AMEYA360：村田電子首款用于廢氣處理的耐熱活性陶瓷材料

AMEYA360

　用于廢氣處理的耐熱活性陶瓷材料

　　株式會社村田制作所應(yīng)用陶瓷電容器的材料設(shè)計技術(shù)，開發(fā)出了村田首款用于廢氣處理的耐熱活性陶瓷材料，并且通過此前的應(yīng)用事例確認(rèn)，在處理VOC(1)等廢氣時，使用由該材料制成的活性陶瓷可減少高達(dá)53.0%(2)的化石燃料消耗量。

　　該材料已經(jīng)開始量產(chǎn)，使用該材料的廢氣處理用活性陶瓷已由**催化劑制造商上海斐騰科技公司(Shanghai FT Technology Co., Ltd.)制造和**。

　　近年來，制造業(yè)被要求采取強(qiáng)化措施來減少企業(yè)活動對自然環(huán)境造成的影響。其中之一便是對工廠生產(chǎn)活動中產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行處理。

　　設(shè)備示意圖

　　工廠排放的**、二**、****等廢氣如果排放到自然界中，則會對生物健康造成損害，也有可能對自然環(huán)境造成**。因此通常會使用蓄熱燃燒式廢氣處理裝置(RTO(3))，通過以天然氣為燃料的燃燒器將其加熱至數(shù)百℃進(jìn)行分解處理。然而，這個過程伴隨著能源消耗和CO2排放，會對氣候變化等其他環(huán)境問題產(chǎn)生負(fù)面影響。

　　通常來說，作為減少廢氣處理過程中熱能損失的方法，一般會采用含有鈀和鉑等貴金屬的催化劑。這些貴金屬能夠產(chǎn)生促進(jìn)分解廢氣的化學(xué)反應(yīng)，因此用它們作為催化劑可以降低廢氣處理裝置的設(shè)定溫度。雖然目前已有此類貴金屬催化劑的使用實例，但這些貴金屬催化劑不可避免地會因在廢氣處理裝置內(nèi)加熱而劣化。

　　因此，村田開發(fā)了應(yīng)用陶瓷電容器的材料設(shè)計技術(shù)的該材料。它在高耐熱陶瓷結(jié)構(gòu)中加入了促進(jìn)VOC分解反應(yīng)的活性元素，即使燃燒室的溫度超過850℃也不會發(fā)生熱劣化。因此，即使因濃度波動而導(dǎo)致溫度上升，也可以安全、高效地使用。

　　該材料已經(jīng)開始量產(chǎn)，**的工業(yè)催化劑制造商F-Tech公司正在**和**用于廢氣處理裝置的活性陶瓷(4)。這種廢氣處理用活性陶瓷已在村田的工廠(**無錫2臺、日本滋賀2臺、日本島根1臺)和公司外部**企業(yè)的工廠先行引入，已經(jīng)確認(rèn)其能將燃燒器在處理過程中消耗的天然氣減少53.0%。基于這一結(jié)果，村田計劃在集團(tuán)下屬的海內(nèi)外據(jù)點全面推廣用于廢氣處理的活性陶瓷，預(yù)計到2024年度末將總共有10臺(包括已引入的5臺)投入運行。

　　主要特點

　　1. 耐熱性出色，可處理高濃度廢氣

　　在該材料的結(jié)構(gòu)中填入了活性元素，因此即使在高溫環(huán)境下也不會劣化。它可以承受高濃度廢氣燃燒時的高溫。因此該材料可以用于無法使用傳統(tǒng)催化劑的裝置，進(jìn)一步減少對環(huán)境的影響。

　　2. 減少化石燃料消耗量

　　通過使用涂有該材料的廢氣處理用活性陶瓷，可以降低廢氣處理裝置的設(shè)定溫度，提高熱**率和自燃率，從而減少燃燒器加熱使用的燃料及燃料產(chǎn)生的CO2排放量。這將有助于減少一直難以減少的Scope1(5)溫室效應(yīng)氣體(GHG(6))排放量。

