我國建築衛生陶瓷產業貢獻了全國GDP的1%，消耗了全國能源的1.7%，其中竟包括消耗全國30%的天然氣資源，而天然氣是稀缺資源，全國超過50%的天然氣都需要進口。巨大的投產比落差，使得建築衛生陶瓷產業的能源利用效率飽受批評。
隨著我國對全世界做出了「2030年、2060年分別實現碳達峰、碳中和」的承諾，如何進一步節能減排成為各行各業的重點工作。
對此，中國建築衛生陶瓷協會指出，工業燃氣比率在2025年後不予增加，2030年後比重減少，天然氣是碳中和的過渡能源，電力將成為未來的“能源主力軍”，電燒窯爐（以下簡稱「電窯」）將是建築衛生陶瓷產業能源技術發展的新方向。
那麼，用電窯來生產磁磚，究竟靠不靠譜？
在磁磚生產領域，窯爐是不可或缺的重要零件，陶瓷人見證過燒煤、重油、柴油、煤製氣、天然氣等碳基燃料的窯爐，但很少見到燒電的窯爐。
佛山科達機電技術中心總監潘建環介紹說，在上世紀九十年代他就已經接觸過生產日用瓷的電窯；近年來，科達在國內外均有電窯的實際應用案例，例如在法國有生產微晶玻璃的電窯案例，國內有生產鋰電池的電窯案例。
可見，電窯其實不新鮮，在從事窯爐研發創新的專業人才眼中，電窯是工作的一部分。佛山佳窯總經理程昭華指出，電窯的應用範圍很普遍，技術也已經很成熟，只是很少用於瓷磚生產，而是廣泛應用在磁性陶瓷、特種陶瓷、鋰電池、玻璃馬賽克、三度燒K金磚、包裹色料等領域。
明眼人一看就已心領神會，上述領域都是高精尖、高附加價值的產品，而且對產品的燒成氣氛、物理化學性能等方面要求非常嚴格，因而用電窯能夠更好地控制。
那麼，電窯就沒有磁磚領域的實際應用案例嗎？據了解，拉米娜（Laminam）俄羅斯分廠生產岩板的窯爐就採用了電力和天然氣混用的燒成方式。
潘建環也透露，科達在2015年就已經在俄羅斯有一條生產三度燒花片的電窯案例，先用1170℃燒素坯，再燒烤花。
▲科達在俄羅斯的三度燒花片電窯案例。
既然技術很成熟，也有實際案例在前，為何在國內還沒有一條磁磚生產線採用電窯呢？
程昭華表示，電窯的特性是燒成速度慢、週期長，意味著其單位產量小（產值往往不小），目前還不太適合瓷磚這種規模化大生產的產品對窯爐的需求。
燒成速度慢、週期長的原因又是什麼？程昭華進一步解釋，燒天然氣是以對流熱交換為主、輻射熱交換為副、傳導換熱為輔；而電窯則以輻射熱交換為主、傳導熱交換為副、對流熱交換為輔，而熱交換效率最高的手段就是對流換熱，如同在空調房裡再加一個小風扇，這個小風扇會讓人感覺非常涼爽，因此對流熱交換更適用於磁磚等大規模生產的產品領域。
電窯若果真要大量推廣到磁磚生產領域，首先需要跨越的技術溝塹，就是解決安裝難題。
佛山德力泰副總經理荊海山指出，由於燒電主要是輻射傳熱，因此燒電比較適合安裝在高溫帶，而高溫帶必須用矽碳棒來做，加熱溫度安全及耐用，但矽碳棒目前只能做到3公尺左右長度，如今磁磚寬體窯的內寬達到3公尺以上，矽碳棒就會面臨結構性的安裝困難。
此外，荊海山也表示，電窯內部切片的溫差控制，以及高溫輥上矽碳棒的壽命、更換、維護、安全等方面，都需要技術上的突破。
▲德力泰氣氛式推板電窯。
程昭華也表示，水平溫差將成為電窯生產磁磚的技術困難，這是因為大批量生產的窯爐橫跨面較寬，容易產生窯爐中間和兩側的燒成溫度不一致的現象，遇到這種情況，燒天然氣的窯爐加一個特製的燃燒器（俗稱“噴槍”）就可以解決，但電窯是通過矽碳棒、矽鉬棒或者發熱絲來進行輻射傳熱，解決水平溫差的難度就比較大。
