超临界二氧化碳循环混合工质热力学性质研究进展

超临界二氧化碳（S-CO2）循环因清洁、高效、低碳的特性受到广泛关注，其中半闭式循环使用的工质为CO2混合体系，因此对CO2混合体系热力学性质的认识和描述提出了新的要求。本文综述了含CO2混合体系热力学性质的研究进展，并结合S-CO2循环系统设计需求对研究现状进行分析。结果表明:相对于CO2纯工质，CO2混合体系的单相区密度（即pvTx性质）、比热容、声速等基础数据均非常缺乏；已有的半理论状态方程精度需要进一步提升，多参数状态方程需扩大有效应用范围。建议面向S-CO2循环需求，开展有针对性的热物性实验与理论研究工作。     

超临界二氧化碳循环工质热物性研究进展

超临界二氧化碳（S-CO₂）循环是近年来受到广泛关注的发电技术。工质热物性是循环设计和优化的基础。本文综述了CO₂热力学性质和输运性质的实验数据和计算模型的研究进展，并结合S-CO₂动力系统的设计和运行需求进行了分析。针对研究现状，指出了亟待解决的问题:近临界区实验和理论研究尚有不足；比热容、声速、黏度和导热系数在液相区和高温高压区实验研究存在空白；已有的多种计算模型缺乏针对发电循环应用的系统评估和比较等。建议针对S-CO₂循环需要的CO₂热物性在具有空白区域重点开展实验和模型工作，并对已有工作进行系统评估。     

超临界二氧化碳布雷顿循环效率分析

以带回热的简单超临界二氧化碳(S-CO_2)布雷顿循环为研究对象,详细阐述了循环效率的分析计算方法和过程,讨论了透平入口温度和压力、压缩机入口温度和压比、透平和压缩机效率、回热器效率、压损等因素对循环效率的影响。进一步对于再压缩循环的分析表明,再压缩循环可解决"夹点"问题,从而显著提高循环效率。     

超临界二氧化碳动力循环研究进展及展望

超临界二氧化碳（S-CO₂）动力循环具有效率高、系统紧凑及灵活性高等优点，未来可取代或部分取代水蒸气朗肯循环，实现高效热功转换。本文从能量传递转换机理、关键部件研发以及系统设计等角度，总结了国内外研究进展。已有研究表明，目前已成功展示小型径流式透平S-CO₂循环系统，但CO₂泄漏等导致系统性能降低，大型轴流式透平系统可能不会出现小型系统类似问题。综述了我国在S-CO₂循环方面的研究进展。围绕大型S-CO₂燃煤发电系统能量传递转换机理及系统概念设计，提出了锅炉模块化设计，将锅炉压降降低到与水蒸气锅炉相当甚至更低的水平；提出了顶/底复合循环，彻底解决了锅炉烟气热量全温区吸收问题。建立了高温高压CO₂传热实验系统，获得了宽广参数范围内的实验数据，引入超临界类沸腾概念并提出超临界沸腾数及K数，获得了高精度预测超临界传热恶化及传热系数的广义关联式，提出了控制壁温的S-CO₂锅炉概念设计等。在此基础上，提出了需加强的研究方向，包括适合不同热源（核能、太阳能、化石能源）的S-CO₂循环构建，回热器、压气机及透平等关键部件设计及制造技术，关键部件及全系统的控制运行技术，以及不同功率等级的S-CO₂循环的示范系统等，为S-CO₂发电的商业应用奠定理论和技术基础。     

