產品研發Product Development
◆ 概述
石墨及硅炭負極材料在包覆造粒、高溫碳化等過程中會產生高濃度的有機廢氣，廢氣成分會根據不同物料種類、高溫窯爐的形式及窯爐碳化溫度等參數不同而有所差異。但廢氣主要特點均表現為：成分復雜，溫度高、粉塵及焦油含量大，廢氣中含有的氫氣或甲烷等易爆氣體已達到爆炸極限，達到一定氧含量，在密閉空間內接觸到火源或靜電火花即可能發生爆炸。如何在較低能耗下實現安全、穩定的達標排放，已經成為該行業必須解決的問題。
以下為兩種常見窯爐碳化過程中尾氣排放成分分析表：
◆ 負極材料行業常見問題及解決辦法
問題1：閃爆
★ 出現位置：窯爐
產生原因：排風負壓過強、導致爐內氧含量超標
解決方法：設置廢氣處理穩壓、恒壓系統
★ 出現位置：廢氣焚燒爐前混風設施
產生原因：突然斷電、導致混風設施內可燃氣濃度達到爆炸極限，且高溫、靜電或火花等(含回火)提供點火能
解決方法：設置UPS 不間斷電源、設置旁通及斷電應急排放閥，完善防靜電措施
★ 出現位置：廢氣焚燒爐
產生原因：濃度達到爆炸極限，意外熄火后重啟燃燒器
解決方法：采用 RTO時嚴控廢氣入氣濃度(連鎖旁通)，采用TO爐時做好長明火及主燃燒器啟動溫度控制，同時按規范做好爐體防爆措施
問題2：堵料
★ 出現位置：爐前除塵設施
產生原因：除塵措施設置錯誤
解決方法：設置不停機安全除塵清理裝
★ 出現位置：窯爐排氣口附近排煙管道
產生原因：碳化尾氣中粉塵沉降、負壓過強導致抽粉
解決方法：設置排煙斜管不停機安全清理及安全除塵設施
備 注：輥道窯相對回轉窯粉塵量稍低
★ 出現位置：爐前排風機
產生原因：風機位置設置錯誤
解決方法：風機設置于最末端
備 注：軸孔密封不良時會造成局部管道燃燒
問題3：檢測系統故障率高
★ 出現位置：可燃氣檢測系統
產生原因：檢測方法錯誤
解決方法：需配置可行、穩定的檢測系統
問題4：結晶嚴重
★ 出現位置：爐后噴淋塔
產生原因：酸吸收循環液與堿反應場所錯誤
解決方法：應定時將酸吸收液循環至塔外反應槽內反應并及時補充循環液
問題5：危廢量大
★ 出現位置：爐前除塵設施
產生原因：未設置廠內危廢氣化焚燒爐
解決方法：設置企業內部危廢氣化焚燒
問題 6：燃料消耗過高
★ 出現位置：焚燒爐
產生原因：入爐濃度過低或無熱量回收措施
解決方法：控制適宜入氣濃度、增加熱量回收措施
問題7：白煙霧量大
★ 出現位置：煙囪
產生原因：未設置靜電消白裝置
解決方法：設置靜電消白設施
問題8：氮氧化物超標
★ 出現位置：煙囪
產生原因：氧化爐內溫度遠超850C
解決方法：控制氧化爐內溫度<850C
備 注：采用TO爐時易嚴重超標，增大脫銷成本
問題 9：二氧化硫超標
★ 出現位置：煙囪
產生原因：酸吸收循環液偏酸性或停留時間較低
解決方法：維持酸吸收液較低PH
問題10：冒黑煙
★ 出現位置：煙囪
產生原因：燃燒不充分，產生生成固型炭黑
解決方法：補充足夠新風，氧化室溫度穩定在680-800°℃區間，高溫區停留時間>1.5S
石墨及硅炭負極材料在包覆造粒、高溫碳化等過程中會產生高濃度的有機廢氣，廢氣成分會根據不同物料種類、高溫窯爐的形式及窯爐碳化溫度等參數不同而有所差異。但廢氣主要特點均表現為：成分復雜，溫度高、粉塵及焦油含量大，廢氣中含有的氫氣或甲烷等易爆氣體已達到爆炸極限，達到一定氧含量，在密閉空間內接觸到火源或靜電火花即可能發生爆炸。如何在較低能耗下實現安全、穩定的達標排放，已經成為該行業必須解決的問題。
以下為兩種常見窯爐碳化過程中尾氣排放成分分析表：
| 原始資料 | 單一氣體密度 | 占混合氣密度 | 混合氣體濃度 | 各組份熱值 | |||||
| 序號 | 名稱 | 分子式 | 體積 % | kg/Nm3(分類) | 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 | 異丁烷 | C4H10 | |||||||
| 6 | 正丁烷 | C4H10 | |||||||
| 7 | 反-2-丁烯 | C4H8 | |||||||
| 8 | 1-丁烯 | C4H8 | |||||||
