當前,“十五五”規劃藍圖全麵鋪開,科技創新、綠色低碳、深化改革等高頻詞彙引爆時代熱點,也為千行百業勾勒了產業突圍的目標航向。
6月20日,南京磁穀科技股份有限公司副董事長、南京致和能源科技有限公司總經理吳寧晨在“2025上海固廢熱點論壇”上作了以“雙碳目標下的‘能效革命’——磁懸浮ORC機組如何高效利用餘熱”為題的演講。
吳寧晨
南京致和能源科技有限公司(簡稱“致和能源”)創立於2024年1月,位於江蘇省南京市江寧區,係磁穀科技(SH688448)控股子公司,依托磁穀科技核心技術,經營範圍包括低品位能源的技術、產品和係統的研發、應用和服務,主營磁懸浮ORC發電係統、透平膨脹發電等,致力於為客戶提供高效能源解決方案,助力碳中和碳達峰。
01
技術創新:為傳統技術注入新活力
吳寧晨介紹,有機朗肯循環(Organic Rankine Cycle,簡稱ORC)技術是一項較為傳統的能量轉換技術。而致和能源通過核心技術創新為這一傳統技術注入了新活力 —— 將傳統機械驅動機頭替換為自主研發的磁懸浮機頭。其核心原理在於:低沸點有機工質在換熱器與低溫熱源換熱,產生具有一定壓力和溫度的蒸氣,在膨脹機中膨脹做功來驅動或發電。
該技術的應用場景廣泛,涵蓋冶金、石油、危廢、化工、生物質、地熱、太陽能等。還包括常規的石油裂解,煤化工熱水,鹽化工熱水、電解鋁、危廢產生的副產蒸汽、除氧機的乏氣。
磁穀科技是一家以磁懸浮高速驅動設備為平台的企業,核心技術主要有磁懸浮軸承、高效率流體、膨脹發電機、專用控製係統和“磁穀雲”智能運維。
在磁懸浮係統中,處於三維空間的物體具有六個自由度,即沿x/y/z軸的平移與旋轉。通過電磁力jingquekongzhiqizhongwugeziyoudu,jinbaoliuyigexuanzhuanziyoudugongwutiyundong。zhezhongkongzhifangshishiwutishixianwujixiejiechudexuanfu,chedixiaochulechuantongjixiexitongzhongdemocasunhao,jincunzairuqiti粘滯阻力這類空氣動力學摩擦,發電效率更高,為係統的高效節能運行奠定了基礎。
吳寧晨介紹,在磁懸浮係統中,定子與轉子之間通過電磁力實現無接觸懸浮,二者間距極小。額定轉速下,轉子振動峰峰值僅為0.02 mm(20μm),這一特性直接反映了轉子在空間中的位移穩定性。
高gao速su大da功gong率lv永yong磁ci電dian機ji也ye是shi磁ci穀gu科ke技ji的de核he心xin技ji術shu之zhi一yi。在zai國guo內nei早zao期qi研yan發fa階jie段duan,大da功gong率lv高gao速su電dian機ji領ling域yu尚shang屬shu技ji術shu稀xi缺que領ling域yu,而er我wo們men憑ping借jie磁ci懸xuan浮fu軸zhou承cheng技ji術shu的de應ying用yong,將jiang電dian機ji最zui高gao轉zhuan速su突tu破po至zhi42,000轉/分鍾,這一參數在當時國內同類設備中具有唯一性。更高的轉速不僅提升了電機的功率密度,更顯著優化了能量轉換效率;當電機反向作為發電機運行時,同樣遵循“轉速越高、發電效率越高”的原理。
在zai流liu體ti設she計ji領ling域yu,采cai用yong三san元yuan流liu動dong理li論lun進jin行xing優you化hua,通tong過guo對dui葉ye輪lun三san維wei流liu場chang的de精jing準zhun計ji算suan與yu建jian模mo,實shi現xian了le葉ye輪lun效xiao率lv的de最zui大da化hua,同tong時shi拓tuo寬kuan了le高gao效xiao工gong作zuo區qu域yu。材cai料liao選xuan用yong方fang麵mian,采cai用yong高gao強qiang度du鍛duan鋁lv材cai質zhi,賦fu予yu葉ye輪lun出chu色se的de抗kang變bian形xing能neng力li;針對特殊嚴苛工況,可定製鈦合金葉輪以滿足更高強度需求。葉輪加工工藝上,依托五軸數控加工中心jinxingjingmijiagong,quebaojihechicunyuliudaoxingmiandegaojingduchengxing。biaomianchulihuanjie,caiyonggesuanyangjiyanghuagongyi,zaiyelunbiaomianxingchengzhimiyanghuamo,youxiaozengqiangnaifushixing,jibianzaichangshijiangaosuyunzhuantiaojianxia,rengnengbaochidimosunzhuangtai,baozhangshebeichangqiwendingyunxing。
