国家能源氢能及氨氢融合新能源技术重点实验室

《中国氢能产业大会院士报告会 | 程一兵:氨氢零碳燃烧技术在陶瓷工业量产线的应用 》

  【现场速记】 

603753be853edfc1fc9c69034647106.png

澳大利亚工程院院士、佛山仙湖实验室战略科学家、氨氢新能源工业窑炉零碳燃烧技术研发中心主任程一兵。

下面由我跟大家分享在氨氢零碳技术运用方面,仙湖实验室所做的工作,着重向大家介绍一下氨氢零碳技术在陶瓷工业的应用。

应用背景大家都很清楚,高温工业碳排非常厉害,陶瓷是佛山市碳排放较大的产业,占整个碳排放的30%。佛山有大量国家知名的陶瓷企业,我上次在这个会议上介绍了2022年欧神诺陶瓷中试窑做的中试试验,我们在2022年12月份成功做完了零碳燃烧中试试验,当时各项指标氮氧化物的排放都是达标的。蒙娜丽莎集团在2023年12月份启动了实现这个技术产业化的项目,窑炉全长150米,在年产150万平米的产线上实现了氨氢的零碳燃烧。我们在今年4—9月对蒙娜丽莎这条产线进行了全线改造,同时包括建设氨站。这个项目里面我们面对的主要挑战还不仅仅是一个技术的问题,还面临一个政策空白的问题,我们要在蒙娜丽莎建设氨站,谁是主管部门、靠什么规范来审批都没有先例,我们要建设30吨的氨站,10吨以上的氨站就属于重大危险源。这方面,佛山市和南海区政府给了我们高度关注和大力支持,多次召开会议,市政府和区政府专门为蒙娜丽莎项目专门跟我们召开会议,最后决定支持蒙娜丽莎示范线先行先试。南海区也为建设氨站制定了专门的审批流程,对专门烧零碳的燃料也给出了补贴政策,同时也给出了建设三级氨站的规划。通过5个月的建设,从改造前、改造中一直到完成改造,大家可以看到,整个窑炉发生了很大的变化。今年9月初,我们完成了这样一个改造,建成了氨站。9月10日,成功点火,9月26日,成功投产。这样一项工作整个产线确实是焕然一新,从窑炉的高合孔上大家可以看到氨气的燃烧确实能够实现高温的非常好的火焰,这个火焰是1250度,在整个蒙娜丽莎的窑炉里面已经实现了量产。目前生产的瓷砖0.9米宽、1.8米长、5.5毫米厚度,目前已经大面积量产化。

我今天主要讲两个问题。第一氮氧化物是不是能够控制。氮氧化物可以通过各种技术来还原分解成无害气体。我们主要采用三级净化技术。一个是废气流动方向,第一级是分级燃烧。这个分级燃烧能够降低氮氧化物大概40%,这个技术是专利技术。第二级是SNCR脱硝技术,就是选择性非催化还原技术,这里面又能够降低大概20%、30%。第三级是SCR脱硝技术,这是通过选择性的催化还原来达到脱硝。这是蒙娜丽莎目前正在生产的仪表上得到的数据,可以看到,国家的标准是49ppm,氮氧化物排放不能超过49ppm。我们如果用两级净化,分级燃烧+SCR,处理前的氮氧化物是190ppm,处理后11ppm。如果把三级处理都加起来,处理前可以达到91ppm,处理后只有0.4ppm,远远远远低于国家49ppm的要求,所以氮氧化物控制没有问题。

第二个问题是安全。我从下面几个方面来简单介绍。

第一,氨的储运已经有100多年的历史,有成熟的技术和标准规范,在这个方面你只要按照国家的标准严格选材、严格管理技术,这是没有问题的。在使用这个氨气主要有三个部分。第一是氨站的建设,第二是氨气的管道和阀门,第三是到窑炉里面进行燃烧。在氨站建设方面,在氨气的管道与安全方面都是有国家和行业的严格标准,我们在这里面都采用了高标准设计、选材和安装,这是国家特检部门有专门的检测和控制。现在没有的标准在于窑炉的燃烧系统,这是没有国家标准的,在这个方面我们采取了一系列的监控、管测和检测一系列措施,同时我们自己和广东陶瓷协会建立了新的工业标准,即《陶瓷行业氨燃料应用规范》,这个规范目前已经通过了审查,目前已经在报备,马上要在全国标准平台公布。

蒙娜丽莎的氨氢零碳燃烧陶瓷量产线意义重大。首先可以达到燃烧技术达标、氮氧化物达标、安全风险可控。这个项目是在全球首创氨氢零碳燃烧技术在高温制造业的量产化,是绿色低碳关键技术产业化的一个重大突破,它为建材行业和其他高温制造业实现“双碳”达标作出了示范,也为政产学研合作开发与应用新能源技术积累了有效的经验。

我总结一下,这个项目就是四句话:仙湖有创意,民企有作为,政府有担当,佛山有希望。

备注:对内容有所删减,未经本人审核,仅供参考。