燃煤机组节能减排形势越来越严峻，采用合适的方法开展电站锅炉节能生产和清洁生产评价方法研究已经成为重要课题．基于热力学第二定律的火用分析方法，可对锅炉设备效率和污染物排放特性进行详细分析研究，也是研究人员建立综合考虑锅炉经济性和环保性的评价体系的重要应用方法．
1、火用方法在锅炉经济性分析中的应用
在针对锅炉的研究工作中，董厚忱将火用分析方法应用于锅炉分析的最前端——设计计算，得到输入锅炉的燃料等物质的火用与有效利用率及各项火用损失率间的平衡关系，从而分析能源利用的合理性，此外，还计算了各级受热面的火用利用率，分析出高烟高温区域受热面火用效率较高的主要原因是能级利用程度的更加完善．
针对火用方法计算电站锅炉运行经济性，国外学者ROSEN M A和REGULAGADDA P'171分别运用热力学第一定律和第二定律对燃烧过程和换热器传热过程进行计算，得出热效率和火用效率；总结出火电厂绝大部分火用损失发生在锅炉侧，即锅炉是火电厂系统不可逆过程的主要来源．CONNELL和KOSHLAND[181指出，化石燃料的能量使用损失效率等于火用损失与输入烟的比值，因此锅炉燃料燃烧的火用效率也就被赋子了实际意义，研究结果表明，锅炉内主要火用损过程为燃烧过程和传热过程，燃烧过程降低火用损失的措施有调节空气系数和进口空气温度．
三门峡富通新能源销售的生物质锅炉主要燃烧木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料，如下所示：
KAUSHIK S C[19]对燃煤电厂和燃气电厂进行了详细的热量计算和不可逆火用损失计算，结果表明，锅炉的火用损失主要发生在炉膛的燃烧过程中，这可能是由于燃烧不完全、隔热效果较差和熵产较大引起的，而并非热量计算结果所表明的凝汽器是火用损失的主要设备，揭示了从不同角度进行火用分析的重要性．
近些年来，国内学者对我国电厂进行实际计算分析，并对火电机组尤其是锅炉部分设备和装置的改造[20,21]进行了大量研究，包括如何提高给水温度，同时在保证锅炉排烟温度不变的前提下适当提高二次风温等，陈莉[22]提出将火用方法用于锅炉效率计算和性能分析，并对火用分析编制应用程序，得出了锅炉的火用效率及其各部位、各过程的火用损失大小，并把所得到的结果与对锅炉热量平衡分析得到的结果进行了对比，发现锅炉的火用损失主要包括燃烧过程的火用损失和传热过程的火用损失，这就为进一步提高锅炉的效率指明了方向，即主要从燃烧、传热过程人手，通过富氧燃烧、提高蒸汽初参数等方法来减小锅炉的煤耗．
2、火用方法在锅炉污染物排放特性分析中的应用
焖方法可以用来提高社会与自然发展的可持续性．CORNELISSEN [23]指出在获得可持续发展中的一个重要因素就是利用火用分析，由于能源内部的不可逆性，焖损失可能会发生，因此应尽量减少该类损失以获得可持续发展，此外，还指出环境影响与排放物和资源枯竭的关系可以根据在物理原则上创建的火用为基础来进行表达．
现有的许多火电厂环境污染的评价指标，大多是对某一污染物质的数量进行单项比较，综合评价电厂性能的定量指标较少．研究人员认为，火用是衡量系统损失和环境损失之间合适的联系，焖方法可以对锅炉污染物排放到环境中所造成的影响进行定量评价分析．锅炉系统火用的量级取决于锅炉系统和环境的状态，只有当该系统与环境相平衡时，损失才为零，戴恩贤24]指出系统火用与环境的关系，如图1所示，他还提出基于火用概念的环境污染定义可以建立系统排放的废弃物和废热火用计算模型．在锅炉系统中，废物火用主要是指从烟气、固体燃烧废料、废水，以及废热中离开发电厂进入环境时所具有的火用，
