磁流体发电技术

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。