CN113731152A - 电解液废气处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电解液废气处理系统，电解液废气处理系统包括一级过滤系统和二级过滤系统。一级过滤系统包括第一风机和第一过滤装置，第一风机的吸气口与注液车间的回风口连通，第一过滤装置的进口与第一风机的出气口连通。二级过滤系统包括第一热交换器、存储部和燃烧部，第一过滤装置的出口与第一热交换器的进口连通，第一热交换器的出口分别与存储部和燃烧部连通。这样设置有效处理了电解液废气对作业环境的污染，为作业人员提供舒适无害的作业环境，同时解决了电解液废气结露对作业设备污染损坏的问题，延长作业设备的使用寿命、降低设备维护成本及故障率。

Description

电解液废气处理系统
技术领域
本发明涉及一种电解液废气处理系统技术领域，具体而言，涉及一种电解液废气处理系统。
背景技术
在锂离子电池生产过程中，注液工序通过抽真空、静置的方式将电解液加注至电池内部，在此加注过程中因操作问题或其它因素出现电解液泄漏挥发，导致作业环境污染；因注液作业环境处于封闭干燥的车间，泄漏挥发的电解液气体难于排出，因锂电池电解液属于强酸性物质，且挥发出的气体主要为HF，HF与空气中的水分会发生反应形成氢氟酸，对作业人员及作业设备都具有极强的腐蚀性，泄漏挥发后会造成作业环境恶劣，危害作业人员身体。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种电解液废气处理系统，以解决现有技术中电解液挥发气体会对作业环境造成污染以及危害作业人员身体的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种电解液废气处理系统，包括一级过滤系统和二级过滤系统。一级过滤系统包括第一风机和第一过滤装置，第一风机的吸气口与注液车间的回风口连通，第一过滤装置的进口与第一风机的出气口连通。二级过滤系统包括第一热交换器、存储部和燃烧部，第一过滤装置的出口与第一热交换器的进口连通，第一热交换器的出口分别与存储部和燃烧部连通。
进一步地，二级过滤系统还包括第二过滤装置、第二热交换器和第二风机。第二过滤装置的第一进口与第一热交换器的第一出口连通，第二过滤装置的第一出口与注液车间的进风口连通，第二过滤装置的第二出口与存储部和燃烧部连通设置，第二过滤装置具有旋转过滤结构，旋转过滤结构具有吸附区和脱离区。第二热交换器的出口与第二过滤装置的第二进口连通。第二风机的出口与第二热交换器的进口连通。其中，从第一热交换器的出口排至第二过滤装置的气流，经吸附区过滤后通过注液车间的进风口排至注液车间，吸附于吸附区的过滤物旋转至脱离区后，在第二风机吹入气流的作用下通过第二过滤装置的第二出口排出至存储部和燃烧部。
进一步地，二级过滤系统还包括气体压缩机，存储部包括第一储气罐和第二存储罐，电解液废气处理系统还包括反应罐，气体压缩机的进口与第二过滤装置的第二出口连通，气体压缩机的出口与储气罐的进口连通，第一储气罐的出口与反应罐的进口连通，反应罐的第一出口与燃烧部连通，反应罐的第二出口与第二存储罐连通。
进一步地，第一储气罐设置有安全阀和气体压力表。
进一步地，第一储气罐的出口与反应罐的进口之间设置有排气阀。
进一步地，二级过滤系统还包括第三存储罐，第三存储罐的出口与反应罐的进口连通，第三存储罐用于存储氢氧化钠溶液。
进一步地，反应罐的进口处设置有射流器，第三存储罐中的氧化钠溶液和/或储气罐内的气体通过射流器进入反应罐内。
进一步地，二级过滤系统还包括排出泵，排出泵与第二存储罐的出口连通。
进一步地，反应罐的第一出口与燃烧部之间设置有单向阀。
进一步地，燃烧部包括RTO燃烧室。
应用本发明的技术方案，电解液废气处理系统包括过滤系统和二级过滤系统。一级过滤系统包括第一风机和第一过滤装置，第一风机的吸气口与注液车间的回风口连通，第一过滤装置的进口与第一风机的出气口连通。二级过滤系统包括第一热交换器、存储部和燃烧部，第一过滤装置的出口与第一热交换器的进口连通，第一热交换器的出口分别与存储部和燃烧部连通。这样设置有效处理了电解液废气对作业环境的污染，为作业人员提供舒适无害的作业环境，同时解决了电解液废气结露对作业设备污染损坏的问题，延长作业设备的使用寿命、降低设备维护成本及故障率。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的一级过滤系统和二级过滤系统的实施例的结构示意图；
