CN111811287A - 三元电池正极材料烧结窑炉余热回收系统 - Google Patents

三元电池正极材料烧结窑炉余热回收系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及热量回收技术领域，公开一种三元电池正极材料烧结窑炉余热回收系统，包括依次相接的排气装置、烟气换热装置和烟气抽出装置，排气装置与窑炉相接，烟气换热装置包括串联成闭环的一次换热装置、二次换热装置和热媒水循环装置，排气装置中的烟气流经一次换热装置后进入烟气抽出装置，热媒水循环装置提供热媒水进入一次换热装置中与烟气交换热量后成为高温热媒水，高温热媒水从一次换热装置进入二次换热装置中进行热量交换后成为低温热媒水并流入热媒水循环装置中进行换热循环。高温烟气在一次换热装置中通过水‑气热交换得到降温，直排不会对大气造成负担和污染，二次换热过程得到的热水可作为生产工艺用水，降低生产成本，减少热能浪费。

Description

三元电池正极材料烧结窑炉余热回收系统
技术领域
本发明涉及热量回收技术领域，具体地，涉及一种三元电池正极材料烧结窑炉余热回收系统。
背景技术
随着新能源汽车工业的高速发展，国内动力电池产业过去五年增长率超过150%，然而三元正极材料是一个高能耗的行业，电单耗7000~8000Kwh/t。三元正极材料的高速发展及高能耗，必然会对环境造成较大的影响，例如三元正极材料在窑炉内烧结过程中，炉内热量非常高，但仅少部分通过窑炉表面散发，绝大部分将伴随着烟气直接排入大气中，这不仅浪费了能源、污染了空气，也增加了产品的生产成本。
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，提供一种节能环保降成本的三元电池正极材料烧结窑炉余热回收系统。
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窑炉余热回收系统，包括依次相接的排气装置、烟气换热装置和烟气抽出装置，排气装置与窑炉相接，烟气换热装置包括串联成闭环的一次换热装置、二次换热装置和热媒水循环装置，排气装置中的烟气流经一次换热装置后进入烟气抽出装置，热媒水循环装置提供热媒水进入一次换热装置中与烟气交换热量后成为高温热媒水，高温热媒水从一次换热装置进入二次换热装置中进行热量交换后成为低温热媒水并流入热媒水循环装置中进行换热循环。
进一步地，排气装置包括烟气排放管道和设于烟气排放管道上的排烟阀。
进一步地，一次换热装置包括第一换热器、用于测试第一换热器内烟气温度的第一温度传感器及设于第一换热器与烟气抽出装置之间的第一阀门，还包括设于热媒水循环装置与第一换热器之间的第一自动调节阀，第一温度传感器与第一自动调节阀电连接。
更进一步地，二次换热装置包括第二换热器、用于测试从第一换热器流入的高温热媒水温度的第二温度传感器、设于第二换热器与热媒水循环装置之间的第二阀门及向第二换热器输送换热介质的水泵，水泵与第二换热器之间还设有第二自动调节阀，第二温度传感器与第二自动调节阀电连接。
再进一步地，热媒水循环装置包括在二次换热装置和一次换热装置之间顺次相接的循环水泵、压力检测仪和补水装置。
还进一步地，热媒水循环装置还包括设置在补水装置和第一自动调节阀之间的排气阀。
进一步地，烟气抽出装置包括引风机及设于引风机与一次换热装置之间的烟气净化装置。
更进一步地，引风机上还连接有消声器。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1）烟气余热在一次换热装置中通过水-气热交换，高温烟气得到有效降温，同时通过热交换得到的高温热媒水在二次换热装置中通过水-水热交换后成为低温热媒水，将重新回到一次换热装置中循环换热，二次换热过程中得到的热水可用于三元前驱体配液及洗涤，一方面实现换热介质的高效循环，另一方面热水这一换热产物又可重新投入生产，降低生产成本，减少热能浪费；而高温烟气经此换热降温过程后，再通过净化装置除尘净化后即可排入大气中，不会对大气造成负担和污染；
