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摘要
燃煤超临界二氧化碳发电机组具有高效灵活的优势，对促进我国传统火力发电由基础负荷向调峰负荷转变具有重要作用。超临界二氧化碳锅炉是燃煤发电与超临界二氧化碳循环结合的关键核心设备，为了理清超临界二氧化碳锅炉的技术难点和研究进展，本文系统梳理国内外超临界二氧化碳锅炉研究现状，总结分析了超临界二氧化碳锅炉技术难点和解决方案的特点，指出了超临界二氧化碳锅炉的未来研究方向。主要结果为：（1）相比传统蒸汽锅炉，超临界二氧化碳锅炉工质平均吸热温度更高，因而受热面温度也更高，受热面超温的风险更大；超临界二氧化碳锅炉的工质流量是传统蒸汽锅炉的6～8倍，受热面阻力控制难度更大；超临界二氧化碳锅炉污染物生成量和脱除方案具有独特性。（2）耦合烟气侧和工质传热的数值模拟方法，可以用于优化燃烧系统和受热面布置，从而降低受热面超温的风险。（3）辐射受热面并联的方法可以显著降低锅炉的阻力，但是会使炉膛结构更加复杂。（4）目前关于超临界二氧化碳锅炉污染物排放和脱除方法的研究还较少，缺乏全面的研究和切实可行的方案。目前学术界和工业界对超临界二氧化碳锅炉的研究多停留在理论分析和设计优化方面，实验研究和工程示范较少，存在减阻方案不理想，污染物排放特性和控制方法不全面，灵活性研究缺乏等问题。为了推动燃煤超临界二氧化碳循环发电技术走向工程应用，未来需在下列方向取得突破：简单易行的超临界二氧化碳锅炉减阻方案，系统全面的超临界二氧化碳锅炉的污染物排放特性和控制方法，超临界二氧化碳锅炉灵活特性和受热面应力调控方法，以及超临界二氧化碳锅炉的实验或工程示范。
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