近日，佛山仙湖实验室程一兵教授团队在国际能源领域权威期刊《Energy & Fuels》上发表关于纯氨燃料辊道窑生产瓷砖全球首次示范的研究论文。论文第一作者为佛山仙湖实验室与武汉理工大学联合培养的博士研究生周吉伟，其导师为实验室氨氢零碳燃烧技术中心副主任王宇教授，论文通讯作者为实验室氨氢零碳燃烧技术中心研究室主任于洲、杜建国。佛山仙湖实验室为第一完成单位。

近年来，以建筑陶瓷为代表的高温制造业面临减排降碳的巨大压力。氨气作为富氢载体，在制备工艺、储存运输、标准法规等方面具备成熟体系，是极具工业应用价值的零碳燃料。该论文首次报道了零碳纯氨燃烧技术成功应用在建筑陶瓷辊道窑炉，并成功下线“全球首块零碳氨燃料烧制建筑瓷砖”，同时窑炉烟气排放及纯氨烧制瓷砖的性能均满足国家及行业相关标准。

图1 理论结构设计结合高保真数值模拟实现

纯氨高效稳定燃烧

由实验室战略科学家程一兵教授带领的氨氢零碳燃烧技术中心研发团队，基于氨气基础燃烧理论及高保真数值模拟技术，开发了高通量来流稳定点火和稳燃技术，先后迭代设计优化15款纯氨燃烧设备，最终实现45kW纯氨稳定点火燃烧。

图2 中试窑炉烟气排放监测：

（a）氨气在线监测；（b）NOx高效三级处理

在此示范中，基于激光吸收光谱技术的氨泄露检测及高温高湿复杂恶劣环境的痕量氨逃逸监测设备，实现了氨燃料管道输运和燃烧利用过程的全流程监测，切实保障氨气高效安全应用。同时，分级燃烧、SNCR和SCR三种氮氧化物处理方式联合使用，大幅降低纯氨燃烧烟气中NO/NO2排放浓度，并实现零N2O排放。

图3（a）第三方环评机构检测数据与行业排放标准对比；

（b）天然气及氨气烧制瓷砖对比

第三方检测机构现场采样检测了纯氨燃烧窑炉烟气，确认烟气污染物（氮氧化物、二氧化硫及颗粒物等）排放远低于国家及行业标准，其中NOx排放浓度仅为广东省陶瓷行业排放限值的17%。同时，纯氨烧制的釉面砖，瓷坯断面无黑心、色差等现象，图案色彩正常，吸水率0.01%，强度41.6MPa，均高于瓷质砖国家标准要求。

在此工作基础上，2024年9月，佛山仙湖实验室联合蒙娜丽莎集团、佛山欧神诺陶瓷有限公司、佛山市德力泰科技有限公司、广东安清科技有限公司等公司，已实现全球首条陶瓷工业氨氢零碳燃烧技术示范量产线投产。这是一项开创世界先河的工作，不仅验证了氨氢零碳燃烧技术推广应用到大生产、连续性工业窑炉的可行性，为建筑陶瓷行业的减碳和零碳提供新的技术、标准和示范，必将带动全球建筑陶瓷领域深度脱碳，同时也为火力发电、金属加工等其他高温行业实现双碳目标提供了切实可行的降碳途径。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.energyfuels.4c03745