超临界二氧化碳600 MW燃煤发电系统热力学性能仿真研究

本文采用Ebsilon软件对超临界二氧化碳布雷顿循环600 MW燃煤发电系统进行仿真研究,分析该系统主压缩机入口/出口压力、再热透平入口压力、压缩分流系数以及主/再热气温对其热力学性能的影响。研究结果表明:系统发电功率和循环效率随主/再热气温的提升而升高;主压缩机入口和出口压力存在最佳值;系统循环效率受压缩分流系数的影响较大,压缩机的总耗功量随压缩分流系数的升高而增大,导致系统发电功率降低;再热透平入口压力对系统循环效率影响较小。通过遗传算法对发电系统多参数进行优化可得,当主压缩机入口及出口压力分别为7.94、30.94 MPa,再热透平入口压力和压缩分流系数分别为17.88 MPa和0.30时,系统循环效率最高可达48.89%。     

超临界二氧化碳燃煤发电系统热力性能分析

基于热力学第一、第二定律,针对超临界二氧化碳(S-CO₂)再压缩循环、再压缩再热循环、部分冷却循环、部分冷却再热循环燃煤发电系统,采用MATLAB软件分别进行参数计算与分析。随后分别讨论了分流系数,主压缩机出口、入口压力对系统循环效率、各设备及系统?效率的影响,并对4种循环系统进行了对比分析。结果表明：不同循环布局下或同一循环布局,不同运行参数下,循环效率随相同参数的变化规律不同;分流系数存在使循环效率、?效率达到最高的最优值,主压缩机出口、入口压力与分流系数对循环效率的影响存在耦合关系;对于不同参数变化,系统?效率主要受不同设备?效率的影响;再热可提高系统循环效率和?效率,有部分冷却的循环对参数变化敏感度相对较低。     

超临界二氧化碳动力循环余热利用方案优化研究

针对燃气轮机余热利用问题，以有回热的超临界二氧化碳(S-CO₂)动力循环为基础，引入中间冷却、中间再热和分流再压缩技术，建立6种循环方案。分别以S-CO₂动力循环的循环效率最高和循环净输出功最大为优化目标，采用遗传算法对各方案的参数进行优化，并对每个方案的优化结果进行经济性比较。结果表明：以循环效率最高为优化目标时，引入一次中间冷却、一次中间再热和一次分流再压缩都能不同程度提高循环效率，其中引入一次分流再压缩和一次中间再热的方案6循环效率最高，达到43.29%；以循环净输出功最大为优化目标时，引入一次中间冷却可以增大输出功，引入一次中间再热会减小S-CO₂动力循环净输出功，而一次分流再压缩退化为无分流方案，其中引入一次中间冷却的方案2净输出功最大，为82 620.02 kW;6个方案的经济性均在以S-CO₂动力循环净输出功最大为优化目标时更具优势，原因在于这种情况下对燃气轮机排烟的余热利用效率更高，其中方案2运行20年收益最大，为50.65亿元。     

螺旋管内超临界二氧化碳换热性能的模拟和试验研究

对超临界二氧化碳(S-CO₂)在螺旋管内的对流换热性能进行模拟和试验研究。探讨了热流密度q、质量流量G、节距P、管内径d、螺旋半径R等流动、结构特性对流动传热的影响，并对各结构特性灵敏度做了量化分析；搭建了闭式循环的S-CO₂测试平台，对螺旋管内S-CO₂对流换热性能进行了试验研究，并基于试验工况数据验证了数值模拟的准确性；对数据进行处理，拟合出了S-CO₂的传热关联式。该研究为S-CO₂螺旋管式换热器的热力设计方法奠定了基础，并在核电及光热发电领域具有一定的工程应用价值。     

超临界二氧化碳部分冷却布雷顿循环参数优化

针对一级再热超临界二氧化碳部分冷却布雷顿循环建立循环热力学模型,分析循环关键参数对循环热效率的影响。结果表明:最佳再热压力的最佳值约为第一级透平的0.5倍;在给定条件下,使压缩机入口参数接近于临界值、减小夹点温差、提高透平入口温度、提高压缩机效率和透平效率都可以提高循环热效率;透平效率对循环热效率的影响大于压缩机效率对循环热效率的影响。     

