자기유체역학발전기

Magnetohydrodynamic generator

자기유체역학발전기(MHD generator)는 브레이튼 사이클을 이용하여 열에너지와 운동에너지를 전기로 직접 변환하는 자기유체역학 변환기입니다.MHD 발전기는 가동 부품(예: 터빈 없음) 없이 작동하여 상한 온도를 제한한다는 점에서 기존 전기 발전기와 다릅니다.따라서 전기 발전 방법 중 가장 높은 이론적인 열역학 효율을 가지고 있습니다.MHD는 특히 석탄이나 천연가스를 태울 때 발전 효율을 높이기 위해 토핑 사이클로 광범위하게 개발되어 왔습니다.MHD 발전기에서 나오는 뜨거운 배기가스는 증기 발전소의 보일러를 가열하여 전반적인 효율을 높일 수 있습니다.

MHD 발전기는 기존 발전기와 마찬가지로 전류를 발생시키기 위해 자기장을 통해 도체를 이동시키는 데 의존합니다.MHD 제너레이터는 열전도성 이온화 가스(플라즈마)를 이동 도체로 사용합니다.반면 기계식 발전기는 이를 위해 기계 장치의 움직임을 사용합니다.

실용적인 MHD 발전기는 화석 연료를 위해 개발되었지만, 이것들은 가스터빈 또는 용융 탄산 연료 전지의 배기가 증기를 가열하여 증기 터빈에 동력을 공급하는 더 저렴한 복합 사이클에 의해 추월되었습니다.

MHD 다이너모는 액체 금속, 해수 및 플라스마 펌프에 적용된 MHD 가속기의 보완물이다.

자연 MHD 다이너모는 플라즈마 물리학의 활발한 연구 분야이며 지구와 태양의 자기장이 이러한 자연 다이너모에 의해 생성되기 때문에 지구물리학 및 천체물리학 커뮤니티에 큰 관심이 있습니다.

원칙

로렌츠 힘의 법칙은 일정한 자기장 내에서 움직이는 하전 입자의 효과를 설명합니다.이 법칙의 가장 간단한 형태는 벡터 방정식으로 주어진다.

어디에

  • F는 입자에 작용하는 힘이다.
  • Q는 입자의 전하입니다.
  • v는 입자의 속도입니다.
  • B는 자기장입니다.

벡터 F는 오른손 법칙에 따라 v와 B에 모두 수직이다.

발전

일반적으로 대형 발전소가 컴퓨터 모델의 운영 효율에 근접하기 위해서는 전도성 물질의 전기 전도율을 높이기 위한 조치를 취해야 합니다.기체를 플라즈마 상태로 가열하거나 알칼리 금속의 소금과 같이 쉽게 이온화할 수 있는 다른 물질을 첨가하면 이러한 증가를 달성할 수 있습니다.실제로 MHD 발전기의 구현에는 발전기 효율성, 경제성 및 독성 부산물 등 여러 가지 문제가 고려되어야 합니다.이러한 문제는 패러데이 제너레이터, 홀 제너레이터 및 디스크 제너레이터의 세 가지 MHD 제너레이터 설계 중 하나에 의해 영향을 받습니다.

패러데이 발전기

패러데이 발생기는 템즈강에서 처음 효과를 찾아낸 사람의 이름을 따서 붙여졌습니다(역사 참조).단순한 패러데이 발전기는 쐐기 모양의 파이프 또는 일부 비전도성 물질의 튜브로 구성됩니다.전기 전도성 유체가 튜브를 통해 흐를 때 상당한 수직 자기장이 존재하는 경우 유체 내에 전압이 유도되며, 이 전압은 전극을 자기장과 90도 각도로 측면에 배치하여 전력으로 끌어낼 수 있습니다.

