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劉泰山

全球首塊零碳氨燃料燒製的綠色瓷磚日前在廣東省佛山市成功出爐，標誌著我國建築陶瓷行業向碳中和目標邁出了歷史性的一步。

建築陶瓷生產要經過1200℃高溫燒製，目前主要使用天然氣、煤和重油等化石燃料，因而產生大量的二氧化碳排放。在國家提出的“雙碳”達標背景下，陶瓷產業面臨巨大的二氧化碳減排壓力。採用先進零碳燃料是最根本、最直接、最有效的減碳方式之一，這是高溫製造業在這場新能源技術革命中對科技創新提出的迫切需求。目前，適合大規模工業應用的零碳燃料只有氫氣（H2）和氨氣（NH3）兩種，他們都不含碳，因此在高溫下燃燒不會產生任何碳排放。由於工業窯爐燃燒用氫量巨大，而氫氣大容量儲運很困難，這極大地限制了氫在高溫工業作為燃料的應用。

氨是氫和氮的化合物，合成氨已有100多年的歷史，目前主要是用於做農業化肥和化工原料。與氨相關的安全儲運技術、基礎設施、運輸標準都較為成熟，尤為重要的是氨可以大容量儲運，成本大幅低於（僅約1%）氫的儲運，氨燃料經濟性明顯優於氫燃料。但氨氣不容易點火，不容易燃燒，高溫燃燒時會產生氮氧化物，這些都是開發氨氣零碳燃燒技術所必須解決的挑戰。

2021年12月27日，佛山仙湖實驗室、佛山歐神諾陶瓷有限公司和佛山市德力泰科技有限公司聯合成立了“先進零碳燃燒技術聯合創新研發中心”，由佛山仙湖實驗室戰略科學家程一兵院士擔任中心主任。中心瞄準陶瓷窯爐零碳燃燒顛覆性關鍵技術，旨在為我國陶瓷工業實現“雙碳”達標探索新的方向，並著眼於將“先進零碳燃燒技術”推廣至其他高溫製造行業。

經過近一年的技術攻關，“聯合研發中心”成功設計並開發出新型純氨和天然氣混氨工業燃燒器及配套技術，在德力泰的工業實驗爐實現了穩定點火、摻氨和純氨穩定燃燒（圖1），並有效地將氮氧化物排放控制在國家規定的標準以內。團隊在開發零碳燃燒技術的同時，還建立了一整套適用於氨燃料陶瓷窯爐的安全使用制度以及應急管理措施，包括使用操作規程、氨氣存放、輸送等關鍵環節。在此基礎上，團隊成功地完成了對歐神諾陶瓷公司一條30米長的輥道窯爐的改造，將此窯爐以天然氣為燃料改造成以純氨和天然氣混氨為燃料。團隊同時研發了適用於純氨燃燒的液氨氣化及供給精確控制系統，煙氣殘餘氨線上監測系統，聯合廣東安清科技有限公司開發了高效液氨SCR脫銷系統等成套技術及裝備。

2022年11月11日，廣東陶瓷協會組織專家對“建築陶瓷工業窯爐氨燃燒（零碳燃料）技術”專案進行了實地考察和評估。專家組對這項顛覆性創新技術給與了高度評價，認為建築陶瓷工業窯爐氨氣燃燒技術安全可控，所開發的技術和裝備填補了國內和國際的空白，為陶瓷工業乃至整個建材行業實現“碳達峰、碳中和”開闢了新能源技術路徑，對推進建築陶瓷行業實現“雙碳”達標具有重大現實意義。

2022年12月18日，“建築陶瓷工業窯爐氨燃燒（零碳燃料）技術”專案正式在佛山歐神諾陶瓷有限公司進行示範試產。目前佛山仙湖實驗室正在與多家陶瓷和金屬加工行業頭部企業積極洽談有關“零碳燃燒技術”合作事宜。該技術的進一步推廣，將產生重大的社會效應，為廣東及全國高溫製造業實現“雙碳”達標做出重大貢獻。