村田首款用于廢氣處理的耐熱活性陶瓷材料化石燃料消耗減少高達53.0%

株式會(huì )社村田制作所（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“村田”）應用陶瓷電容器的材料設計技術(shù)，開(kāi)發(fā)出了村田首款用于廢氣處理的耐熱活性陶瓷材料（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“該材料”），并且通過(guò)此前的應用事例確認，在處理VOC⁽¹⁾等廢氣時(shí)，使用由該材料制成的活性陶瓷可減少高達53.0%⁽²⁾的化石燃料消耗量。此外，該材料已經(jīng)開(kāi)始量產(chǎn)，使用該材料的廢氣處理用活性陶瓷已由中國催化劑制造商上海斐騰科技公司（Shanghai FT Technology Co., Ltd.，以下簡(jiǎn)稱(chēng)“F-Tech公司”）制造和銷(xiāo)售。F-Tech公司將參加2024年4月18日至20日在上海舉行的IE Expo China 2024。村田的產(chǎn)品工程師也將在現場(chǎng)進(jìn)行相關(guān)介紹。

(1)揮發(fā)性有機化合物Volatile Organic Compound的縮寫(xiě)。 釋放到大氣中后，會(huì )引起污染等，可能會(huì )導致健康問(wèn)題和環(huán)境污染。

(2)將一定期間內的平均燃料消耗量與村田的標準比較。

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

工廠(chǎng)排放的甲苯、二甲苯、醋酸乙酯等廢氣如果排放到自然界中，則會(huì )對生物健康造成損害，也有可能對自然環(huán)境造成破壞。因此通常會(huì )使用蓄熱燃燒式廢氣處理裝置（RTO⁽³⁾），通過(guò)以天然氣為燃料的燃燒器將其加熱至數百℃進(jìn)行分解處理。然而，這個(gè)過(guò)程伴隨著(zhù)能源消耗和CO2排放，會(huì )對氣候變化等其他環(huán)境問(wèn)題產(chǎn)生負面影響。

(3)Regenerative Thermal Oxidizer的縮寫(xiě)。

通常來(lái)說(shuō)，作為減少廢氣處理過(guò)程中熱能損失的方法，一般會(huì )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，因此用它們作為催化劑可以降低廢氣處理裝置的設定溫度。雖然目前已有此類(lèi)貴金屬催化劑的使用實(shí)例，但這些貴金屬催化劑不可避免地會(huì )因在廢氣處理裝置內加熱而劣化。

因此，村田開(kāi)發(fā)了應用陶瓷電容器的材料設計技術(shù)的該材料。它在高耐熱陶瓷結構中加入了促進(jìn)VOC分解反應的活性元素，即使燃燒室的溫度超過(guò)850℃也不會(huì )發(fā)生熱劣化。因此，即使因濃度波動(dòng)而導致溫度上升，也可以安全、高效地使用。

該材料已經(jīng)開(kāi)始量產(chǎn)，中國的工業(yè)催化劑制造商F-Tech公司正在加工和銷(xiāo)售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(chǎng)（中國無(wú)錫2臺、日本滋賀2臺、日本島根1臺）和公司外部合作企業(yè)的工廠(chǎng)先行引入，已經(jīng)確認其能將燃燒器在處理過(guò)程中消耗的天然氣減少53.0%?；谶@一結果，村田計劃在集團下屬的海內外據點(diǎn)全面推廣用于廢氣處理的活性陶瓷，預計到2024年度末將總共有10臺（包括已引入的5臺）投入運行。

(4)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(shí)的能源效率。

設置示意圖

村田今后將繼續在致力于開(kāi)發(fā)支持自然環(huán)境保護的技術(shù)和商品，同時(shí)，在公司內部積極利用由此獲得的成果，從而推進(jìn)環(huán)境經(jīng)營(yíng)，為實(shí)現可持續發(fā)展社會(huì )做貢獻。

該材料的主要特點(diǎn)

1.耐熱性出色，可處理高濃度廢氣

在該材料的結構中填入了活性元素，因此即使在高溫環(huán)境下也不會(huì )劣化。它可以承受高濃度廢氣燃燒時(shí)的高溫。因此該材料可以用于無(wú)法使用傳統催化劑的裝置，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(guò)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定溫度，提高熱回收率和自燃率，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)溫室效應氣體(GHG(6))排放量。

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

(6) Greenhouse Gas的縮寫(xiě)。

廢氣處理用活性陶瓷的主要規格

主要用途

?    汽車(chē)、摩托車(chē)、鐵路、船舶、重型機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

引入企業(yè)1:河南博愛(ài)強力車(chē)輪制造有限公司（河南?。?/p>

適用工序：商用車(chē)輪轂涂布涂料工序

問(wèn)題：廢氣的主要成分是乙酸乙酯。廢氣濃度較低，但波動(dòng)較大，因此在進(jìn)行處理時(shí)將燃燒室溫度設定得較高（850℃），但燃料消耗量較大，每年的燃料費為50萬(wàn)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。在確認滿(mǎn)足排放標準的同時(shí)，將燃燒室溫度降低至700℃。

引入效果：實(shí)現了53.0%的燃料削減率。特別是在廢氣濃度高的高負荷運行時(shí)可以自燃，實(shí)現了很大的燃料減少率。引入后，連續使用了三年，一直在穩定運行。

引入企業(yè)2：無(wú)錫村田電子有限公司（江蘇省無(wú)錫市新吳區）

適用工序：電子元件的脫脂工序

問(wèn)題：廢氣濃度低、波動(dòng)大。為了遵守規定，RTO的燃燒室溫度被設定為高達870℃，以降低出口濃度，導致RTO燃料消耗量較大。年間燃料費用為165萬(wàn)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。在確認滿(mǎn)足排放標準的同時(shí)，將燃燒室溫度降低至750℃。

引入效果：燃料削減率達到38.2%。引入后已連續使用2年零9個(gè)月，一直在穩定運行。