图2示出了根据本发明的第二过滤装置的实施例的结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
1、第一风机；2、第一过滤装置；3、第一热交换器；4、第二过滤装置；5、第二热交换器；6、第二风机；7、气体压缩机；8、第一储气罐；9、安全阀；10、气体压力表；11、排气阀；12、射流器；13、反应罐；14、第三存储罐；15、排液阀；16、第二存储罐；17、排出泵；18、单向阀；19、RTO燃烧室；20、排放口；21、回风口；22、进风口。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。
结合图1和图2所示，根据本申请的具体实施例，提供了一种电解液废气处理系统。
具体地，如图1所示，该电解液废气处理系统包括一级过滤系统和二级过滤系统。一级过滤系统包括第一风机1和第一过滤装置2。第一风机1的吸气口与注液车间的回风口21连通，第一过滤装置2的进口与第一风机1的出气口连通。二级过滤系统包括第一热交换器3、存储部和燃烧部。第一过滤装置2的出口与第一热交换器3的进口连通，第一热交换器3的出口分别与存储部和燃烧部连通。这样设置使注液过程中因泄漏而挥发的电解液气体会通过回风口21由第一风机1抽送至一级处理器第一过滤装置2进行一级处理。
应用本发明的技术方案，有效处理了电解液废气对作业环境的污染，为作业人员提供舒适无害的作业环境，同时解决了电解液废气结露对作业设备污染损坏的问题，延长作业设备的使用寿命、降低设备维护成本及故障率。
为了进一步地处理电解液废气，二级过滤系统还包括第二过滤装置4、第二热交换器5和第二风机6。第二过滤装置4的第一进口与第二热交换器5的第一出口连通，第二过滤装置4的第一出口与注液车间的进风口22连通，第二过滤装置4的第二出口与存储部和燃烧部连通设置，第二过滤装置4具有旋转过滤结构，旋转过滤结构具有吸附区和脱离区。第二热交换器5的出口与第二过滤装置4的第二进口连通。第二风机6的出口与第二热交换器5的进口连通。其中，从第一热交换器3的出口排至第二过滤装置4的气流，经吸附区过滤后通过注液车间的进风口排至注液车间，吸附于吸附区的过滤物旋转至脱离区后，在第二风机6吹入气流的作用下通过第二过滤装置4的第二出口排出至存储部和燃烧部。经第一过滤装置2一级处理后仍然含有电解液废气的空气首先经第二热交换器5进行冷热交换，将空气中的气态水凝结成液态水而得到干燥的空气，使作业环境保持干燥。经过第二热交换器5去除水分仍含有电解液废气的空气进入第二过滤装置4，第二过滤装置4将空气中的电解液废气彻底吸附，同时可同步将经热交换未彻底去除的空气中的水分吸附来得到无污染的干燥空气，并由输送管道经进风口22送回注液作业车间。其中，第二过滤装置4可以是吸附转轮装置，吸附转轮装置呈蜂窝状形态，转轮由特殊陶瓷纤维载体和活性硅胶复合而成，转轮由密封分隔装置将其分成两个区域：吸附区B和脱离区A，如图2所示。当含有潮湿的电解液废气通过转轮吸附区B时，电解液废气和水分被转轮的活性硅胶吸附，电解液废气和水分被转轮的活性硅胶吸附，处理后的干燥空气再由输送管道经进风口22送回注液作业车间；而不断缓慢转动的转轮载着趋于饱和的水蒸气和电解液废气进入脱离区A；脱离区A内由第二风机6反向吹入由第二热交换器5架热后的高温空气。
二级过滤系统还包括气体压缩机7，存储部包括第一储气罐8和第二存储罐16，电解液废气处理系统还包括反应罐13，气体压缩机7的进口与第二过滤装置4的第二出口连通，气体压缩机7的出口与第一储气罐8的进口连通，第一储气罐8的出口与反应罐13的进口连通，反应罐13的第一出口与燃烧部连通，反应罐13的第二出口与第二存储罐16连通。这样设置使得在第二过滤装置4被脱附的水分和电解液废气成分经管道由气体压缩机7压缩后送至第一储气罐8中存储，压缩废气会在反应罐13中进行完全反应，反应后得到NaF溶液(由化学反应式：NaOH+HF＝H2O+NaF可知反应后的反应物为NaF和水)，并且反应生成的NaF由管道输送至第二存储罐16。
第一储气罐8设置有安全阀9和气体压力表10。安全阀9设置在第一储气罐8的顶部，这样设置可以实时监控系统压力，当系统压力超压后安全阀9会自动打开，从而把系统压力控制在一个安全范围内。其中，安全阀9可以是自动安全泄压阀。
