当前，“十五五”规划蓝图全面铺开，科技创新、绿色低碳、深化改革等高频词汇引爆时代热点，也为千行百业勾勒了产业突围的目标航向。
6月20日，南京磁谷科技股份有限公司副董事长、南京致和能源科技有限公司总经理吴宁晨在“2025上海固废热点论坛”上作了以“双碳目标下的‘能效革命’——磁悬浮ORC机组如何高效利用余热”为题的演讲。
吴宁晨
南京致和能源科技有限公司（简称“致和能源”）创立于2024年1月，位于江苏省南京市江宁区，系磁谷科技（SH688448）控股子公司，依托磁谷科技核心技术，经营范围包括低品位能源的技术、产品和系统的研发、应用和服务，主营磁悬浮ORC发电系统、透平膨胀发电等，致力于为客户提供高效能源解决方案，助力碳中和碳达峰。
01 技术创新：为传统技术注入新活力
吴宁晨介绍，有机朗肯循环（Organic Rankine Cycle，简称ORC）技术是一项较为传统的能量转换技术。而致和能源通过核心技术创新为这一传统技术注入了新活力 —— 将传统机械驱动机头替换为自主研发的磁悬浮机头。其核心原理在于：低沸点有机工质在换热器与低温热源换热，产生具有一定压力和温度的蒸气，在膨胀机中膨胀做功来驱动或发电。
该技术的应用场景广泛，涵盖冶金、石油、危废、化工、生物质、地热、太阳能等。还包括常规的石油裂解，煤化工热水，盐化工热水、电解铝、危废产生的副产蒸汽、除氧机的乏气。
磁谷科技是一家以磁悬浮高速驱动设备为平台的企业，核心技术主要有磁悬浮轴承、高效率流体、膨胀发电机、专用控制系统和“磁谷云”智能运维。
在磁悬浮系统中，处于三维空间的物体具有六个自由度，即沿x/y/z轴的平移与旋转。通过电磁力精确控制其中五个自由度，仅保留一个旋转自由度供物体运动。这种控制方式使物体实现无机械接触的悬浮，彻底消除了传统机械系统中的摩擦损耗，仅存在如气体粘滞阻力这类空气动力学摩擦，发电效率更高，为系统的高效节能运行奠定了基础。
吴宁晨介绍，在磁悬浮系统中，定子与转子之间通过电磁力实现无接触悬浮，二者间距极小。额定转速下，转子振动峰峰值仅为0.02 mm（20μm），这一特性直接反映了转子在空间中的位移稳定性。
高速大功率永磁电机也是磁谷科技的核心技术之一。在国内早期研发阶段，大功率高速电机领域尚属技术稀缺领域，而我们凭借磁悬浮轴承技术的应用，将电机最高转速突破至42,000转/分钟，这一参数在当时国内同类设备中具有唯一性。更高的转速不仅提升了电机的功率密度，更显著优化了能量转换效率；当电机反向作为发电机运行时，同样遵循“转速越高、发电效率越高”的原理。
在流体设计领域，采用三元流动理论进行优化，通过对叶轮三维流场的精准计算与建模，实现了叶轮效率的最大化，同时拓宽了高效工作区域。材料选用方面，采用高强度锻铝材质，赋予叶轮出色的抗变形能力；针对特殊严苛工况，可定制钛合金叶轮以满足更高强度需求。叶轮加工工艺上，依托五轴数控加工中心进行精密加工，确保几何尺寸与流道型面的高精度成型。表面处理环节，采用铬酸阳极氧化工艺，在叶轮表面形成致密氧化膜，有效增强耐腐蚀性，即便在长时间高速运转条件下，仍能保持低磨损状态，保障设备长期稳定运行。
早期国内市场开拓阶段，受限于美国技术封锁，进口变频器采购渠道全面受限，迫使团队开启自主研发征程。致和能源投入大量资源攻克技术壁垒，从变频器底层控制逻辑到顶层运算模型，实现全链条算法自主编写。所以这套深度适配自身设备特性的核心算法体系，使变频器能量转换效率大幅提升。