사용되는 필드의 밀도 및 유형에는 제한이 있습니다.추출할 수 있는 전력량은 튜브의 단면적과 전도성 흐름 속도에 비례합니다.이 과정에서 전도성 물질도 냉각되고 느려집니다.MHD 발생기는 일반적으로 플라즈마 온도에서 1000°C를 약간 넘는 온도까지 전도성 물질의 온도를 낮춥니다.

패러데이 발전기의 가장 실질적인 문제는 유체의 차동 전압과 전류가 덕트 측면에 있는 전극을 통해 단락된다는 것입니다.가장 강력한 폐기물은 홀 효과 전류입니다.이로 인해 패러데이 덕트는 매우 비효율적입니다.MHD 발전기의 대부분의 추가적인 개선은 이 문제를 해결하기 위해 노력해왔다.덕트형 MHD 발전기의 최적 자기장은 일종의 안장 형태입니다.이 필드를 얻기 위해, 큰 발전기는 매우 강력한 자석이 필요합니다.많은 연구 그룹이 초전도 자석을 이 목적에 맞게 조정하려고 시도했지만 다양한 성공을 거두었습니다. (참고 자료는 아래 발전기 효율에 대한 논의를 참조하십시오.)

홀 발전기

Diagram of a Hall MHD generator
전류 흐름을 보여주는 홀 MHD 발전기 다이어그램

역사적으로 전형적인 해결책은 홀 효과를 사용하여 유체와 함께 흐르는 전류를 생성하는 것이었습니다.(그림 참조).이 설계에는 덕트 측면에 짧은 세그먼트 전극 배열이 있습니다.덕트의 첫 번째 전극과 마지막 전극이 부하에 전력을 공급합니다.다른 전극은 덕트 반대쪽 전극에 단락된다.패러데이 전류의 이러한 단락은 유체 내에서 강력한 자기장을 유도하지만 패러데이 전류와 직각인 원의 화음에서 유도합니다.이 2차 유도장은 첫 번째 전극과 마지막 전극 사이에서 무지개 모양으로 전류를 흐르게 합니다.

손실은 패러데이 발전기보다 작으며 최종 유도 전류의 단락이 적기 때문에 전압이 높아집니다.

그러나 이 설계에는 재료 흐름 속도가 패러데이 전류를 "잡기" 위해 중간 전극을 오프셋해야 하기 때문에 문제가 있습니다.부하가 변화함에 따라 유체 흐름 속도가 변화하여 패러데이 전류가 의도된 전극과 잘못 정렬되고 제너레이터의 효율이 부하에 매우 민감해집니다.

디스크 제너레이터

Diagram of a Disk MHD generator
전류 흐름을 보여주는 디스크 MHD 제너레이터의 다이어그램

세 번째이자 현재 가장 효율적인 설계는 홀 효과 디스크 생성기입니다.이 설계는 현재 MHD 생성에 대한 효율성과 에너지 밀도 기록을 보유하고 있습니다.디스크 제너레이터는 디스크의 중심과 가장자리를 감싼 덕트 사이를 흐르는 유체를 가진다.(덕트는 표시되어 있지 않습니다.)자기장은 디스크 위와 아래에 있는 한 쌍의 원형 Helmholtz 코일에 의해 형성됩니다(코일은 표시되지 않습니다).

패러데이 전류는 디스크 주변을 완전히 단락시켜 흐릅니다.

홀 효과 전류는 중앙 덕트 근처의 링 전극과 주변 덕트 근처의 링 전극 사이를 흐릅니다.

넓고 평평한 가스 흐름으로 인해 거리가 줄어들었고, 따라서 움직이는 유체의 저항이 감소했습니다.이로 인해 효율이 향상됩니다.

이 설계의 또 다른 중요한 장점은 자석이 더 효율적이라는 것입니다.첫째, 단순한 평행 필드 라인을 발생시킵니다.둘째, 유체는 디스크 내에서 처리되기 때문에 자석이 유체에 가까워질 수 있으며, 이 자기기하학에서는 거리의 7승만큼 자기장 강도가 높아진다.마지막으로 발전기는 그 출력에 비해 콤팩트하기 때문에 자석도 작다.결과적으로 발생하는 자석은 발생 전력의 훨씬 적은 비율을 사용합니다.

