磁流體發(fā)電

　　磁流體發(fā)電是通過(guò)流動(dòng)的導(dǎo)電流體與磁場(chǎng)相互作用而產(chǎn)生電能。磁流體發(fā)電技術(shù)就是用燃料(石油、天然氣、燃煤、核能等)直接加熱成易于電離的氣體，使之在2000℃的高溫下電離成導(dǎo)電的離子流，然后讓其在磁場(chǎng)中高速流動(dòng)時(shí)，切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，即由熱能直接轉(zhuǎn)換成電流，由于無(wú)需經(jīng)過(guò)機(jī)械轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，所以稱(chēng)之為"直接發(fā)電"，其燃料利用率得到顯著提高，這種技術(shù)也稱(chēng)為"等離子體發(fā)電技術(shù)"。

圖示：磁流體發(fā)電原理示意圖

　　磁流體發(fā)電是將熱能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N發(fā)電方式，與普通發(fā)電相比，減少了轉(zhuǎn)換成機(jī)械能這一階段，但其工作原理與普通發(fā)電是基本相同的，都是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象獲得電能。

　　100多年前法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象：導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做橫向切割磁力線的運(yùn)動(dòng)時(shí)，沿著導(dǎo)體并與磁場(chǎng)相垂直的方向會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。只要存在自由電子的物質(zhì)，不論以哪種形態(tài)，只要在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)存在電磁感應(yīng)現(xiàn)象的都是我們所說(shuō)的導(dǎo)體。目前所用的各種發(fā)電機(jī)都是利用導(dǎo)電的金屬固體在磁場(chǎng)中高速運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的，磁流體發(fā)電則是利用高溫導(dǎo)電流體高速通過(guò)磁場(chǎng)，在電磁感應(yīng)的作用下，將熱能轉(zhuǎn)換成電能。磁流體發(fā)電中所用的導(dǎo)電流體可以是導(dǎo)電的氣體，也可以是液態(tài)金屬。導(dǎo)電流體的高溫可以從礦物性燃料燃燒時(shí)的化學(xué)能或核燃料在核反應(yīng)堆中的核能轉(zhuǎn)換而來(lái)。

01效率高

　　磁流體發(fā)電機(jī)本身的熱效率不很高，只能達(dá)到20~30%左右，但是因?yàn)槠渑艢鉁囟群芨撸_(dá)2000K左右，其所含的熱量還可以充分利用。如果組成磁流體-蒸汽聯(lián)合循環(huán)，就可使一次燃燒所產(chǎn)生的熱量被兩次利用。通常認(rèn)為聯(lián)合循環(huán)的總效率可達(dá)50%。

02沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)部分

　　磁流體發(fā)電機(jī)沒(méi)有高速旋轉(zhuǎn)部件，它本身是一個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的靜止機(jī)械。由于供高溫導(dǎo)電氣體流過(guò)的發(fā)電通道是靜止的，完全可以采用冷卻結(jié)構(gòu)，使部件的工作溫度比氣體低很多。從而發(fā)電通道仍可用現(xiàn)有的材料制造。

03機(jī)組容量越大越好

　　磁流體發(fā)電過(guò)程是導(dǎo)電流體高速流過(guò)磁場(chǎng)時(shí)與磁場(chǎng)相互作用的過(guò)程。因此產(chǎn)生的電功率與流體的體積有關(guān)。另外磁流體發(fā)電機(jī)的熱損主要取決于發(fā)電通道的壁面積。當(dāng)體積與表面積之比值增加使，即磁流體發(fā)電機(jī)組的容量增大時(shí)性能得到改善。

04起動(dòng)快

　　由于磁流體發(fā)電是將熱能直接轉(zhuǎn)化成電能，所以起動(dòng)很快。理論上講，起動(dòng)時(shí)間基本上是由導(dǎo)電流體在所要求的速度下充滿發(fā)電通道所需的時(shí)間。實(shí)際起動(dòng)時(shí)間還受到熱源、材料和控制系統(tǒng)等的限制。目前磁流體發(fā)電機(jī)一般在幾秒內(nèi)達(dá)到額定負(fù)荷，這是其它發(fā)電方式無(wú)法比擬的。

05環(huán)境污染少

　　磁流體-蒸汽聯(lián)合循環(huán)時(shí)基本上不存在水的熱污染問(wèn)題。在磁流體發(fā)電中為了提高氣體的導(dǎo)電性能，通常在氣體中加入一些電離電位較低的鉀、銫等堿金屬化合物作為種子。它們極易與氣體中的硫結(jié)合生成硫化物。為提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，必須對(duì)種子進(jìn)行回收。因此回收種子的過(guò)程也具有自動(dòng)脫硫的作用。所以磁流體發(fā)電中即使使用含硫高的燃料其尾氣中也幾乎沒(méi)有氧化硫。另一方面，由于磁流體發(fā)電機(jī)中燃燒溫度比普通發(fā)電方式高很多，生成的氮氧化合物也多。這時(shí)必須對(duì)尾氣加以控制。

06結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，發(fā)電成本低

　　磁流體發(fā)電機(jī)的主要組成部件是靜止的，因而結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，相應(yīng)的發(fā)電成本也比較低廉。

07涉及科學(xué)技術(shù)面很廣

　　磁流體發(fā)電的原理是高溫高速的導(dǎo)電流體與強(qiáng)磁場(chǎng)的相互作用，因此它除以電磁流體力學(xué)為基礎(chǔ)外還涉及很多學(xué)科，如等離子體物理、燃燒理論、超導(dǎo)技術(shù)、低溫物理、熱物理、電工學(xué)等，這給磁流體發(fā)電的發(fā)展帶來(lái)了一定的不利，但對(duì)其他學(xué)科也起到了促進(jìn)作用。

　　我國(guó)于本世紀(jì)60年代初期開(kāi)始研究磁流體發(fā)電，先后在北京、上海、南京等地建成了試驗(yàn)基地。根據(jù)我國(guó)煤炭資源豐富的特點(diǎn)，我國(guó)將重點(diǎn)研究燃煤磁流體發(fā)電，爭(zhēng)取在短時(shí)間內(nèi)趕上世界先進(jìn)水平。作為一種高技術(shù)，磁流體發(fā)電推動(dòng)著工程電磁流體力學(xué)這門(mén)新興學(xué)科和高溫燃燒、氧化劑預(yù)熱、高溫材料、超導(dǎo)磁體、大功率變流技術(shù)、高溫診斷和降低工業(yè)動(dòng)力裝置有害排放物的先進(jìn)方法等一系列新技術(shù)的發(fā)展。這些科學(xué)成果和技術(shù)成就可以得到其他方面的應(yīng)用，并有著美好的發(fā)展前景。

　　綜上所述，從高效率、低污染、高技術(shù)的考慮，使得磁流體發(fā)電從其原理性實(shí)驗(yàn)成功開(kāi)始，就迅速得到了全世界的重視，許多國(guó)家都給予了持續(xù)穩(wěn)定的支持。