磁流体发电与联合机组

出处：按学科分类—工业技术 企业管理出版社《工程师手册》第1077页（1102字）

1．基本概念

磁流体发电从工作循环可分为开式循环和闭式循环两大类。开式循环是指燃料燃烧后的高温燃气(工作气体)，在发电之后就从烟囱排出，或在发电后通过蒸气发生器再从烟囱排出，不再重复利用。闭式循环是指工作气体在发电之后不排入大气，而是经过冷却和压缩之后，重新利用。磁流体发电所使用的一次能源可以是煤、油、天然气、特种燃料或核能。

目前，以民用长时间发电和以承担基本负荷为目标的磁流体发电，一般采用开式循环。开式循环系统分为简单循环和联合循环两种。最简单的开式循环系统用矿物燃料，以纯氧作为氧化剂，以钾盐作为种子添加剂，燃烧后的高温燃气就是磁流体发电的工作气体，发电之后从烟囱排出。这里要以氧气作为氧化剂，是因为矿物燃料和空气燃烧达不到工作气体电离所需要的3000K高温。磁流体发电发出的是直流电，要通过直流－交流的逆变换器变为交流电，才能与普通电网联接。发电通道是磁流体发电机的关键部件，燃气通过时所发生的过程极为复杂。发电通道主要型式有直线型、涡流型和径流型，但以直线型用得广泛。连续电极直线性发电通道结构简单，但由于在电极的纵向会产生霍尔电流，降低了发电效率，故实用中采用分段电极或斜连接型电极。磁流体发电的输出功率与发电通道的体积成正比，与磁感应强度的平方成正比。磁流体发电时，发电通道壁有很大的热损耗。而为了产生磁场，也要消耗功率。当输出功率一定，磁场愈强，则发电通道可以愈短，通道壁上的热损耗愈小，发电效率也就愈高，所以，一般要求6～8T的强磁场。但如果采用空心铜导电磁体，当磁场强度超过1．5T，励磁功率随磁场强度的增加而急剧增加，净输出功率反而减少，甚至等于零。所以，磁流体发电只有采用几乎不需要消耗励磁功率的超导磁体，才能体现出高效率。

2．联合机组

前面已经说过，磁流体发电因排气温度高达2000K而使其发电效率并不高。其实，研究燃烧型磁流体发电机的根本目的并不是单纯靠它来发电，而是想把它作为热循环系统的第一级，与普通的蒸汽电厂组合起来，构成磁流体－蒸汽联合电站。磁流体发电排出的燃气的焓值约为1000kcal／kg，而普通火力发电厂锅炉中燃气的焓值只不过是600kcal／kg左右。所以，磁流体发电后排出的燃气完全可以用来产生过热蒸汽，推动普通火电厂的汽轮机发电，或者用于生产预热空气进行系统再循环，这就是磁流体－蒸汽联合电站的基本概念。