从木材到煤炭，从重油到轻柴油，从煤制气到天然气。过往100年，我国陶瓷行业的能源结构至少经历了六次迭代。

  如今，天然气已成为中国陶瓷行业的主要能源。根据2022年“陶业长征”调研的数据，我国已有602家陶瓷厂使用天然气，使用率为57.9%；其中广东、福建、山东、四川、河北、重庆等陶瓷厂区的天然气使用率超过80%。

  近年来，在“3060双碳战略”的指导下，国家及各地纷纷出台节能降碳政策，精确指出陶瓷行业要进行“电能替代”和鼓励氢能等新型能源。与此同时，国内外多家窑炉公司联合陶瓷厂也正在电能、氢能等新能源领域不断深入探究。

  近日，中国轻工业联合会发布了关于印发《轻工业重点领域碳达峰实施方案》（以下简称“方案”）的通知。《方案》提出主要目标，到2025年，轻工业绿色转型成效显著，规模以上工业单位增加值能耗较2020年下降13.5%，单位国内生产总值二氧化碳排放比2020年下降18%。

  1、推进煤炭减量替代。逐步降低陶瓷行业中煤炭能源的比重，慢慢地提高天然气和电能的使用比例。逐步禁止陶瓷行业使用燃煤及煤制气，推动天然气成为主要能源。在电力资源优势地区，推动陶瓷窑炉燃料“以电代气”，推广电窑炉替代，推动工业用能电气化。

  2、推广清洁能源使用。有序减少造纸、陶瓷等行业的化石能源消费，鼓励企业就近利用清洁能源。引导有条件的公司进行屋顶光伏发电改造。鼓励局部有条件的地区使用氢能，加大氢能在陶瓷等领域的研发应用力度。

  3、提升能源利用效率。充分的利用生产环节产生的余压、余热等能源，普及节能和低碳技术装备，提高装备能源利用效率。

  1、加速低效产能退出。严格执行《产业体系调整指导目录》等规定，逐步化解陶瓷、塑料等行业的过剩产能，加快淘汰落后生产方式，鼓励企业兼并重组，防止低水平重复建设。

  2、推动产业集约协同发展。强化低碳发展理念，促进要素资源向绿色低碳优势企业集聚，引导行业高效集约发展。在陶瓷、皮革等行业培育绿色产业集群，提高产业集约化、现代化水平，降低单位产品能耗和碳排放。加强产业链上下游、集群内外、产业之间协同降碳。

  1、 加大绿色家居产品供给。推广节水马桶等节能环保产品，支撑消费端节能降碳。

  2、持续推广低碳环保产品。推广一批高性能、高质量、轻量化、长寿命的低碳环保产品。加快发展超大超薄陶瓷砖、利废型建筑陶瓷的应用。

  1、加强关键技术攻关。集中主要力量聚焦关键技术突破，推动传统技术升级换代和传统产业提质升级。快速推进用能技术突破，研发利用生物质替代化石能源技术，加大陶瓷、日用玻璃节能环保窑炉和有关技术研发。

  2、实施绿色技术改造。引导行业实施生产的基本工艺深度脱碳，优化工艺技术，推广节能低碳技术装备。推广新型节能陶瓷窑炉及智能化燃烧设备。

  3、构建绿色低碳技术创新体系。推动构建以企业为主体，产学研协作、上下游协同的绿色低碳技术创新体系。推动轻工行业低碳技术示范应用，鼓励有突出贡献的公司、上市公司等发挥引领作用，加大在绿色低碳技术创新应用上的投资力度，形成一批可复制可推广的技术经验和行业方案。

  1、大力推广绿色设计。强化全生命周期理念，全方位全过程推行工业产品绿色设计。带领企业在生产的全部过程中使用环境友好型原料、低碳材料，围绕轻量化、低碳化、循环化、数字化开展绿色设计，创建绿色设计示范企业，探索行业绿色设计路径，带动产业链、供应链绿色协同提升。加快完善重点产品绿色设计评价技术规范，推广绿色设计案例。

