大容量sCO2锅炉烟气侧与工质侧匹配策略

为解决压降效率惩罚问题，大容量超临界二氧化碳(supercritical CO₂,sCO₂)锅炉需采用模块化设计。由于sCO₂锅炉入口工质温度高、管内换热系数低，炉膛冷却壁极易超温，冷却壁安全性为锅炉设计的关键难点。锅炉中，烟气侧热负荷分布与sCO₂侧参数与管排结构具有各自的分布特点。对烟气侧与sCO₂侧进行适当的匹配可有效降低冷却壁壁温。该文以1000MW等级二次再热sCO₂锅炉为例，建立耦合热力学循环与锅炉模块流动传热的数值模型，分析不同布置方案下冷却壁壁温，提出降低大容量sCO₂锅炉冷却壁壁温的烟气侧与sCO₂侧匹配策略。结果表明，在烟气全温区范围内，遵循低温工质匹配高热负荷原则，冷却壁分成6个模块的方案可有效降低冷却壁壁温；在炉膛内，遵循高许用热负荷匹配高热负荷原则，调整冷却壁模块的布置，可进一步降低冷却壁壁温。该文提出的匹配策略显著降低了冷却壁壁温，可为模块化锅炉的设计与布置提供一定参考。