CN110787547A - 一种废锂电池拆解废气治理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种废锂电池拆解废气治理系统及方法，该系统包括：布袋除尘装置、三级洗涤装置以及RTO蓄热燃烧设备，所述布袋除尘装置的输入端作为系统输入端，外接待处理的废锂电池拆解废气；所述布袋除尘装置的输出端连接三级洗涤装置的输入端，所述三级洗涤装置的输出端连接RTO蓄热燃烧设备。该治理方法包括(1)对待处理废锂电池拆解废气进行除尘；(2)对除尘后的废锂电池拆解废气进行多级洗涤，去除废气中腐蚀性组分；(3)采用RTO蓄热燃烧工艺对废气进行处理，使得废锂电池拆解废气在高温条件下发生氧化反应，生成CO2和H2O。本方案实现在有效处理废锂电池拆解废气时，大大降低能耗和减少废气对处理设备的腐蚀。
Description
技术领域
本发明涉及废气处理技术，具体涉及废锂电池拆解废气的处理技术。
背景技术
随着能源危机的日益加重，新能源得到快速应用和发展。随着锂电池的需求量日益增多，产生的废旧电池也不断增加。在废旧电池拆解回收利用的过程中，会产生大量有毒有害气体，若未处理直接排放，则会严重污染环境，影响人类的身体健康。为了使废旧电池拆解回收得到可持续发展，亟需解决废旧电池拆解过程产生的废气污染问题。
现有技术方案
废旧电池在拆解过程中，会产生大量粉尘、五氟化磷、氟化锂、氟化氢、碳酸乙烯酯以及其他VOCs组分。目前用于废锂电池拆解废气治理技术较少，现有的技术多为热力氧化法(TO)工艺。但是，采用热力氧化法(TO)存在一个很大的弊端，运行过程中燃料消耗过大。1万风量VOCs浓度为3000mg/m3的废锂电池拆解废气，消耗天然气约为190Nm3/h，合约646元/h，一年天然气消耗费用为4,651,200元/年。同于，由于废气中含有氟化氢，在1100℃高温反应条件下对TO炉体腐蚀性较强，影响设备的使用寿命，同时也有较大的安全隐患。
发明内容
针对现有废锂电池拆解废气方案存在燃料消耗过大，能源浪费以及对设备腐蚀性大，影响设备使用寿命的问题，需要一种能耗低且有效减少对处理设备腐蚀的废气处理方案。
为此，本发明的目的在于提供一种废锂电池拆解废气治理系统，并基于该治理设备提供一种废锂电池拆解废气治理方法，实现在有效处理废锂电池拆解废气时，大大降低能耗和减少废气对处理设备的腐蚀。
为了达到上述目的，本发明提供的废锂电池拆解废气治理系统，包括：布袋除尘装置、三级洗涤装置以及RTO蓄热燃烧设备，所述布袋除尘装置的输入端作为系统输入端，外接待处理的废锂电池拆解废气；所述布袋除尘装置的输出端连接三级洗涤装置的输入端，所述三级洗涤装置的输出端连接RTO蓄热燃烧设备。
进一步地，所述三级洗涤装置中至少有一级洗涤以Ca(OH)2作为洗涤液，通过置换反应，去除废气中腐蚀性组分。
进一步地，所述三级洗涤装置包括依次串接的一级洗涤塔，二级洗涤塔以及三级洗涤塔，所述一级洗涤塔和二级洗涤塔分别采用Ca(OH)2溶液作为洗涤液，所述三级洗涤塔采用水洗。
进一步地，所述三级洗涤装置中设置有污水沉淀池，所述污水沉淀池接收三级洗涤装置中洗涤塔产生的污水，所述污水沉淀池内加入生石灰CaO，生成微饱和Ca(OH)2溶液，并将饱和Ca(OH)2上清液循环进入一级洗涤塔和/或二级洗涤塔。
进一步地，所述RTO蓄热燃烧设备产生≥760℃高温，使得进入的废气再高温条件下发生氧化反应，生成CO2和H2O。
进一步地，所述RTO蓄热燃烧设备内配置蓄热陶瓷。
进一步地，所述RTO蓄热燃烧设备入口配置机械阻火器。
进一步地，所述RTO蓄热燃烧设备配置高温热旁通。
为了达到上述目的，本发明提供的废锂电池拆解废气治理方法，包括：