발전기 효율

MHD 발전에서 직접 에너지 변환의 효율은 플라즈마 온도, 더 정확히는 전자 온도에 따라 달라지는 자기장 강도와 플라즈마 전도율에 따라 증가한다.매우 뜨거운 플라즈마는 빠른 열 물질 침식으로 인해 펄스 MHD 발생기(예: 충격 튜브 사용)에서만 사용될 수 있으므로, 주 기체(중성 원자 및 이온)는 뮤에 남아 있는 동안 자유 전자만 많이 가열되는 정상 MHD 발생기에서 작동 유체로 비열 플라즈마를 사용할 것으로 예상되었습니다.ch 낮은 온도(일반적으로 2500 켈빈)목표는 발전기의 재료(벽과 전극)를 보존하는 동시에 열역학적 평형의 플라즈마와 동일한 수준(즉, 어떤 재료도 [1][2][3][4]견딜 수 없는 온도인 10,000 켈빈 이상으로 완전히 가열됨)으로 불량 도체의 제한된 전도성을 개선하는 것이었다.

그러나 Evgeny Velikhov는 1962년에 이론적으로 처음 발견했고 1963년에 실험적으로 나중에 Velikhov 불안정 또는 전기 열 불안정이라고 불리는 이온화 불안정성은 임계 홀 파라미터에 도달했을 때 뜨거운 전자와 함께 자화된 비열 플라즈마를 사용하여 MHD 변환기에서 빠르게 발생한다는 것을 발견했습니다.이온화 및 자기장의 [5][6][7]e.이러한 불안정성은 비평형 MHD 제너레이터의 성능을 크게 저하시킵니다.당초 놀라운 효율성을 점쳤던 이 기술에 대한 전망은 당시 [8][9][10][11]불안정을 완화할 해결책이 없어 전 세계 MHD 프로그램을 마비시켰다.

결과적으로, 전열 불안정성을 극복하는 솔루션을 구현하지 않은 실제 MHD 발전기는 Hall 매개변수를 제한하거나 뜨거운 전자가 있는 차가운 플라즈마 대신 적당히 가열된 열 플라즈마를 사용해야 했고, 이로 인해 효율성이 심각하게 저하되었습니다.

1994년 현재, 폐사이클 디스크 MHD 발전기의 효율 22% 기록은 도쿄 기술 연구소가 보유하고 있습니다.이러한 실험에서 최대 엔탈피 추출은 30.2%에 달했다.일반적인 오픈 사이클 홀 및 덕트 석탄 MHD 발전기는 17% 가까이 낮습니다.이러한 효율성은 기존의 Rankine 사이클 발전소가 40%에 도달하기 쉽기 때문에 유틸리티 발전에는 MHD 자체가 매력적이지 않습니다.

그러나 화석연료를 태우는 MHD 발전기의 배기가스는 거의 불꽃처럼 뜨겁다.MHD는 배기가스를 터빈 브레이튼 사이클 또는 증기 발생기 랭킨 사이클용 열교환기로 전달함으로써 화석연료를 최대 60%의 효율로 전기로 변환할 수 있습니다.이는 일반적인 석탄 플랜트의 40%에 비해 효율이 높은 것으로 추정됩니다.

자기유체역학 발전기는 가스 노심 원자로의 [12]첫 단계일 수도 있다.

재료 및 설계의 문제

MHD 발전기는 벽과 전극 모두 재료와 관련하여 어려운 문제를 안고 있습니다.물질은 매우 높은 온도에서 녹거나 부식되어서는 안 됩니다.외래 세라믹은 이러한 목적을 위해 개발되었으며 연료 및 이온화 시드에 적합하도록 선택해야 합니다.이국적인 재료와 까다로운 제작 방법은 MHD 발전기의 고비용에 기여합니다.

