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分析及热经济学. PFBC 联合循环系统示意图. 采用正压流化床燃烧，加热水变蒸汽，进行蒸汽轮机发电，高温中压烟气净化后在燃气轮机发电，余热加热给水，实现能量的高效利用。发电效率 46% 。. 电厂循环系统能量损失. 热力学第一定律 把各种不同形式的能量的 数量 联系了起来说明不同形式的能量可以相互转换，且在转换中数量守恒。 热力学第二定律 进一步指出，不同形式能量的 品质 是不相同的，表现为转换为功的能力不同。 因此，能量除了有量的多少外还有 品质的高低 。. 概念的提出.
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PFBC 联合循环系统示意图 采用正压流化床燃烧，加热水变蒸汽，进行蒸汽轮机发电，高温中压烟气净化后在燃气轮机发电，余热加热给水，实现能量的高效利用。发电效率46%。
电厂循环系统能量损失 热力学第一定律把各种不同形式的能量的数量联系了起来说明不同形式的能量可以相互转换，且在转换中数量守恒。 热力学第二定律进一步指出，不同形式能量的品质是不相同的，表现为转换为功的能力不同。 因此，能量除了有量的多少外还有品质的高低。
概念的提出 在以环境参数为基准的条件下，从任一给定形式的能量中可能获得的最大功就是用，其余部分为无。 热用 Ex,Q=Q(1-T0/T) 热无 An,Q= Q(T0/T) 最早由MIT的Keenan教授在1941所著的《Thermodynamics》一书中提出了有效能(Availiable Energy)的概念。目的是为了度量能量的品质及其可利用程度，或者比较不同状态下系统的作功能力大小
的基本概念 能量的分类 根据热力学第二定律，按能量转化为有用功的多少，把能量分为三类： ⑴高级能：可以不受限制地、完全转换的能量。例如电能、机械能。从本质上来说，高级能是完全有序运动的能量。它们在数量上与质量上是统一的。 ⑵中级能：具有部分转换能力的能量。例如热能、物质的热力学能、焓等。它只能一部分转变为第一类有序运动的能量。它的数量和质量是不统一的。 ⑶低级能：受自然界环境所限，完全没有转换能力的能量。例如大气环境、海洋所具有的热力学能。虽然它们具有相当数量的能量，但在技术上无法使它转变为功。 ：在一定环境条件下，通过一系列（可逆过程）的变化，最终达到与环境处于平衡时，所能做出的最大功。或者说，某种能量在理论上能够可逆地转换为功的最大数量，称为该能量中具有的可用能，用Ex表示。能量中不可用的那部分称为 ，用An表示。即总能量E=Ex+An。
的基本概念 能级：在能量中所含用的多少反映了该能量的质量的高低。通常将能量中用所占的比例称为“能级”，也叫“有效度”，用 表示。 对于高级能， =1；对于低级能， =0。对于中级能， <1。 用平衡：能量守恒是一个普遍的定律，能量的收支应保持平衡。但是，用只是能量中的可用能部分，它的收支一般是不平衡的，在实际的转换过程中，一部分可用能将转变为不可用能，用将减少，称为用损失。用平衡是用与用损失之和保持平衡。 设穿过体系边界的输入用为 ，输出用为 ，内部用损失为 ，用在体系内部的积存量为 ，则它们之间的平衡关系为
用的计算 热量 ：热量是一个系统通过边界以传热的形式传递的能量。系统所传递的热量在给定环境条件下，用可逆的方式所能做出的最大功称为该热量的用ExQ。 热量所能转变为功的数量与它的温度水平有关。如果从热力学温度T的恒温热源取得热量Q，当环境温度为T0时，根据卡诺定理，通过可逆热机它能转换为功的最大比例（最高效率）是取决于卡诺热机的效率： 由上式可知，热量用等于该热量与卡诺系数的乘积。传递的热量的温度水平愈高，环境温度愈低，则卡诺系数及热量用愈大。 当热源的热容量有限，放热过程中热源温度从T降至T0时的热量用为：
