中不能得到所供应能量中的火无有多少得到了利用的信息。
[1]对于复杂系统进行火用分析，可能得到重要的、不寻常的结论。
借鉴中国工程院院士陆钟武教授所提出的系统节能和载能体[2]的概念，对全工序、全流程、全行业或全地区进行比较仔细的火用分析，可能在能源利用方面提出新的见解1。
能源的利用与环境污染是密不可分的，系统节能理论也好，能源技术经济学也好，都提倡从全系统的角度综合评价能源的利用，而从经济性角度考虑，节能的经济性不一定好（实际上大部分都不好），如果把能源利用对环境造成的污染也折算成经济性指标与节能一同考虑，结论一定会大相径庭。
[㶲]分析方法及其应用摘要：本文从㶲的定义出发，给出了㶲的定义以及分析的意义。
㶲传递研究㶲的传递和转换规律，系经典热力学在从热静力学向热动力学过渡的过程中产生的研究新领域。
阐述了静态的㶲分析方法的特点，分析了㶲传递的产生与发展现状，指出㶲传递的学科属性及其应用。
关键词：热力学；㶲；㶲分析；㶲传递1 引言热力学第一定律“能量守恒定律”只是从数量上说明了能量在转化过程中的总量守恒关系，它可以发现装置或循环中哪些设备、部位能量损失大，但未顾及到能量质量的变化，不能发现耗能的真正原因。
而热力学第二定律阐述了孤立系统熵增原理，从能的本性的高度，规定过程发生的方向性与限制，特别是指出了能量转化的条件和限制，指出能量在转移过程中具有部分地乃至全部地失去其使用价值的客观规律。
为提高火电机组的发电效率，减少在电力生产过程中排放物对环境的影响，人们对火电机组的热力系统性能开展了大量的理论与试验研究。
从热力学观点，所从事的这些研究大体可分为能量分析与㶲分析两类方法。
传统的研究主要基于热力学第一定律的能量分析，它们从能的“量”方面评价热力设备和系统，而近年来广泛开展的㶲分析法则是基于热力学第二定律，它们从能的“量”与“质”2个方面进行评价。
后者既能辨别㶲损的性质，即内部不可逆性与外部排放性，也能揭示㶲损的分布规律，从而能很好地指明系统性能改进方向。
2 㶲的概念及其定义表征物质所含热量多少的状态参数之一的焓，只表达了单位质量物质所含热量的多少，但并未表明热量质量的优劣。
能源是有级别的，相同的热能量，其有效作功的能力并不相同。
最能说明这一问题的是：稍高于环境温度的锅炉排出的烟气，尽管其量很大，但其热量很难加以利用。
热力学中用物质的另一个状态参数“㶲”来表示单位质量物质所含热量的可用性，可以定义为：在无其它(除环境介质外)热源的条件下，稳定流动的工质从初始状态经可逆过程变化到与环境介质处于热平衡时所能作的最大有用功，称为工质在该初始状态的热力㶲。
火用分析方法在电站锅炉中的应用
火用分析是一种监测和控制电站锅炉运行数据的重要方法，可显著提高电站运行效率，降低热能损失，降低污染物排放，减少运行成本。
本文将介绍火用分析的原理以及在电站锅炉中的应用。
一、火用分析的原理
火用分析是通过燃烧反应建立一个完整的机械能量均衡来分析电站锅炉的运行情况。
它将燃烧过程紧密地结合在一起，可以帮助我们更好地理解电站锅炉的运行方式和能效，更好地控制电站锅炉的运行情况，提高电站的经济性和可控性。
火用分析以产品气的组成与数量比及它们的热量作为分析的主要内容。
根据相对定义，热量是一种机械量，它表示为机械能量的变化，而机械能量是在物理系统的运动中消耗的能量。
火用分析就是通过计算能量变化来分析电站锅炉的运行情况。
二、火用分析方法在电站锅炉中的应用
（1）控制燃料消耗
利用火用分析可以更精确地开展燃料消耗的控制，这对于电厂有着重要意义，能够帮助电厂更好地控制供热成本。
（2）提高电厂运行效率
火用分析可以帮助电厂更准确地计算出锅炉的总热量及其分布情况，以及排烟口的温度。
这有助于提高电厂的运行效率，减少运行成本，从而提高电厂的经济性。
（3）改善污染物排放
火用分析可以帮助电厂更准确地识别污染物的实际来源以及其减排方式，从而达到排放污染物的目的。
综上所述，火用分析是一种重要的分析方法，用于监测和控制电厂锅炉的运行情况，它可以帮助电厂更有效地控制费用，提高电厂运行效率，并改善污染物排放。
因此，应积极利用火用分析的有效技术，最大限度地降低电厂的经济损失和环境污染。
火用分析方法在电站锅炉中的应用
随着能源的紧缺，绿色能源的重要性越来越受到重视。
而火用分析是研究利用绿色能源发电的一种重要方法，在电站锅炉中也可以得到广泛的应用。
首先，火用分析可以帮助锅炉操作人员更好地理解锅炉燃烧效果，从而提高锅炉的运行效率。
火用分析可以帮助燃料组成、发热量、空气到比、集热量等关键参数的分析，还可以全面分析燃料的火法性能和温度场分布情况。
此外，火用分析还可以帮助操作人员更好地控制锅炉的排放。
通过火用分析，可以更准确地估算锅炉排放物的种类和数量以及排放浓度，更好地满足当地法律法规对排放和环境保护的要求。
此外，火用分析还可以帮助企业节约能源和成本。
通过掌握锅炉的效率，可以有效地提高燃料的热效率和利用率，节约能源，进而降低生产成本。
同时，火用分析可以帮助企业更好地进行结构调整和优化，提高锅炉的热效率，从而节约成本。
此外，火用分析还可以帮助操作人员准确诊断锅炉的运行状况，及时发现锅炉存在的问题，并采取必要的措施来解决。
一旦发现问题，可以利用火用分析发现问题的原因，从而进行精确的检修，从而减少锅炉的故障率、提高锅炉的运行安全性。
以上就是火用分析方法在电站锅炉中的应用的主要内容，从以上可以看出，火用分析方法在电站锅炉中有着重要的作用，不仅可以有效提升锅炉的运行效率和安全性，还可以节约能源成本，弥补其他能
源紧缺所造成的损失。
因此，电站锅炉操作人员应该加强对火用分析方法的研究学习，掌握火用分析方法，更好地提高锅炉的运行效率和安全性，保证锅炉的正常运行。