또한, MHD는 자기장이 강할 때 더 잘 작동합니다.가장 성공적인 자석은 초전도였고 채널과 매우 가까운 곳에 있었다.가장 큰 어려움은 이 자석들을 채널로부터 절연하면서 냉장하는 것이었습니다.이 문제는 자석이 채널에 가까울수록 더 잘 작동하기 때문에 더 심각합니다.또한 차열 열 균열로 인해 뜨겁고 부서지기 쉬운 세라믹이 손상될 위험이 매우 높습니다.자석은 보통 절대 0에 가깝고, 채널은 수천 도입니다.

MHD의 경우 알루미나(AlO23)와 과산화마그네슘(MgO2)이 모두 단열벽에 작용하는 것으로 보고되었습니다.과산화마그네슘은 습기 근처에서 분해된다.알루미나는 내수성이며 꽤 튼튼하게 제작될 수 있기 때문에 실제로 대부분의 MHD는 단열벽에 알루미나를 사용해 왔습니다.

깨끗한 MHD(즉, 천연가스 연소) 전극의 경우 80% CeO2, 18% ZrO2 및 2% [13]TaO가25 혼합된 것이 한 가지 좋은 재료였습니다.

석탄을 태우는 MHD는 슬래그와 함께 부식성이 강한 환경을 가지고 있습니다.슬래그는 MHD 재료를 보호함과 동시에 부식시킵니다.특히 슬래그를 통한 산소 이동은 금속 양극의 부식을 가속화합니다.그럼에도 불구하고 900K의 [14]스테인리스강 전극에서 매우 좋은 결과가 보고되었습니다.또 다른 우수한 옵션은 스피넬 세라믹인 FeAlO24 - FeO입니다34.스피넬은 저항성 반응층이 없지만 알루미나로 철이 일부 확산되는 전자 전도성을 가지고 있는 것으로 보고되었습니다.철의 확산은 매우 밀도가 높은 알루미나의 얇은 층과 전극과 알루미나 [15]절연체 모두의 수냉으로 제어할 수 있었다.

기존의 구리 버스 바에 고온 전극을 부착하는 것도 어렵습니다.일반적인 방법은 화학적 부동층을 형성하고, [13]물로 버스바를 냉각시킵니다.

경제학

MHD 발전기는 유사한 효율성을 가진 다른 기법의 라이프사이클 투자 비용이 낮기 때문에 대규모 질량 에너지 변환에 사용되지 않았다.천연 가스 터빈의 발전은 터빈의 배기가스가 랭킨 사이클 증기 공장을 구동함으로써 더 낮은 비용으로 유사한 열 효율성을 달성했습니다.석탄에서 더 많은 전기를 얻으려면, 단순히 저온 증기 발생 능력을 추가하는 것이 더 저렴하다.

석탄 연료 MHD 발전기는 연소 터빈의 전원 사이클과 유사한 브레이튼 전원 사이클의 한 종류입니다.그러나 연소 터빈과 달리 움직이는 기계 부품이 없습니다. 전기 전도성 플라즈마는 움직이는 전기 도체를 제공합니다.측벽과 전극은 내부의 압력을 견딜 뿐이며 양극과 음극 도체는 생성된 전기를 모읍니다.모든 브레이튼 사이클은 열 엔진입니다.이상적인 Brayton 사이클은 이상적인 카르노 사이클 효율과 동일한 이상적인 효율성을 갖습니다.따라서, MHD 발전기로부터 높은 에너지 효율의 가능성이 있습니다.모든 브레이튼 사이클은 연소 온도가 높을수록 효율의 잠재력이 높아집니다.연소 터빈은 공기/수분 또는 증기 냉각 회전 날개 강도에 의해 최대 온도가 제한되지만, 개방 사이클 MHD 발전기에는 회전 부품이 없습니다.온도 상한이 연소 터빈의 에너지 효율을 제한합니다.MHD 발전기의 브레이튼 사이클 온도 상한은 제한되지 않으므로 본질적으로 MHD 발전기는 에너지 효율에 대한 더 높은 잠재적 능력을 가집니다.

