“氢氨零碳燃烧技术在建材行业的应用将直接减少建材生产制造过程中的燃料型碳排放，是建材行业率先实现碳达峰、碳中和的有效技术途径。”近日，澳大利亚工程院院士、佛山仙湖实验室战略科学家程一兵在接受本报记者采访时发表了自己的观点。
研发团队制备出全球第一块全氨零碳燃料烧制的陶瓷釉面砖 程一兵/供图
具有广阔的应用空间
“氨氢融合新能源颠覆性技术在建材行业的应用，主要体现在氢和氨的可燃烧、零碳排和绿色可再生的固有属性上。随着国家‘双碳’战略的推进实施，政府相关部门对制造业的能耗管控也将逐渐过渡为‘能耗 碳排’双管控，而作为碳排放高占比的建材行业来说，即将面临巨大的低碳/零碳转型压力。因此，我认为，氢氨零碳燃烧技术在建材行业的应用前景非常广阔。”
程一兵指出，氢氨燃烧技术应用对现有燃烧装备和建材生产线的改动较少，安全性和便利性也有很好的保障。氢和氨是目前已知的极具工业实用价值的零碳燃料，两者的燃烧过程都不产生碳排放。但是由于工业窑炉用气量非常大，氢气的大容量储运目前还存在一些技术难题，因此在现阶段，烧氨的可行性相对更高一些。随着国内整个氢氨新能源行业向上游氢氨来源的广泛布局、降低氨氢成本及碳税的实施，氨氢新能源绿色可再生、零碳及成本可控的优势将会越发明显，加上“一带一路”沿线国家的低成本液氨进口，也将进一步促进氨氢作为零碳燃料的产业化应用，氨氢零碳燃烧技术和产业优势将会愈加凸显。
“目前，佛山仙湖实验室的氨燃料零碳燃烧技术已经取得阶段性成果，2022年11月，在佛山德力泰科技公司试验现场，该项技术通过广东省陶瓷协会组织的专家技术论证。2022年12月，该项技术在佛山欧神诺陶瓷公司的30米长辊道窑完成中试生产，世界首块零碳氨燃料烧制的建筑陶瓷砖问世，窑炉烟气中的排放物经第三方检测，均满足国家标准，瓷砖烧成后的各项性能指标均达到或高于国家标准。”谈到氢氨燃烧技术的推广应用，程一兵兴奋地说。
在高温制造业应用减碳优势明显
建材工业是我国碳排放的大户，占我国碳排放的14%左右。
谈到氢氨零碳燃烧技术，程一兵表示，以陶瓷行业为例，2021年，我国建筑卫生陶瓷行业二氧化碳排放量为1.4亿～2亿吨，占全国总排放量的1.5%～2%，建筑卫生陶瓷碳排放主要是由于陶瓷产品制造过程中干燥和烧成工段燃烧煤制气、天然气所造成，陶瓷生产过程二氧化碳排放量约70%来源于燃料燃烧，剩下的30%来源于电力和工艺（碳酸盐分解）。应用氨氢新能源作为燃料的目的是减少高温制造过程的碳排放量，在陶瓷工业目前使用的化石燃料中掺混一定比例的氨，可实现2030年碳达峰目标。随着掺氨比例不断增加，碳排放将持续降低，不再出现峰值。如果使用纯氨燃烧，可使陶瓷行业的直接碳排放减少70%，将极大助力实现碳中和目标。
“从目前来看，氢氨零碳燃烧技术对大多数高温制造业都可适用。”程一兵告诉记者，除已经完成试验验证和中试示范的建筑陶瓷外，佛山仙湖实验室研发团队已经着手在金属加工、玻璃制造、水泥生产、热力发电等高温制造业领域全面布局、逐步推进。其中考虑到佛山地区铝型材加工业的高集聚度和强需求，下一步的产业推广重点领域将是佛山地区的金属加工业。此外，仙湖实验室团队也开始在火力发电和燃气轮机等领域布局，将和国内相关领域的顶尖科研机构及头部企业开展深入的强强合作及产研联动，共同推进氢氨零碳燃烧的产业化应用。
