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氨氫零碳燃燒技術：科達制造引領中國陶瓷行業(yè)綠色化革命

2025-01-23 15:14:11來源：中國建筑衛(wèi)生陶瓷協(xié)會 閱讀量：17311 評論

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　隨著全球能源形勢的日益嚴峻以及環(huán)境保護日益成為社會和工業(yè)發(fā)展的重要方向，綠色技術的研發(fā)與應用已成為行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的核心命題。陶瓷行業(yè)作為傳統(tǒng)制造業(yè)的重要組成部分，面臨著日益嚴苛的環(huán)保法規(guī)和能源結構轉型的雙重壓力。如何有效減少碳排放、提升能效并實現(xiàn)綠色低碳生產(chǎn)，已成為陶瓷行業(yè)亟待解決的重大課題。
 
　　全球建筑陶瓷行業(yè)的探索焦點
 
　　陶瓷窯爐的綠色化轉型面臨著多種替代能源路徑的探索。傳統(tǒng)上，陶瓷窯爐普遍依賴煤氣、天然氣等化石燃料，盡管天然氣燃燒潔凈且熱值較高，但仍屬于非可再生能源，且其二氧化碳排放量較大，難以滿足碳中和的目標。因此，推動燃料替代成為陶瓷行業(yè)綠色化的重要途徑。
 
　　近年來，液化氣、沼氣等替代能源雖在一定程度上減少了碳排放，但仍難以實現(xiàn)零碳排放的目標。同時，隨著全球電力供應結構的轉型，電能替代通過電加熱方式為窯爐提供能源，理論上能夠減少化石能源的消耗，但綠色電力基礎設施建設尚不完善，高能耗、高成本以及電力供應不穩(wěn)定等因素導致短期內(nèi)難以滿足陶瓷窯爐的用能需要。氫能作為一種清潔能源，具有熱值高、能源密度高、零碳排的優(yōu)勢，在陶瓷窯爐的應用也是全球陶瓷行業(yè)研究的一個重要方向，氫氣與天然氣的混合燃燒在生產(chǎn)中已得到應用，純氫氣燃燒項目也已通過試驗。然而，氫能的廣泛應用仍有賴于存儲、運輸和生產(chǎn)成本等條件的進一步優(yōu)化。在這一背景下，尋求更加環(huán)保、更具可行性的解決方案是陶瓷行業(yè)關注的焦點。
 
　　突破氨氫零碳燃燒三大國際性難題
 
　　氨氣是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉摧d體和零碳燃料，具有易于儲存液化、載氫量高、生產(chǎn)儲運成本低、無碳基排放等優(yōu)點。然而，全球范圍內(nèi)氨作為低碳燃料的研究大部分仍處于起步階段，且基本集中在實驗室小尺度研究，在陶瓷行業(yè)也一直未能在工業(yè)化條件下驗證氨作為低碳燃料大規(guī)模使用的可行性。
 
2021年12月，“先進零碳燃燒技術聯(lián)合創(chuàng)新研發(fā)中心”成立
 
　　2021年12月，佛山仙湖實驗室聯(lián)合科達制造旗下力泰陶機的子公司德力泰、歐神諾陶瓷共建“先進零碳燃燒技術聯(lián)合創(chuàng)新研發(fā)中心”，在國內(nèi)率先開展氫、氨高溫窯爐零碳燃燒技術研發(fā)。
 
2022年12月，全球首片零碳純氨燃料燒制的綠色瓷磚在德力泰試驗成功
 
　　2022年末，該研發(fā)中心成功設計并開發(fā)出新型純氨和天然氣混氨工業(yè)燃燒器及配套技術，在德力泰的工業(yè)試驗爐實現(xiàn)了穩(wěn)定點火、摻氨和純氨穩(wěn)定燃燒。
 
由德力泰承建升級的全球首條陶瓷工業(yè)氨氫零碳燃燒窯爐實現(xiàn)量產(chǎn)應用
 
　　2024年9月26日，德力泰攜手蒙娜麗莎集團、佛山仙湖實驗室、歐神諾陶瓷、安清科技，五方聯(lián)合打造的“全球首條陶瓷工業(yè)氨氫零碳燃燒技術示范量產(chǎn)線”正式投產(chǎn)，標志著我國建筑陶瓷工業(yè)為實現(xiàn)碳中和打通了全新的技術路徑。
 
