精品文檔-下載后可編輯磁流體發(fā)電的展望一、流體發(fā)電的現(xiàn)狀

磁流體發(fā)電是一種將熱能直接轉換成電能的新型發(fā)電方式，具有轉換效率高，污染少等特點，受到世界各主要國家的重視，并紛紛開展了研究。1959年美國阿夫柯—埃弗雷特研究實驗室對磁流體發(fā)電的原理性試驗首次獲得成功，為現(xiàn)代磁流體發(fā)電技術的發(fā)展奠定了基礎。從此以后，這項新技術很快發(fā)展了起來。一些重要工業(yè)國家如美國、前蘇聯(lián)、日本等都列入了國家研究發(fā)展規(guī)劃。中國也是長期堅持這項研究的國家之一。

美國早期以研究短時間軍用磁流體發(fā)電為主。進入70年代后，由于石油危機和環(huán)境污染日趨嚴重，考慮到磁流體發(fā)電的高轉換效率和低環(huán)境污染，并可燃燒高硫煤，確定了以煤為燃料的商用磁流體發(fā)電為主攻方向，并制訂了國家研究發(fā)展規(guī)劃。從1988年起又開始實施全國統(tǒng)一的“綜合概念論證”計劃，希望能早日建成燃煤磁流體—蒸汽聯(lián)合循環(huán)示范電站。

前蘇聯(lián)是世界上對磁流體發(fā)電研究投入人力物力最多的國家。60年代初期就制訂了“基礎研究”、“建立小型實驗裝置”、“萬千瓦級半工業(yè)性試驗電站”和建設“大型工業(yè)示范電站”四階段的國家統(tǒng)一規(guī)劃。1971年建成了燒天然氣的半工業(yè)性試驗電站U-25，最高發(fā)電功率20.4兆瓦，曾與莫斯科電力系統(tǒng)并網(wǎng)運行。1985年開始開梁贊建設電功率500兆瓦，燒天然氣的大型工業(yè)耦合—蒸汽聯(lián)合循環(huán)電站U-500，設計效率為48.3%。

日本從1960年開始磁流體發(fā)電研究。1966年正式列入國家計劃。通產(chǎn)省工企院電子綜合技術研究所1981年建成的燃燒柴油、發(fā)電110千瓦的ETL-7號機，完成了227小時連續(xù)穩(wěn)定的發(fā)電試驗。

中國是世界上開始磁流體發(fā)電研究比較早的幾個國家之一。早期以油為一次能源，后來考慮到我國煤炭資源豐富，煤電占整個電力生產(chǎn)中的比例達70%以上，而且在今后相當長一個時期內不會改變，為此我國磁流體發(fā)電研究于1981年由燃油轉向為燃煤。1986年燃煤磁流體發(fā)電被列入了國家“863”高技術研究計劃，制訂了統(tǒng)一的國家發(fā)展規(guī)劃。

然而隨著研究工作的進一步深入，發(fā)現(xiàn)磁流體發(fā)電系統(tǒng)中，還有一些關鍵技術問題并未很好解決，從整體技術上看距商業(yè)應用還有一段距離。磁流體發(fā)電的優(yōu)越性又要在一定規(guī)模的機組上才能顯示出來。試驗研究周期長，耗資大，投資部門因見不到近期效益而開始退縮。日本在完成ETL-7號機的預定試驗任務后，于1983年底停止了大規(guī)模開環(huán)磁流體發(fā)電的研究，只在幾所（高校）保留了一定的基礎研究工作，把重點轉向研究閉環(huán)磁流體發(fā)電。前蘇聯(lián)U-500電站由于磁流體發(fā)電用超導磁體在制作中遇到了一些困難，加上整個國家經(jīng)濟形勢的惡化，因而于1988年停止了該電站磁流體發(fā)電部分的建設。美國在1993年“概念論證”計劃結束時，原計劃改建一座凈功率輸出72.8兆瓦的燃煤舊電站，但希望私人公司出資一半的目標未能實現(xiàn)，加上某些實驗研究工作未達到預期的目標，最后改建電站的計劃未獲批準，于1994年停止了磁流體發(fā)電研究。在這種國際形勢的影響下，從1995年開始，我國國家科委決定停止執(zhí)行原長時間磁流體發(fā)電聯(lián)合循環(huán)裝置的建設計劃，而給少量經(jīng)費利用已有條件去開展工作。這樣，在整個世界范圍內，磁流體發(fā)電的研究發(fā)展工作就降低到了三十多年來的最低點。

