摘要:Allam循环是以超临界CO2(s CO2)为工质、通过燃料和氧气直接燃烧加热的一种新型Brayton循环。为了掌握国内外相关前沿发展动态,综述Allam循环的基本原理、经济性、工质物性、基本燃烧特性和材料腐蚀的研究进展。结果表明,Allam循环在工作压力30MPa、透平进口温度1100℃时的供电效率,比现有的F级燃气轮机天然气联合循环高2.3个百分点,可燃用天然气和煤制合成气,实现完全碳捕集,无NOx等污染物排放,并可与煤气化系统形成新型整体式联合循环;真实气体状态方程SW和LKP方程可分别用于计算纯s CO2与混合物的状态参数;甲烷在s CO2气氛中的层流火焰传播速度比在亚临界CO2/空气混合物中高100倍,随当量比单调升并趋于恒定,不存在富燃料熄火极限;受压力影响显著;现有详细反应动力学机理中的Aramco2.0与USC-II预计更适于描述超临界燃烧特性;超临界CO2在450℃以上对合金材料的腐蚀性加剧,少量含水有抑制作用;材料中的合金Cr含量是抗腐蚀的关键因素;燃烧室筒壁材料宜用镍基合金,近些年,美国多个国家实验室和公司已完成核电s CO2循环论证和再压缩循环试验装置,完成天然气及合成气s CO2燃烧室设计,并通过台架试验,进入50MW(th)天然气电厂示范阶段,我国于2017年启动重点研发计划项目“超高参数高效二氧化碳燃煤发电基础理论与关键技术研究”,应在此基础上及早开展Allam循环关键技术基础研究。
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