技术推广仍面临巨大挑战
“由于疫情的影响和房地产市场低迷，建材行业的整体经济形势并不乐观，目前着手布局氢氨零碳燃烧技术的只是建材行业的少数头部企业，未来要在整个建材行业推广氢氨零碳燃烧技术仍然面临不少难题，需要政府相关部门加大引导范围、加强扶持力度。”
谈到技术推广当前所面临的问题时，程一兵表示，主要体现在以下几个方面：一是按目前的市场价格，使用氨气作为工业燃料比使用天然气的燃料成本约贵一倍，企业难以承受燃料成本大幅上涨。建议政府按照支持光伏、电动汽车和氢能产业发展的成功模式，支持高温制造业应用零碳燃烧技术，从零碳燃料掺烧入手，逐步提高掺烧比例，最终实现高温制造业燃料转型，确保实现国家预定的“双碳”目标。
二是氨气在我国从未用于工业燃料，因此缺乏相关的国家和行业标准规范。目前，没有专业公司具有评估氨气燃烧安全性的经验和资质，政府应急管理部门也难以审批氨的工业燃烧项目。建议政府有关部门与相关行业协会及专家共同协商，建立一个具有可操作性的技术和安全评估机制，解决新能源试验、应用、推广中的瓶颈问题。
实现氨气工业燃烧必须解决氨气的来源问题，而且必须是用绿氨作为高温燃料才有实际的降碳、零碳意义。目前，一些企业已经开始在西北地区规划开展制绿氨的产业化项目。2022年公布的12项已签约的绿氨项目年产能已达近400万吨。这是一个很好的开端，但离工业燃烧所需要的巨大绿氨用量还有很大的距离。因此，建议国家出台相应政策，大力鼓励发展绿氨生产和储运技术，并探讨“西氨东输”，利用我国西北部丰富的可再生能源开发绿电制备绿氨、再将液氨通过长距离管道输运至我国东南部工业集中地区的可行性。也建议探讨从“一带一路”沿线国家进口蓝氨和绿氨的可行性。与此同时，还必须解决大型储氨基地严重不足的问题。
未来发展要走好三步
目前，佛山仙湖实验室已将氢氨零碳燃烧技术纳入实验室的战略发展主线，下一步将在技术延展攻关和产业联合推广方面持续发力，不断解决氢氨零碳燃烧的技术难题和布局建材行业应用推广。
程一兵指出，具体计划分三步走：首先依托已开发的建筑陶瓷领域的技术成果，完成建筑陶瓷量生产线的改造应用，实现氢氨低碳/零碳燃烧技术真正的产业化应用，然后持续在建筑陶瓷领域复制推广；其次开展铝型材加工业的掺氨/纯氨燃烧项目示范，尤其以铝熔铸炉和铝棒加热炉为代表的炉型做技术改造和产业推广；最后逐步向玻璃、水泥和发电等领域拓展，做联合技术开发。
“对于高温制造业来说，以氢氨零碳燃烧为代表的氨氢融合新能源技术的重要意义是为高温制造业探明实现零碳转型的一条可行并有效的技术途径。2020年以来，因为能耗和碳排双控导致的高温制造业产能淘汰情况持续加剧，尤其是“双碳”达标的压力，在此之前除了减产、关停外，高温制造业没有直接有效、从源头上实现“双碳”达标的技术手段。氢氨零碳燃烧技术的出现和产业配套的进一步完善，无疑给高温制造业实现“双碳”目标提供了一个行之有效的解决方案，同时将进一步缩小我国与国外发达国家在产品碳足迹方面的差距，为我国高温制造业的相关出口产品树立良好的国际形象，为提升产品国际竞争力奠定了坚实的基础。”程一兵说。
本文原载于《中国建材报》2月13日1版
中国建材报记者：吴 跃
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