超临界CO2在电力行业的应用及现状

曹 蕾，孙登科，李维成，陈 阳，周松锐

(东方电气集团东方锅炉股份有限公司，四川 成都 611731)

0 引 言

超临界二氧化碳(sCO2)是CO2的超临界状态，兼有气体、液体的双重特点且具有许多其他超临界流体不具备的性质，在传统的萃取、材料清洗、涂料、染料行业等已有应用。

利用超临界二氧化碳(sCO2)循环发电的概念和可行性研究始于20世纪60年代[1]，但由于研究条件、设备设计制造技术的限制，发展较缓慢。2004年Dostal等[2]率先报道了将sCO2用于新一代核反应堆的研究，开启了将sCO2用作发电介质的技术和使用sCO2系统相应设备的研究热潮[3]。从sCO2的特性来看、因其临界点相比水的临界点非常容易达到，且有很多优于超临界水的特性，具备替代现有水工质作为能量吸收和转化工质的潜力。因此，sCO2对于提高能源利用效率、降低碳捕捉成本意义重大，已跻身成为燃煤发电前沿技术之一[4]。

中国进入“十三五”时期后，电力行业也开始深入产业结构的优化调整和转型升级，要建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系。采用sCO2的布雷顿(Brayton)循环发电具有更高的发电效率，其发电系统的压缩机、透平等机构紧凑、体积较小，可减小系统投资，也特别适合于核动力、舰船[5]等空间有限的场合。此外，sCO2的物性特点也决定了其在余热回收[6]方面具有广阔的应用前景。

本文介绍了sCO2的特性，归纳其在电力行业的应用和研究进展，然后对发展sCO2循环发电存在的共性问题进行总结，并对sCO2用于发电的前景进行展望。

1 sCO2特性

当CO2的温度超过31.1 ℃、压力超过7.38 MPa时，即进入sCO2状态。sCO2流体性质介于气体和液体之间，兼有气体、液体的双重特点且流体黏度低、接近气体，流动性强、易于扩散，密度大、接近液体，传热效率高、作功能力强，价格低、易得到，非易燃易爆、无毒[7]。

2 sCO2在电力行业的应用

sCO2发电属“热机”原理，其循环通常使用逼近理论最优的概括性卡诺循环—布雷顿(Brayton)循环，即以sCO2作循环工质，推动透平做功，将热源的热量转化为机械能，循环过程中sCO2无相变。热源可来自化学燃料燃烧、太阳能、核反应堆、工业废热、地热能等。

采用sCO2布雷顿循环作为热量吸收和能量转化系统，具有如下优点:① 热稳定性和物理性质良好。sCO2在临界点附近密度较大，可减小压缩功，在循环最高温度为500～700 ℃时即可达到较高的循环热效率，温度高于500 ℃后，其循环效率比蒸汽朗肯循环高3%～5%。② sCO2的高流体密度。可减小透平、压缩机等关键设备的尺寸，降低设备造价。以发电透平的尺寸为例，在相同发电能力条件下，CO2、He、水蒸气3种工质所需的透平尺寸比为1∶6∶30。③ sCO2的工作温度和工作压力相对较低、更易达到。目前的超超临界火电机组水蒸气的工作参数为550～700 ℃、27～35 MPa，而sCO2的工作温度、压力只需500～700 ℃、20 MPa[8]。

sCO2的布雷顿循环过程如图1所示，sCO2的压力和体积的变化按图中点1—2—3—4—1顺序循环。sCO2经过压缩机升压(1—2);然后利用换热器将sCO2等压加热(2—3);sCO2被加热后进入透平，推动透平转子做功(3—4);做功后sCO2进入冷却器，恢复到初始状态(4—1)，再进入压缩机形成闭式循环。在高于400 ℃时，sCO2发电效率已具有明显的优势，且随温度升高效率也显著提高，当温度达550 ℃时，发电效率可达45%[9]。