二、對磁流體發(fā)電的前景展望

近幾年來，一些主要工業(yè)國家先后收縮或停止磁流體發(fā)電研究，重要原因之一是這種新型發(fā)電研究周期較長，近期難見成效，但也與這些國家的能源政策或經(jīng)濟形勢有密切關系。日本從80年代開始，用電量較大的新材料和鋼鐵產(chǎn)量都下滑，對電力需求的增長減緩，而且它是一個絕大部分能源都靠進口的國家，把發(fā)電的重點放在發(fā)展原子能電站方面；前蘇聯(lián)停建U-500電站磁流體發(fā)電部分的直接原因是超導磁體制造困難，實際上當時他們政治上處于轉軌階段，經(jīng)濟上很困難。不僅U-500電站，許多暫時得不到經(jīng)濟效益的科研項目都停了；美國用磁流體發(fā)電改造舊電站的計劃未獲批準，很大程度上也與當時美國的經(jīng)濟不景氣有關。磁流體發(fā)電中存在的一些問題，經(jīng)過幾十年的努力，有的已經(jīng)解決有的也有可能獲得解決?？茖W技術的發(fā)展與其它任何事物一樣，有時快些，有時慢些，是很自然的，同時實踐證明，單項科學技術發(fā)展的快慢并不是孤立的，與整體科學技術的發(fā)展水平有關。從某個領域來看，認為一時解決不了的問題，利用其它領域的成果就有可能很容易得到解決。如隨著噴氣發(fā)動機的出現(xiàn)，螺旋槳飛機遇到的“音障”問題很快就得到了克服，超音速和高超音速飛機很快也就發(fā)展起來了；變壓器的發(fā)明，不僅解決了電能的遠距離輸送問題，也避免了用戶直接接近高壓電，減少其對用戶的生命威脅。磁流體發(fā)電本身的發(fā)展也是如此，早在本世紀30年代及以前，就有人進行過磁流體發(fā)電試驗，但并未成功，直到50年代，隨著噴氣技術的發(fā)展，對高溫氣體的性質有了較好的了解，特別是1958年在高溫燃氣中添加低游離電位的物質以提高電導率的實驗結果發(fā)表后，磁流體發(fā)電試驗才獲得了成功。超導磁體是磁流體發(fā)電系統(tǒng)中制造難度較大，造價較貴的一個主要部件。目前高溫超導材料的研制進展很快，如果磁流體發(fā)電能使用高溫超導磁體，不僅磁體的制造工藝和冷卻系統(tǒng)會大大簡化，制造成本下降，運行費用也會相應降低。另外，從70年代開始，就先后有人提出所謂熱化學再生磁流體發(fā)電的設想，即用磁流體發(fā)電的尾氣將煤炭氣化，所得的人工煤氣用作磁流體—蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的燃料，這樣既可利用磁流體尾氣與下游蒸汽鍋爐之間一段未能充分利用的高溫高焓能量，對煤氣的脫硫要求也遠不如IGCC（整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)）中那樣嚴格，因燃氣中加入的電離種子能起到脫硫的作用。如果這種方案研制成功，不僅能解決燃燒室的排渣和發(fā)電通道內材料的腐蝕磨損及渣層積化帶來的問題，對不含煤渣電離種子的回收再生也容易解決得多?？傊?，隨著科學技術的發(fā)展，目前磁流體發(fā)電研究中還存在的一些問題，是不難解決的。我國作為一個煤炭資源豐富，煤電在整個電力生產(chǎn)中所占比例高達70%以上的國家，對少數(shù)幾種有一定前景的高效低污染燃煤發(fā)電新技術，包括燃煤磁流體發(fā)電技術在內，應繼續(xù)組織適當?shù)牧α?，開展必要