磁流体发电的展望

精品文档-下载后可编辑磁流体发电的展望一、流体发电的现状

磁流体发电是一种将热能直接转换成电能的新型发电方式，具有转换效率高，污染少等特点，受到世界各主要国家的重视，并纷纷开展了研究。1959年美国阿夫柯—埃弗雷特研究实验室对磁流体发电的原理性试验首次获得成功，为现代磁流体发电技术的发展奠定了基础。从此以后，这项新技术很快发展了起来。一些重要工业国家如美国、前苏联、日本等都列入了国家研究发展规划。中国也是长期坚持这项研究的国家之一。

美国早期以研究短时间军用磁流体发电为主。进入70年代后，由于石油危机和环境污染日趋严重，考虑到磁流体发电的高转换效率和低环境污染，并可燃烧高硫煤，确定了以煤为燃料的商用磁流体发电为主攻方向，并制订了国家研究发展规划。从1988年起又开始实施全国统一的“综合概念论证”计划，希望能早日建成燃煤磁流体—蒸汽联合循环示范电站。

前苏联是世界上对磁流体发电研究投入人力物力最多的国家。60年代初期就制订了“基础研究”、“建立小型实验装置”、“万千瓦级半工业性试验电站”和建设“大型工业示范电站”四阶段的国家统一规划。1971年建成了烧天然气的半工业性试验电站U-25，最高发电功率20.4兆瓦，曾与莫斯科电力系统并网运行。1985年开始开梁赞建设电功率500兆瓦，烧天然气的大型工业耦合—蒸汽联合循环电站U-500，设计效率为48.3%。

日本从1960年开始磁流体发电研究。1966年正式列入国家计划。通产省工企院电子综合技术研究所1981年建成的燃烧柴油、发电110千瓦的ETL-7号机，完成了227小时连续稳定的发电试验。

中国是世界上开始磁流体发电研究比较早的几个国家之一。早期以油为一次能源，后来考虑到我国煤炭资源丰富，煤电占整个电力生产中的比例达70%以上，而且在今后相当长一个时期内不会改变，为此我国磁流体发电研究于1981年由燃油转向为燃煤。1986年燃煤磁流体发电被列入了国家“863”高技术研究计划，制订了统一的国家发展规划。

然而随着研究工作的进一步深入，发现磁流体发电系统中，还有一些关键技术问题并未很好解决，从整体技术上看距商业应用还有一段距离。磁流体发电的优越性又要在一定规模的机组上才能显示出来。试验研究周期长，耗资大，投资部门因见不到近期效益而开始退缩。日本在完成ETL-7号机的预定试验任务后，于1983年底停止了大规模开环磁流体发电的研究，只在几所（高校）保留了一定的基础研究工作，把重点转向研究闭环磁流体发电。前苏联U-500电站由于磁流体发电用超导磁体在制作中遇到了一些困难，加上整个国家经济形势的恶化，因而于1988年停止了该电站磁流体发电部分的建设。美国在1993年“概念论证”计划结束时，原计划改建一座净功率输出72.8兆瓦的燃煤旧电站，但希望私人公司出资一半的目标未能实现，加上某些实验研究工作未达到预期的目标，最后改建电站的计划未获批准，于1994年停止了磁流体发电研究。在这种国际形势的影响下，从1995年开始，我国国家科委决定停止执行原长时间磁流体发电联合循环装置的建设计划，而给少量经费利用已有条件去开展工作。这样，在整个世界范围内，磁流体发电的研究发展工作就降低到了三十多年来的最低点。

二、对磁流体发电的前景展望

近几年来，一些主要工业国家先后收缩或停止磁流体发电研究，重要原因之一是这种新型发电研究周期较长，近期难见成效，但也与这些国家的能源政策或经济形势有密切关系。日本从80年代开始，用电量较大的新材料和钢铁产量都下滑，对电力需求的增长减缓，而且它是一个绝大部分能源都靠进口的国家，把发电的重点放在发展原子能电站方面；前苏联停建U-500电站磁流体发电部分的直接原因是超导磁体制造困难，实际上当时他们政治上处于转轨阶段，经济上很困难。不仅U-500电站，许多暂时得不到经济效益的科研项目都停了；美国用磁流体发电改造旧电站的计划未获批准，很大程度上也与当时美国的经济不景气有关。磁流体发电中存在的一些问题，经过几十年的努力，有的已经解决有的也有可能获得解决。科学技术的发展与其它任何事物一样，有时快些，有时慢些，是很自然的，同时实践证明，单项科学技术发展的快慢并不是孤立的，与整体科学技术的发展水平有关。从某个领域来看，认为一时解决不了的问题，利用其它领域的成果就有可能很容易得到解决。如随着喷气发动机的出现，螺旋桨飞机遇到的“音障”问题很快就得到了克服，超音速和高超音速飞机很快也就发展起来了；变压器的发明，不仅解决了电能的远距离输送问题，也避免了用户直接接近高压电，减少其对用户的生命威胁。磁流体发电本身的发展也是如此，早在本世纪30年代及以前，就有人进行过磁流体发电试验，但并未成功，直到50年代，随着喷气技术的发展，对高温气体的性质有了较好的了解，特别是1958年在高温燃气中添加低游离电位的物质以提高电导率的实验结果发表后，磁流体发电试验才获得了成功。超导磁体是磁流体发电系统中制造难度较大，造价较贵的一个主要部件。目前高温超导材料的研制进展很快，如果磁流体发电能使用高温超导磁体，不仅磁体的制造工艺和冷却系统会大大简化，制造成本下降，运行费用也会相应降低。另外，从70年代开始，就先后有人提出所谓热化学再生磁流体发电的设想，即用磁流体发电的尾气将煤炭气化，所得的人工煤气用作磁流体—蒸汽联合循环发电的燃料，这样既可利用磁流体尾气与下游蒸汽锅炉之间一段未能充分利用的高温高焓能量，对煤气的脱硫要求也远不如IGCC（整体煤气化联合循环）中那样严格，因燃气中加入的电离种子能起到脱硫的作用。如果这种方案研制成功，不仅能解决燃烧室的排渣和发电通道内材料的腐蚀磨损及渣层积化带来的问题，对不含煤渣电离种子的回收再生也容易解决得多。总之，随着科学技术的发展，目前磁流体发电研究中还存在的一些问题，是不难解决的。我国作为一个煤炭资源丰富，煤电在整个电力生产中所占比例高达70%以上的国家，对少数几种有一定前景的高效低污染燃煤发电新技术，包括燃煤磁流体发电技术在内，应继续组织适当的力量，开展必要