图1 基本布雷顿循环PV图Fig.1 PV diagram of basic Brayton cycle

典型的sCO2发电循环流程如图2所示。系统主要包括压缩机、高速透平、回热器/换热器、冷却器等设备。应用中，常加入中间冷却、分流、再压缩或多级压缩中间冷却等热力过程以提高循环效率。

图2 sCO2循环发电系统示意Fig.2 Sketch of sCO2 cycle power generation

2.1 火力发电

sCO2用于火力发电即是替代传统锅炉中的水蒸汽介质。此时，图2中的热源即为含碳原料燃烧放出的热量。sCO2循环无相变，压缩过程中消耗能量小，只占透平输出功的30%。常规He循环约占45%，燃气轮机则更高，占50%～60%。

2.2 核能发电

sCO2用核能发电时，若采用直接循环，则图2中的热源为核反应堆堆芯;若采用间接循环，则图2中热源则为核岛中的蒸汽发生器。sCO2布雷顿循环用于核能发电除了具有效率高、设备体积小等优势，在安全性上较蒸汽系统有极大改善，因此sCO2布雷顿循环成为第4代核电的备选方案之一[10]。

2.3 太阳能发电

综合sCO2布雷顿循环效率和现有材料的服役温度，500～700 ℃的运行温度最合适，而这正是太阳能光热发电的聚光器和吸热器可实现的温度。因此，近年来，不少学者开展了将sCO2循环应用于聚光型太阳能光热发电系统的研究[3,11-17]。在太阳能光热发电中，图2热源为经吸热器加热后的熔盐等介质。

2.4 余热回收

尽管各类工业废热属于低品位能源，但其储藏量巨大，分布广，即便是小部分得以利用，也很可观[18]。利用工业废热作为图2中的热源，搭配使用高效的微通道换热器(如印刷电路板式换热器(PCHE)[19-20])可使sCO2回收更多余热。

3 sCO2在电力行业的应用研究进展

近十年来，美国、英国、法国、中国、日本、韩国等均开展了sCO2用于发电的研究并形成了相关专利，部分国家已经开展了样机制造和试验。研究内容主要集中在sCO2循环系统的优化设计、主要设备设计和制造、材料选取以及sCO2的性质及腐蚀性研究等。

3.1 美国

美国的sCO2研究起步较早，研究较深入，中试装置正在建设中，具体见表1。

3.2 中国

中国华能集团、中国科学院、中核集团核动力研究院等单位开展了sCO2布雷顿循环系统及系统试验。其他企业、高校对sCO2的应用研究大部分集中在关键设备的设计、试验和传热理论研究。

表1美国开展sCO2循环系统的系统设计的公司和进展
Table1CompaniesthataredevelopingsCO2cyclesystemdesignandtheirprogress

