1 引言
我国目前采用的燃煤发电方式要向大气排放大量SO2、NOx和黑烟,对大气环境造成严重污染。因此,发展洁净煤发电技术,减少污染物排放,提高燃煤发电效率是一项重要的战略任务。
2 磁流体发电的定义、分类和特点
磁流体(又称磁性液体、铁磁流体或磁液),是由强磁性粒子、基液(也叫媒体)以及界面活性剂三者混合而成的一种稳定的胶状溶液。该流体在静态时无磁性吸引力,当外加磁场作用时,才表现出磁性。
磁流体发电是一种新型的高效发电方式,其定义为当带有磁流体的等离子体横切穿过磁场时,按电磁感应定律,由磁力线切割产生电;在磁流体流经的通道上安装电极和外部负荷连接时,则可发电。
为了使磁流体具有足够的电导率,需在高温和高速下,加上钾、铯等碱金属和加入微量碱金属的惰性气体(如氦、氩等)作为工质,以利用非平衡电离原理来提高电离度。前者直接利用燃烧气体穿过磁场的方式叫开环磁流体发电,后者通过换热器将工质加热后再穿过磁场的叫闭环磁流体发电。
燃煤磁流体发电技术--亦称为等离子体发电,就是磁流体发电的典型应用,燃烧煤而得到的2.6×106℃以上的高温等离子气体并以高速流过强磁场时,气体中的电子受磁力作用,沿着与磁力线垂直的方向流向电极,发出直流电,经直流逆变为交流送入交流电网。
磁流体发电本身的效率仅20%左右,但由于其排烟温度很高,从磁流体排出的气体可送往一般锅炉继续燃烧成蒸汽,驱动汽轮机发电,组成高效的联合循环发电,总的热效率可达50%~60%,是目前正在开发中的高效发电技术中最高的。同样,它可有效地脱硫,有效地控制NOx的产生,也是一种低污染的煤气化联合循环发电技术。
在磁流体发电技术中,高温陶瓷不仅关系到在2000~3000K磁流体温度能否正常工作,且涉及通道的寿命,亦即燃煤磁流体发电系统能否正常工作的关键,目前高温陶瓷的耐受温度最高已可达到3090K。
3 小结
燃煤开环磁流体发电,目前已有示范工程,预计在2010内可局部商业化,其将对节能和减少CO2排放实现电力行业的绿色生产做出重大贡献。非平衡电离式闭环磁流体发电,由于工作温度较低,又适合于100~300MW中型机组和配合发展以煤为燃料的燃气发电行业具有巨大的潜力。液体金属式闭环磁流体发电,从工作温度范围和能源种类的适应性大及高导电率看,可适用于小型发电装置,发展前途广阔,但各国尚在基础研究阶段。