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◆ 概述
石墨及硅炭负极材料在包覆造粒、高温碳化等过程中会产生高浓度的有机废气，废气成分会根据不同物料种类、高温窑炉的形式及窑炉碳化温度等参数不同而有所差异。但废气主要特点均表现为：成分复杂，温度高、粉尘及焦油含量大，废气中含有的氢气或甲烷等易爆气体已达到爆炸极限，达到一定氧含量，在密闭空间内接触到火源或静电火花即可能发生爆炸。如何在较低能耗下实现安全、稳定的达标排放，已经成为该行业必须解决的问题。
以下为两种常见窑炉碳化过程中尾气排放成分分析表：
◆ 负极材料行业常见问题及解决办法
问题1：闪爆
★ 出现位置：窑炉
产生原因：排风负压过强、导致炉内氧含量超标
解决方法：设置废气处理稳压、恒压系统
★ 出现位置：废气焚烧炉前混风设施
产生原因：突然断电、导致混风设施内可燃气浓度达到爆炸极限，且高温、静电或火花等(含回火)提供点火能
解决方法：设置UPS 不间断电源、设置旁通及断电应急排放阀，完善防静电措施
★ 出现位置：废气焚烧炉
产生原因：浓度达到爆炸极限，意外熄火后重启燃烧器
解决方法：采用 RTO时严控废气入气浓度(连锁旁通)，采用TO炉时做好长明火及主燃烧器启动温度控制，同时按规范做好炉体防爆措施
问题2：堵料
★ 出现位置：炉前除尘设施
产生原因：除尘措施设置错误
解决方法：设置不停机安全除尘清理装
★ 出现位置：窑炉排气口附近排烟管道
产生原因：碳化尾气中粉尘沉降、负压过强导致抽粉
解决方法：设置排烟斜管不停机安全清理及安全除尘设施
备 注：辊道窑相对回转窑粉尘量稍低
★ 出现位置：炉前排风机
产生原因：风机位置设置错误
解决方法：风机设置于最末端
备 注：轴孔密封不良时会造成局部管道燃烧
问题3：检测系统故障率高
★ 出现位置：可燃气检测系统
产生原因：检测方法错误
解决方法：需配置可行、稳定的检测系统
问题4：结晶严重
★ 出现位置：炉后喷淋塔
产生原因：酸吸收循环液与碱反应场所错误
解决方法：应定时将酸吸收液循环至塔外反应槽内反应并及时补充循环液
问题5：危废量大
★ 出现位置：炉前除尘设施
产生原因：未设置厂内危废气化焚烧炉
解决方法：设置企业内部危废气化焚烧
问题 6：燃料消耗过高
★ 出现位置：焚烧炉
产生原因：入炉浓度过低或无热量回收措施
解决方法：控制适宜入气浓度、增加热量回收措施
问题7：白烟雾量大
★ 出现位置：烟囱
产生原因：未设置静电消白装置
解决方法：设置静电消白设施
问题8：氮氧化物超标
★ 出现位置：烟囱
产生原因：氧化炉内温度远超850C
解决方法：控制氧化炉内温度<850C
备 注：采用TO炉时易严重超标，增大脱销成本
问题 9：二氧化硫超标
★ 出现位置：烟囱
产生原因：酸吸收循环液偏酸性或停留时间较低
解决方法：维持酸吸收液较低PH
问题10：冒黑烟
★ 出现位置：烟囱
产生原因：燃烧不充分，产生生成固型炭黑
解决方法：补充足够新风，氧化室温度稳定在680-800°℃区间，高温区停留时间>1.5S
石墨及硅炭负极材料在包覆造粒、高温碳化等过程中会产生高浓度的有机废气，废气成分会根据不同物料种类、高温窑炉的形式及窑炉碳化温度等参数不同而有所差异。但废气主要特点均表现为：成分复杂，温度高、粉尘及焦油含量大，废气中含有的氢气或甲烷等易爆气体已达到爆炸极限，达到一定氧含量，在密闭空间内接触到火源或静电火花即可能发生爆炸。如何在较低能耗下实现安全、稳定的达标排放，已经成为该行业必须解决的问题。
以下为两种常见窑炉碳化过程中尾气排放成分分析表：
| 原始资料 | 单一气体密度 | 占混合气密度 | 混合气体浓度 | 各组份热值 | |||||
| 序号 | 名称 | 分子式 | 体积 % | kg/Nm3(分类) | kg/Nm3(混合) | mg/Nm3 | kj/Nm3 | kcal/Nm3 | |
