2022年12月23日,佛山仙湖实验室举行氢氨融合零碳燃烧技术重大成果新闻发布会。会上宣布,“先进零碳燃烧技术联合创新研发中心”于2022年12月18日在广东佛山成功研发出全球首块零碳氨燃料烧制的绿色瓷砖,标志着我国建筑陶瓷行业向碳中和目标迈出了历史性的一步。

“先进零碳燃烧技术联合创新研发中心”由佛山仙湖实验室、佛山欧神诺陶瓷有限公司和佛山市德力泰科技有限公司于2021年12月27日联合成立,佛山仙湖实验室战略科学家程一兵院士担任中心主任。中心瞄准陶瓷窑炉零碳燃烧颠覆性关键技术,旨在为我国陶瓷工业实现“双碳”达标探索新的方向,并着眼于将“先进零碳燃烧技术”推广至其他高温制造行业。

研发团队在燃烧器研发与燃烧模拟计算、面向复杂恶劣环境的激光传感技术研发,污染物气体传感器研制,高温工业窑炉试验测量等多方面深度开展零碳氨燃料清洁燃烧项目基础和应用研究。研制了基于分级燃烧的低污染纯氨燃烧技术,高通量来流稳定点火和稳燃技术,和中试窑炉系统核心设备关键调试和运行技术,实现了大功率燃烧器的纯氨稳定点火燃烧,低污染物(NOx, NH3)排放和中试窑炉的稳定运行;研制了基于光纤传感和调制光谱技术融合的氨泄露检测技术和高温高湿复杂恶劣环境的痕量氨逃逸检测技术,实现了氨燃料管道输运和燃烧过程的安全监测。团队博士生周吉伟负责燃烧器设计和测试,以及项目全过程的窑炉试验,硕士生王伟负责痕量氨传感器研发和现场应用。

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经过近一年的技术攻关,“联合研发中心”成功设计并开发出新型纯氨和天然气混氨工业燃烧器及配套技术,在德力泰的工业实验炉实现了稳定点火、掺氨和纯氨稳定燃烧,并有效地将氮氧化物排放控制在国家规定的标准以内。团队在开发零碳燃烧技术的同时,还建立了一整套适用于氨燃料陶瓷窑炉的安全使用制度以及应急管理措施,包括使用操作规程、氨气存放、输送等关键环节。在此基础上,团队成功地完成了对欧神诺陶瓷公司一条30米长的辊道窑炉的改造,将此窑炉以天然气为燃料改造成以纯氨和天然气混氨为燃料。团队同时研发了适用于纯氨燃烧的液氨气化及供给精确控制系统,烟气残余氨在线监测系统,联合广东安清科技有限公司开发了高效液氨SCR脱销系统等成套技术及装备。

2022年12月18日,“建筑陶瓷工业窑炉氨燃烧(零碳燃料)技术”项目正式在佛山欧神诺陶瓷有限公司进行示范试产。经项目改造的中试窑炉使用100%氨气燃料经窑炉冷态点火升温,现场调控温度/气氛/压力等烧成制度后,正式进窑烧砖并成功下线全球首块零碳氨燃料烧制的绿色瓷砖。纯氨燃烧窑炉烟气由具有相关资质的第三方现场采样检测,烟气污染物(氮氧化物、二氧化硫及颗粒物等)均低于国家标准限值。下线的750x750mm规格的抛釉砖,瓷坯断面无黑心、色差等现象,图案发色正常,吸水率0.01%,强度41.6MPa,均高于瓷质砖国家标准要求。

目前武汉理工大学先进燃烧实验室与先进零碳燃烧技术联合创新研发中心紧密合作,正在与多家陶瓷和金属加工行业头部企业积极洽谈有关“零碳燃烧技术”合作事宜。该技术的进一步推广,将产生重大的社会效应,为广东及全国高温制造业实现“双碳”达标做出重大贡献。

附国内部分媒体报道链接:人民日报、新华网、中国科技网、南方日报、生态中国网