在计算锅炉污染物总焖时，需要考虑不同污染物对环坑危害程度的不同，MIRCEA等以C0为基准，比较人在S02，NOx，C02的环境中能够忍受的浓度和时间，利用“等价C02排放量”来确定污染程度的倍数关系，计算得出的火用损，从能量利用角度来看，是物质或系统作功能力的损失，从环境角度来看，这些火用所具有的势差是环境损害的度量．ROSEN M A和DINCER I等人综合提出了锅炉火用效率和锅炉媚损对环境影响之间的关系，研究了火用效率对S02，NOx，C02等污染物的排放和对环境承受指数的影响．
3、火用方法在锅炉经济性和环保性统一评价中
的应用
由于提高锅炉效率和降低污染物排放对环境的影响是相互联系、相互促进的，锅炉效率的提高，尤其是提高燃烧和传热过程的火用效率，对资源的有效利用、环境的可持续发展也会带来新的改善．降低污染物排放，也就是减少了损失的高品位能量，即提高了锅炉效率．实现燃煤锅炉经济性和环保性的共同提高将是未来锅炉经济运行及节能改造的发展趋势．
国内外学者就此问题进行了相关研究．MARC A Rosen分别应用第一、第二热力学定律对锅炉系统可利用能量的效率、过程的性能进行了计算，并绘制了焖流图和能流图，从热经济学角度和环境收益角庋建立了评价指标．IBRAHINDincer[27 3指出火用是解释能源消耗对环境影响的最好工具，分析了火用和经济、环境等可持续发展之间的关系，火用效率的提高可以降低火用损并降低作为污染排放的火用，以减少对环境的破坏．
焖理论充分解释了能量消耗损失的原因，对于未来能源使用效率有更准确、科学的评估和预测，将会成为可持续发展的重要测评工具．将火用论应用到实际锅炉计算的最终目标是得出完善的节能减排的统一定量评价方法，找出设备或运行过程中火用利用率最低的部分，并可以提出具体合理的改造方法．
目前火用理论在火电厂中的应用，学者们需要进一步研究分析以下5个方面的内容．
(1)传统火用分析方法需要结合其他理论，如结合单耗分析方法、熵分析分法等进行完善与改进，使其对实际运行进行指导，此为基础，也是创新关键．
(2)国内超（超）临界600 MW及以上机组正相继投入运行，对这些大型火电机组锅炉热力系统进行火用分析的工作较少，且较常用矩阵法进行定量计算分析，要构建更加完善的用于实际运行的火用分析数学模型，采用更加科学准确的分析求解方法，为大型火电机组的节能提供理论依据，
(3)火用分析可通过分析高品质能量低利用效率部分来设置更高效的能源系统的边际状态，如对锅炉各个受热面子系统或燃烧、传热过程进行火用分析以确定具体低效率位置等．
(4)对污染物控制设备的火用计算分析可以进一步揭示锅炉侧节能环保工作，如综合计算脱硫脱硝、除尘等系统的能耗及废物火用对环境的定量影响，对锅炉热经济性与环保性的综合定量评价方法的建立将起到重要作用．
(5)要努力将理论与实际运行接轨，减少节能减排分析的抽象性，增加实际可操作性，根据锅炉各受热面以及环保设备具体的火用分析结果，调整运行参数和设备改造方向．
4、结语
随着火电装机容量的增加，燃煤锅炉是节能减排工作重要的研究对象，针对燃煤锅炉绘制受热面和污染物控制设备系统流程图，并进行火用分析计算，建立锅炉经济性能和环保性能的统一评价指标体系，确定锅炉运行最佳工况，避免低效高排放等问题，是火电厂未来理论研究及工程应用的迫切需求．
基于火用理论综合考虑经济性和环保性，绘制相应的火用表、火用图，得出了两个性能最佳结合点．节能减排综合模型的建立意义重大，并将成为评价火电厂锅炉性能好坏、指导实际改造、故障诊断和优化运行的重要方法和指标．
