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摘要
超临界二氧化碳(S-CO2)循环因其高效、紧凑、灵活的优势，有望成为新一代发电动力循环。选用三压缩末级部分压缩的循环结构，将其应用到20 MW S-CO2燃煤发电系统中，并对发电系统的关键部件进行一维设计。设计结果表明，透平和压缩机尺寸整体较小，尺寸优势明显，相比水机组具备明显的竞争力；基于不同容量锅炉的体积变化规律，合理推断由于炉内CO2工质换热系数较小，使得S-CO2锅炉相比水机组锅炉体积有所增加；基于印刷电路板换热器的回热系统占地较大，在本文设计条件下回热器总体积约为18.95 m3,远超现有水机组回热器总体积，问题显著。因此，进一步从回热器换热效果角度探究了回热系统特性，讨论了现有技术面临的困难与瓶颈，发现循环热效率与回热系统体积存在着较强的制约关系，进而对回热系统进行了成本分析，在考虑基础建设费及人工费后，回热系统的投资成本约为9 347.47万元，初始投资成本较高。同时发现，印刷电路板换热器在缩小回热系统体积方面的潜力有限，因此仍需研发新的换热器形式，实现换热系数的量级性提升。最后，针对回热系统体积问题，提出了S-CO2燃煤发电系统的一体化布置方案，通过空间布置的优化实现了系统的整体紧凑性。我国正在推进中等容量S-CO2燃煤发电系统示范，此项研究为示范电站建设提供了新的技术思路。
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