時間:2025-07-07 10:50
來源:中國固廢網(wǎng)
作者:徐冰冰整理
當前,“十五五”規(guī)劃藍圖全面鋪開,科技創(chuàng)新、綠色低碳、深化改革等高頻詞匯引爆時代熱點,也為千行百業(yè)勾勒了產(chǎn)業(yè)突圍的目標航向。
6月20日,南京磁谷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(jīng)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機組如何高效利用余熱”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(chuàng)立于2024年1月,位于江蘇省南京市江寧區(qū),系磁谷科技(SH688448)控股子公司,依托磁谷科技核心技術(shù),經(jīng)營范圍包括低品位能源的技術(shù)、產(chǎn)品和系統(tǒng)的研發(fā)、應(yīng)用和服務(wù),主營磁懸浮ORC發(fā)電系統(tǒng)、透平膨脹發(fā)電等,致力于為客戶提供高效能源解決方案,助力碳中和碳達峰。
技術(shù)創(chuàng)新:為傳統(tǒng)技術(shù)注入新活力
吳寧晨介紹,有機朗肯循環(huán)(Organic Rankine Cycle,簡稱ORC)技術(shù)是一項較為傳統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換技術(shù)。而致和能源通過核心技術(shù)創(chuàng)新為這一傳統(tǒng)技術(shù)注入了新活力 —— 將傳統(tǒng)機械驅(qū)動機頭替換為自主研發(fā)的磁懸浮機頭。其核心原理在于:低沸點有機工質(zhì)在換熱器與低溫熱源換熱,產(chǎn)生具有一定壓力和溫度的蒸氣,在膨脹機中膨脹做功來驅(qū)動或發(fā)電。
該技術(shù)的應(yīng)用場景廣泛,涵蓋冶金、石油、危廢、化工、生物質(zhì)、地熱、太陽能等。還包括常規(guī)的石油裂解,煤化工熱水,鹽化工熱水、電解鋁、危廢產(chǎn)生的副產(chǎn)蒸汽、除氧機的乏氣。
磁谷科技是一家以磁懸浮高速驅(qū)動設(shè)備為平臺的企業(yè),核心技術(shù)主要有磁軸承、蝸殼、轉(zhuǎn)子、膨脹發(fā)電機、電控和磁谷云。
在磁懸浮系統(tǒng)中,處于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(zhuǎn)。通過電磁力精確控制其中五個自由度,僅保留一個旋轉(zhuǎn)自由度供物體運動。這種控制方式使物體實現(xiàn)無機械接觸的懸浮,徹底消除了傳統(tǒng)機械系統(tǒng)中的摩擦損耗,僅存在如氣體粘滯阻力這類空氣動力學(xué)摩擦,發(fā)電效率更高,為系統(tǒng)的高效節(jié)能運行奠定了基礎(chǔ)。
吳寧晨介紹,在磁懸浮系統(tǒng)中,定子與轉(zhuǎn)子之間通過電磁力實現(xiàn)無接觸懸浮,二者間距極小。額定轉(zhuǎn)速下,轉(zhuǎn)子振動峰峰值僅為0.02 mm(20μm),這一特性直接反映了轉(zhuǎn)子在空間中的位移穩(wěn)定性。
高速大功率永磁電機也是磁谷科技的核心技術(shù)之一。在國內(nèi)早期研發(fā)階段,大功率高速電機領(lǐng)域尚屬技術(shù)稀缺領(lǐng)域,而我們憑借磁懸浮軸承技術(shù)的應(yīng)用,將電機最高轉(zhuǎn)速突破至42,000轉(zhuǎn)/分鐘,這一參數(shù)在當時國內(nèi)同類設(shè)備中具有唯一性。更高的轉(zhuǎn)速不僅提升了電機的功率密度,更顯著優(yōu)化了能量轉(zhuǎn)換效率;當電機反向作為發(fā)電機運行時,同樣遵循“轉(zhuǎn)速越高、發(fā)電效率越高”的原理。
