在干热岩中钻成 U 形闭环井，工质从一侧环空下行、沿井底水平段吸热后从另一侧内管上行，全程不取用地下水、不对岩体压裂改造。换热依靠岩壁与工质之间的导热与自然对流，单井即可构成完整的「取热—回注」回路，因此不需要两口井配对的注入—生产井网。

本方案的 2 口竖井（6,899 m）加 15 段水平井（合计 3,155 m）构成单井自循环，井筒总长 61,123 m、工质充注 2,330 m³。它把「地热要打两口井才有回路」这个前提去掉了，是全场只占 6.2% 体积的基础。

• 取热功率 10.574 MWth，净发电 1.049 MWe，循环流量 24.0 kg/s
• 进机组 168.98 ℃、出机组 65 ℃，ΔT 约 104 K
• 井深 H = (250 − 22) ÷ 0.03305 = 6,899 m（取 250 ℃ 为工程上限）
• 井筒体积 61,123 m³，为全场最大单项占用

闭式回路地热系统（Eavor-Loop）由 Eavor Technologies 提出，主张井下无转动部件、单井单回路自循环。示范工程 Eavor-Lite（加拿大 Alberta，2 口直井 + 2 条 2.4 km 分支）2019 年运行、2024 年退役，属示范项目；德国 Geretsried 项目（2 口直井 + 12 条分支、6 对每对约 16 km）于 2025 年 12 月首次向电网送电，启动时仅用约 3 kg/s 的泵运行不足 30 分钟后即完全停泵，热虹吸自循环得到实井验证。

下降环空中的工质吸热后密度降低，上升内管中的工质密度更低，两者形成的密度差产生驱动压头；当压头大于全回路摩擦阻力时，循环可以完全自持，不需要地面循环泵。

本方案实测驱动压头 62.1 bar、摩擦阻力 3.7 bar，自然循环能力达 182 kg/s，而实际只需 24.0 kg/s——裕度 7.6 倍。这意味着百年运行周期里，循环泵这一项可以从备件清单上删除，年耗电也少掉 0.008 GWh。

• 驱动压头 62.1 bar ≫ 摩擦阻力 3.7 bar
• 自然循环能力 182 kg/s，实际流量 24.0 kg/s
• 泵功 0 kW（含泵方案约 49 kW，年耗电 0.008 GWh）
• 100 年免更换的部件里，含热虹吸回路（无转动件）

两相自然循环的流动不稳定性（密度波型、压降型）与其对换热能力的限制，见两相流不稳定性综述 Science and Technology of Nuclear Installations（2008）；两相摩擦压降用 Lockhart–Martinelli 关联式与 Chisholm 修正计算。Eavor 在真实井上停泵运行的记录见其技术页。

两种沸点不同的工质混合后，在相变过程中温度不恒定，而是随汽化率连续上升——即「温度滑移」。把滑移量调到与热源冷却曲线的斜率一致，蒸发与冷凝两端的换热温差就能被均匀分摊，减少大温差换热带来的不可逆损失。

地热是显热源，温度在放热过程中从 168.98 ℃ 一路降到 65 ℃；纯工质在蒸发器里是等温的，必然出现「一头温差巨大、一头几乎为零」的错配。混合工质把这部分损失收回来，净效率提高约 5.4%。

• 净效率提升约 5.4%（相对值），对应 1.049 MWe 中的约 0.05 MWe
• 工质配比按 65 ℃ 冷凝温度与 168.98 ℃ 入口温度标定
• 滑移量决定换热器面积——滑移越大，面积越大，与微通道技术配合使用

非共沸混合工质在有机朗肯循环中的温度滑移增益见 Heberle F., Brüggemann D., “Thermodynamic analysis of organic Rankine cycles with zeotropic mixtures”, Energy 2015；工质物性取自 NIST REFPROP 数据库。

把换热通道从 φ25 mm 量级缩到 0.5 mm 量级，换热面积与体积之比可以提高 3–5 倍；在同样的换热量下，设备体积大幅缩小，工质充注量同步下降。代价是压降上升、对洁净度要求更高。

占地总额度只有 6.5%，换热器是其中唯一「可以靠技术缩掉」的大件。如果没有微通道，蒸发器与冷凝器会吃掉 ORC 厂房近一半的体积，最终占用率会突破 7%。

• ORC 厂房（含换热器、汽轮机、发电机）合计 1,124 m³
• 整体体积占比 6.2247%，其中换热器被压缩到厂房体积的约三成
• 通道尺度 0.5 mm 量级，面积/体积比提升 3–5 倍

微通道换热器的换热面积密度与压降特性见 Kandlikar S.G., “Heat Transfer Mechanisms During Flow Boiling in Microchannels”, Journal of Heat Transfer 2004；印刷电路板式换热器（PCHE）工程数据见 Heatric / Vacuum Process Engineering 公开样本。

空冷塔的风机由永磁同步电机直接驱动叶轮，取消皮带与减速齿轮箱；转速由变频器调节，在部分负荷下按环境温度调节风量，避免定速风机的过量通风。

干冷塔是全场唯一的大功率辅机，年耗电 0.40 GWh。直驱省下的不是效率，而是「一百年里要换几次齿轮箱」这个问题——百年备件清单里因此没有齿箱这一项。

• 风量 290.6 m³/s，风机总功率 49 kW
• 比功耗 156.9 W/(m³/s)（风机 49 kW ÷ 风量 290.6 m³/s）
• 排热量 71.99 GWh/年（等于地热余热扣除 4.20 GWh 可交付热后的部分）

机械通风空冷凝汽器的风机选型与比功耗口径见 SPX Cooling Technologies、GEA 的空冷系统技术手册；间接空冷（Heller 式）改用自然通风、辅机仅循环水泵，其代价是投资与夏季背压升高，Isfahan 电厂湿塔改 Heller 的实测净出力损失约 1.68%（Archives of Thermodynamics, 2022）。本方案因场地缺水且不允许湿式运行，选用机械通风强制干冷，未采用 Heller。

冷凝温度决定了 ORC 的排汽压力，也就决定了电效率；同时它决定了排热的品位——65 ℃ 的水可以直接用于供暖与生活热水，40 ℃ 的水只能排掉。把冷端定在 65 ℃，是用一点电效率换一整份可交付热。

这是整个方案里唯一一个「一改就动全身」的决定：它同时决定了电效率 9.92%、可交付热 4.20 GWh、干冷塔排空量 71.99 GWh、储热罐 2,000 m³，以及热电联产模块是否成立。

• 冷凝温度 65 ℃，毛效率 9.92%，净电 1.049 MWe
• 可选交付热 0.525 MWth，年 4.20 GWh（占一次能源的 3.2%）
• 若改 40 ℃：电效率约 10.6%，但 76.19 GWh 余热全部进干冷塔
• 取舍结论：电效率让出 0.7 个百分点，换回一份能直接用的热

冷端温度对 ORC 效率与可交付热量的权衡，见 Quoilin S. et al., “Techno-economic survey of Organic Rankine Cycle (ORC) systems”, Renewable and Sustainable Energy Reviews 2013。