单位名称研究方向及进展NREL、Abengoa Solar、Echogen Power、Sandia国家实验室、UW-Madison、Barber-Nichols、EPRI组成的团队世界上第1个兆瓦级的商用sCO2发电机组EPS100建于美国纽约,发电输出功率8 MW,采用双轴带回热的闭式布雷顿循环系统。研究项目管理、sCO2循环模拟、将sCO2加入太阳能光热系统、涡轮机和测试回路设计、压缩机和透平的制造、场地及系统安装和运行、材料腐蚀评估等方面,用以设计、制造和验证在700 ℃和干燥冷却条件下的10 MWe超临界CO2循环发电[21-22]Bechtel Marine Propulsion Corporation(BMPC)搭建了100 kW级的sCO2发电试验系统,该系统是一种双轴带回热的闭式布雷顿循环系统,由一台可变速涡轮机驱动压气机,另一台恒速涡轮机带动电动机。该系统验证了方案的可行性,但由于是缩比系统,总效率并不高Echogen针对余热发电研制出了sCO2发电系统。该系统可以通过阀门的调节满足不同余热温度的运行条件,并且保证余热发电效率达到30%。该系统可用于舰船发动机余热发电系统,将柴油机排出的中、高温烟气的热量加以利用,降低了能量的浪费,同时,还可用于燃气轮机联合循环发电,用sCO2取代传统的蒸汽循环MIT提出了再压缩sCO2冷却核反应堆的总体方案并进行了热动力设计,反应堆额定热功率为2 400 MW,涡轮机入口温度和压力分别为647 ℃和20 MPa,系统热效率为51%,净效率为47%[23]诺尔斯原子能实验室与贝蒂斯实验室(隶属美国海军堆项目组)探索sCO2布雷顿循环技术在船舶动力系统领域的应用。2010年,已建成一座100 kW电功率的整体试验系统,1 000～3 000 kW电功率的sCO2试验的前期工作也在进行中8 Rivers从2010年开始致力于sCO2循环的系统设置、优化以及试验研究。天然气的Allam循环是将燃烧产生的CO2回注到燃机室继续参与天然气的燃烧作功,达到控制燃机室温度和在乏气中便于收集纯CO2、降低CO2捕集成本的目的,属于对sCO2直接加热的利用方式[24-25]。此循环由8 Rivers公司下属NET电力公司、埃克斯龙电力公司和西比埃(CB&I)公司联合研发运行。目前3家公司正在德克萨斯建设50 MWth的燃用天然气、sCO2作循环介质的示范电厂,投运后还将示范Allam循环的全套可操作性[26]。NET公司还同日本东芝和英国Heatric公司合作,前者负责研发和提供新型sCO2燃机和透平,后者负责设计和制造PCHE。300 MWe的Allam循环天然气发电商业电厂正在设计阶段,预计2020年投入运营

总的说来，中国对于sCO2发电应用的开发整体相对滞后，研究方向和美国类似，主要集中在如下6方面。

3.2.1 sCO2的循环系统开发和效率

3.2.2 sCO2传热效率

黄彦平等[34]对加热工况下圆管内sCO2传热关系式进行了分类整理，分析发现现有的经验关系式多是根据有限的试验结果拟合得到，适用范围有限。黄彦平团队研究的内容主要有PCHE流道设计和压降计算方法。

王淑香等[35]对sCO2在螺旋管内的混合对流换热进行试验，得出了Nu的试验关联式。另外，核动力研究院、郑州大学等单位对竖直圆管[36]、双D形流道[37]、三叶管[38]、内螺纹管[39]、细管[40]、倾斜管[41]内的sCO2换热特性进行了模拟分析和计算。

3.2.3 基于sCO2的光热发电

江苏金通灵流体机械公司与中国科学院工程热物理研究所于2015年9月签署了技术咨询协议，拟共同开发面向太阳能光热发电的sCO2布雷顿循环发电系统，实现10 MW级发电系统、太阳能聚光及储能单元的系统集成与联调[7]。

3.2.4 高效换热设备、透平的开发

褚雯霄等[43]模拟和试验验证了不同肋结构(即微通道结构)对PCHE传热的影响。潘利生等[44]研究了温度对CO2发电效率的影响，同时还开展了换热器的设计与优化、高速透平的设计及发电系统的集成。

3.2.5 sCO2物性分析

sCO2物性参数虽可以通过NIST(美国国家标准与技术研究院)公开的REFPROP热力学数据库查询，但CO2在超临界点附近的实际物性准确性尚待试验验证。杨俊兰等[45]对sCO2流体的性质进行了深入研究。结果表明，CO2的比热、密度、导热系数以及黏度在准临界点附近的变化非常剧烈。

3.2.6 sCO2发电机组的选材

不同钢材在sCO2的环境中也会发生不同程度的增重(即产生氧化膜、渗碳腐蚀)，赵新宝等[8,27]介绍了目前电站常用的铁素体和奥氏体耐热钢、镍基高温合金在sCO2中的腐蚀情况。

3.3 法国

法国电力公司(EDF)从事了约8年的sCO2基础研究和系统设计，开展了适合sCO2的材料研究、聚光太阳能发电(CSP) 动态模拟、sCO2换热系统设计;PCHE初步设计完成。在2013年提出二次再热燃煤sCO2循环系统概念设计，计算效率达50%[46]。