(1)对待处理废锂电池拆解废气进行除尘，去除废气中颗粒物；
(2)对除尘后的废锂电池拆解废气进行多级洗涤，采用Ca(OH)2作为洗涤液，通过置换反应，去除废气中腐蚀性组分；
(3)采用RTO蓄热燃烧工艺对洗涤后的废锂电池拆解废气进行处理，使得废锂电池拆解废气在高温条件下发生氧化反应，生成CO2和H2O。
进一步地，所述治理方法对废锂电池拆解废气进行多级洗涤，第一级洗涤及第二级洗涤采用Ca(OH)2作为洗涤液进行洗涤，第三级洗涤采用水洗。
进一步地，所述治理方法包括洗涤污水循环利用步骤，包括：
将多级洗涤产生的污水排入污水沉淀池，使沉淀物在污水沉淀池内沉淀；
向污水沉淀池内加入生石灰CaO，使得污水沉淀池内的Ca(OH)2呈微饱和状态；
将污水沉淀池含饱和Ca(OH)2上清液循环进入多级洗涤。
本发明提供的方案相对于现有技术具有如下优点：
(1)采用新的工艺对废锂电池拆解废气进行处理，减小了氟化物对RTO蓄热燃烧设备的腐蚀性，延长了设备的使用寿命。
(2)采用Ca(OH)2洗涤工艺，通过污水沉淀池实现洗涤液的循环利用，达到污水零排放，节能环保。
(3)采用RTO蓄热燃烧设备对废锂电池拆解废气进行燃烧，热回收效率高达95％，系统正常运行时，基本不消耗天然气，降低运行成本，不仅净化效率高，且节能降耗。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。
图1为本发明实例中废锂电池拆解废气治理系统的组成示例图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
本实例针对废锂电池拆解废气，给出一种全新的治理方法，其摒弃热力氧化法(TO)，创新的采用①布袋除尘→②三级洗涤→③RTO蓄热燃烧三步法来高效处理废锂电池拆解废气。通过布袋除尘除尘废气中的颗粒物，再经由三级洗涤通过化学反应，去除废气中氟化氢、氟化锂、五氟化磷等腐蚀性组分，减小废气对燃烧设备的腐蚀性；最后进行RTO蓄热燃烧工艺将废气进行净化处理。整个废气治理过程中，基本不消耗天然气，大大减少运行成本，有效实现节能降耗。
参见图1，其所示为本实例中给出的废锂电池拆解废气治理系统的组成示例。该废锂电池拆解废气治理系统可基于上述的三步法来高效处理废锂电池拆解废气。
由图可知，本废锂电池拆解废气治理系统100在组成结构上主要由布袋除尘装置110、三级洗涤装置120以及RTO蓄热燃烧设备130相互配合构成。
其中，布袋除尘装置110用于对待处理的废锂电池拆解废气进行除尘处理。
该布袋除尘装置110优选由布袋除尘器来构成，可有效去除废气中颗粒物，防止颗粒物堵塞三级洗涤装置120中洗涤塔喷嘴、RTO蓄热燃烧设备130中的RTO内蓄热陶瓷。
该布袋除尘装置110输入端作为系统输入端，外接待处理的废锂电池拆解废气，同时该布袋除尘装置110的输出端连接三级洗涤装置120的输入端，以将经过布袋除尘的废气送入到三级洗涤装置120中。
本系统中的三级洗涤装置120具体以Ca(OH)2作为洗涤液，通过置换反应，去除废气中如氟化氢、氟化锂、五氟化磷等腐蚀性组分，从而减小废气对燃烧设备的腐蚀性。
如图所示，本实例中的三级洗涤装置120具体由一级洗涤塔121，二级洗涤塔122以及三级洗涤塔123依次串接组成。
这里的一级洗涤塔121输入端连接布袋除尘装置110的输出端，而一级洗涤塔121的输出端连接二级洗涤塔122的输入端。该一级洗涤塔121采用Ca(OH)2作为洗涤液，通过Ca(OH)2与废气中HF、LiF、PF5等物质发生置换反应，生成CaF2、P(OH)5、P(OH)3等沉淀物，去除废气中腐蚀性组分，防止氟化物进入RTO中，在高温条件下腐蚀设备。
