16. Мгд генератор

Все современные машинные электрические генераторы основаны на взаимодействии перемещающихся относительно друг друга проводников с током и магнитного поля. Идея магнитогидродинамического (МГД) преобразования энергии основана на замене твердого движущегося проводника потоком высокопроводящих газа и жидкости

Идея использования данного явления для получения электрической энергии была высказана основателем теории электричества известным английским физиком М. Фарадеем (1781—1867).

В обычных электростанциях сжигается горючее вещество (например, уголь или мазут); полученная теплота преобразовывается в электроэнергию. Но этот способ не очень эффективен. Большая часть произведенной теплоты растрачивается непроизводительно из-за низкого KПД установок. Ограничить непроизводительный расход энергии можно с помощью магнитогидродинамиче-ского (МГД) принципа получения электроэнергии. В МГД-генераторе число промежуточных ступеней преобразования энергии сокращается, исключается промежуточное превращение тепловой энергии в механическую.

В МГД-генераторе проводником служит поток электропроводящей плазмы. Взаимодействие электрического тока, протекающего через плазму, с магнитным потоком создает силу, тормозящую движение плазмы по каналу. В результате кинетическая энергия потока плазмы превращается в электрическую энергию.

Первая в мире промышленная МГД-электростанция (МГДЭС) уже строится в России под Рязанью. Она будет работать не автономно: МГД-блок на 250 МВт станет как бы надстройкой к обычной паросиловой ТЭС. Такой «симбиоз», содружество с обычной теплоэнергетикой, комплексность выгодны и технически, и экономически.

По сравнению с обычными ТЭС КПД МГДЭС выше на 10—15%. В перспективе его можно поднять до 60%.

Принципиальная схема действия современного МГД-генератора (рис. 3.2) В рассматриваемой схеме между металличе­скими пластинам, расположенными в сильном магнит­ном поле, пропускается струя ионизированного газа, обладающего кинетической энергией направленного дви­жения частиц. При этом в соответствии с законом элек­тромагнитной индукции появляется ЭДС, вызывающая протекание электрического тока между электродами внутри канала генератора и во внешней цепи. Поток ионизированного газа — плазмы — тормозится под дей­ствием электродинамических сил, возникающих при взаимодействии протекающего в плазме тока и магнит­ного потока, Можно провести аналогию между возникающими силами и силами торможения, действующими со стороны рабочих лопаток паровых и газовых турбин на частички пара или газа. Преобразование энергии и про­исходит путем совершения работы по преодолению сил торможения.

Если какой-либо газ нагреть до высокой температу­ры увеличив тем самым его внутреннюю энергию и превратив в электропроводное вещество, то при последующем расширении газа в рабочих каналах МГД-генератора произойдет прямое преобразование теп­ловой энергии в электрическую.

МГД-генератор с паросиловой установ­кой. Принципиальная схема МГД-генератора с пароси­ловой установкой показана на рис. 3.3. В камере сгора­ния сжигается органическое топливо, получаемые при этом продукты в плазменном состоянии с добавлением присадок направляются в расширяющийся канал МГД-генератора. Сильное магнит­ное поле создается мощными электромагнитами. Темпера­тура газа в канале генерато­ра должна быть не ниже 2000°С, а в камере сгорания 2500—2800°С. Необходи­мость ограничения мини­мальной температуры газов, покидающих МГД-генерато-ры, вызывается настолько значительным уменьшением электропроводности газов при температурах ниже 2000°С, что у них практиче­ски исчезает магнитогидро-динамическое взаимодейст­вие с магнитным полем.

Теплота отработанных в МГД-генераторах газов вна­чале используется для подо­грева воздуха, подаваемого в камеру сгорания топлива, и, следовательно, повышения эффективности процесса его сжигания. Затем в паросиловой установке теплота расходуется на образование пара и доведение его пара­метров до необходимых величин.

Выходящие из канала МГД-генератора газы имеют температуру примерно 2000°С, а современные теплообменники, к сожалению, могут работать при температу­рах, не превышающих 800°С, поэтому при охлаждении газов часть теплоты теряется.