JPS61210868A - 石炭ｍｈｄ発電機 - Google Patents
石炭ｍｈｄ発電機Info
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- JPS61210868A JPS61210868A JP60049878A JP4987885A JPS61210868A JP S61210868 A JPS61210868 A JP S61210868A JP 60049878 A JP60049878 A JP 60049878A JP 4987885 A JP4987885 A JP 4987885A JP S61210868 A JPS61210868 A JP S61210868A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K44/00—Machines in which the dynamo-electric interaction between a plasma or flow of conductive liquid or of fluid-borne conductive or magnetic particles and a coil system or magnetic field converts energy of mass flow into electrical energy or vice versa
- H02K44/08—Magnetohydrodynamic [MHD] generators
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は石炭燃焼電ＭＨＤ発電に関するものである。
（従来の技術）
ＭＩｌＤ発電は電磁流体発電のことであり、電離しやす
いカリウム等アルカリ金属化合物を添加した高温（２０
００〜３０００ Ｋ）の燃焼ガスを作動流体として磁界
中に置かれた発電流路に沿って高速（約１０００ Ｗｖ
／ｓ ）で流す直接発電方式である。
いカリウム等アルカリ金属化合物を添加した高温（２０
００〜３０００ Ｋ）の燃焼ガスを作動流体として磁界
中に置かれた発電流路に沿って高速（約１０００ Ｗｖ
／ｓ ）で流す直接発電方式である。
タービン等の可動部が無いため、発電機の構造が簡単で
種々な燃料を使用できる。ＭＨＤ発電機は汽力発電プラ
ントと結合させると総合熱効率を汽力発電プラントの約
４ＯＮから約５ＯＮに上げ、石炭等の化石エネルギー資
源を有効に利用できる省エネルギー発電技術である。Ｍ
ＨＤ発電機は第１図に示すように磁界／に対して直角の
方向に燃焼ガス２を通すとそれらに対して直角の方向に
起電力３を発生するものである。磁界中で（発電時）燃
焼ガスに電流が流れると、その燃焼ガス中モ電荷を運ぶ
イオンと電子の磁界に対する回転半径の差から燃焼ガス
の流れ方向に電圧を発生する、これをホール電圧という
。
種々な燃料を使用できる。ＭＨＤ発電機は汽力発電プラ
ントと結合させると総合熱効率を汽力発電プラントの約
４ＯＮから約５ＯＮに上げ、石炭等の化石エネルギー資
源を有効に利用できる省エネルギー発電技術である。Ｍ
ＨＤ発電機は第１図に示すように磁界／に対して直角の
方向に燃焼ガス２を通すとそれらに対して直角の方向に
起電力３を発生するものである。磁界中で（発電時）燃
焼ガスに電流が流れると、その燃焼ガス中モ電荷を運ぶ
イオンと電子の磁界に対する回転半径の差から燃焼ガス
の流れ方向に電圧を発生する、これをホール電圧という
。
このホール電圧を短絡すると発電機内の電流に偏りが生
じ、発電出力が低下する。そのため、発生電扼を取り出
す陰極参、陽極参′は第１図のように燃焼ガスの流れ方
向に分割して、電極間に絶縁性の目地材！を入れホール
電圧を絶縁する。ＭＨＤ、発電機は高温高速の燃焼ガス
を作動流体として用いる新しい発電方式のため発電機流
路内部の消耗が激く、比較的丈夫な水等で冷却しＴ；金
属等の電極と水等で冷却した絶縁壁を用いた壁温度が比
較的に低いＭＨＤ発電機で千時間余りの耐久性が実証さ
れている。尚、第１図中６は陰極弘、陽極参′、目地材
ｊと協同して発電流路を構成する絶縁壁を示す。
じ、発電出力が低下する。そのため、発生電扼を取り出
す陰極参、陽極参′は第１図のように燃焼ガスの流れ方
向に分割して、電極間に絶縁性の目地材！を入れホール
電圧を絶縁する。ＭＨＤ、発電機は高温高速の燃焼ガス
を作動流体として用いる新しい発電方式のため発電機流
路内部の消耗が激く、比較的丈夫な水等で冷却しＴ；金
属等の電極と水等で冷却した絶縁壁を用いた壁温度が比
較的に低いＭＨＤ発電機で千時間余りの耐久性が実証さ
れている。尚、第１図中６は陰極弘、陽極参′、目地材
ｊと協同して発電流路を構成する絶縁壁を示す。
（発明が解決しようとする問題点）
石炭燃焼ガスを作動流体とし、発電流路壁の表面温度が
比較的低いＭＨＤ発電機では燃焼ガス中の石炭灰や添刀