선형 석탄 연료 MHD 발전기가 작동할 수 있는 온도는 (a) 주기의 최대 온도를 제한하는 연소 연료, 산화제 및 산화제 예열 온도, (b) 측벽 및 전극을 용해로부터 보호하는 능력, (c) 전극을 보호하는 능력 등의 요인에 의해 제한됩니다.플라즈마에서 직류 전류를 흘릴 때 전극에 침입하는 고전류 또는 아크와 결합된 벽면을 코팅하는 열 슬래그로부터의 ochemical 공격 및 (d) 각 전극 사이의 전기 절연체 능력에 의한 공격.산소/공기와 높은 산화제 예열을 가진 석탄 연소식 MHD 발전소는 아마도 약 4200°F, 10기압의 칼륨 시드 플라스마를 제공하고 마하 1.2에서 팽창을 시작할 것이다.이러한 발전소는 산화제 예열 및 복합 사이클 증기 발생을 위해 MHD 배기열을 회수할 수 있습니다.1989년 6월에 발표된 1000 MWe 고급 석탄-화력 MHD/증기 바이너리 사이클 발전소의 개념 설계에서는 공격적인 가정을 통해 기술이 어디로 갈 수 있는지에 대한 DOE의 지원 타당성 조사에서는 대형 석탄-화력 MHD 복합 사이클 발전소가 석탄의 60%를 초과하는 HHV 에너지 효율에 도달할 수 있음을 보여주었다.따라서 운영 비용을 절감할 수 있는 가능성이 있습니다.

그러나, 이러한 가혹한 조건이나 규모에서의 테스트는 아직 행해지지 않았으며, 현재 테스트 중인 대형 MHD 발전기도 없습니다.상업용 석탄 연료 MHD 설계에 대한 신뢰를 제공하기에는 불충분한 신뢰성 실적이 있을 뿐입니다.

천연가스를 연료로 한 러시아 U25B MHD 테스트는 초전도 자석을 사용했으며 출력은 1.4메가와트였다.1992년 미국 에너지부(DOE)가 출자한 석탄 연소식 MHD 발전기 시리즈 테스트에서는 몬태나주 부트에 있는 CDIF(Component Development and Integration Facility)의 대형 초전도 자석으로 MHD 전력을 생산했습니다.이러한 테스트는 이 기술의 상업적 내구성을 검증하기 위해 오랜 기간 동안 수행되지 않았습니다.어느 시험 시설도 상업용 시설로는 충분한 규모가 아니었다.

초전도 자석은 대형 MHD 발전기에서 큰 기생 손실 중 하나인 전자석에 전원을 공급하는데 필요한 전력을 제거하기 위해 사용됩니다.초전도 자석은 한번 충전하면 전력을 소비하지 않고 4테슬라 이상의 강한 자기장을 발생시킬 수 있다.자석의 유일한 기생 부하는 냉장 상태를 유지하고 비초임계 연결부의 작은 손실을 메우는 것입니다.

고온으로 인해 채널의 비전도성 벽은 산화이트륨이나 이산화 지르코늄과 같은 매우 내열성이 강한 물질로 구축하여 산화를 지연시켜야 한다.마찬가지로 전극은 고온에서 전도성과 내열성을 모두 갖추어야 합니다.CDIF의 AVCO 석탄 연료 MHD 발전기는 백금, 텅스텐, 스테인리스강 및 전기 전도 세라믹으로 덮인 수냉 구리 전극으로 테스트되었습니다.