早zao期qi國guo內nei市shi場chang開kai拓tuo階jie段duan,受shou限xian於yu美mei國guo技ji術shu封feng鎖suo,進jin口kou變bian頻pin器qi采cai購gou渠qu道dao全quan麵mian受shou限xian,迫po使shi團tuan隊dui開kai啟qi自zi主zhu研yan發fa征zheng程cheng。致zhi和he能neng源yuan投tou入ru大da量liang資zi源yuan攻gong克ke技ji術shu壁bi壘lei,從cong變bian頻pin器qi底di層ceng控kong製zhi邏luo輯ji到dao頂ding層ceng運yun算suan模mo型xing,實shi現xian全quan鏈lian條tiao算suan法fa自zi主zhu編bian寫xie。所suo以yi這zhe套tao深shen度du適shi配pei自zi身shen設she備bei特te性xing的de核he心xin算suan法fa體ti係xi,使shi變bian頻pin器qi能neng量liang轉zhuan換huan效xiao率lv大da幅fu提ti升sheng。
多duo級ji防fang護hu技ji術shu作zuo為wei致zhi和he能neng源yuan的de核he心xin專zhuan利li,已yi全quan麵mian應ying用yong於yu旗qi下xia五wu款kuan產chan品pin,其qi技ji術shu獨du創chuang性xing在zai行xing業ye內nei獨du樹shu一yi幟zhi。其qi中zhong關guan鍵jian的de自zi發fa電dian保bao護hu功gong能neng尤you為wei突tu出chu:當dang電dian網wang突tu發fa斷duan電dian時shi,係xi統tong可ke迅xun速su將jiang電dian機ji切qie換huan為wei發fa電dian機ji模mo式shi,通tong過guo轉zhuan子zi高gao速su旋xuan轉zhuan的de動dong能neng轉zhuan化hua為wei電dian能neng,持chi續xu為wei磁ci懸xuan浮fu係xi統tong供gong電dian。這zhe一yi過guo程cheng中zhong,能neng量liang轉zhuan換huan係xi統tong會hui精jing準zhun控kong製zhi轉zhuan子zi減jian速su過guo程cheng,直zhi至zhi其qi完wan全quan停ting止zhi運yun轉zhuan後hou,再zai使shi轉zhuan子zi安an全quan落luo位wei於yu保bao護hu軸zhou承cheng上shang,確que保bao設she備bei在zai斷duan電dian工gong況kuang下xia實shi現xian零ling損sun傷shang安an全quan停ting機ji。
磁懸浮膨脹發電機組與其他發電機組有什麼區別?
shouxian,fadianxiaolvxianzhugaoyuchuantongjizu,qieyinquxiaoyouxitong,caiyongquanjingtaimifengjiegou,dafujieyueyuancailiaodetongshi,dujueleyouwuxielouduidaqideerciwuran。
其次,省卻機械傳動環節,設備體積較同類產品大幅縮小,輕量化設計適配更多空間受限場景。
第三,作為全集成化設備,用戶僅需完成機組安裝、熱源/冷源管道接駁及電纜連接,即可實現發電,大幅簡化操作流程。
02
產品研發:從用戶需求出發
在功率等級規劃上,致和能源產品覆蓋了從100千瓦到1000千瓦的不同規格。
這樣的規劃源於對用戶需求的充分考量:通過大量調研發現,危廢、醫廢等領域的用戶蒸汽量差異較大。為充分利用不同規模的蒸汽資源,采用“樂高式拚接”設計,無論幾噸的蒸汽量,都可通過靈活拚接對應功率的設備,實現熱源的高效發電利用。
機組采用標準集裝箱式撬裝結構,這種設計對客戶而言極具優勢。所有核心設備,包括變頻器、逆(ni)變(bian)器(qi)等(deng),均(jun)高(gao)度(du)集(ji)成(cheng)於(yu)集(ji)裝(zhuang)箱(xiang)內(nei)部(bu)。若(ruo)客(ke)戶(hu)需(xu)調(tiao)整(zheng)運(yun)營(ying)場(chang)景(jing),可(ke)便(bian)捷(jie)地(di)將(jiang)整(zheng)個(ge)機(ji)組(zu)遷(qian)移(yi)至(zhi)新(xin)場(chang)地(di)重(zhong)新(xin)部(bu)署(shu)。這(zhe)種(zhong)模(mo)塊(kuai)化(hua)設(she)計(ji)充(chong)分(fen)體(ti)現(xian)了(le)產(chan)品(pin)的(de)用(yong)戶(hu)友(you)好(hao)特(te)性(xing),既(ji)簡(jian)化(hua)了(le)現(xian)場(chang)安(an)裝(zhuang)流(liu)程(cheng),又(you)顯(xian)著(zhu)提(ti)升(sheng)了(le)設(she)備(bei)的(de)複(fu)用(yong)性(xing)與(yu)場(chang)景(jing)適(shi)應(ying)性(xing)。