在流體設(shè)計領(lǐng)域,采用三元流動理論進行優(yōu)化,通過對葉輪三維流場的精準計算與建模,實現(xiàn)了葉輪效率的最大化,同時拓寬了高效工作區(qū)域。材料選用方面,采用高強度鍛鋁材質(zhì),賦予葉輪出色的抗變形能力;針對特殊嚴苛工況,可定制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(shù)控加工中心進行精密加工,確保幾何尺寸與流道型面的高精度成型。表面處理環(huán)節(jié),采用鉻酸陽極氧化工藝,在葉輪表面形成致密氧化膜,有效增強耐腐蝕性,即便在長時間高速運轉(zhuǎn)條件下,仍能保持低磨損狀態(tài),保障設(shè)備長期穩(wěn)定運行。
早期國內(nèi)市場開拓階段,受限于美國技術(shù)封鎖,進口變頻器采購渠道全面受限,迫使團隊開啟自主研發(fā)征程。致和能源投入大量資源攻克技術(shù)壁壘,從變頻器底層控制邏輯到頂層運算模型,實現(xiàn)全鏈條算法自主編寫。所以這套深度適配自身設(shè)備特性的核心算法體系,使變頻器能量轉(zhuǎn)換效率大幅提升。
多級防護技術(shù)作為致和能源的核心專利,已全面應(yīng)用于旗下五款產(chǎn)品,其技術(shù)獨創(chuàng)性在行業(yè)內(nèi)獨樹一幟。其中關(guān)鍵的自發(fā)電保護功能尤為突出:當電網(wǎng)突發(fā)斷電時,系統(tǒng)可迅速將電機切換為發(fā)電機模式,通過轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)的動能轉(zhuǎn)化為電能,持續(xù)為磁懸浮系統(tǒng)供電。這一過程中,能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)會精準控制轉(zhuǎn)子減速過程,直至其完全停止運轉(zhuǎn)后,再使轉(zhuǎn)子安全落位于保護軸承上,確保設(shè)備在斷電工況下實現(xiàn)零損傷安全停機。
磁懸浮膨脹發(fā)電機組與其他發(fā)電機組有什么區(qū)別?
首先,發(fā)電效率顯著高于傳統(tǒng)機組,且因取消油系統(tǒng),采用全靜態(tài)密封結(jié)構(gòu),大幅節(jié)約原材料的同時,杜絕了油污泄漏對大氣的二次污染。
其次,省卻機械傳動環(huán)節(jié),設(shè)備體積較同類產(chǎn)品大幅縮小,輕量化設(shè)計適配更多空間受限場景。
第三,作為全集成化設(shè)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(xiàn)發(fā)電,大幅簡化操作流程。
技術(shù)路線
產(chǎn)品研發(fā):從用戶需求出發(fā)
在功率等級規(guī)劃上,致和能源產(chǎn)品覆蓋了從100千瓦到1000千瓦的不同規(guī)格。
這樣的規(guī)劃源于對用戶需求的充分考量:通過大量調(diào)研發(fā)現(xiàn),危廢、醫(yī)廢等領(lǐng)域的用戶蒸汽量差異較大。為充分利用不同規(guī)模的蒸汽資源,采用“樂高式拼接”設(shè)計,無論幾噸的蒸汽量,都可通過靈活拼接對應(yīng)功率的設(shè)備,實現(xiàn)熱源的高效發(fā)電利用。
機組采用標準集裝箱式撬裝結(jié)構(gòu),這種設(shè)計對客戶而言極具優(yōu)勢。所有核心設(shè)備,包括變頻器、逆變器等,均高度集成于集裝箱內(nèi)部。若客戶需調(diào)整運營場景,可便捷地將整個機組遷移至新場地重新部署。這種模塊化設(shè)計充分體現(xiàn)了產(chǎn)品的用戶友好特性,既簡化了現(xiàn)場安裝流程,又顯著提升了設(shè)備的復(fù)用性與場景適應(yīng)性。
編輯:徐冰冰
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