독성 부산물

MHD는 식물 효율을 증가시키기 때문에 유해한 화석 연료 폐기물의 전반적인 생산을 감소시킨다.MHD 석탄 플랜트에서는, 미국(아래 참조)이 개발한 특허 상업용 「에코노시드」공정에서는, 스택 가스 스크러버에 의해서 포획된 플라이 애쉬로부터 칼륨 이온화 씨앗을 재활용합니다.단, 이 장비는 추가비용입니다.녹은 금속이 MHD 제너레이터의 전기자 오일인 경우 전자석 및 채널의 냉각수를 주의해야 합니다.MHD 액체로 흔히 사용되는 알칼리 금속은 물과 격렬하게 반응합니다.또한 가열되고 대전된 알칼리 금속 및 채널 세라믹의 화학적 부산물은 독성이 있을 수 있으며 친환경적일 수 있습니다.

역사

최초의 실용적인 MHD 전력 연구는 1938년 미국에서 헝가리의 Bela Karlovitz가 이끄는 펜실베니아주 피츠버그의 연구소에 있는 Westinghouse가 자금을 지원했습니다.MHD에 대한 최초 특허는 1940년 8월 13일 미국 특허 No. 2,210,918의 B. Karlovitz에 의한 "에너지 전환 프로세스"입니다.

제2차 세계대전은 발전을 방해했다.1962년 영국 뉴캐슬어폰타인에서 브라이언 C 박사가 MHD 파워에 관한 제1회 국제회의를 개최했다.국제 연구 개발 회사의 린들리 씨그 그룹은 추가 회의를 개최하고 아이디어를 전파하기 위해 운영 위원회를 구성했다.1964년, 그 그룹은 유럽 원자력 기구와 협의하여 프랑스 파리에서 두 번째 회의를 개최하였다.

ENEA에의 가입이 제한되었기 때문에, 그 단체는 1966년 7월 오스트리아 잘츠부르크에서 열린 제3차 회의를 주최하도록 국제원자력기구를 설득했다.이 회의에서의 교섭에 의해, 운영 위원회는 ENEA 산하의 정기 보고 그룹인 ILG-MHD(국제 연락 그룹, MHD)와 1967년 국제 원자력 기구 산하의 ILG-MHD로 전환되었다.R에 의한 1960년대 추가 연구.로사는 화석 연료 시스템을 위한 MHD의 실용성을 확립했다.

1960년대에 AVCO 에버렛 항공연구소는 1965년의 Mk. V 발전기로 끝나는 일련의 실험을 시작했다.이 결과 35 MW가 발생했지만 자석을 구동하는 데 약 8 MW가 사용되었습니다.1966년 ILG-MHD는 프랑스 파리에서 첫 공식 회의를 열었다.1967년에 정기 현황 보고서를 발행하기 시작했다.이 패턴은 1976년까지 이 제도적 형태로 지속되었습니다.1960년대 말, 원자력이 점점 더 널리 보급되고 있기 때문에 MHD에 대한 관심은 감소하였다.

1970년대 후반, 원자력에 대한 관심이 떨어지면서 MHD에 대한 관심이 높아졌다.1975년 유네스코는 MHD가 세계 석탄 매장량을 이용하는데 가장 효율적인 방법이라고 설득하였고 1976년 ILG-MHD를 후원하였다. 1976년 이후 25년 동안 MHD를 사용하는 원자로가 없다는 것이 명백하여 국제원자력기구와 ENEA(두 원자력기관 모두 ILG-MHD)의 지원을 철회하였다.ILG-MHD의 주요 스폰서로서 O.

구 유고슬라비아 개발

10년 이상에 걸쳐 사라예보의 EnergoInvest Co.에 있는 구 유고슬라비아 열원자력기술연구소(ITEN)의 엔지니어들은 1989년에 최초의 실험용 자기유체역학 설비 발전기를 건설했다.처음 특허를 [16][17]받은 곳이 바로 이곳입니다.

