天然气将成建卫陶瓷行业主要应用能源

■中国建筑卫生陶瓷协会行业工作部主任
机械节能环保分会秘书长 张士察
建筑陶瓷行业是国民经济的重要组成部分，经过近40年的高速发展，我国成为世界上最大的建筑陶瓷生产国和消费国，建筑陶瓷的产量占世界总产量的60%以上，产量、消费量多年稳居世界第一。高速发展的同时，行业消耗了大量的资源和能源，产生了大量的温室气体。据测算，建筑陶瓷行业每年消耗原料1.5亿～2亿吨，消耗能源4000万～6000万吨标准煤，二氧化碳直接排放量0.9亿～1.4亿吨，间接排放量约0.4亿吨。
根据国家有关部门发布的数据，2020年我国能源消费结构继续优化，消费总量49.8亿吨标准煤，煤炭消费比重进一步降至58%以内，天然气占比提高至8.5%，水核风光电等清洁能源的消费量占能源消费总量的比重已接近16%。
价格和供应量成制约因素
2030年前，天然气将成为行业使用的主要能源，但其价格和供应量等因素制约了天然气在行业的应用。天然气是清洁低碳的化石能源，将在全球能源绿色低碳转型中发挥重要作用。当前及未来较长时期，我国能源发展进入增量替代和存量替代并存的发展阶段，推动能源绿色低碳转型，有序扩大天然气利用规模，是助力能源碳达峰，构建清洁低碳、安全高效能源体系的重要实现途径之一。
未来15年，天然气供应量和消费量将呈上升趋势。2020年，中国天然气产量1925亿立方米，同比增长9.8%。天然气产量增速连续两年快于消费增速，供应安全保障能力持续提升。天然气进口量1404亿立方米，同比增长3.6%。中国天然气消费量3280亿立方米，增量约220亿立方米，同比增长6.9%，占一次能源消费总量的8.4%。通过合理引导和市场建设，预计2025年天然气消费规模达到4300亿～4500亿立方米，2030年达到5500亿～6000亿立方米，其后天然气消费稳步可持续增长，2040年前后进入发展平台期。此后，随着电能、氢能替代加速，终端天然气消费量稳步下降，2060年降至500亿～1600亿立方米。
在发热量相同的情况下，天然气的碳排放量比标准煤低近40%，国家发改委《节能低碳技术推广管理暂行办法》推荐的排放因子，煤炭取2.64tCO₂/tce，天然气取1.63tCO₂/tce。采用天然气代替煤炭，可减排二氧化碳接近40%。建筑陶瓷辊道窑采用天然气代替煤制气，具有节能效果窑炉使用煤制气时，由于煤制气的热值较低，为获得同样的窑内温度和保证窑内横向温差一致，所使用的窑炉煤制气烧嘴所配置风燃比较大，导致窑炉排烟量增加，从而进一步增加了热量损失，因而煤制气的燃烧效率比使用天然气的燃烧效率低。窑炉从原来使用煤制气改为使用天然气之后，由于降低窑炉燃烧过程空气系数，减少了入窑的助燃风量和出窑的排烟量，可以减少排烟热量损失，具有节能效果。
天然气占比提升空间较大，2020年，建筑陶瓷产量85.69亿平方米，消耗能源4700万吨标准煤。经测算，其中天然气约100亿立方米。天然气消费量占全国消费量的3%，占工业用天然气消费量的8.1%。随着“煤改气”政策的深入推进、“双碳”战略的实施，以及天然气“节能降碳”的优势，建筑陶瓷行业用能结构中天然气占比将进一步提升，成为行业主要的能源。2030年，按天然气在建筑陶瓷生产综合能耗中的占比达到60%计算，天然气需求量约为300亿立方米，约占全国需求量的5%。天然气价格和供应量等因素限制了其在建筑陶瓷行业的应用，天然气价格波动很大，特别是到了冬季供暖季，价格成倍上涨。燃料成本占陶瓷砖生产成本的30%以上，普通陶瓷砖对天然气价格波动非常敏感，微薄的利润很容易被上涨的气价抵消。天然气供应量不能保证，断供现象频发，陶瓷企业损失惨重。
以上因素导致陶瓷企业应用天然气的意愿降低。虽然“煤改气”政策深入推进，层层加码，甚至“一刀切”，但天然气替代煤制气进展依然缓慢。充足的供应量，稳定的价格，成为陶瓷企业共同的心声。据报道，液化天然气期货于2021年年底正式获得证监会立项批复，正在加快推进上市工作。天然气期货上市以后，有助于形成我国天然气基准价格，减少天然气价格波动。
氢能可在有条件的地区使用
2030年前，可用氢能不能满足行业大范围应用，局部有条件的地区可使用。氢能有“灰氢”“蓝氢”“绿氢”之分。目前国际上主要使用天然气制氢，我国则以煤制氢为主。全球制氢技术的主流选择是化石能源制氢，主要是由于化石能源制氢的成本较低，其中天然气制氢由于清洁性好、效率高、成本相对较低，占到全球48%。我国能源结构为“富煤少气”，煤制氢成本要低于天然气制氢，因而国内煤制氢占比最大（64%），其次为工业副产制氢（21%）。
2020年我国氢气产量约3342万吨，占世界氢气产量的近三分之一，是世界第一产氢大国，来源主要是化石能源制氢，电解水制氢不足1%。在终端消费领域，氢作为工业原料利用占比99%以上，氢作为能源利用占比不足0.1%，主要以氢燃料电池汽车的形式在交通部门利用。预计到2030年，我国氢气年产量将达到3700万吨，电解水制氢占比达到15%左右。大部分氢气用于工业原料，作为能源利用的消费量为320万吨，折合标准煤1300万吨，其中有1000万吨标准煤左右用于氢燃料电池汽车。
2030年前，可作为能源用于建筑陶瓷行业的氢能远低于行业用能年消耗量，无法在行业内普遍应用，且不考虑运输、储存及成本问题。但是某些靠近氢资源丰富，如工业副产氢的产区或企业，可考虑采用氢能作为主要能源，并加大氢能在建筑陶瓷产品方面的研发应用力度。
本文原载于《中国建材报》5月9日7版
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