純氨燃燒連拍圖
 
　　發(fā)揮技術引擎作用，德力泰在仙湖實驗室專家團隊理論指導下解決了純氨點火可控性、高溫燃燒火焰穩(wěn)定性，在安清公司的聯(lián)合研發(fā)下解決了氮氧化物和殘余氨排放三大全球性技術難題上作出了決定性貢獻。
 
　　氨氣的熱值遠低于天然氣，因此，如何保證窯爐在使用氨氣燃料的情況下，仍能夠穩(wěn)定高效地工作，成為技術研發(fā)中的關鍵難點。同時，氨氣的燃燒特性與天然氣存在較大差異，如何優(yōu)化燃燒器設計，實現(xiàn)不同燃料的比例混合，也是技術開發(fā)中的重大難題。項目基于旋流加鈍體穩(wěn)燃、分級燃燒降NOx技術，對供氣、管道輸送、噴嘴進行了系統(tǒng)化的設計調整，研制出適用于陶瓷工業(yè)窯爐的純氨燃燒器，解決了純氨燃料工業(yè)級燃燒器點火困難及燃燒火焰不穩(wěn)定的技術挑戰(zhàn)，實現(xiàn)燃燒效率達到90%以上，并實現(xiàn)陶瓷輥道窯燃燒產(chǎn)生的二氧化碳近零排放。
 
　　研發(fā)團隊通過近一年的試驗，開發(fā)出分級燃燒、SNCR、SCR三級脫硝技術，解決了陶瓷工業(yè)窯爐氨燃燒氮氧化物排放和氨逃逸的協(xié)同控制問題。末端取樣數(shù)據(jù)顯示，煙氣中NOx含量低于30mg/m³，不僅遠低于天然氣窯爐的60mg/m³和國家標準的180mg/m³，也在水泥、鋼鐵、玻璃等傳統(tǒng)高排放行業(yè)中創(chuàng)造了前所未有的低排放水平。氨排放濃度在3mg/m³左右，優(yōu)于燃燒化石燃料使用氨水脫硝工藝的末端取樣結果。
 
　　基于激光吸收光譜技術研制的高溫高濕復雜煙氣環(huán)境的痕量氨泄露、氨逃逸、NOx以及ppm級污染物在線檢測系統(tǒng)，解決了陶瓷窯爐高溫高濕復雜煙氣中NH?、NO?的高精度實時動態(tài)監(jiān)測問題，具有重要的技術和環(huán)保意義。首先，該系統(tǒng)能夠實時監(jiān)測陶瓷窯爐排放的氨氣泄露、氨逃逸以及NO?等污染物的濃度，不僅為窯爐運行過程中的污染排放提供了精確數(shù)據(jù)，也為及時調整燃燒過程、優(yōu)化燃料混合提供了科學依據(jù)，從而有效降低了污染物排放。其次，該技術突破了傳統(tǒng)監(jiān)測設備在高溫、高濕煙氣環(huán)境中的應用瓶頸，顯著提高了監(jiān)測精度和穩(wěn)定性，為陶瓷行業(yè)及其他高溫工業(yè)的環(huán)保治理提供了可靠的技術手段。
 
　　該項目建立了一整套適用于氨燃料陶瓷窯爐的安全使用制度以及應急管理措施，涵蓋使用操作規(guī)程、氨氣存放、輸送等關鍵環(huán)節(jié)，提高了行業(yè)對氨氣存儲、輸送、使用過程中可能出現(xiàn)的危險因素的識別和應對能力，保障了生產(chǎn)過程的安全穩(wěn)定，對于推動氨燃料的安全應用具有深遠的意義。
 
“全球首條陶瓷工業(yè)氨氫零碳燃燒技術示范量產(chǎn)線”在蒙娜麗莎佛山生產(chǎn)基地正式投產(chǎn)
 