3.4 日本

日本东京工业大学完成了用于核反应堆的sCO2循环系统设计。该设计中采用了多级压缩中间冷却技术，额定功率为600 MW，透平入口温度为647 ℃，反应堆出口运行压力约为7 MPa，系统效率为45.8%;该大学还完成了用于太阳能发电的sCO2循环系统设计，系统效率高达48.2%[47-50]。

东芝公司于2013年提出日本专利和世界专利，提出了一种使用sCO2循环的发电系统[51]。系统结合了富氧燃烧的燃机和sCO2循环发电技术，燃机内送入高压的纯氧和循环的CO2，燃烧得到的尾气(较纯的CO2)直接送入CO2透平进行发电，乏气通过冷却器冷却后，分离出CO2和水，再将CO2送入前述加压器再次加压。这一理念同美国8 Rivers公司的Allam循环类似。

3.5 韩国

韩国原子能研究院分析了sCO2循环与钠冷快中子堆结合的可行性，并计划进一步开展PCHE热工水动力性能的试验研究[52-53]。推出了示范快堆电站KALIMER-600，与美国阿贡国家实验室设计的电站相比，省去了中间回路，sCO2和堆芯出来的高温钠直接换热，减少了设备。

4 结语及建议

sCO2在电力行业的应用研究主要集中在太阳能光热系统、核电系统以及用sCO2替代传统燃煤锅炉的水工质进入透平发电的方式。不同的sCO2循环系统中都存在如下还未完全解决的核心问题:

1)sCO2的物性和高温下对材料的腐蚀特性。sCO2物性参数虽可以通过NIST公开的REFPROP热力学数据库查询，但CO2在超临界点附近的实际物性准确性尚待试验验证;sCO2对材料的腐蚀特点也需进一步试验验证。

2)使用sCO2的系统设计和设备选型。适用于光热发电系统、核电系统及燃煤燃气系统的sCO2循环系统配置和设备选型各有特点，有的适合增加回热段、有的适合增加二次再热，具体的系统设置需要根据不同的使用环境进行准确的模拟、试验验证及对比计算，筛选出最优工况，才能提高发电效率。

3)PCHE的设计及制造。目前成熟商业化的PCHE设计制造方只有英国Heatric公司，另有瑞典的Alfa Laval公司宣称能用爆炸法成形微通道换热板。为降低sCO2循环系统总投资，国内需开发具有自主知识产权的PCHE产品。

4)新型sCO2透平的研发。由于sCO2流体性质特殊性，使得透平体积能缩小至蒸汽朗肯循环透平的1/30，日本东芝公司已在开发新型高转速的透平，我国也需加快开发速度。

5)新型sCO2压缩机的研发。采用超临界流体作为核反应堆冷却剂，利用超临界流体拟临界区物性突变现象，将压缩机运行点设置在拟临界温度附近的大密度区，将反应堆运行点设置在拟临界温度之后的低密度区，可以在保证气体冷却的前提下，降低压缩功耗，实现气冷堆在中等堆芯出口温度下达到较高效率的目标[54]。因此，如核电工况下的压缩机要使用在CO2的跨临界区，由于密度波动很大，需开发合适的sCO2压缩机。

6)sCO2燃机的研发。如果将sCO2用于类似Allam循环的工况，即是将CO2回注到煤、生物质、燃气燃烧系统中参与直燃发电，则对应的燃机设计也会更改，需要新设计、验证和制造。

综上，sCO2在电力行业应用的技术挑战主要集中在设备材料耐蚀性、循环系统高效布置以及高效传热、高效循环的新型设备研发三大方面。国外在这些方面的研发正如火如荼进行，国内研发也已大面积起步，相信未来会有越来越多的sCO2发电循环示范工程。总的说来，随着世界环境对能源的清洁高效利用要求越来越高，sCO2用作循环如布雷顿循环介质，可替代水或蒸汽，解决到达超临界点需要的温度压力高的问题;替代原有工质如He、N2等，解决压缩功耗过大的问题;同时也能缩小关键设备尺寸、减少空间和设备材料投入;通过合理的系统布置，如Allam循环的类似方式，还能将CO2富集、便于捕捉。因此，sCO2凭借其独特的物性优势，在电力行业的应用有广阔空间，在上述材料、循环系统高效设计以及关键设备设计制造等瓶颈有所改善或突破后，必定会在民用发电、军工、舰船等行业大有作为。