超临界二氧化碳闭式循环性能仿真研究及应用

为了研究超临界二氧化碳闭式循环动力系统的稳态性能,本文通过整合压缩机、透平、换热器、管道等动力系统主要部件的数学模型,形成各部件共同工作需要满足的非线性方 程组,发展出了超临界二氧化碳闭式循环系统级模型。采用建立的系统级模型对比分析了10 MW等级简单循环和再压缩循环系统在设计状态和非设计状态的性能。结果表明:在设计状态下,再压缩循环的热效率高于简单循环;在非设计状态下,如果不优化分流比,再压缩循环的性能下降速率更快。     

超临界机组工质特征以及启停控制策略

为了分析火电机组工质在超临界运行时的特性,对机组进行较为合理的启停控制,基于热力学第二定律建立了600 MW火电机组的动态仿真模型.得到了火电机组在超临界运行时的过热以及再热循环两个阶段的工质温度实时动态变化的特性,对机组进行科学合理的分级控制策略,火电厂可实现对发电机组的自启停控制,结果表明本文所提模型能够较为精确的对超临界火力发电机组工质特性进行模拟预测,制定的分级控制策略能够对火电机组进行科学合理的控制.     

二氧化碳动力循环在太阳能热利用的应用分析

在太阳能热利用领域,以二氧化碳为工质的动力循环主要有跨临界朗肯循环和超临界布雷顿循环。在太阳能集热器温度为200~1000℃和二氧化碳工质压力在10~40 MPa的范围内,采用MATLAB软件编程,计算和比较这两种循环的热效率。在较高温度下,随工质压力升高,两种循环热效率均增大;但在较低温度下,两种循环热效率的变化却相反;并且在一定温度以上,超临界布雷顿循环热效率总是高于跨临界朗肯循环。通过拟合得到两种循环热效率相等的关联式。结合实际条件,太阳能集热器温度为350℃以上时应采用超临界布雷顿循环;而在350℃以下,宜采用跨临界朗肯循环。     

CO2活化氮掺杂炭气凝胶的制备及其性能研究

以间苯二酚、甲醛、氧化石墨烯和三聚氰胺为原料,通过溶胶-凝胶法制备氮掺杂炭气凝胶,再对其进行CO₂活化。用X射线衍射光谱法（XRD）、扫描电子显微镜法（SEM）、X射线光电子光谱法（XPS）和N₂吸附等进行物理性能分析,用交流阻抗谱、恒流充放电测试等进行电化学性能测试。随着活化温度的提高,材料表面形成了密集的具有大量孔的内部相互交联的网络结构。当活化温度为900℃时,所制备的样品比表面积最高,由NCAG-4的1 194 m²/g增大到CO₂-900-NCAG-4的1 849 m²/g。在经过活化以后,CO₂-900-NCAG-4表现出了最佳的电化学性能,将其组装成超级电容器,充放电循环2 000次后电容保持率达94.31%。     

二氧化碳热泵热水器系统及压缩机的研发现状

二氧化碳热泵热水器由于其环保、节能的特点日益引起人们的关注，特别是其关键部件-压缩机的研发也逐渐成为业界的研究热点问题。本文概述了二氧化碳热泵热水器系统的发展现状，并特别针对几种结构型式的压缩机的研发现状进行了综述。     

A method for evaluating effects of energy efficiency improvement on carbon dioxide emission reduction

Global warming due to increasing atmospheric carbon dioxide (CO₂) is a matter of serious concern. Energy efficiency improvement has been considered to be the most effective strategy for reducing CO₂ emissions. The acceleration of R&D for energy technologies which have large effects on CO₂ emission reduction should be effective in abating global warming. In this study, the author proposes a method for evaluating the effects of energy efficiency improvement on CO₂ emission reduction. This method utilizes a compact energy system model combined with analytical calculations. Using this method, effects of energy efficiency improvement in Japan in the year 2030 are analyzed. Energy efficiency improvement in thermal power generation, nuclear power generation, and heat utilization are especially effective for reducing CO₂ emissions. The author estimates that CO₂ emissions per capita can be stabilized at the present level by energy efficiency improvement.     