用的计算 开口体系工质的用：如图，开口系所具有的用值是指经过一系列状态变化过程后，最终达到与环境平衡时（环境状态下各状态参数用下标0表示）所能做出的最大功WMAX。 要使做出的功为最大，这一系列的过程必须是可逆过程。设在这些过程中，做功W1，放热Q1。假设通过可逆热机放热做功W2，最终向环境放出热Q0。因此，它共能做出的最大功应为 WMAX = W1 + W2 根据能量平衡关系，将热机也包括在体系之内，则 H = H0 + W1 + W2 + Q0 所具有的用值为 Ex = Wmax = W1 + W2 = H - H0 - Q0 对于可逆过程有 Q0 = T0 (S - S0) 代入上式用值为 Ex = H - H0 - T0 (S - S0) 开口体系的用
用损失的计算 节流过程 节流过程与外界没有功量和热量的交换，因此，能量平衡关系式是进、出口的焓相等，认为是没有能量损失。即 H1 = H2 从用平衡来看，它是一个不可逆过程，将有用损失。其用平衡关系为 Ex1 = Ex2 + Iint 内部用损失为 Iint = Ex1 - Ex2 = H1 - H2 - T0 (S1-S2) =T0 (S2-S1) 节流过程 由上式可见，内部用损失与熵增成正比，即与过程的不可逆程度成正比。
用损失的计算 物质实际的加热或冷却过程，是在有限温差下进行的传热过程。有温差的传热是不可逆过程，即使没有热量损失，也必然会产生用损失。 传热用损失 设从温度为TH的高温物体向温度为TL的低温物体传递了微小热量 ，环境温度为T0，且TH>TL>T0。在无散热损失时，能量平衡关系为 高温物体失去热量用和低温物体得到的热量用分别为 传热用损失为 温差传热过程 传热过程将造成用损失，并且，温差越大，传热用损失越大。
蒸汽动力循环用流图 燃煤锅炉系统示意图 锅炉蒸发量D=410t/h 蒸汽参数：压力p=9.81MPa, 温度t=540 ℃ 给水温度ts=220 ℃, 排烟温度ty=132 ℃ 热平衡：热效率为 91.47% 排烟热损失 6.07% 不完全燃烧与散热损失 2.45% 平衡： 效率为 46.55% 排烟 损失 0.92% 不完全燃烧与散热 损失 2.11% 燃烧 损失 30.86% 传热 损失 19.56% 注：理论燃烧温度 tad=1864.37 ℃ 蒸汽动力循环用流图 各项 用损失：A——燃烧；B——排气；C——给水传热；D——管道；E——汽轮机；F——冷凝器；G——给水泵 凝汽器：热量损失 59.07%; 用损失 3.2%
提高蒸汽动力装置用效率途径 提高锅炉用效率的关键是提高蒸汽吸热平均温度。 提高蒸汽压力P1可以提高蒸汽动力装置的用效率。 再热循环提高了吸热平均温度，从而提高锅炉用效率。 回热循环通过冷凝水温度来提高吸热平均温度，从而提高锅炉用效率。
IGCC 系统示意图（ Piñon Pine） 煤在纯氧条件下气化，产生合成气，再净化后成为干净的合成气（CO和H2），然后到燃气轮机燃烧发电，中温排烟通过余热锅炉加热水变成蒸汽，在蒸汽轮机发电。
燃气-蒸汽联合循环 上述提高吸热平均温度、减少传热温差以减少传热用损失的措施受到了工质热物理性质和材料的限制。如果将燃气循环与蒸汽循环结合起来，组成燃气—蒸汽联合循环，首先利用燃烧产生的高温烟气推动燃气轮机直接做功，做完功后的高温废气再作为余热锅炉的热源，用以加热水产生蒸汽，再由蒸汽推动汽轮机对外做功，将可使总的效率达到40%~47%。 如左图，燃气轮机的排气放热过程4-1是在余热锅炉内完成的。在锅炉内将热传给水，完成6-7-8的汽化过程。余热锅炉内的燃气放热平均温度T2m与蒸汽吸热平均温度T3m之间的温差比一般的锅炉要小得多，传热用损失较小。
PFBC 联合循环系统示意图 采用正压流化床燃烧，加热水变蒸汽，进行蒸汽轮机发电，高温中压烟气净化后在燃气轮机发电，余热加热给水，实现能量的高效利用。发电效率46%。
PFBC锅炉难题1：压力外壳 高70 英尺 直径45 英尺 16 倍大气压 制作压力外壳的3英寸钢板
PFBC锅炉难题2：高温旋风分离器 要达到除尘效率98％，材料难度大，成本高