参考文献(References):

[1] FRANCESCO Crespi,GIACOMO Gavagnin,DAVID Sánchez,et al.Supercritical carbon dioxide cycles for power generation:A review[J].Applied Energy,2017,195:152-183.

[2] DOSTAL V,DRISCOLL M J,HEJZLAR P.A supercritical carbon dioxide cycle for next generation nuclear reactors[D].Combridge:Massachusetts Institute of Technology,2004.

[3] LE Moullec Y.Conceptual study of a high efficiency coal-fired power plant with CO2capture using a supercritical CO2Brayton cycle[J].Energy，2013，49:32-46.

[4] 杨倩鹏，林伟杰，王月明，等.火力发电产业发展与前沿技术路线[J].中国电机工程学报,2017,37(13):3787-3794.

YANG Qianpeng,LIN Weijie,WANG Yueming,et al.Industry development and frontier technology roadmap of thermal power generation[J].Proceedings of the CSEE,2017,37(13):3787-3794.

[5] 高峰,孙嵘,刘水根.二氧化碳发电前沿技术发展简述[J].海军工程大学学报，2015,12(4):92-95.

GAO Feng,SUN Rong,LIU Shuigen.Introduction of supercritical CO2power generation technology[J].Journal of Naval University of Engineering，2015,12(4):92-95.

[6] 陶勋，陶闻翰.超临界CO2废热回收系统[J].建材与装饰，2016(12):226-227.

TAO Xun,TAO Wenhan.Supercritical carbon dioxide waste heat recovering system[J].Construction Materials & Decoration,2016(12):226-227.

[7] 董力.超临界二氧化碳发电技术概述[J].中国环保产业,2017(5):49-52.

DONG Li.Summarization on power technology of supercritical carbon dioxide[J].China Environmental Protection Industry,2017(5):49-52.

[8] 赵新宝,鲁金涛,袁勇,等.超临界二氧化碳布雷顿循环系统中材料的腐蚀行为[J].中国电机工程学报,2016,36(3):739-744.

ZHAO Xinbao，LU Jintao，YUAN Yong,et al.Corrosion behavior of alloys in supercritical CO2Brayton cycle power generation[J].Proceedings of the CSEE,2016,36(3):739-744.

[9] FLEMING D,HOLSCHUH T,CONBOY T,et al.Scaling considerations for a multi-megawatt class supercritical CO2Brayton cycle and path forward for commercialization[C]//Proceedings of ASME Turbo Expo 2012:Turbine Technical Conference and Exposition.Copenhagen:International Gas Turbine Institute，2012:953-960.

[10] 梁墩煌,张尧立,郭奇勋,等.核反应堆系统中以超临界二氧化碳为工质的热力循环过程的建模与分析[J].厦门大学学报(自然科学版),2015,54(5):608-613.

LIANG Dunhuang,ZHANG Yaoli,GUO Qixun,et al.Modeling and analysis of nuclear reactor system using supercritical-CO2brayton cycle[J].Journal of Xiamen University(Natural Science),2015,54(5):608-613.

[11] FAHAD A，SULAIMAN Al,MAIMOON Atif.Performance comparison of different supercritical carbon dioxide Brayton cycles integrated with a solar power tower[J].Energy,2015,82:61-71.

[12] WRIGHT S,CONBOY A,PARMA E,et al.Summary of the Sandia supercritical CO2development program[C]//Proceedings of the Supercritical CO2Power Cycle Symposium.Colorado:[s.n.]，2011.