| 1 | 甲烷 | CH4 | 4.633 | 0.714 | 0.033081 | 33080.520 | 1659.418 | 396.345 | |
| 2 | 乙烷 | C2H6 | 2.224 | 2.435 | 0.054153 | 54152.660 | 2484.888 | 593.505 | |
| 3 | 乙烯 | C2H4 | |||||||
| 4 | 丙烷 | C3H8 | |||||||
| 5 | 异丁烷 | C4H10 | |||||||
| 6 | 正丁烷 | C4H10 | |||||||
| 7 | 反-2-丁烯 | C4H8 | |||||||
| 8 | 1-丁烯 | C4H8 | |||||||
| 9 | 顺-2-丁烯 | C4H8 | |||||||
| 10 | 新戊烷 | C5H12 | |||||||
| 11 | 正戊烷 | C5H12 | |||||||
| 12 | 丙烯 | C3H6 | |||||||
| 13 | 苯 | C6H6 | 0.068 | 3.482 | 0.002359 | 2358.770 | 95.844 | 22.892 | |
| 14 | 甲苯 | C7H8 | 0.082 | 4.107 | 0.003371 | 3371.420 | 138 221 | 33.014 | |
| 15 | 乙苯 | C8H10 | 0.034 | 4.732 | 0.001586 | 1586.340 | 65.492 | 15.643 | |
| 16 | 二甲苯 | C8H10 | |||||||
| 17 | 一氧化碳 | C0 | 0.144 | 1.250 | 0.001804 | 1803 750 | 18 229 | 4.354 | |
| 18 | 羟基硫 | COS | 0.401 | 2.679 | 0.010740 | 10740.000 | 08 133 | 23 430 | |
| 19 | 硫化氢 | H2S | 2.413 | 1.518 | 0.036630 | 36630.000 | 558 058 | 133 290 | |
| 20 | 甲硫醇 | CH4S | 0.042 | 2.140 | 0.000900 | 900.000 | 21.588 | 5.156 | |
| 21 | 氧化碳 | CO2 | 0.064 | 1.977 | 0.001257 | 1256 778 | |||
| 22 | 氧气 | 02 | 18.627 | 1.429 | 0.266182 | 266182.066 | |||
| 23 | 氮气 | N2 | 71.268 | 1.251 | 0.891569 | 891568.632 | |||
| 24 | 残油 | 2.0 | |||||||
| 100.000 | 总可燃物浓度 | mg/Nm3 | 144623 | 5139.872 | 1227.637 | ||||
某石墨负极材料前驱体回转窑高温段尾气成分表(窑内温度650~680℃)
| 废弃成分 | Max 质量浓度g/m³ | Max体积% | Maxppm | 爆炸下限 LEL% | 低位发热值KJ/Nm³ | 总废气含量Nm³/h |
| H2 | 5.05 | 5.66 | 56600 | 4 | 10800 | 45.28 |
| 02 | 1.43 | 0.1 | ||||
| N2 | 587.06 | 93.93 | 751.44 | |||
| CH4 | 14.64 | 2.05 | 20500 | 5 | 35810 | 16.4 |
| CO | 0 | 0 | 12.5 | 12640 | 0 | |