不過，程昭華認為一旦要大量使用電窯，集業之力來攻克水平溫差，肯定也會很快取得階段性突破，比如在電窯下面增加一個類似修車的維修通道等特殊結構和發熱裝置，解決的方法一定會有很多。
對於電窯的上述結構性困難，潘建環表示，業界一直都有探討解決方案，例如可以在磁磚寬體窯爐正中間增加掛鉤將矽碳棒掛住，以此解決矽碳棒長度不夠的安裝困難。另外，潘建環特別提到了能夠破壞電網的諧波，一旦用電量很大，且瓷磚燒成需要經常調節電壓來控溫，這就需要安裝類似變壓器的濾波電容器，來杜絕電網過熱而著火、短路的風險。
而與結構性困難相比，燒電的成本太高則是電窯推廣的最大阻力。
對於磁磚產品本身來說，程昭華指出了電窯熱能利用效率較低的痼疾，如果折算成現有窯爐所消耗的天然氣產生的熱能，電窯所消耗的電量將會非常巨大，如此一來，陶瓷廠的裝置容量會非常高。
因此，從成本方面考慮，他認為在未來5年之內，大批量生產的瓷磚使用電窯的機率會比較小。
荊海山則透露了他的測算結果，一個日產20000㎡瓷磚的窯爐，僅是在高溫帶用電窯，裝機容量要達到10000多千瓦，如此巨大的裝機容量將會非常難以滿足。
而關於用電和用天然氣的成本比較，荊海山進行了一番細緻的對比換算。不考慮發熱設備的轉換效率，燒1度電理論上可產生860Kcal熱量，而燒1Nm³天然氣低位發熱值是8300Kcal熱量，也就是說1Nm³天然氣對應9.65度電發熱量。
目前的平均每度電價是0.7元，9.65度電的電價是6.76元，天然氣的價格往常只有2.6元/Nm³左右，現在最貴約4.3元/Nm³，如此一來，1Nm³的天然氣價格要比9.65度電低2.46元，能源成本非常不對等，是推廣電窯最大的困難。
▲德力泰天然氣岩板寬體輥道窯。
可別小看這2.46元的能源成本差價。荊海山指出，目前800×800×11mm的拋釉磚，每平方米瓷磚窯爐需要消耗的天然氣在1.6Nm³左右，一條日產20000m³瓷磚的窯爐，一天需要消耗32000Nm³天然氣（燃氣費用137600元），換算成全部用電則是308800度電（電費216160元）。
可見，用天然氣比用電每天就可節省78560元，每年按300天計就可省下2356.8萬元。 「差這麼多的燃料錢，誰用得起？」
而且，即使不計成本，考慮到今年全國各大陶瓷廠區頻繁出現的限電情況，廣西產區甚至限電28天，瓷磚若是改用電窯，大幅度增加的用電量必將導致更大的電能供需矛盾。
我國能源「富煤、貧油、少氣」的狀況眾所周知。中國電力企業聯合會7月8日發布的《中國電力行業年度發展報告2021》指出，2020年我國全口徑發電量為76264億千瓦時，其中火電為51770億千瓦時佔比全國67.88%，而火電中的煤電46296億千瓦時佔全國60.70%，此外水電佔全國17.77%、併網風電佔全國6.12%、核電佔全國4.80%、併網太陽能發電佔全國3.42%。
可見煤電仍是我國電力供應的主能源。如果磁磚全面改用電窯，未來數年必然也將依賴煤電，只要燒煤就會產生碳排放，只是這些碳排放集中在上游的火力發電廠。
▲「綠電」才能讓電窯實現真正減碳。