超临界二氧化碳循环关键部件成本模型研究进展

超临界二氧化碳(supercritical carbon dioxide,s CO₂)循环的应用在不同领域受到广泛关注，其成本效益评估体系仍不完善。获得准确的sCO₂循环部件成本，将使sCO₂循环的设计目标从效率最优转向成本效益最大化。该文分类综述sCO₂循环关键部件成本公式的研究进展。目前，成本公式通常为“缩放参数”的幂函数，函数待定系数确定方法各不相同。基于独立构建的sCO₂循环热力计算模型，对比分析现有sCO₂循环部件成本公式特点。结果表明，在主气参数与循环布置相同的情况下，不同成本公式计算结果相差较大，其中较高的成本是参考成本关系缩放不合理造成。透平成本计算结果普遍偏大，压缩机成本两级分化明显。换热器成本的研究，考虑因素多样，综合来看，基于热导确定成本更能体现换热器成本特性。针对研究现状，指出sCO₂循环部件成本计算亟待解决的问题主要有：选用非特定用于sCO₂循环的部件成本公式，缺乏合理性验证分析；成本公...     

中速磨煤机用碳精密封环材质对比与选择

碳精密封环是火电厂中速磨煤机中量大面广、易损的关键性和基础性零部件。针对电厂用户对碳精密封环选用不当导致磨煤机密封环费用成倍增加甚至影响生产的现状,比较了浸锑碳精密封环和浸树脂碳精密封环的制备工艺、加工工艺和生产成本的重大差异,对材质的机械性能、适用条件、使用效果和使用寿命进行了详细分析,确定了根据磨煤机的煤质情况、以满足磨煤机大修周期使用寿命为前提的最佳碳精密封环性价比选择原则。介绍的碳精密封环材质重量识别方法简单,可帮助电厂正确识别和选择碳精密封环。     

综合利用低品位余热与LNG冷能的复合循环系统

提出了一种可以实现低品位热能与液化天然气(LNG)冷能综合利用的复合式循环系统,以实现不同温度区间的循环匹配及热能梯级利用,并运用热力学定律对循环系统各部分性能进行热力性能分析,研究了复合循环系统各部分关键参数对系统性能的影响.结果表明：在给定工作条件下,系统的净发电效率和可用能效率分别达到了39．4％和47．33％;系统性能受循环工质状态参数和质量流量变化的共同影响,两者的综合作用效果决定了系统的优化方向.     

基于量化模型的电能计量器具综合质量评价方法研究和实践

电能计量器具质量管理以检测为主的传统方式,只能对单个检测样品质量作合理判定,无法对公司系统内的电能计量器具质量作出科学、合理的定量评价。针对传统管理方式的局限性,引入全生命周期质量管理理念,利用原有营销信息系统作为数据收集与实施载体,建立以设备供货、运行、退役等阶段质量管理数据为基础的电能计量器具质量评价体系。按照评价体系设定的评价模型从产供货质量、运行故障、质量事件等维度对电能计量器具质量进行综合评分,实现了在"同一标准、同一体系"下对供应商设备质量的统一、客观、定量评价,作为公司开展电能计量器具质量管理工作的重要依据。     

低产低渗油田注二氧化碳驱油效益开发地面关键设备创新与应用

二氧化碳驱油可实现低产低渗油田的有效开发,但由于采出油井逐渐见气、部分见气量大,常规处理设备和工艺无法适应,严重影响生产.本文经过多年现场跟踪与试验,发明了新型油井井场分离集油设备、创新了气液一级分离设备结构,解决了气液分离效果不好、生产无法平稳运行的问题;创新了分离沉降加热缓冲组合设备和天然气干燥除油组合设备,该设备...