[13] NIU X D,YAMAGUCHI H,ZHANG X R,et al.Experimental study of heat transfer characteristics of supercritical CO2fluid in collectors of solar Rankine cycle system[J].Appl.Therm.Eng.,2011,31(6/7):1279-1285.

[14] ZHANG X R,YAMAGUCHI H,UNENO D,et al.Analysis of a novel solar energy-powered Rankine cycle for combined power and heat generation using supercritical carbon dioxide[J].Renew Energy,2006,31(12):1839-1854.

[15] YAMAGUCHI H,ZHANG X R,FUJIMA K,et al.Solar energy powered Rankine cycle using supercritical CO2[J].Appl.Therm.Eng.,2006,26(17/18):2345-2354.

[16] ZHANG X R,YAMAGUCHI H.An experimental study on evacuated tube solar collector using supercritical CO2[J].Appl.Therm.Eng.,2008,28(10):1225-1233.

[17] ZHANG X R,YAMAGUCHI H,UNENO D.Experimental study on the performance of solar rankine system using supercritical CO2[J].Renew Energy,2007,32(15):2617-2628.

[18] WANG Kai,SANDERS S R,DUBEY S,et al.Stirling cycle engines for recovering low and moderate temperature heat:A review[J].Renewable and Sustainable Energy Reviews,2016,62:89-108.

[19] 胡芳.印刷电路板式换热器流动与传热特性研究[D].南京:南京航空航天大学，2012:1-2.

[20] BAEK S,KIM J H,JEONG S,et al.Development of highly effective cryogenic printed circuit heat exchanger(PCHE) with low axial conduction[J].Cryogenics,2012,52(7):366-374.

[21] CRAIG S Turchi.10 MW supercritical-CO2turbine project[R].Washington D C:National Renewable Energy Laboratory,2013.

[22] DOSTAL V,DRISCOLL M J,HEJZLAR P,et al.A supercritical CO2gas turbine power cycle for next-generation nuclear reactors[C]//10thInternational Conference on Nuclear Engineering.[S.N.]:American Society of Mechanical Engineers,2002:567-574.

[23] WRIGHT S A,PICKARD P S,FULLER R,et al.Supercritical CO2brayton cycle power generation development program and initial test results[C]//ASME 2009 Power Conference New Mexico:[s.n.],2009:573-583.

[24] 阿拉姆R J,帕尔默M R,小格伦 W 布朗.利用二氧化碳循环工作流体高效发电的系统和方法:CN102834670 B[P].2016-01-20.

[25] ALLAM Rodney John,FORREST Brock Alan,FETVEDT Jeremy Eron.Method and system for power production with improved efficiency:WO2016/007509[P].2016-01-14.

[26] RODNEY Allam,SCOTT Martin,BROCK Forrest,et al.Demonstration of the Allam Cycle:An update on the development status of a high efficiency supercritical carbon dioxide power process employing full carbon capture[C]//13th International Conference on Greenhouse Gas Control Technologies,GHGT-13,14-18.Switzerland:[s.n.],2017:5948-5966.

[27] 赵新宝,鲁金涛,袁勇,等.超临界二氧化碳布雷顿循环在发电机组中的应用和关键热端部件选材分析[J].中国电机工程学报,2016,36(1):154-162.

ZHAO Xinbao,LU Jintao,YUAN Yong,et al.Analysis of supercritical carbon dioxide brayton cycle and candidate materials of key hot components for power plants[J].Proceedings of the CSEE,2016,36(1):154-162.

[28] 张一帆,王生鹏,刘文娟,等.超临界二氧化碳再压缩再热火力发电系统关键参数的研究[J].动力工程学报,2016,36(10):827-833.

ZHANG Yifan,WANG Shengpeng,LIU Wenjuan,et al.Study on key parameters of a supercritical fossil-fired power system with CO2recompression and reheat cycles[J].Journal of Chinese Society of Power Engineering,2016,36(10):827-833.

[29] 陈渝楠,张一帆,刘文娟,等.超临界二氧化碳火力发电系统模拟研究[J].热力发电,2017,46(2):22-41.

