东南大学段伦博教授为您讲解燃煤sCO2布

超临界二氧化碳(supercriticalcarbondioxide,sCO2)布雷顿循环作为动力循环的主要优势是效率高、结构简单、系统紧凑、热源适应性广，有望在下一代核反应堆、燃煤电站、余热回收及可再生能源(太阳能、地热能等)领域得到大规模应用。sCO2循环燃煤电站的发展可分为以下2条路径：①间接加热式sCO2循环取代蒸汽朗肯循环应用于燃煤电站，可与煤粉锅炉、循环流化床锅炉、富氧燃烧等技术相结合；②发展更加高效且固有碳捕捉能力的直接加热式sCO2循环燃煤电站技术，与带有碳捕捉(carboncaptureandstorage,CCS)的整体煤气化联合循环(IGCC)电站竞争。

摘要

超临界二氧化碳(supercriticalcarbondioxide,sCO2)布雷顿循环作为动力循环的主要优势是效率高、结构简单、系统紧凑、热源适应性广，有望在下一代核反应堆、燃煤电站、余热回收及可再生能源(太阳能、地热能等)领域得到大规模应用。作为新型动力循环工质的sCO2具有温和的临界点条件(31.1℃/7.38MPa)，同时在临界点附近物性变化剧烈。鉴于我国以煤为主的能源结构及严峻气候挑战，sCO2动力循环与富氧燃烧、流化床锅炉、煤气化等技术结合为实现煤炭的清洁高效低碳利用提供了新的思路。笔者分析了sCO2工质的性质，介绍了间接加热式和直接加热式两类sCO2布雷顿循环的基本原理，总结了sCO2动力循环应用于燃煤电站的研究进展。sCO2循环燃煤电站的发展可分为以下2条路径：①间接加热式sCO2循环取代蒸汽朗肯循环应用于燃煤电站，可与煤粉锅炉、循环流化床锅炉、富氧燃烧等技术相结合；②发展更加高效且固有碳捕捉能力的直接加热式sCO2循环燃煤电站技术，与带有碳捕捉(carboncaptureandstorage,CCS)的整体煤气化联合循环(IGCC)电站竞争。分析了sCO2动力循环与燃煤电站结合的多种技术方案，讨论不同方案的优势、技术挑战与发展方向。在此基础上，重点阐述了sCO2作为工质在常规管径圆管、细管道圆管、微细管道圆管及印刷电路板式换热器(printedcircuitheatexchanger,PCHE)中的传热试验研究和传热特性，总结了sCO2工质在圆管内和PCHE内流动传热经验关联式并进行分析比较，同时介绍了sCO2工质流动传热的数值模拟研究。最后，从基础理论、系统设计、设备研发层面指出了现有研究的不足和对未来研究的展望。CO2减排在未来几十年将是燃煤发电的主要研究方向，具有更大效率优势和固有碳捕捉能力的直接加热式sCO2循环燃煤发电技术将引起更多

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