荊海山指出，1公斤標煤的發電量是3.3度，但是1公斤標煤燃燒會產生約2.7公斤的碳排放，從碳達峰、碳中和的減碳角度出發，電窯肯定是趨勢，但最終還要考慮是否為“綠電”，如果未來風電、水電、光伏太陽能發電等“綠電”能夠滿足工業生產，彼時再考慮燒電才會符合實際發展情況，而當前的現狀是工業用電不夠，許多地方都在執行「開四停三」等限電措施。
程昭華表示，對火力發電廠來說也有減少碳排放的壓力，所以他們也要進行發電設備的更新換代與節能改造。 《陶瓷資訊》根據中國電力企業聯合會官網發布的資訊了解到，2020年全國單位火力發電發電量二氧化碳排放約832克/千瓦時，比2019年下降6克/千瓦時，比2005年下降了20.6% 。
從宏觀視角來看，碳達峰、碳中和是我國必須要向全世界交的答案。但具體到磁磚生產領域，考慮到限電等矛盾，節能減排的當務之急並非轉換燃料，而是提高現有碳基燃料的單位熱效率，還可以探索氫氣和天然氣混合燃燒的路徑。
事實上，相較於以往，生產每平方公尺磁磚所需消耗的天然氣，近年來已大幅降低。根據程昭華介紹，透過持續不斷地改善窯爐結構和提高餘熱利用效率，如今，生產每平方米瓷磚已經從需要消耗3m³天然氣，一路降到了1.6m³→1.5m³→1.2m³，程昭華所在的佳窯公司，僅透過技改，就幫助某陶瓷企業實現了1.16m³/㎡，這就是從成本出發實現的節能降耗。
▲節能減量的當務之急並非轉換燃料。
其他的窯爐公司也在節能方面持續探索。今年5月初，科達製造承建的新潤成600×600×9mm雙零吸水率滲花磚生產線，在穩定運行一個多月後，創造了天然氣能耗最低1.13m³/㎡的記錄，同時電耗也比舊窯減少20%。
在雙碳戰略的指導下，每個陶瓷廠正面臨嚴格的能評指標，如果想要增加產能，就只能提高能源利用率，降低單位能耗。
程昭華認為這是陶瓷業的當務之急，也是未來5年內必須攻克的課題，如果能在每平方米瓷磚消耗1.2m³甚至1m³天然氣的基礎上，整個行業能夠再進一步降低20%，那對雙碳策略的貢獻不言而喻。
對氫能源的探索也正在路上。 2020年9月29日，廣東省發改委等六部門印發《廣東省培育新能源戰略性新興產業集群行動計劃（2021—2025年）》，其中就指出要「推進佛山（雲浮）產業轉移園、廣州開發區、佛山南海及高明區等氫燃料電池產業園區建設，建立廣深高溫燃料電池及系統研發製造基地，建立廣州、佛山、東莞、雲浮氫能高端裝備產業集聚區及惠州、茂名、東莞、湛江氫能製儲運產業集聚區」。
據荊海山透露，德力泰正在探索氫氣和天然氣混燒窯爐，目前正在國內佈局一個項目，該項目氫氣佔比50%多，可等量減少50%多的碳排放，這是因為1Nm³天然氣接近1Nm³甲烷，1Nm³甲烷燃燒後產生2公斤二氧化碳，如果氫氣佔比50%和天然氣混合，就相當於減少了1公斤的碳排放，而這減量的碳在碳交易市場就是真金白銀。
潘建環指出，今年業界對氫氣的研究明顯加快，科達也積極地探索氫能源如何利用。
此外，對於減碳而言，潘建環認為除了提高能源熱效率，還有一種方法就是回收煙氣中的二氧化碳，因為二氧化碳的用途很廣，它可以做成乾冰，啤酒汽水也需要，還可以用作植物肥料，石油採礦、機器鑄造、金屬治煉、生物製藥、消防等各領域也都需要二氧化碳。
目前，建築衛生陶瓷產業整體的碳排放量正在摸底調查，根據中國建築衛生陶瓷協會公佈的數據，每年約為140-2.0億噸，其中建築陶瓷佔96%。對此，荊海山認為建築衛生陶瓷產業產能下降、產品升級、能源結構調整等三個趨勢，都將助力建築衛生陶瓷產業到2060年實現碳中和目標。
（文章轉自陶瓷資訊）