CHEN Yu'nan,ZHANG Yifan,LIU Wenjuan,et al.Simulation study on supercritical carbon dioxide thermal power system[J].Thermal Power Generation,2017,46(2):22-41.

[30] 郭嘉琪，王坤，朱含慧，等.超临界CO2及其混合工质布雷顿循环热力学分析[J].工程热物理学报，2017，38(4):695-701.

GUO Jiaqi,WANG Kun,ZHU Hanhui,et al.Thermodynamic analysis of brayton cycles using supercritical carbon dioxide and its mixture as working fluid[J].Journal of Engineering Thermophysics,2017，38(4):695-701.

FANG Lijun,YANG Xue,ZHANG Guiying,et al.Energy analysis of supercritical CO2partial cooling brayton cycle[J].Electric Power Science and Engineering,2017,33(4):43-48.

[32] 丁涛,梁立军,李震,等.以二氧化碳为工质的朗肯循环特性分析[J].工程热物理学报,2015,36(2):410-413.

DING Tao,LIANG Lijun,LI Zhen,et al.Analytics of Rankine cycle system using CO2as working fluid[J].Journal of Engineering Thermophysics,2015,36(2):410-413.

[33] 黄潇立,王俊峰,臧金光,等.超临界二氧化碳布雷顿循环热力学特性研究[J].核动力工程,2016,37(3):34-38.

HUANG Xiaoli,WANG Junfeng,ZANG Jinguang,et al.Thermodynamic analysis of coupling supercritical carbon dioxide Brayton cycles[J].Nuclear Power Engineering,2016,37(3):34-38.

[34] 黄彦平,刘光旭,王俊峰,等.加热工况下圆管内超临界二氧化碳传热关系式分析评价[J].核动力工程,2014,35(3):1-5.

HUANG Yanping,LIU Guangxu,WANG Junfeng,et al.Evaluation of heat transfer correlations for supercritical carbon dioxide in circular tubes under heating conditions[J].Nuclear Power Engineering,2014,35(3):1-5.

[35] 王淑香,张伟,牛志愿,等.超临界压力下CO2在螺旋管内的混合对流换热[J].化工学报,2013,64(11):3918-3926.

WANG Shuxiang,ZHANG Wei,NIU Zhiyuan,et al.Mixed convective heat transfer to supercritical carbon dioxide in helically coiled tube[J].CIESC Journal,2013,64(11):3918-3926.

[36] 刘生晖,黄彦平,刘光旭,等.竖直圆管内超临界二氧化碳强迫对流传热实验研究[J].核动力工程,2017,38(1):1-5.

LIU Shenghui,HUANG Yanping,LIU Guangxu,et al.Investigation of correlation for forced convective heat transfer to supercritical carbon dioxide flowing in a vertical tube[J].Nuclear Power Engineering,2017,38(1):1-5.

[37] 刘生晖,黄彦平,刘光旭,等.双D形流道内超临界二氧化碳传热特性数值研究[J].核动力工程,2016,37(2):56-59.

LIU Shenghui,HUANG Yanping,LIU Guangxu,et al.Numerical investigation of heat transfer characteristics of supercritical carbon dioxide in Double D-Shape channel[J].Nuclear Power Engineering,2016,37(2):56-59.

[38] 刘遵超,王珂,古新,等.超临界CO2在三叶管内换热特性研究[J].工程热物理学报,2015,36(9):2010-2013.

LIU Zunchao,WANG Ke,GU Xin,et al.Research on heat transfer characteristics of supercritical CO2in trefoil tube[J].Journal of Engineering Thermophysics,2015,36(9):2010-2013.

[39] 刘遵超,王珂,刘彤,等.超临界CO2在内螺纹管内换热特性研究[J].工程热物理学报,2015,36(2):402-405.

LIU Zunchao,WANG Ke,LIU Tong,et al.Research on the heat transfer characteristics of supercritical CO2in micro-fin tube[J].Journal of Engineering Thermophysics,2015,36(2):402-405.