  2、完善绿色制造体系。加大绿色工厂、绿色供应链管理企业的培育力度，鼓励绿色工厂向“低碳”或“零碳“工厂发展。鼓励企业进园入区，带领企业逐步淘汰高耗能设备和工艺，推广使用绿色、低碳、环保工艺和设备。创建轻工行业绿色制造标杆企业，通过典型示范带动轻工行业生产模式绿色转型。

  1、优化用能结构，推动源头降碳。逐步降低陶瓷行业中煤炭能源的比重，逐步禁止生产工序燃煤及煤制气，推动天然气成为行业使用的主要能源。鼓励局部有条件的地区使用氢能，特别是靠近氢资源丰富的产区或企业，可考虑采用氢能作为主要能源，并加大氢能在陶瓷产品方面的研发应用力度。

  2、提高装备水平，实现节能提效。用数字技术改造陶瓷生产装备，实现自动化、智能化、连续化，降低综合能耗。提升原料加工、产品烧制等重点环节生产装备能效水平。原料加工方面，完善和推广干法工艺技术，推广使用连续式、大吨位球磨机。窑炉烧成方面，研发电力烧成或气电混合、氢气混合燃烧等新型燃烧技术，推广微波辅助烧结技术，应用新型双层双温窑炉，提高陶瓷用窑炉的设计、施工、操作水平，大力推广使用新型节能窑炉。

  3、加快工艺和产品创新，大力推进降碳转型。根据陶瓷产品特性缩短工艺流程，优先采用低温快烧工艺、陶瓷砖干法生产的基本工艺、日用瓷干法等静压工艺、卫生瓷高压注浆工艺等。加快优化产品结构，依照产品用途降低部分陶瓷产品的厚度，推动产品向着轻量化、功能化、高的附加价值方向发展。

  据媒体报道，自2016年国家发改委等八部门发布《关于推进电能替代的指导意见》以来，南方电网已在广东累计完成电能替代电量超过1000亿千瓦时，完成替代电能总量超过2021年广东省全社会用电量的1/10。

  电能替代，是在终端能源消费环节，使用电能替代散烧煤、燃油、天然气的能源消费方式，如电采暖、地能热泵、工业电锅炉（窑炉）、农业电排灌、电动汽车、靠港船舶使用岸电、机场桥载设备、电蓄能调峰等。

  其实，在陶瓷行业，电窑炉并非新鲜事物。例如，科达在国内有生产锂电池的电窑案例，在法国有生产微晶玻璃的电窑案例，并且在俄罗斯有一条生产三度烧花片的电窑案例。

  从节能减排的角度来看，电窑炉的表现也更具优势。根据中国建筑卫生陶瓷协会发布的信息，通过采用电烧辊道窑技术，无需助燃空气，烟气量下降80%以上，理论上烧成能耗降低50%左右。考虑气烧辊道窑余热利用，电烧辊道窑综合节能可达到20%以上。气烧辊道窑改为电烧，按电力中绿色电力占比80%计，碳排放量降低约85%，减排效果十分显著。

  那么，电窑炉的推广阻力是什么？一是对于当前业内普遍的宽体窑炉来说，电窑炉还要进一步解决水平温差、截面温差、装机容量大、硅碳棒长度不够等结构性难点；二是电窑炉的成本较高。

  不考虑发热设备的转化效率，1Nm³天然气对应9.65度电的发热量，一条日产20000㎡的窑炉（气耗以1.5Nm³/㎡计）每天需要消耗30000Nm³天然气，对应289500度电。

  以当前全国陶瓷产区最高的4.4元/m³的天然气价格和平均0.6元/度电的价格来计算，上述窑炉每天使用燃气的费用为13.2万元，若使用电能的费用则为17.37万元，成本相差4.17万元/天，每年按300天计则相差1251万元。