多级防护技术作为致和能源的核心专利，已全面应用于旗下五款产品，其技术独创性在行业内独树一帜。其中关键的自发电保护功能尤为突出：当电网突发断电时，系统可迅速将电机切换为发电机模式，通过转子高速旋转的动能转化为电能，持续为磁悬浮系统供电。这一过程中，能量转换系统会精准控制转子减速过程，直至其完全停止运转后，再使转子安全落位于保护轴承上，确保设备在断电工况下实现零损伤安全停机。
磁悬浮膨胀发电机组与其他发电机组有什么区别？
首先，发电效率显著高于传统机组，且因取消油系统，采用全静态密封结构，大幅节约原材料的同时，杜绝了油污泄漏对大气的二次污染。
其次，省却机械传动环节，设备体积较同类产品大幅缩小，轻量化设计适配更多空间受限场景。
第三，作为全集成化设备，用户仅需完成机组安装、热源/冷源管道接驳及电缆连接，即可实现发电，大幅简化操作流程。
技术路线
02 产品研发：从用户需求出发
在功率等级规划上，致和能源产品覆盖了从100千瓦到1000千瓦的不同规格。
这样的规划源于对用户需求的充分考量：通过大量调研发现，危废、医废等领域的用户蒸汽量差异较大。为充分利用不同规模的蒸汽资源，采用“乐高式拼接”设计，无论几吨的蒸汽量，都可通过灵活拼接对应功率的设备，实现热源的高效发电利用。
机组采用标准集装箱式撬装结构，这种设计对客户而言极具优势。所有核心设备，包括变频器、逆变器等，均高度集成于集装箱内部。若客户需调整运营场景，可便捷地将整个机组迁移至新场地重新部署。这种模块化设计充分体现了产品的用户友好特性，既简化了现场安装流程，又显著提升了设备的复用性与场景适应性。
主机部分采用全密封结构，转子与定子完全浸没于冷媒介质中。这种设计形成天然的冷却循环体系：冷媒持续带走电机运行产生的热量，使电机温度始终维持在理想工作区间，确保长期高效稳定运行。磁油片同步浸没于冷媒中，依靠冷媒的热传导效应实现低温运行，显著延长部件使用寿命；电控系统（逆变器、制动电阻）集成于机组左侧密封舱内，采用环保型Rs5FA质封装，具备无毒、无爆炸风险的安全特性。
当前机组已实现90℃以下热源的高效利用（含85℃及以上热源场景），同时正推进低温热源技术研发，针对50-60℃低温热源的能量转换方案已进入开发阶段。
03 构建多元合作模式，多地项目成功落地应用
截至目前，致和能源已在辽宁、江苏、山东等地落地多个余热发电项目。
辽宁抚顺项目，由于医废处理产生的蒸汽量较少，因此选用了100kW的磁悬浮机组。机组采用撬装式集装箱设计，直接部署于原有消防水池上方，无需额外基建改造，完美解决了小型医废站点场地紧张的痛点。
江苏南京项目兼具危废、医废焚烧处理，直接部署在客户厂区草坪，不额外占用场地空间。该项目装机功率300kW，年发电量达180×10⁴kWh 。经测算，凭借自发自用模式，投资回报周期约一年半，可高效回收设备成本，为客户打造经济、实用的能源解决方案。
山东项目中，因室外场地空间有限，对机组集装箱进行了拆分，将设备安置于一间仅十余平的室内。凭借高集成度设计，设备适配紧凑空间。目前机组满发，稳定在97- 98千瓦功率等级运行，客户十分满意，已有持续合作意向。
河南林州市的钢铁冶金项目，利用球团竖炉饱和蒸汽，年发电量达216×10⁴kWh ，机组放置于室外。
吴宁晨谈到，致和能源构建多元合作模式，业务不局限于余热发电，还涵盖余压发电，甚至布局非电储能相关投资合作。未来将以开放姿态，携手更多合作伙伴，协力推进能源高效利用，拓展能源价值挖掘边界。