■したアルカリ金属化合物が流路壁表面に付着する。電
極では付着物中を電流が流れるため電気化学反応が起こ
り、電極中の陰極では付着物の電気抵抗が減少し、ホー
ル電圧を絶縁する目的で流れ方向に分割絶縁した隣接陰
極電極間を短絡する。その結果、発電出力が低下すると
共に、局所的に過大な隣接陰極電極間 命を低下させる。
比較的低いＭＨＤ発電機では燃焼ガス中の石炭灰や添刀
■したアルカリ金属化合物が流路壁表面に付着する。電
極では付着物中を電流が流れるため電気化学反応が起こ
り、電極中の陰極では付着物の電気抵抗が減少し、ホー
ル電圧を絶縁する目的で流れ方向に分割絶縁した隣接陰
極電極間を短絡する。その結果、発電出力が低下すると
共に、局所的に過大な隣接陰極電極間 命を低下させる。
この様な陰極壁付着物の電気抵抗の減少は、通電に伴う
電気化学反応により陰極近傍が強い還元雰囲気となり石
炭灰中の成分例えばＦｇｌＯｌが電気抵抗の低い７ｇ１
０４に還元されること、カリウム等アルカリ金属化合物
及び石炭灰中の金属化合物が還元されて純金属となるこ
と等によると考えられそいる。石炭燃焼ＭＨＤ発電機に
おいて、通電後の陰極電極付着物中に７ｇ１０４が増加
することや純鉄や金属カリウムが析出することは実験的
に確認されている。
電気化学反応により陰極近傍が強い還元雰囲気となり石
炭灰中の成分例えばＦｇｌＯｌが電気抵抗の低い７ｇ１
０４に還元されること、カリウム等アルカリ金属化合物
及び石炭灰中の金属化合物が還元されて純金属となるこ
と等によると考えられそいる。石炭燃焼ＭＨＤ発電機に
おいて、通電後の陰極電極付着物中に７ｇ１０４が増加
することや純鉄や金属カリウムが析出することは実験的
に確認されている。
（問題点を解決するための手段）
そこで本発明は発生電流を取り出すための電極を石炭燃
焼ガスの流れ方向に分割して配置すると共に、上記電極
相互の隣接間隔に絶縁性の目地材を設けて発生するホー
ル電圧を絶縁した石炭ＭＨＤ発電機において、上記電極
中、相互に隣接した陰極間の短絡を防止するため陰極に
酸化剤を供給する吹込み装置を設けたことを特徴とする
。
焼ガスの流れ方向に分割して配置すると共に、上記電極
相互の隣接間隔に絶縁性の目地材を設けて発生するホー
ル電圧を絶縁した石炭ＭＨＤ発電機において、上記電極
中、相互に隣接した陰極間の短絡を防止するため陰極に
酸化剤を供給する吹込み装置を設けたことを特徴とする
。
（作用）、
陰極壁に供給した酸化剤により、陰極における通電に伴
う還元作用を中和し、付着物の低抵抗化を防止じ、また
通電に伴う電気化学的反応により陰極付着物の中に析出
したカリウム等゛の金属や電気抵抗の低いＦｇ＠０４を
吹き出した酸化剤により酸化し、“より電気抵抗の高い
物質に変化し隣接陰極間の短絡を防止、または解消する
。
う還元作用を中和し、付着物の低抵抗化を防止じ、また
通電に伴う電気化学的反応により陰極付着物の中に析出
したカリウム等゛の金属や電気抵抗の低いＦｇ＠０４を
吹き出した酸化剤により酸化し、“より電気抵抗の高い
物質に変化し隣接陰極間の短絡を防止、または解消する
。
（実施例）
第２図及び第３図は本発明の二つの実施例を示すもので
、第２図に示すように、酸化剤供給系９から発電流路の
陰極電極間の目地！で保った間隔ｊ′へ酸化剤を吹き出
すか、第３図のように陰極表面を流体が通過できる多孔
質等の物°質７で作り、酸化剤供給系デを陰極母材に通
し陰極表面へ酸化剤を吹き出すことによって、隣接陰極
間の短絡を防止しようとするものである。
、第２図に示すように、酸化剤供給系９から発電流路の
陰極電極間の目地！で保った間隔ｊ′へ酸化剤を吹き出
すか、第３図のように陰極表面を流体が通過できる多孔
質等の物°質７で作り、酸化剤供給系デを陰極母材に通
し陰極表面へ酸化剤を吹き出すことによって、隣接陰極
間の短絡を防止しようとするものである。
酸化剤は陰極の付着物ｔの間へ入り陰極の還元作用を中
和するか、または、還元されてできた物質を酸化し、陰
極付着物の低抵抗化を防ぎ隣接陰極電極間を防止する。
和するか、または、還元されてできた物質を酸化し、陰
極付着物の低抵抗化を防ぎ隣接陰極電極間を防止する。
酸素を酸化剤として用いた場合、この反応に必要な単位
電極光たりの供給酸素量は下式で示される。
電極光たりの供給酸素量は下式で示される。
Ｑ＝８／＋７ＸＩ／（４Ｆ）
但し、Ｑ：供給酸素量（ｍｏｌ／ａ ）、α：絶絶−必
要な反応割合（１以下）、ｌ：反応効率、工：単位電極
当たりの電流、Ｆ ： ７アラデ一定数。 。
要な反応割合（１以下）、ｌ：反応効率、工：単位電極
当たりの電流、Ｆ ： ７アラデ一定数。 。
ＭＨＤ発電機の一部を第２図のように改造し、酸化剤と
して酸素を用い本発明の効果を実験により確認した。。
して酸素を用い本発明の効果を実験により確認した。。
第４図は実験結果の陰極電位彷布を示す。ｉｏは電位、
／ｊは陰極の電極番号でへる。燃焼ガスは電極番号の小