  因此，只有当天然气价格持续上涨或电价下降至两者成本相当时，推广电窑炉才具有成本和节能减排的双重优势。

  相关多个方面数据显示，2022年我国氢气产量约3781万吨，是全球最大的产氢国。我国氢气的大多数来自是煤、天然气、炼油等化石能源制氢，占比分别约为60%、23%、17%。这三种方式都属于会排放大量二氧化碳的灰氢，不利于环保和碳中和。

  可见，电解水制氢等绿氢占比不足1%，而在终端消费领域，氢能主要使用在于交通运输、工业、储能和建筑热电联供等领域，其直接作为能源燃烧利用的占比不足0.1%。

  陶瓷行业已有运输环节应用氢能的案例。2021年，蒙娜丽莎在其陶瓷工厂率先引入了氢能叉车。据了解，当前在北美使用的氢能叉车已超过4万台，国内在东北和上海也有氢能叉车示范点。

  尽管主要使用在于交通运输，但氢能的高热值、节能减排等优势以及巨大的发展的潜在能力，吸引了陶瓷行业多家窑炉公司探索和研发相关技术。

  其中，德力泰携手欧神诺陶瓷、仙湖实验室开发出“氨氢融合零碳燃烧技术”，并于2022年生产出全球首片“零碳烧制瓷砖”，填补了国内和国际空白，接下来还将联合蒙娜丽莎，发挥四方优势，在建陶领域进行规模化验证与应用。

  2023年6月20日，在中国陶瓷工业协会、新之联展览公司、《陶瓷信息》主办的“第15届国际陶瓷工业发展论坛暨节能与新能源技术应用高峰论坛”上，萨克米窑炉部技术经理Adil Abdelkhalki表示，他们发现氢气和天然气混合燃烧时的温度和火焰发展，与纯天然气单独燃烧时非常相似。

  此外，他们还发现对于氢含量低于10%的混合气体，在2010年之后安装的萨克米窑炉不要升级改造，因为管路阀门已进行了预设；若氢含量在10-50%，则必须改造窑炉；若氢含量超过50%，他们当前正在寻求解决方案，如果实现将减少33%的碳排放。

  同样是在上述论坛，广东中鹏热能科技省级企业技术中心主任赖日东表示，氢能窑炉掺氢越多则燃烧烟气下降越多，有利于系统风机节电和烟气排放减少；以日产10000㎡抛光砖线%掺氢，烟气排放节能占总能耗5%；此外随着掺氢量增加，管道的管径要相应增大（或增压）。

  赖日东还指出，混氢燃烧时烟气量减少和燃烧效率的提升所带来的节能性是否能和制氢使用成本相抵消，以及高掺混比氢气燃烧烟气减少与燃烧火焰的变化对工艺配方的影响，均有待进一步研究和试验。

  氢能窑炉的了巨大成本也是当前的阻力之一，以2021年8月5日的数据为例，生产一平方米瓷砖所需的天然气费用为5.88元，而氢气需要21元，相差约3.57倍；一条日产20000㎡的窑炉，每年生产300天则需要用氢费用1.26亿元，和天然气费用相差9072万元。

  赖日东认为，未来20年以天然气为代表的化石能源仍将占据半壁江山，形成多能源并存的格局。

  如今，越来越多节能低碳、降本增效的新装备、新材料、新工艺涌现，为陶瓷行业提供了最新的节能与新能源解决方案，也为产业的低碳绿色、节能高效发展提供了有力的保障。

  陶瓷作为高能耗产业，能源成本对企业经营起到决定性作用，过去几年，天然气、煤炭成本不断攀升，对陶瓷企业的正常经营造成一定冲击，根据实地调研多个方面数据显示，2022年全国1000多家建筑陶瓷生产企业中，已有近60%的厂家使用天然气，其影响程度不言而喻。

  为此，如何科学应用新技术、新模式、新能源达到节能、降本、增效效果，同时提升产品的质量，是接下来陶瓷行业应该探索的新方向。