| 9 | 順-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 | 羥基硫 | COS | 0.401 | 2.679 | 0.010740 | 10740.000 | 08 133 | 23 430 | |
| 19 | 硫化氫 | 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 | 氧氣 | 02 | 18.627 | 1.429 | 0.266182 | 266182.066 | |||
| 23 | 氮氣 | N2 | 71.268 | 1.251 | 0.891569 | 891568.632 | |||
| 24 | 殘油 | 2.0 | |||||||
| 100.000 | 總可燃物濃度 | mg/Nm3 | 144623 | 5139.872 | 1227.637 | ||||
某石墨負極材料前驅體回轉窯高溫段尾氣成分表(窯內溫度650~680℃)
| 廢棄成分 | Max 質量濃度g/m³ | Max體積% | Maxppm | 爆炸下限 LEL% | 低位發熱值KJ/Nm³ | 總廢氣含量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(以環己烷計) | 2.84 | 0.43 | 1.3 | 174955 | 3.44 | |
| 混合氣體 | 16.16 | 435747 | 43.57 | |||
| TO 安全進氣濃度SLEL25% | 108937 | |||||
| 混合氣體燃料的平均摩爾質量 | 32.92 | |||||
| 廢氣的平均低位熱值 | 2443 |
某硅炭負極材料輥道窯尾氣成分表
◆ 負極材料行業常見問題及解決辦法
問題1：閃爆
★ 出現位置：窯爐
產生原因：排風負壓過強、導致爐內氧含量超標
解決方法：設置廢氣處理穩壓、恒壓系統
★ 出現位置：廢氣焚燒爐前混風設施
產生原因：突然斷電、導致混風設施內可燃氣濃度達到爆炸極限，且高溫、靜電或火花等(含回火)提供點火能
解決方法：設置UPS 不間斷電源、設置旁通及斷電應急排放閥，完善防靜電措施
★ 出現位置：廢氣焚燒爐
產生原因：濃度達到爆炸極限，意外熄火后重啟燃燒器
解決方法：采用 RTO時嚴控廢氣入氣濃度(連鎖旁通)，采用TO爐時做好長明火及主燃燒器啟動溫度控制，同時按規范做好爐體防爆措施
問題2：堵料
★ 出現位置：爐前除塵設施
產生原因：除塵措施設置錯誤
解決方法：設置不停機安全除塵清理裝
★ 出現位置：窯爐排氣口附近排煙管道
產生原因：碳化尾氣中粉塵沉降、負壓過強導致抽粉
解決方法：設置排煙斜管不停機安全清理及安全除塵設施
備 注：輥道窯相對回轉窯粉塵量稍低
★ 出現位置：爐前排風機
產生原因：風機位置設置錯誤
解決方法：風機設置于最末端
備 注：軸孔密封不良時會造成局部管道燃燒
問題3：檢測系統故障率高
★ 出現位置：可燃氣檢測系統
產生原因：檢測方法錯誤
解決方法：需配置可行、穩定的檢測系統
問題4：結晶嚴重
★ 出現位置：爐后噴淋塔
產生原因：酸吸收循環液與堿反應場所錯誤
解決方法：應定時將酸吸收液循環至塔外反應槽內反應并及時補充循環液
問題5：危廢量大
★ 出現位置：爐前除塵設施
產生原因：未設置廠內危廢氣化焚燒爐
解決方法：設置企業內部危廢氣化焚燒
問題 6：燃料消耗過高
★ 出現位置：焚燒爐
產生原因：入爐濃度過低或無熱量回收措施
解決方法：控制適宜入氣濃度、增加熱量回收措施
問題7：白煙霧量大
★ 出現位置：煙囪
產生原因：未設置靜電消白裝置
解決方法：設置靜電消白設施
問題8：氮氧化物超標
★ 出現位置：煙囪
產生原因：氧化爐內溫度遠超850C
解決方法：控制氧化爐內溫度<850C
備 注：采用TO爐時易嚴重超標，增大脫銷成本
問題 9：二氧化硫超標
★ 出現位置：煙囪
產生原因：酸吸收循環液偏酸性或停留時間較低
解決方法：維持酸吸收液較低PH
問題10：冒黑煙
★ 出現位置：煙囪
產生原因：燃燒不充分，產生生成固型炭黑
解決方法：補充足夠新風，氧化室溫度穩定在680-800°℃區間，高溫區停留時間>1.5S
