国家重点研发计划项目“超长重力热管高效开发干热岩地热能关键技术研究”“环渤海地区示范工程”氨气发电项目顺利通过验收

地热井

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近期，由中国科学院广州能源研究所（以下简称广能所）与西安交通大学（以下简称西交大），联合北京前沿动力科技有限公司（以下简称前沿动力）共同完成国家重点研发计划氨气重力热管发电项目，发电系统于*开通会员可解锁*27日连续运行168h以上，已圆满通过项目验收，充分验证了该技术的工程可行性与应用潜力。

超长重力热管中的饱和氨气在温度与压力存在较大波动，经气液分离罐分液后，通过稳压阀调节，进入第一级透平。该级进口工况为温度60℃、压力2.6 MPa；第二级透平排气工况为温度33℃、压力1.2 MPa。氨工质通过双级叶轮膨胀做功，驱动转子切割磁感线发电经四象限变频器稳流处理后馈入电网。机组额定发电功率为30 kW，最大发电功率可达50 kW。鉴于氨气对电机铜线具有腐蚀敏感性，系统采用干气密封装置，有效保护高速透平-发电一体机，并实现氨工质的“零泄漏”运行。做功后的氨工质进入冷凝器，其热量由水冷却系统中的冷却塔、冷却水泵排出系统。冷凝后的液态氨流入缓冲罐，最终通过柱塞泵回输至超长重力热管，从而完成整个发电循环。

氨气双极朗肯循环发电技术，以其卓越的中低温热源适应性与高效能转换特性，成为工业余热、地热及太阳能光热等领域能量回收利用的关键技术。使用具有零臭氧破坏潜能值（ODP=0）和零全球升温潜能值（GWP=0），不会破坏大气臭氧层且不会加剧温室效应的环保氨工质，配合干气密封装置实现氨工质“零泄露”，通过双级膨胀过程深度挖掘热能潜力，显著提升了系统发电效率。其核心优势在于能够将以往难以利用的低品位热能稳定、经济地转化为高价值的电能，为工业节能降碳与能源结构优化提供了强有力的技术路径。

本次完成项目验收的是完整的基于高速透平-电机一体化核心机的发电系统，技术可比例应用在各个数量级瓦数。其中核心设备透平-发电一体式装置，由前沿动力设计开发。该机组实现了低品位热能有效应用，核心模块整体集成于有限尺寸圆柱筒体结构的目标。同时成功攻克高速一体化轴系设计、宽负荷高效环保氨工质透平设计、透平蜗壳冷却及温度场管理设计、氨气“零泄露”干气密封等多项关键工艺，围绕典型工况完成试验验证。该机组的成功验收，标志着前沿动力在发电领域取得了重大技术突破。