さい方から大きい方へ流れる。ｌ／は酸素を吹き込まな
いとき、１２は総量０．０１ ｆ／ａの酸素を吹き込ん
だときの電位分布を示し、１３は総量０．１ ｆ／ａの
酸素を吹き込んだときの電位分布を示す。なお酸素を吹
き込む目地を持つ範囲をｌ弘で示す。このように酸素を
吹き込むと電位の傾が急になり、高いホール電圧が発生
しており、これは短絡が解消できたことを意味する。な
お本実施例の酸素吹き込み量は０．０１〜０．１ ｆ／
ｓと、作動燃焼ガス流量（１５０１７ｓ）に比べ、１．
５００〜１５，０００分の１と極めて小量である０ （発明の効果） 本発明により石炭燃焼ＭＨＤ発電機の隣接陰極短絡が解
消されることで、ホール電圧短絡による発電出力の低下
分が無くなり発電出力が増加できる。さらに電流の偏り
や過大な隣接電極間電圧が発生しないため電極等ＭＨＤ
発電機部品の消耗が均一化され、発電機の凌命が伸びる
〇隣接電極間の局所的に過大な電圧の発生を妨げるため
、ＭＨＤ発電機を設計する上でより高い平均ホール電界
を許容できるようになり、−界や作動流体の流速をより
増加できる。従って出・力密度が増加でき、ＭＨＤ発電
機を高性能小型化できる。以上のことは燃焼ガス流量に
比べて極めて微量の酸化剤を陰極へ添加することで達成
できる。例えば、出力６０万ｋＷ級の実用プラントでの
必要酸素量は全ガス流量の０．００１５ Ｘ程度と見積
られる。
／ｊは陰極の電極番号でへる。燃焼ガスは電極番号の小
さい方から大きい方へ流れる。ｌ／は酸素を吹き込まな
いとき、１２は総量０．０１ ｆ／ａの酸素を吹き込ん
だときの電位分布を示し、１３は総量０．１ ｆ／ａの
酸素を吹き込んだときの電位分布を示す。なお酸素を吹
き込む目地を持つ範囲をｌ弘で示す。このように酸素を
吹き込むと電位の傾が急になり、高いホール電圧が発生
しており、これは短絡が解消できたことを意味する。な
お本実施例の酸素吹き込み量は０．０１〜０．１ ｆ／
ｓと、作動燃焼ガス流量（１５０１７ｓ）に比べ、１．
５００〜１５，０００分の１と極めて小量である０ （発明の効果） 本発明により石炭燃焼ＭＨＤ発電機の隣接陰極短絡が解
消されることで、ホール電圧短絡による発電出力の低下
分が無くなり発電出力が増加できる。さらに電流の偏り
や過大な隣接電極間電圧が発生しないため電極等ＭＨＤ
発電機部品の消耗が均一化され、発電機の凌命が伸びる
〇隣接電極間の局所的に過大な電圧の発生を妨げるため
、ＭＨＤ発電機を設計する上でより高い平均ホール電界
を許容できるようになり、−界や作動流体の流速をより
増加できる。従って出・力密度が増加でき、ＭＨＤ発電
機を高性能小型化できる。以上のことは燃焼ガス流量に
比べて極めて微量の酸化剤を陰極へ添加することで達成
できる。例えば、出力６０万ｋＷ級の実用プラントでの
必要酸素量は全ガス流量の０．００１５ Ｘ程度と見積
られる。
第１図はＭＨＤ発電機の一部を欠截した概略斜視図、第
２図は本発明の一実施例の断面図、第３図は本発明の他
の一実施例の断面図、第４図は本発明を用いた熱入力１
．５ Ｍ％ＶのＭＨＤ発電機で行なった実験結果で、図
中、２は燃焼ガス、参は電極、ｊはホール電圧を絶縁す
る電極間目地、７は空隙のある電極材料、ｔは電極付着
物、りは酸化剤の供給系である。
２図は本発明の一実施例の断面図、第３図は本発明の他
の一実施例の断面図、第４図は本発明を用いた熱入力１
．５ Ｍ％ＶのＭＨＤ発電機で行なった実験結果で、図
中、２は燃焼ガス、参は電極、ｊはホール電圧を絶縁す
る電極間目地、７は空隙のある電極材料、ｔは電極付着
物、りは酸化剤の供給系である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 発生電流を取り出すための電極を石炭燃焼ガスの流れ方
向に分割して配置すると共に、上記電極相互の隣接間隔
に絶縁性の目地材を設けて発生するホール電圧を絶縁し
た石炭ＭＨＤ発電機において、 上記電極中、相互に隣接した陰極間の短絡を防止するた
め陰極に酸化剤を供給する吹込み装置を設けたことを特
徴とする石炭ＭＨＤ発電機。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60049878A JP2545708B2 (ja) | 1985-03-13 | 1985-03-13 | 石炭ｍｈｄ発電方法 |
| US06/838,821 US4663548A (en) | 1985-03-13 | 1986-03-12 | Magnetohydrodynamic power generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60049878A JP2545708B2 (ja) | 1985-03-13 | 1985-03-13 | 石炭ｍｈｄ発電方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61210868A true JPS61210868A (ja) | 1986-09-19 |