　　主要規(guī)格

　　形狀蜂窩

　　尺寸100×100×50tmm、150×150×50tmm

　　單元數(shù)量100cpsi、200cpsi

　　工作溫度范圍短時間(3個小時)~1,000℃;長期(3年)~850℃

　　產(chǎn)品壽命3年，1年保質(zhì)期(7)

　　劣化原因硫磺、鹵素、有機(jī)磷、有機(jī)硅等多種有毒成分

　　主要用途

　　汽車、摩托車、鐵路、船舶、重型機(jī)械及各種元件制造等的涂裝工序

　　印刷、電子元件、化學(xué)等的多品種制造工序

　　引入事例

　　商用車輪*涂布涂料工序

　　引入企業(yè)1：河南博愛強(qiáng)力車輪制造有限公司(河南省)

　　適用工序：商用車輪*涂布涂料工序

　　問題：廢氣的主要成分是****。廢氣濃度較低，但波動較大，因此在進(jìn)行處理時將燃燒室溫度設(shè)定得較高(850℃)，但燃料消耗量較大，每年的燃料費為50萬元(LNG)。處理風(fēng)量為38,000N㎥/h，出口廢氣濃度約為30mg/㎥以下。

　　解決方案：2021年2月，在RTO中投入了用于廢氣處理的活性陶瓷。在確認(rèn)滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的同時，將燃燒室溫度降低至700℃。

　　引入效果：實現(xiàn)了53.0%的燃料削減率。特別是在廢氣濃度高的高負(fù)荷運行時可以自燃，實現(xiàn)了很大的燃料減少率。引入后，連續(xù)使用了三年，一直在穩(wěn)定運行。

　　電子元件的脫脂工序

　　引入企業(yè)1：無錫村田電子有限公司(*蘇省無錫市新吳區(qū))

　　適用工序：電子元件的脫脂工序

　　問題：廢氣濃度低、波動大。為了遵守規(guī)定，RTO的燃燒室溫度被設(shè)定為高達(dá)870℃，以降低出口濃度，導(dǎo)致RTO燃料消耗量較大。年間燃料費用為165萬元(LNG)。處理風(fēng)量為44,000N㎥/h，出口廢氣濃度約為5-10mgC/㎥。

　　解決方案：2021年5月，將用于廢氣處理的活性陶瓷投入RTO。在確認(rèn)滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的同時，將燃燒室溫度降低至750℃。

　　引入效果：燃料削減率達(dá)到38.2%。引入后已連續(xù)使用2年零9個月，一直在穩(wěn)定運行。

　　村田今后將繼續(xù)在致力于開發(fā)支持自然環(huán)境保護(hù)的技術(shù)和商品，同時，在公司內(nèi)部積極利用由此獲得的成果，從而推進(jìn)環(huán)境經(jīng)營，為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展社會做貢獻(xiàn)。

　　注釋：

　　揮發(fā)性有機(jī)化合物Volatile Organic Compound的縮寫。釋放到大氣中后，會引起污染等，可能會導(dǎo)致健康問題和環(huán)境污染。

　　將一定期間內(nèi)的平均燃料消耗量與村田的標(biāo)準(zhǔn)比較。

　　Regenerative Thermal Oxidizer的縮寫。

　　一種放入廢氣處理裝置中的陶瓷材料，用于提高廢氣處理時的能源效率。

　　在業(yè)務(wù)活動產(chǎn)生的溫室效應(yīng)氣體排放總量中，企業(yè)本身通過燃燒化石燃料等直接排放的溫室效應(yīng)氣體。其他公司在生成供應(yīng)的電力、熱力、蒸汽等的過程中排放的溫室效應(yīng)氣體稱為Scope2，供應(yīng)鏈上其他公司在零部件生產(chǎn)和物流等當(dāng)中排放的溫室效應(yīng)氣體稱為Scope3。

　　Greenhouse Gas 的縮寫。

　　與傳統(tǒng)催化劑相同，如果廢氣中有毒成分濃度較高，則不能使用該活性陶瓷，因為它會在短時間內(nèi)劣化。