[40] 张丽娜，刘敏珊，董其伍，等.超临界二氧化碳细管内流动与换热特性分析研究[J].郑州大学学报(工学版),2009,30(4):69-72.

ZHANG Li'na,LIU Minshan,DONG Qiwu,et al.Analysis of flow and heat transfer characteristics of supercritical CO2in circular tube[J].Journal of Zhengzhou University(Engineering Science),2009,30(4):69-72.

[41] 杨传勇,徐进良,王晓东,等.超临界参数CO2在倾斜管内对流换热数值模拟[J].热力发电,2013,42(1):26-35.

YANG Chuanyong,XU Jinliang,WANG Xiaodong,et al.Numerical simulation of convective heat transfer for supercritical CO2in inclined tubes[J].Thermal Power Generation,2013,42(1):26-35.

[42] 吴毅,王佳莹,王明坤,等.基于超临界CO2布雷顿循环的塔式太阳能集热发电系统[J].西安交通大学学报,2016,5,50(5):1-6.

WU Yi,WANG Jiaying,WANG Mingkun,et al.A towered solar thermal power plant based on supercritical CO2Brayton cycle[J].Journal of Xi'an Jiaotong University,2016,5,50(5):1-6.

[43] 褚雯霄,李雄辉,马挺,等.不同肋片结构的印刷电路板换热器传热与阻力特性[J].科学通报,2017,62(16):1788-1794.

CHU Wenxiao,LI Xionghui,MA Ting,et al.Heat transfer and pressure drop performance of printed circuit heat exchanger with different fin structures[J].Chinese Science Bulletin,2017,62(16):1788-1794.

[44] 潘利生，魏小林，李博.CO2跨临界动力循环性能理论及实验研究[J].工程热物理学报,2015,36(3):478-481.

PAN Lisheng,WEI Xiaolin,LI Bo.Theoretical and experimental study on performance of CO2transcritical power cycle[J].Journal of Engineering Thermophysics,2015,36(3):478-481.

[45] 杨俊兰,马一太,曾宪阳,等.超临界压力下CO2流体的性质研究[J].流体机械,2008,36(1):53-57.

YANG Junlan,MA Yitai,ZENG Xianyang,et al.Study on the properties of CO2fluid at supercritical pressure[J].Fluid Machinery,2008,36(1):53-57.

[46] MECHERI M,LE Moullec Y.Supercritical CO2Brayton cycles for coal-fired power plants[J].Energy,2016,103:758-771.

[47] KATO Y,NIKTAWAKI T,YOSHIZAWA Y.A carbon dioxide partial condensation direct cycle for advanced gas cooled fast and thermal reactors[C]//Proc.of Global 2001.Paris:[s.n.],2001.

[48] KATO Y,NITAWAKI T,MUTO Y.Medium temperature carbon dioxide gas turbine reactor[J].Nuclear Engineering and Design,2004,230:195-207.

[49] TSUZUKI N,KATO Y,ISHIDUKA T.High performance printed circuit heat exchanger[J].Applied Thermal Engineering,2007,27:1702-1707.

[50] NIKITIN K,KATO Y,NGO L.Printed circuit heat exchanger thermal-hydraulic performance in super-critical CO2experimental loop[J].Int.J.Refrigeration,2006,29:807-814.

[51] OGAWA Hakaru.Carbon dioxide circulation type power generation system and carbon dioxide circulation type power generation method:JP20130155843 20130726[P].2015-02-05.

[52] EOH J H.Numerical simulation of a potential CO2ingress accident in a SFR employing an advanced energy conversion system[J].Annals of Nuclear Energy,2008,33:2172-2185.

[53] CHA J E,LEE T H,Kim S O,et al.Development of a supercritical CO2brayton energy conversion system for KALIMER[C]//Transactions of the Korean Nuclear Society Spring Meeting.Gyeongju:[s.n.],2008.

[54] TOM S K S.The feasibility of using supercritical carbon dioxide as a coolant for the CANDU reactor[D].Columbia:University of British Columbia,1975.