该二级洗涤塔122的输出端与三级洗涤塔123的输入端连接。根据需要可以在二级洗涤塔122与三级洗涤塔123之间设置相应的中继风机124，以辅助经过二级洗涤处理的废气进入到三级洗涤塔123中。
该二级洗涤塔122同样采用Ca(OH)2作为洗涤液，由此来进一步去除废气中腐蚀性组分。
该三级洗涤塔123的输出端则与RTO蓄热燃烧设备130的输入端连接导通。根据需要可以在三级洗涤塔123与RTO蓄热燃烧设备130之间设置相应的风机140，以辅助经过三级洗涤处理的废气进入到RTO蓄热燃烧设备130中。
这里的三级洗涤塔123采用水洗，去除废气中可能夹带的沉淀物，防止沉淀物进入RTO蓄热燃烧设备130内，堵塞蓄热陶瓷。
由此构成的三级洗涤装置120在具体运行时，其中的一级洗涤塔121和二级洗涤塔122中的喷淋系统优选采用特殊大口径喷嘴，防止沉淀物堵塞喷嘴。
在此基础上，本实例在三级洗涤装置120中配置一污水沉淀池125，用于与一级洗涤塔121，二级洗涤塔122以及三级洗涤塔123之间配合形成水资源循环利用旁路系统，用于对一级洗涤塔121，二级洗涤塔122以及三级洗涤塔123中产生的污水进行收集沉淀，并进行反应形成饱和Ca(OH)2溶液，再将含饱和Ca(OH)2上清液循环进入一级洗涤塔121以及二级洗涤塔122，实现循环利用。
作为举例，该污水沉淀池125与一级洗涤塔121，二级洗涤塔122以及三级洗涤塔123的排污端进行连通，收集一级洗涤塔121，二级洗涤塔122以及三级洗涤塔123洗涤工艺所产生的污水，使得污水中的CaF2、P(OH)5、P(OH)3等沉淀物在沉淀池沉淀；届时向污水沉淀池125内加入生石灰CaO，通过搅拌溶解，生成微饱和Ca(OH)2溶液，加速沉淀物的沉淀，防止沉淀物发生可逆反应；接着，将污水沉淀池含饱和Ca(OH)2上清液循环进入一级洗涤塔及二级洗涤塔，实现水资源的循环利用，实现污水的零排放。
经过上述结构的三级洗涤装置120洗涤处理的废锂电池拆解废气，将主要包含去除氟化物的VOCs组分。如此组分的废气进入到RTO蓄热燃烧设备130中进行RTO蓄热燃烧，本RTO蓄热燃烧设备130在其炉内产生≥760℃的高温，使得废气中的碳酸乙烯酯等VOCs组分在≥760℃的高温条件下发生氧化反应，生成CO2和H2O，完成废气净化处理，且使得净化后的尾气达标排放。
这里的RTO蓄热燃烧设备130内配置蓄热陶瓷，使得热回收效率可达到95％以上，节约能耗，减少天然气的消耗。
再者，本RTO蓄热燃烧设备130在入口配置机械阻火器131，防止炉体压力波动发生回火，带来安全事故。
进一步地，本RTO蓄热燃烧设备130还配置高温热旁通132，当炉内温度过高，超过报警设定值时，高温旁通阀自动开启，排出过高的温度，防止炉内温度过高，影响炉体的稳定性。
由此构成的废锂电池拆解废气治理系统100采用Ca(OH)2作为洗涤液，通过置换反应，去除废气中氟化氢、氟化锂、五氟化磷等腐蚀性组分，减小废气对燃烧设备的腐蚀性；针对通过洗涤工艺去除腐蚀性组分的废气，进一步进行RTO蓄热燃烧，使得废气中碳酸乙烯酯等VOCs组分在高温条件下(≥760℃)发生氧化反应，生成CO2和H2O。
同时，整个系统正常运行时，基本不消耗天然气，废气中有机物燃烧释放的温度可以维持炉体温度，降低运行成本，节能降耗。
以下具体说明一下，基于本废锂电池拆解废气治理系统100对废锂电池拆解废气进行治理的过程。
结合附图1所示的系统组成，本系统在对废锂电池拆解废气进行治理时，首先将废锂电池拆解废气经过管道收集后，进入布袋除尘器进行预处理，去除废气中固体颗粒物。
