近日,，佛山仙湖實(shí)驗(yàn)室程一兵教授團(tuán)隊(duì)在國際能源領(lǐng)域權(quán)威期刊《Energy & Fuels》上發(fā)表關(guān)于純氨燃料輥道窯生產(chǎn)瓷磚全球首次示范的研究論文,。論文第一作者為佛山仙湖實(shí)驗(yàn)室與武漢理工大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)的博士研究生周吉偉，其導(dǎo)師為實(shí)驗(yàn)室氨氫零碳燃燒技術(shù)中心副主任王宇教授,，論文通訊作者為實(shí)驗(yàn)室氨氫零碳燃燒技術(shù)中心研究室主任于洲,、杜建國,。佛山仙湖實(shí)驗(yàn)室為第一完成單位。
近年來,，以建筑陶瓷為代表的高溫制造業(yè)面臨減排降碳的巨大壓力。氨氣作為富氫載體,，在制備工藝,、儲(chǔ)存運(yùn)輸、標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)等方面具備成熟體系,，是極具工業(yè)應(yīng)用價(jià)值的零碳燃料,。該論文首次報(bào)道了零碳純氨燃燒技術(shù)成功應(yīng)用在建筑陶瓷輥道窯爐，并成功下線“全球首塊零碳氨燃料燒制建筑瓷磚”,，同時(shí)窯爐煙氣排放及純氨燒制瓷磚的性能均滿足國家及行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),。
圖1 理論結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)合高保真數(shù)值模擬實(shí)現(xiàn)
純氨高效穩(wěn)定燃燒
由實(shí)驗(yàn)室戰(zhàn)略科學(xué)家程一兵教授帶領(lǐng)的氨氫零碳燃燒技術(shù)中心研發(fā)團(tuán)隊(duì)，基于氨氣基礎(chǔ)燃燒理論及高保真數(shù)值模擬技術(shù),，開發(fā)了高通量來流穩(wěn)定點(diǎn)火和穩(wěn)燃技術(shù),，先后迭代設(shè)計(jì)優(yōu)化15款純氨燃燒設(shè)備，最終實(shí)現(xiàn)45kW純氨穩(wěn)定點(diǎn)火燃燒,。
圖2 中試窯爐煙氣排放監(jiān)測(cè)：
（a）氨氣在線監(jiān)測(cè),；（b）NOx高效三級(jí)處理
在此示范中，基于激光吸收光譜技術(shù)的氨泄露檢測(cè)及高溫高濕復(fù)雜惡劣環(huán)境的痕量氨逃逸監(jiān)測(cè)設(shè)備,，實(shí)現(xiàn)了氨燃料管道輸運(yùn)和燃燒利用過程的全流程監(jiān)測(cè),，切實(shí)保障氨氣高效安全應(yīng)用。同時(shí),，分級(jí)燃燒,、SNCR和SCR三種氮氧化物處理方式聯(lián)合使用，大幅降低純氨燃燒煙氣中NO/NO2排放濃度,，并實(shí)現(xiàn)零N2O排放,。
圖3（a）第三方環(huán)評(píng)機(jī)構(gòu)檢測(cè)數(shù)據(jù)與行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比；
（b）天然氣及氨氣燒制瓷磚對(duì)比
第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)采樣檢測(cè)了純氨燃燒窯爐煙氣,，確認(rèn)煙氣污染物（氮氧化物,、二氧化硫及顆粒物等）排放遠(yuǎn)低于國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其中NOx排放濃度僅為廣東省陶瓷行業(yè)排放限值的17%,。同時(shí),，純氨燒制的釉面磚，瓷坯斷面無黑心,、色差等現(xiàn)象,，圖案色彩正常，吸水率0.01%,，強(qiáng)度41.6MPa,，均高于瓷質(zhì)磚國家標(biāo)準(zhǔn)要求,。
在此工作基礎(chǔ)上，2024年9月,，佛山仙湖實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合蒙娜麗莎集團(tuán),、佛山歐神諾陶瓷有限公司、佛山市德力泰科技有限公司,、廣東安清科技有限公司等公司,，已實(shí)現(xiàn)全球首條陶瓷工業(yè)氨氫零碳燃燒技術(shù)示范量產(chǎn)線投產(chǎn)。這是一項(xiàng)開創(chuàng)世界先河的工作,，不僅驗(yàn)證了氨氫零碳燃燒技術(shù)推廣應(yīng)用到大生產(chǎn),、連續(xù)性工業(yè)窯爐的可行性，為建筑陶瓷行業(yè)的減碳和零碳提供新的技術(shù),、標(biāo)準(zhǔn)和示范,，必將帶動(dòng)全球建筑陶瓷領(lǐng)域深度脫碳，同時(shí)也為火力發(fā)電,、金屬加工等其他高溫行業(yè)實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)提供了切實(shí)可行的降碳途徑,。
論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.energyfuels.4c03745