主機部分采用全密封結構,轉子與定子完全浸沒於冷媒介質中。這種設計形成天然的冷卻循環體係:lengmeichixudaizoudianjiyunxingchanshengdereliang,shidianjiwendushizhongweichizailixianggongzuoqujian,quebaochangqigaoxiaowendingyunxing。ciyoupiantongbujinmeiyulengmeizhong,yikaolengmeiderechuandaoxiaoyingshixiandiwenyunxing,xianzhuyanchangbujianshiyongshouming;電控係統(逆變器、製動電阻)集成於機組左側密封艙內,采用環保型Rs5FA質封裝,具備無毒、無爆炸風險的安全特性。
當前機組已實現90℃以下熱源的高效利用(含85℃及以上熱源場景),同時正推進低溫熱源技術研發,針對50-60℃低溫熱源的能量轉換方案已進入開發階段。
03
構建多元合作模式,多地項目成功落地應用
截至目前,致和能源已在遼寧、江蘇、山東等地落地多個餘熱發電項目。
遼寧撫順項目,由於醫廢處理產生的蒸汽量較少,因此選用了100kWdecixuanfujizu。jizucaiyongqiaozhuangshijizhuangxiangsheji,zhijiebushuyuyuanyouxiaofangshuichishangfang,wuxuewaijijiangaizao,wanmeijiejuelexiaoxingyifeizhandianchangdijinzhangdetongdian。
江蘇南京項目兼具危廢、醫廢焚燒處理,直接部署在客戶廠區草坪,不額外占用場地空間。該項目裝機功率300kW,年發電量達180×10⁴kWh 。經測算,憑借自發自用模式,投資回報周期約一年半,可高效回收設備成本,為客戶打造經濟、實用的能源解決方案。
山(shan)東(dong)項(xiang)目(mu)中(zhong),因(yin)室(shi)外(wai)場(chang)地(di)空(kong)間(jian)有(you)限(xian),對(dui)機(ji)組(zu)集(ji)裝(zhuang)箱(xiang)進(jin)行(xing)了(le)拆(chai)分(fen),將(jiang)設(she)備(bei)安(an)置(zhi)於(yu)一(yi)間(jian)僅(jin)十(shi)餘(yu)平(ping)的(de)室(shi)內(nei)。憑(ping)借(jie)高(gao)集(ji)成(cheng)度(du)設(she)計(ji),設(she)備(bei)適(shi)配(pei)緊(jin)湊(cou)空(kong)間(jian)。目(mu)前(qian)機(ji)組(zu)滿(man)發(fa),穩(wen)定(ding)在(zai)97- 98千瓦功率等級運行,客戶十分滿意,已有持續合作意向。
河南林州市的鋼鐵冶金項目,利用球團豎爐飽和蒸汽,年發電量達216×10⁴kWh ,機組放置於室外。
吳(wu)寧(ning)晨(chen)談(tan)到(dao),致(zhi)和(he)能(neng)源(yuan)構(gou)建(jian)多(duo)元(yuan)合(he)作(zuo)模(mo)式(shi),業(ye)務(wu)不(bu)局(ju)限(xian)於(yu)餘(yu)熱(re)發(fa)電(dian),還(hai)涵(han)蓋(gai)餘(yu)壓(ya)發(fa)電(dian),甚(shen)至(zhi)布(bu)局(ju)非(fei)電(dian)儲(chu)能(neng)相(xiang)關(guan)投(tou)資(zi)合(he)作(zuo)。未(wei)來(lai)將(jiang)以(yi)開(kai)放(fang)姿(zi)態(tai),攜(xie)手(shou)更(geng)多(duo)合(he)作(zuo)夥(huo)伴(ban),協(xie)力(li)推(tui)進(jin)能(neng)源(yuan)高(gao)效(xiao)利(li)用(yong),拓(tuo)展(zhan)能(neng)源(yuan)價(jia)值(zhi)挖(wa)掘(jue)邊(bian)界(jie)。
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