　　氨氫零碳燃燒技術是科達制造綠色技術矩陣上的最新成果，樹立起我國建筑陶瓷制造綠色化發(fā)展的又一里程碑。在我國建筑陶瓷行業(yè)向綠色化發(fā)展的關鍵節(jié)點，科達制造都發(fā)揮了關鍵的技術引擎作用。
 
　　推動建筑陶瓷行業(yè)綠色低碳轉型升級
 
　　在“碳達峰碳中和”國家戰(zhàn)略的實施背景下，科達制造加強綠色制造技術研發(fā)，提高科技自強自立水平，推動技術成果向先進生產(chǎn)力轉化，加速中國建筑陶瓷行業(yè)綠色低碳轉型進程。
 
　　2022年，德力泰聯(lián)合發(fā)起共建“先進零碳燃燒技術聯(lián)合創(chuàng)新研發(fā)中心”的同時，研發(fā)出的目前全球最長(415.8米)、產(chǎn)量最大的綠色巖板雙層窯，也樹立了行業(yè)內(nèi)雙層巖板窯爐“節(jié)能環(huán)保”的新標桿。通過數(shù)字化監(jiān)控、能源管理和熱量回收等功能，該智能寬體窯實現(xiàn)了低于0.9m³NG/㎡的極低能耗水平。
 
科達氫動力高效節(jié)能超寬體輥道窯亮相佛山潭洲陶瓷展
 
　　除了深挖傳統(tǒng)窯爐的節(jié)能潛能，科達陶機也在氫能燃燒的賽道上積極探索。佛山科達機電研發(fā)的氫動力高效節(jié)能超寬體輥道窯，應用了先進的氫能混合燃燒技術，在不改變原有窯爐結構的基礎上可實現(xiàn)混氫比例10%、20%、30%等多種燃燒組合，燃燒效率更高，火焰更穩(wěn)定，窯爐溫度均勻性更好；雙流量計精確控制混氫比例，保證混氫比例的穩(wěn)定。氫能燃燒方向的相關技術也成為建筑陶瓷綠色窯爐前沿技術的重要儲備方向。
 
　　作為亞洲唯一一家能提供建筑陶瓷整線制造能力的企業(yè)，科達制造將節(jié)能環(huán)保的理念貫徹到生產(chǎn)制造的各個環(huán)節(jié)，全面提升建筑陶瓷綠色化制造水平?？七_制造100噸球磨機采用皮帶減速結構，解決了傳統(tǒng)球磨機產(chǎn)量低、能耗高和污染大等問題。設備投產(chǎn)后，單線產(chǎn)能顯著提升，占地面積減少25%，勞動強度降低30%，基建投資減少15%，能耗降低5%。
 
多元擺動智能拋光機
 
擎系列高效智能磨邊機
 
　　科達的窯后整線系統(tǒng)整合了先進的自動化技術，如智能磨邊機、全自動瓷磚揀選包裝裝備和智能倉儲系統(tǒng)，推動了生產(chǎn)線的高效互聯(lián)與節(jié)能降耗。
 
　　科達制造將陶瓷行業(yè)的數(shù)字化、綠色化轉型經(jīng)驗推廣至石材行業(yè)，建成首個數(shù)字化無機人造石生產(chǎn)線，實現(xiàn)全線自動化、數(shù)字化生產(chǎn)，打造了石材行業(yè)首個國家級無機人造石數(shù)字化綠色工廠。
 
　　在非洲的生產(chǎn)基地，科達制造與廣州森大合資經(jīng)營的公司特福國際持續(xù)提高非洲工廠清潔能源的占比以實現(xiàn)綠色生產(chǎn)，并發(fā)起“綠色星球行動”，兌現(xiàn)“中國模式”的綠色承諾。
 
　　隨著以科達制造為代表的“中國模式”在全球范圍內(nèi)的推廣，中國建筑陶瓷行業(yè)的綠色制造、智能制造經(jīng)驗將為實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標發(fā)揮更大作用，為應對全球氣候變化貢獻更多原創(chuàng)技術和治理經(jīng)驗。
 
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