CN111811286A - 三元电池正极材料烧结氧气回收系统 - Google Patents

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吕志伟
李敏
张清
董正强
陈武
周琛
胡超群
江链
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Hunan Changyuan Lico Co Ltd
Jinchi Energy Materials Co Ltd
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Abstract

本发明涉及气体回收技术领域，公开一种三元电池正极材料烧结氧气回收系统，包括依次连接的排气装置、烟气引风装置、烟气初净化装置、烟气压缩装置和烟气二次净化装置，排气装置与烧结气氛窑炉接通。通过排气和引风装置将烟气顺利导出，为烟气中氧气的回收提供基础，再采用两个净化装置对烟气逐步净化，剔除其中的水分和废气，确保最终得到的气体中的高氧气含量，经统计，回收得到的气体含氧量在99%及以上，系统各装置整体连贯性好；净化塔采用逆流工作方式进行除尘处理，最大限度去除烟气中的废物和废气，脱水装置和脱碳装置能有效去除烟气中的水分和二氧化碳。

Description

三元电池正极材料烧结氧气回收系统
技术领域
本发明涉及气体回收技术领域，具体地，涉及一种三元电池正极材料烧结氧气回收系统。
背景技术
随着新能源汽车的高速发展，国内动力电池产业过去五年增长率超过150%，具有高能量密度的NCM811及NCA等高镍三元材料随之迎来了最好的发展时机。
高镍材料其在烧结过程中需要大量的高浓度氧气，如NCM811及NCA等高镍三元材料烧结时氧含量需＞95%才可满足生产工艺要求，烧结消耗的氧气约占通氧量的2%左右，但烧结后烟气中氧气浓度将达90%以上，据估算约98%的氧气随烟气排出，这些烟气直接排放会造成大量氧气的浪费，同时导致生产成本增高。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种利于氧气循环利用且氧气回收纯度达99%的三元电池正极材料烧结氧气回收系统。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种三元电池正极材料烧结氧气回收系统，包括依次连接的排气装置、烟气引风装置、烟气初净化装置、烟气压缩装置和烟气二次净化装置，排气装置与烧结气氛窑炉接通。
进一步地，排气装置包括烟气排放支管，烟气排放支管另一端与烟气引风装置相接，烟气排放支管上依次布置有第一冷却器和第一阀门。
进一步地，烟气引风装置包括与烟气排放支管相接的引风机，引风机将烟气从烟气排放支管抽出并排至烟气初净化装置，引风机与烟气初净化装置之间设有第二阀门。
更进一步地，引风机上配套设有冷却装置。
再进一步地，引风机出口处安装有消声器。
进一步地，烟气初净化装置包括对烟气引风装置排出的烟气测压的压力检测仪及对烟气进行净化的净化塔；压力检测仪和净化塔之间还设置有自动调节阀，自动调节阀处安装压缩空气支管，自动调节阀与压力检测仪信号连接，自动调节阀通过压缩空气支管内压缩空气提供的推动力实现自动调节功能。
进一步地，烟气压缩装置包括顺次连接的压缩机和第二冷却器，压缩机与净化塔相连，第二冷却器与烟气二次净化装置相接，第二冷却器和烟气二次净化装置之间设有排水装置。
更进一步地，烟气二次净化装置包括与第二冷却器连接的脱水装置，脱水装置出口连接有脱碳装置。
再进一步地，脱碳装置出口设有用于检测回收气体中水分、二氧化碳含量以及氧气回收量的监测装置。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1）通过排气和引风装置将烟气顺利导出，为烟气中氧气的回收提供基础，再采用两个净化装置对烟气逐步净化，剔除其中的水分和废气，确保最终得到的气体中的高氧气含量，经统计，回收得到的气体含氧量在99%及以上，系统各装置整体连贯性好；
2）净化塔采用逆流工作方式进行除尘处理，最大限度去除烟气中的废物和废气，脱水装置和脱碳装置能有效去除烟气中的水分和二氧化碳；
3）烟气在进入烟气初净化装置前会先行压力检测，压力检测仪和烟气初净化装置之间设置的自动调节阀可根据压力检测仪反馈的实时压力情况进行烟气的过流控制，防止压缩机出现故障时，造成烟气输送管道压力过大可能引发的引风机过载跳停问题，避免影响到产品品质。
附图说明
图1为实施例1所述的三元电池正极材料烧结氧气回收系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
实施例1
提供一种三元电池正极材料烧结氧气回收系统，其包括依次连接的排气装置、烟气引风装置、烟气初净化装置、烟气压缩装置和烟气二次净化装置，排气装置与烧结气氛窑炉接通。
本申请旨在将气氛窑炉1内烧结排出的富氧废气净化处理后回收循环利用，排气装置和烟气引风装置相辅相成，共同协作将窑炉内烟气输出，随后经烟气初净化装置、烟气压缩装置和烟气二次净化装置处理，可得到纯度大于99%的氧气，系统各装置整体连贯性强，适合用于工业化生产，能大量降低生产成本。