| C02 | 0.00 | 0 | ||||
| C2H4 | 0 | 0 | 2.7 | 59627 | 0 | |
| C2H6 | 0.94 | 0.07 | 700 | 3.38 | 61492 | 0.56 |
| C3H8 | 0.39 | 0.02 | 2.1 | 89024 | 0.16 | |
| C3H6 | 0.38 | 0.02 | 2.4 | 83700 | 0.16 | |
| i-C4H10 | 0 | 0 | ||||
| n-C4H10 | 0 | 0 | ||||
| Benzene( 苯) | 0.05 | 4.1 | 148720 | 0.4 | ||
| Toluene(甲苯) | 1.74 | 0.04 | 1.2 | 174553 | 0.32 | |
| Xylene(二甲苯) | 1.65 | 0.06 | 1.09 | 205223 | 0.48 | |
| Naphtaler(以环己烷计) | 2.84 | 0.43 | 1.3 | 174955 | 3.44 | |
| 混合气体 | 16.16 | 435747 | 43.57 | |||
| TO 安全进气浓度SLEL25% | 108937 | |||||
| 混合气体燃料的平均摩尔质量 | 32.92 | |||||
| 废气的平均低位热值 | 2443 |
某硅炭负极材料辊道窑尾气成分表
◆ 负极材料行业常见问题及解决办法
问题1：闪爆
★ 出现位置：窑炉
产生原因：排风负压过强、导致炉内氧含量超标
解决方法：设置废气处理稳压、恒压系统
★ 出现位置：废气焚烧炉前混风设施
产生原因：突然断电、导致混风设施内可燃气浓度达到爆炸极限，且高温、静电或火花等(含回火)提供点火能
解决方法：设置UPS 不间断电源、设置旁通及断电应急排放阀，完善防静电措施
★ 出现位置：废气焚烧炉
产生原因：浓度达到爆炸极限，意外熄火后重启燃烧器
解决方法：采用 RTO时严控废气入气浓度(连锁旁通)，采用TO炉时做好长明火及主燃烧器启动温度控制，同时按规范做好炉体防爆措施
问题2：堵料
★ 出现位置：炉前除尘设施
产生原因：除尘措施设置错误
解决方法：设置不停机安全除尘清理装
★ 出现位置：窑炉排气口附近排烟管道
产生原因：碳化尾气中粉尘沉降、负压过强导致抽粉
解决方法：设置排烟斜管不停机安全清理及安全除尘设施
备 注：辊道窑相对回转窑粉尘量稍低
★ 出现位置：炉前排风机
产生原因：风机位置设置错误
解决方法：风机设置于最末端
备 注：轴孔密封不良时会造成局部管道燃烧
问题3：检测系统故障率高
★ 出现位置：可燃气检测系统
产生原因：检测方法错误
解决方法：需配置可行、稳定的检测系统
问题4：结晶严重
★ 出现位置：炉后喷淋塔
产生原因：酸吸收循环液与碱反应场所错误
解决方法：应定时将酸吸收液循环至塔外反应槽内反应并及时补充循环液
问题5：危废量大
★ 出现位置：炉前除尘设施
产生原因：未设置厂内危废气化焚烧炉
解决方法：设置企业内部危废气化焚烧
问题 6：燃料消耗过高
★ 出现位置：焚烧炉
产生原因：入炉浓度过低或无热量回收措施
解决方法：控制适宜入气浓度、增加热量回收措施
问题7：白烟雾量大
★ 出现位置：烟囱
产生原因：未设置静电消白装置
解决方法：设置静电消白设施
问题8：氮氧化物超标
★ 出现位置：烟囱
产生原因：氧化炉内温度远超850C
解决方法：控制氧化炉内温度<850C
备 注：采用TO炉时易严重超标，增大脱销成本
问题 9：二氧化硫超标
★ 出现位置：烟囱
产生原因：酸吸收循环液偏酸性或停留时间较低
解决方法：维持酸吸收液较低PH
问题10：冒黑烟
★ 出现位置：烟囱
产生原因：燃烧不充分，产生生成固型炭黑
解决方法：补充足够新风，氧化室温度稳定在680-800°℃区间，高温区停留时间>1.5S