2）两个换热装置均配制了温度传感器和自动调节阀，温度传感器即时为自动调节阀提供开度指导，自动调节阀及时响应，确保系统整体对烟气温度形成良好的管控；
3）系统结构简单、操作简便、换热效率高，可用于工业化生产。
附图说明
图1为实施例1所述的三元电池正极材料烧结窑炉余热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
一种如图1所示的三元电池正极材料烧结窑炉余热回收系统，包括依次相接的排气装置、烟气换热装置和烟气抽出装置，排气装置与窑炉1相接，烟气换热装置包括串联成闭环的一次换热装置、二次换热装置和热媒水循环装置，排气装置中的烟气流经一次换热装置后进入烟气抽出装置，热媒水循环装置提供热媒水进入一次换热装置中与烟气交换热量后成为高温热媒水，高温热媒水从一次换热装置进入二次换热装置中进行热量交换后成为低温热媒水并流入热媒水循环装置中进行换热循环，热媒水在烟气换热装置中是循环使用的。
本申请余热回收系统的设计宗旨是将烟气的余热在一次换热装置中通过水-气热交换转移给热媒水，则热媒水变成高温热媒水流入二次换热装置，并在二次换热装置中进行水-水热交换，使高温热媒水恢复低温以便重新进入一次换热装置中与高温烟气换热，而二次换热装置得到的换热产物也可循环投入三元正极材料的生产中。总的来说，窑炉烟气余热的回收利用，不但可减少热能浪费，同时也减少了热污染排放，充分实现节能减排的目的。
排气装置包括烟气排放管道21和设于烟气排放管道上的排烟阀22，排烟阀22与烟气换热装置之间还安装有三通23，三通的第三个接口设置排气阀门（未示出），以便系统在出现紧急事故时保证烟气紧急外排。
一次换热装置包括第一换热器31、用于测试第一换热器内烟气温度的第一温度传感器32及设于第一换热器与烟气抽出装置之间的第一阀门33，第一温度传感器32即时感应烟气温度，掌握换热进程，一次换热装置还包括设于热媒水循环装置与第一换热器31之间的第一自动调节阀34，第一温度传感器32与第一自动调节阀34电连接。
具体地，在上述烟气热量交换过程中，系统根据提前设定好的各装置的动作程序进行工作，第一温度传感器32检测到换热后的烟气温度后，输出指令信号给放行热媒水进入第一换热器31的第一自动调节阀34，第一自动调节阀34根据相应指令，适当增减自身阀门开度，使进入第一换热器31的热媒水流量发生变化，达到对烟气温度的有效管控。
类似地，二次换热装置包括第二换热器41、用于测试从第一换热器流入的高温热媒水温度的第二温度传感器42、设于第二换热器41与热媒水循环装置之间的第二阀门43及向第二换热器输送换热介质的水泵44，水泵44与第二换热器41之间还设有第二自动调节阀45，第二温度传感器42与第二自动调节阀45电连接。第二换热器41内的换热介质选用水，当然也可选用其他介质，本申请选用水来换热，得到的热水产物正好可以重复利用作为三元前驱体配液及洗涤用的工艺热水。
在此二次换热进程中，系统根据提前设定好的各装置的动作程序进行工作，第二温度传感器42检测到第二换热器41中换热后的热媒水温度后，输出指令信号给放入换热冷水的第二自动调节阀45，第二自动调节阀45根据指令适当增减自身阀门开度，实现对第二换热器41中换热的低温热媒水和热水温度的管控。
随后，低温热媒水在热媒水循环装置的作用下，重新回到一次换热装置中进行下一回合的热量交换。其中，热媒水循环装置包括在二次换热装置和一次换热装置之间顺次相接的循环水泵51、压力检测仪52和补水装置53，循环水泵51完成对第二换热器41中低温热媒水的抽吸工作，压力检测仪52实时测得循环水泵51后输送管道内的压力，在输送管道内压力降低时，补水装置53则及时往输送管道内自动补充热媒水，使压力维持稳定，同时也确保有足够的热媒水进行热量交换。