预处理后的废气进入三级洗涤装置进行三级洗涤，其中，第一级洗涤及第二级洗涤采用Ca(OH)2作为洗涤液进行洗涤，使得Ca(OH)2与HF、LiF、PF5发生置换反应，生成CaF2、P(OH)5、P(OH)3沉淀物，而实现去除废气中腐蚀性组分，防止氟化物进入RTO蓄热燃烧设备中，在高温条件下腐蚀设备；在基础上针对废气再采用水洗进行第三级洗涤，以去除废气中夹带的固体沉淀物，由此完成对废气的初步净化。
初步净化后的废气进入RTO蓄热燃烧设备中进行RTO蓄热燃烧，废气中碳酸乙烯酯等VOCs组分在高温条件下(≥760℃)发生氧化反应，生成CO2和H2O，净化后的尾气达标排放。
在废气治理过程中，定期清理洗涤塔，使得洗涤塔内污水进入污水沉淀池，使得污水中的氟化钙、氢氧化磷等沉淀物在沉淀池沉淀。
接着，定期向污水沉淀池中加入生石灰CaO，保证池内Ca(OH)2呈微饱和状态，加速沉淀物的沉淀，防止沉淀物发生可逆反应。
接着，将含饱和Ca(OH)2上清液作为洗涤液循环进入洗涤塔，如此进行水资源的循环利用，实现污水的零排放。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.废锂电池拆解废气治理系统，其特征在于，包括：布袋除尘装置、三级洗涤装置以及RTO蓄热燃烧设备，所述布袋除尘装置的输入端作为系统输入端，外接待处理的废锂电池拆解废气；所述布袋除尘装置的输出端连接三级洗涤装置的输入端，所述三级洗涤装置的输出端连接RTO蓄热燃烧设备。
2.根据权利要求1所述的废锂电池拆解废气治理系统，其特征在于，所述三级洗涤装置中至少有一级洗涤以Ca(OH)2作为洗涤液，通过置换反应，去除废气中腐蚀性组分。
3.根据权利要求1所述的废锂电池拆解废气治理系统，其特征在于，所述三级洗涤装置包括依次串接的一级洗涤塔，二级洗涤塔以及三级洗涤塔，所述一级洗涤塔和二级洗涤塔分别采用Ca(OH)2溶液作为作为洗涤液，所述三级洗涤塔采用水洗。
4.根据权利要求3所述的废锂电池拆解废气治理系统，其特征在于，所述三级洗涤装置中设置有污水沉淀池，所述污水沉淀池接收三级洗涤装置中洗涤塔产生的污水，所述污水沉淀池内加入生石灰CaO，生成微饱和Ca(OH)2溶液，并将饱和Ca(OH)2上清液循环进入一级洗涤塔和/或二级洗涤塔。
5.根据权利要求1所述的废锂电池拆解废气治理系统，其特征在于，所述RTO蓄热燃烧设备产生≥760℃高温，使得进入的废气再高温条件下发生氧化反应，生成CO2和H2O。
6.根据权利要求1所述的废锂电池拆解废气治理系统，其特征在于，所述RTO蓄热燃烧设备内配置蓄热陶瓷，所述RTO蓄热燃烧设备入口配置机械阻火器。
7.根据权利要求1所述的废锂电池拆解废气治理系统，其特征在于，所述RTO蓄热燃烧设备配置高温热旁通。
8.废锂电池拆解废气治理方法，其特征在于，包括：
(1)对待处理废锂电池拆解废气进行除尘，去除废气中颗粒物；
(2)对除尘后的废锂电池拆解废气进行多级洗涤，采用Ca(OH)2作为洗涤液，通过置换反应，去除废气中腐蚀性组分；
(3)采用RTO蓄热燃烧工艺对洗涤后的废锂电池拆解废气进行处理，使得废锂电池拆解废气在高温条件下发生氧化反应，生成CO2和H2O。
9.根据权利要求8所述的废锂电池拆解废气治理方法，其特征在于，所述治理方法对废锂电池拆解废气进行多级洗涤，第一级洗涤及第二级洗涤采用Ca(OH)2作为洗涤液进行洗涤，第三级洗涤采用水洗。
10.根据权利要求8所述的废锂电池拆解废气治理方法，其特征在于，所述治理方法包括洗涤污水循环利用步骤，包括：
将多级洗涤产生的污水排入污水沉淀池，使沉淀物在污水沉淀池内沉淀；
向污水沉淀池内加入生石灰CaO，使得污水沉淀池内的Ca(OH)2呈微饱和状态；
将污水沉淀池含饱和Ca(OH)2上清液循环进入多级洗涤。
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