미국의 발전

1980년대에 미국 에너지부는 활발한 다년 프로그램을 시작하여 몬태나주 부트에 있는 CDIF(Component Development and Integration Facility)에서 1992년 50MW 석탄 연소기를 시연했습니다.이 프로그램은 테네시 대학 우주 연구소의 석탄 연소식 유입 설비(CFIFF)에서도 중요한 역할을 했습니다.

이 프로그램은 4개의 파트를 조합했습니다.

  1. AVCO가 개발한 채널, 전극 및 전류 제어 장치가 포함된 통합된 MHD 토핑 사이클(나중에 보스턴 텍스트론 디펜스라고도 함.이 시스템은 칼륨 이온화 씨앗이 있는 분쇄 석탄에 의해 가열된 홀 효과 덕트 발전기였다.AVCO는 유명한 Mk.V 발전기를 개발했고, 상당한 경험을 가지고 있다.
  2. CDIF에서 개발된 통합 바닥판 사이클.
  3. 전리 씨앗을 재생하는 설비는 TRW에 의해 개발되었습니다.스크러버로부터의 플라이 애쉬중의 황산염으로부터 탄산칼륨을 분리한다.탄산염은 칼륨을 되찾기 위해 제거된다.
  4. 기존 석탄 플랜트에 MHD를 통합하는 방법.에너지부는 두 가지 연구를 의뢰했다.웨스팅하우스 일렉트릭은 플로리다 스니즈에 있는 걸프전력의 숄츠 플랜트에 기초한 연구를 수행했다.MHD Development Corporation은 또한 몬태나주 빌링스 몬태나 전력회사의 J.E. Corrette 공장을 기반으로 연구를 수행했습니다.

CDIF의 초기 시제품은 다양한 석탄을 사용하여 짧은 기간 동안 작동되었습니다.몬태나 로즈버드와 일리노이주 6번 고황 부식성 석탄. 많은 공학, 화학, 재료 과학이 완성되었다.최종 부품이 개발된 후 4,000시간의 연속 작동으로 작동 테스트가 완료되었으며, 몬타나 로즈버드에서 2,000회, 일리노이 6번지에서 2,000회 작동했습니다.테스트는 [citation needed]1993년에 끝났다.

일본의 발전

1980년대 후반의 일본 프로그램은 폐사이클 MHD에 초점을 맞췄다.특히 깨끗하고 작고 경제적인 100메가와트(전기)에 가까운 발전소의 전력 효율은 더 높고 장비는 더 작을 것이라는 믿음이 있었다.오픈 사이클 석탄 발전소는 일반적으로 200 메가와트 이상의 경제성이 있다고 생각된다.

첫 번째 주요 일련의 실험은 도쿄공업대학의 충격관에서 구동되는 블로 다운 시스템인 FUJI-1이었다.이러한 실험은 엔탈피의 최대 30.2%를 추출했으며, 입방 미터 당 100 메가와트 가까운 전력 밀도를 달성했습니다.이 시설은 도쿄전력 등 일본의 공공시설과 문부성이 자금을 지원했다.일부 당국은 이 시스템이 헬륨과 아르곤 운반 가스와 칼륨 이온화 씨앗을 가진 디스크 발생기였을 것으로 보고 있다.

1994년에는 FUJI-1의 경험을 살려 5MWe의 연속 폐사이클 설비인 FUJI-2가 건설될 계획이 상세하게 제시되었다.기본 MHD 설계는 디스크 발생기를 사용하는 불활성 가스를 사용하는 시스템이었다.목표는 엔탈피 추출 30%와 MHD 열효율 60%였습니다.FUJI-2는 300 MWe 천연가스 플랜트로 개조될 예정이었다.

오스트레일리아 개발

1986년, 시드니 대학의 휴고 칼 메셀 교수는 석탄 연료의 MHD를 연구했습니다.그 결과 시드니 외곽에서 28MWe의 토핑 시설이 가동되었습니다.또한 Messerle은 유네스코 교육 프로그램의 일환으로 최신 참고서 중 하나를 작성했습니다(아래 참조).