因高温热媒水在热交换过程中不可避免地会产生蒸汽，这些蒸汽会对热媒水的输送产生一定影响，为确保余热回收系统的持续顺利运行，热媒水循环装置在补水装置53和第一自动调节阀34之间还设有排气阀54，其可第一时间排出热媒水循环管道内蒸汽等气体。
烟气抽出装置包括引风机61及设于引风机与一次换热装置之间的烟气净化装置62，烟气净化装置用于除去烟气中的粉尘，避免烟气直接排放可能带来的环境污染问题。
此外，引风机61上还连接有消声器63，避免烟气输出过程中引风机产生过大噪音。
本实施例的余热回收系统工作过程如下：经排烟阀22和三通23后的高温烟气在第一换热器31内与低温热媒水进行一次热量交换，高温烟气变为低温烟气，而低温热媒水则成为高温热媒水，低温烟气之后进入烟气抽出装置进行净化即可排放至大气中；高温热媒水则在循环水泵51的作用下，进入第二换热器41内与冷水进行二次热量交换，高温热媒水再次变为低温热媒水，而冷水则成为热水，这些热水将作为工艺热水直接用于三元前驱体配液及洗涤工序；第二换热器41中的低温热媒水则在循环水泵51的作用下，重新回到第一换热器31进行下一回合的热量交换，低温热媒水在流经热媒水循环装置时，补水装置53根据压力检测仪52的实时压力数据进行相应量水分的补充。
本申请的余热回收系统操作简便，余热回收既可以节能降耗、降低生产成本，也可以减少对环境的污染，且换热效率高，能显著提升经济效益，可用于工业化生产。
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 (8)

1.一种三元电池正极材料烧结窑炉余热回收系统，其特征在于，包括依次相接的排气装置、烟气换热装置和烟气抽出装置，排气装置与窑炉相接，烟气换热装置包括串联成闭环的一次换热装置、二次换热装置和热媒水循环装置，排气装置中的烟气流经一次换热装置后进入烟气抽出装置，热媒水循环装置提供热媒水进入一次换热装置中与烟气交换热量后成为高温热媒水，高温热媒水从一次换热装置进入二次换热装置中进行热量交换后成为低温热媒水并流入热媒水循环装置中进行换热循环。
2.根据权利要求1所述的三元电池正极材料烧结窑炉余热回收系统，其特征在于，排气装置包括烟气排放管道和设于烟气排放管道上的排烟阀。
3.根据权利要求1所述的三元电池正极材料烧结窑炉余热回收系统，其特征在于，一次换热装置包括第一换热器、用于测试第一换热器内烟气温度的第一温度传感器及设于第一换热器与烟气抽出装置之间的第一阀门，还包括设于热媒水循环装置与第一换热器之间的第一自动调节阀，第一温度传感器与第一自动调节阀电连接。
4.根据权利要求3所述的三元电池正极材料烧结窑炉余热回收系统其特征在于，二次换热装置包括第二换热器、用于测试从第一换热器流入的高温热媒水温度的第二温度传感器、设于第二换热器与热媒水循环装置之间的第二阀门及向第二换热器输送换热介质的水泵，水泵与第二换热器之间还设有第二自动调节阀，第二温度传感器与第二自动调节阀电连接。
5.根据权利要求4所述的三元电池正极材料烧结窑炉余热回收系统，其特征在于，热媒水循环装置包括在二次换热装置和一次换热装置之间顺次相接的循环水泵、压力检测仪和补水装置。
6.根据权利要求5所述的三元电池正极材料烧结窑炉余热回收系统，其特征在于，热媒水循环装置还包括设置在补水装置和第一自动调节阀之间的排气阀。
7.根据权利要求1所述的三元电池正极材料烧结窑炉余热回收系统，其特征在于，烟气抽出装置包括引风机及设于引风机与一次换热装置之间的烟气净化装置。
8.根据权利要求7所述的三元电池正极材料烧结窑炉余热回收系统，其特征在于，引风机上还连接有消声器。
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