具体地，排气装置包括烟气排放支管21，烟气排放支管21另一端与烟气引风装置相接，烟气排放支管上按照烟气排出方向依次布置有第一冷却器22和第一阀门23，第一冷却器22对烟气进行第一轮冷却。
烟气排放支管21靠近烟气引风装置的末端还设有一个三通24，三通24的第三个接口设有排气阀25，以便系统在出现紧急事故时烟气紧急外排。
烟气引风装置包括与烟气排放支管21相接的引风机31，引风机31通过吸力将烟气从烟气排放支管抽出并排至烟气初净化装置，引风机31与烟气初净化装置之间设有第二阀门32。
其中，引风机31功率较大，产热较多，为对引风机润滑油及其机械密封进行冷却，引风机31上还需配套设置冷却装置33；引风机31出口处还安装有消声器34，避免烟气输出过程中引风机31产生过大噪音。
烟气初净化装置包括对烟气引风装置排出的烟气测压的压力检测仪41及对输送来的烟气进行净化的净化塔42，净化塔对烟气进行除尘处理；因烟气引风装置输送来的烟气有时可能导致输送管道内压力过大，影响引风机31工作，本实施例在压力检测仪41和净化塔42之间还设置有自动调节阀43，自动调节阀43处安装压缩空气支管44，自动调节阀43与压力检测仪41信号连接，压力检测仪41可将检测到的压力信号即时传递给自动调节阀43，自动调节阀43则通过压缩空气支管44内压缩空气压力提供推动力使其自身打开往外排气，实现自动调节功能，此时烟气通过自动调节阀外排一些以释放压力，确保引风机31的稳定运行。
烟气压缩装置包括顺次连接的压缩机51和第二冷却器52，压缩机51与净化塔42相连，第二冷却器52与烟气二次净化装置相接，压缩机51对完成初步净化的烟气进行压缩、增压，第二冷却器52则对经过压缩产生温升的烟气进行第二轮冷却，烟气在压缩和冷却过程中会释放液态水分，本实施例在第二冷却器52和烟气二次净化装置之间则设有排水装置53，以便及时将释放的水分排出，使回收后的氧气尽量达到生产所需工况要求。
三元电池正极材料在富氧条件下烧结初期，尤其在烧结温度为250℃～650℃的阶段，会产生大量的二氧化碳和水，这些产物跟反应剩余后的氧气混合在一起在烟气引风装置的作用下从气氛窑炉1排出，烟气二次净化装置则主要针对这部分二氧化碳和水进行处理，烟气二次净化装置包括与第二冷却器52连接的脱水装置61，以去除去除烟气中的水分，脱水装置61出口连接有脱碳装置62，以去除烟气中的二氧化碳。
最终，脱碳装置62出口还设有用于检测回收气体中水分、二氧化碳含量以及氧气回收量的监测装置71，一般来说，富氧烟气经初次净化和二次净化处理后，烟气中氧气浓度可达99%以上，得到的高弄浓度氧烟气可直接循环通入气氛窑炉中进行二次利用，完全满足三元电池正极材料烧结工艺条件，且能有效确保产品性能不受影响，大幅度降低材料生产成本。
本申请的氧气回收系统结构简单，操作方便，系统各装置整体连贯性好，循序渐进对烟气进行净化，剔除其中的水分、废气和二氧化碳等，确保最终得到的气体中的高氧气含量，实现烟气的循环利用，值得大力推广。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种三元电池正极材料烧结氧气回收系统，其特征在于，包括依次连接的排气装置、烟气引风装置、烟气初净化装置、烟气压缩装置和烟气二次净化装置，排气装置与烧结气氛窑炉接通。
2.根据权利要求1所述的三元电池正极材料烧结氧气回收系统，其特征在于，排气装置包括烟气排放支管，烟气排放支管另一端与烟气引风装置相接，烟气排放支管上依次布置有第一冷却器和第一阀门。
3.根据权利要求1所述的三元电池正极材料烧结氧气回收系统，其特征在于，烟气引风装置包括与烟气排放支管相接的引风机，引风机将烟气从烟气排放支管抽出并排至烟气初净化装置，引风机与烟气初净化装置之间设有第二阀门。
4.根据权利要求3所述的三元电池正极材料烧结氧气回收系统，其特征在于，引风机上配套设有冷却装置。
5.根据权利要求3或4所述的三元电池正极材料烧结氧气回收系统，其特征在于，引风机出口处安装有消声器。
6.根据权利要求1所述的三元电池正极材料烧结氧气回收系统，其特征在于，烟气初净化装置包括对烟气引风装置排出的烟气测压的压力检测仪及对烟气进行净化的净化塔；压力检测仪和净化塔之间还设置有自动调节阀，自动调节阀处安装压缩空气支管，自动调节阀与压力检测仪信号连接，自动调节阀通过压缩空气支管内压缩空气提供的推动力实现自动调节功能。
7.根据权利要求1所述的三元电池正极材料烧结氧气回收系统，其特征在于，烟气压缩装置包括顺次连接的压缩机和第二冷却器，压缩机与净化塔相连，第二冷却器与烟气二次净化装置相接，第二冷却器和烟气二次净化装置之间设有排水装置。
8.根据权利要求7所述的三元电池正极材料烧结氧气回收系统，其特征在于，烟气二次净化装置包括与第二冷却器连接的脱水装置，脱水装置出口连接有脱碳装置。
9.根据权利要求8所述的三元电池正极材料烧结氧气回收系统，其特征在于，脱碳装置出口设有用于检测回收气体中水分、二氧化碳含量以及氧气回收量的监测装置。
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