| JP2545708B2 JP2545708B2 (ja) | 1996-10-23 |
Family
ID=12843300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60049878A Expired - Lifetime JP2545708B2 (ja) | 1985-03-13 | 1985-03-13 | 石炭ｍｈｄ発電方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4663548A (ja) |
| JP (1) | JP2545708B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030001439A1 (en) * | 2001-07-02 | 2003-01-02 | Schur Henry B. | Magnetohydrodynamic EMF generator |
| CN110224573B (zh) * | 2019-06-21 | 2024-06-07 | 南方科技大学 | 一种磁流体发电装置及其制作方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4834477A (ja) * | 1971-09-06 | 1973-05-18 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3259767A (en) * | 1962-07-13 | 1966-07-05 | Westinghouse Electric Corp | Electrode protection for magnetohydrodynamic generators |
| US3309545A (en) * | 1962-07-17 | 1967-03-14 | Westinghouse Electric Corp | Gaseous insulation for magneto-hydrodynamic energy conversion apparatus |
| US3355607A (en) * | 1964-08-27 | 1967-11-28 | Avco Corp | Means for and method of preventing flow of hall currents in electrical equipment |
| US3397331A (en) * | 1965-07-20 | 1968-08-13 | Avco Corp | Electrode structure for a magnetohydrodynamic device |
| US3508087A (en) * | 1966-06-13 | 1970-04-21 | Electricite De France | Hot electrodes for magnetohydrodynamic generators,in particular of the open cycle type |
| FR1554815A (ja) * | 1967-11-30 | 1969-01-24 | ||
| US4268765A (en) * | 1979-02-28 | 1981-05-19 | Westinghouse Electric Corp. | Transpiration cooled electrodes and insulators for MHD generators |
| US4447748A (en) * | 1981-04-27 | 1984-05-08 | Westinghouse Electric Corp. | High temperature corrosion and erosion resistant electrode |
-
1985
- 1985-03-13 JP JP60049878A patent/JP2545708B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1986
- 1986-03-12 US US06/838,821 patent/US4663548A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4834477A (ja) * | 1971-09-06 | 1973-05-18 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2545708B2 (ja) | 1996-10-23 |
| US4663548A (en) | 1987-05-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |