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“碳达峰”和“碳中和”为我国能源结构转型指明了方向,而实现新能源的大规模发展,需要发挥煤炭作为兜底保障能源的作用。现有燃煤发电机组系统庞大、灵活性不足,不能满足新能源发展的需求。超临界二氧化碳（sCO2）循环效率高、系统紧凑、热响应快,是燃煤发电系统变革性技术。目前,文献中关于燃煤sCO2发电系统已进行一些研究,多数聚焦于循环及系统层面,亟待深入开展部件层面的研究。本文围绕燃煤sCO2发电系统锅炉与回热器,采用模拟计算的方法,建立了详细的部件层面流动传热模型,以及耦合循环发电系统与部件设计的计算模型,从三个方面展开了研究:发电容量对sCO2循环系统及锅炉的影响规律,sCO2锅炉冷却壁降温策略,以及大容量回热器并联管网的设计。研究了发电容量对循环系统及锅炉的影响规律,揭示了 sCO2燃煤锅炉的容量标度律。当sCO2循环应用于燃煤发电系统,工质质量流量大导致锅炉内压降惩罚效应突出。文献中针对1000 MW大容量发电机组提出的分流减阻原理可解决此问题,但尚不明晰是否适用于小容量机组。基于此,本文针对发电容量50～1000 MW燃煤动力系统,建立了耦合循环系统与锅炉流动传热的计算模型,研究了传统的全流模式（TFM）与基于分流减阻原理的分流模式（PFM）锅炉压降惩罚效应随发电容量的变化规律。推导并计算验证了 sCO2燃煤锅炉的容量标度律,揭示了发电容量对系统性能的影响及原因。随发电容量减小,锅炉炉膛的比表面积增大,工质质量流速降低,锅炉压降减小,循环效率增大。发电容量高于100 MW的机组中,锅炉压降惩罚效应突出,须采用PFM;而发电容量低于100 MW的小容量机组中,锅炉压降惩罚效应减弱,采用TFM即可获得较小压降,可不采用PFM。针对sCO2锅炉冷却壁易超温问题,提出了降低冷却壁壁温的综合策略。由于sCO2循环的深度回热特性及CO2物理性质,与水锅炉相比,sCO2锅炉入口工质温度偏高,且换热管内对流换热系数偏低,导致sCO2锅炉冷却壁不能得到有效冷却,极易超温爆管。冷却壁壁温由烟气侧热负荷、传热过程热阻以及工质温度共同决定。本文以1000 MW二次再热燃煤机组锅炉为研究对象,以锅炉内烟气热负荷分布与换热管内sCO2流动传热的耦合特性为出发点,建立了耦合循环系统、锅炉设计及冷却壁流动传热的计算模型,进行了两个阶段的研究:（1）仅考虑热负荷沿烟气流动方向的不均匀分布特性,提出了烟气侧与工质侧的匹配策略。在锅炉炉膛至尾部烟道的烟气全流程范围内,由于烟气侧热负荷随烟气温度的降低而降低,因此可借鉴传统的低温工质与高热负荷匹配方法,使进入锅炉的低温工质首先进入冷却壁,升温后进入热负荷较低的对流换热面。在炉膛内,冷却壁由多个换热模块构成,由于各模块不仅工质温度不同,传热过程热阻也不同,传统的匹配方法不能得到使冷却壁壁温最低的优化布置。基于此,提出了“许用热负荷”概念,许用热负荷为包含工质温度、传热过程热阻的综合参数,反映了冷却壁模块承受烟气侧热负荷的能力。提出了应用于炉膛范围内的许用热负荷-热负荷匹配方法,采用此方法可得到冷却壁模块的优化布置,进一步降低壁温。（2）考虑炉膛烟气侧热负荷的三维不均匀分布,提出了降低sCO2锅炉冷却壁壁温的综合策略。综合策略包括四项技术:优化炉膛宽度方向的匹配（CWD）,即在冷却壁管内采用节流装置减小工质温度偏差;采用烟气再循环降低炉膛内热负荷（FGR）;优化炉膛高度方向的匹配（CHD）,即炉膛下部冷却壁工质采用下降流;强化管内对流换热（EHT）。针对1000 MW容量燃煤发电系统,提出的综合策略将冷却壁壁温从670.5℃降低至635.0℃,其中CWD、FGR、CHD和EHT分别使冷却壁温度降低13.3℃、4.4℃、6.8℃和11.0℃,因此,CWD和EHT比其他技术降温效果更显著。本文针对冷却壁的研究探索了冷却壁壁温的分布特性,提出的降低冷却壁壁温的综合策略为sCO2锅炉的设计提供了参考。揭示了大容量回热器并联管网流量与压降分布特性,以及回热器性能随并联管网参数的变化规律,给出了回热器并联管网设计的基本建议。sCO2发电系统回热器换热量巨大,需采用高效紧凑式换热器,其中印刷电路板换热器（PCHE）广受关注。然而,单台PCHE容量有限,大容量回热器需由多台PCHE并联组成,形成并联管网。本文以净输出功1000 MW的再压缩循环发电系统高温回热器部件为研究对象,建立了耦合循环系统与回热器并联管网流动特性的计算模型,研究了回热器并联管网的设计。假设回热器并联管网母管根数为N1,每根母管上并联的PCHE台数为N2,结果表明,大容量回热器内管路压降与PCHE压降量级相当;沿母管内工质流动方向,各支路流量呈现逐渐增大的趋势。以循环热效率、PCHE与管路重量、回热器占地面积、流动不均匀性为回热器性能指标,探究了并联管网参数N1与N2对回热器性能的影响。理论上N1越大回热器性能越优,但工程实际中需根据全厂部件的设计及布置进行综合优化;建议不同发电容量等级系统内回热器N1的下限值为:350 MW以下为1,350～700 MW为2,700～1000 MW为3。在一定的N1下,建议N2取较小值,即PCHE尺寸在满足限制条件下取较大值。