Hugo에 대한 자세한 사망 기사는 ATSE([18]Australian Academy of Technology Sciences and Engineering) 웹사이트에 있습니다.

이탈리아 개발

이탈리아 프로그램은 1989년 약 2000만 달러의 예산으로 시작되었으며, 세 가지 주요 개발 영역이 있습니다.

  1. MHD 모델링
  2. 초전도 자석 개발.1994년의 목표는 길이 2m의 프로토타입으로, 길이 8m의 MHD 시연용으로 66 MJ를 저장하였다.필드는 5테슬라이며, 테이퍼는 0.15T/m이다.형상은 니오브-티타늄 구리 원통형 및 직사각형 권선으로 안장 모양과 유사했습니다.
  3. 천연가스 발전소로 개조.하나는 라벤나의 이니켐-애닉 팩터에 있는 거였어이 공장에서는 MHD의 연소 가스가 보일러로 전달됩니다.다른 하나는 230 MW(열량)의 브린디시 발전소 설치로 증기를 주 발전소로 전달한다.

중국 발전

1992년 미·중 합작계획은 아스바흐의 [citation needed]석탄 3호기 공장을 개조하는 것으로 끝났다.1994년 3월에 추가로 11년짜리 프로그램이 승인되었다.이것에 의해, 다음과 같은 연구 센터가 확립되었습니다.

  1. MHD 발전기 설계와 관련된 베이징의 중국 과학 아카데미 전기 공학 연구소.
  2. 상하이 전력 연구소, 시스템 전반과 초전도 자석 연구를 담당하고 있습니다.
  3. 난징 남동대 서모에너지 연구소는 향후 개발에 관심이 있다.

1994년 연구에서는 증기 배관을 통해 연결된 MHD 및 바닥화 사이클 플랜트를 갖춘 10W(전기, 108MW 열) 발전기를 제안하여 둘 중 하나를 독립적으로 작동할 수 있도록 했다.

러시아의 발전

U-25 스케일 모델

1971년 천연가스 연소식 U-25 발전소는 모스크바 인근에 25메가와트의 설계용량을 갖추고 완공되었다.1974년까지 그것은 6메가와트의 전력을 [19]공급했다.1994년까지, 러시아는 모스크바에 있는 러시아 과학 아카데미의 고온 연구소에 석탄으로 운영되는 U-25 시설을 개발하여 운영하였다.U-25의 바닥화 설비는 실제로 모스크바 전력회사와 계약을 맺고 가동됐으며 모스크바 전력망에 전력을 공급했다.석탄으로 움직이는 디스크 발전기를 개발하는 것에 대해 러시아에 상당한 관심이 있었다.1986년 MHD 발전기를 갖춘 최초의 산업용 발전소가 건설되었지만 1989년 MHD가 출시되기 전에 프로젝트가 취소되었고 이후 이 발전소는 일반 건설의 7호기로 랴잔 발전소에 합류하였다.

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레퍼런스

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추가 정보

  • Sutton, George W.; Sherman, Arthur (July 2006). Engineering Magnetohydrodynamics. Dover Civil and Mechanical Engineering. Dover Publications. ISBN 978-0486450322.
  • Hugo K. Messerle, Magneto Hydroidynamic Power Generation, 1994, John Wiley, Chichester, Energy Engineering Series(유엔지오 에너지 엔지니어링 시리즈의 일부) (이는 역사 및 발전기 설계 정보의 출처입니다.)
  • 시오다, S. "폐쇄 사이클 MHD 발전소의 타당성 조사 결과", Proc.플라즈마 테크놀로지회의, 1991년, 호주 시드니, 페이지 189–200페이지.
  • R.J. Rosa, Magnetohydynamic Energy Conversion, 1987, Hemisphere Publishing, Washington D.C.
  • G.J. Womac, MHD 발전, 1969년, 채프먼 앤 홀, 런던.

외부 링크

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