第一储气罐8的出口与反应罐13的进口之间设置有排气阀11。系统中气体压力表10与排气阀11采用闭环控制，当压力达到气体压力表10的设置值时，排气阀11会自动打开，低于气体压力表10的设置值时，排气阀11则自动关闭。这样设置可以有效地排出废气，并将压力控制在一定的范围。
二级过滤系统还包括第三存储罐14，第三存储罐14的出口与反应罐13的进口连通，第三存储罐14用于存储氢氧化钠溶液。第三存储罐14的这种设置会吸收掉经排气阀11流出的压缩废气，进一步有效地处理废气。
反应罐13的进口处设置有射流器12，第三存储罐14中的氢氧化钠溶液和/或储气罐内的气体通过射流器12进入反应罐13内。反应罐13和第三存储罐14中设置有排液阀15。这样设置使经排气阀11流出的压缩废气能经管道流至射流器12，在射流器12内与第三存储罐14流出的NaOH溶液混合，并由射流器12喷射至反应罐13中完全反应，使反应更加充分，进一步地实现了废气的回收处理。
二级过滤系统还包括排出泵17，排出泵17与第二存储罐16的出口连通。当第二存储罐16中储存的NaF达到一定量后，排出泵17可以向该电解液废气处理系统排出并集中收集，收集的NaF可利用于生产磷化促进剂、防腐剂、焊接助剂等行业。
反应罐13的第一出口与燃烧部之间设置有单向阀18。这样设置保证了电解液挥发气体中未发生反应的气体物质可经单向阀18进入燃烧部进行燃烧处理，从而实现废气的零排放。
燃烧部包括RTO燃烧室。电解液挥发气体中除主要成分HF外还含有少量的碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯等气体物质，该类物质无法与反应罐13中的NaOH进行反应，因而需要在RTO燃烧室19中进行燃烧处理，燃烧后以CO2气体形式由排放口20排至大气中，可实现有害气体的零排放。
在本申请的另一个具体实施例中，电解液废气主要是指锂离子二次电池生产过程注液工序所挥发的电解液气体，气体主要成分为氟化氢。在以往注液工序，因环境温湿度的控制要求，未对注液作业环境内的空气进行循环排放，作业人员处于恒温恒湿的密闭空间内，挥发出的电解液气味无法有效排出，整个作业环境充满了刺鼻性气味。
应用本发明的技术方案，第一过滤装置2可以是活性炭吸附装置，通过活性炭吸附处理部分电解液废气，未处理完全的气体继续由输送管道输送至二级过滤系统继续进行处理。这样对锂电池生产注液工序作业环境内的空气进行循环处理，可有效的去除作业环境中挥发的电解液气体，使作业环境中的空气循环流动，确保作业人员的舒适性，同时不会对作业环境的温湿度造成影响，处理后的气体可做到零污染排放，不会对大气及外部环境造成污染。解决了锂电池注液车间电解液挥发气体对作业环境的污染问题，并实现了电解液废气的全回收以及废气零排放，有效地确保了注液作业空间无刺激性气味，彻底解决注液作业环境对作业人员身体健康的危害问题。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电解液废气处理系统，其特征在于，包括一级过滤系统和二级过滤系统，所述一级过滤系统包括：
第一风机(1)，所述第一风机(1)的吸气口与注液车间的回风口连通；
第一过滤装置(2)，所述第一过滤装置(2)的进口与所述第一风机(1)的出气口连通；
所述二级过滤系统包括第一热交换器(3)、存储部和燃烧部，所述第一过滤装置(2)的出口与所述第一热交换器(3)的进口连通，所述第一热交换器(3)的出口分别与所述存储部和所述燃烧部连通。
2.根据权利要求1所述的电解液废气处理系统，其特征在于，所述二级过滤系统还包括：
第二过滤装置(4)，所述第二过滤装置(4)的第一进口与所述第一热交换器(3)的第一出口连通，所述第二过滤装置(4)的第一出口与注液车间的进风口连通，所述第二过滤装置(4)的第二出口与所述存储部和所述燃烧部连通设置，所述第二过滤装置(4)具有旋转过滤结构，所述旋转过滤结构具有吸附区和脱离区；
第二热交换器(5)，所述第二热交换器(5)的出口与所述第二过滤装置(4)的第二进口连通；
第二风机(6)，所述第二风机(6)的出口与所述第二热交换器(5)的进口连通；
其中，从所述第一热交换器(3)的出口排至所述第二过滤装置(4)的气流，经所述吸附区过滤后通过所述注液车间的进风口排至所述注液车间，吸附于所述吸附区的过滤物旋转至所述脱离区后，在所述第二风机(6)吹入气流的作用下通过所述第二过滤装置(4)的第二出口排出至所述存储部和所述燃烧部。
3.根据权利要求2所述的电解液废气处理系统，其特征在于，所述二级过滤系统还包括气体压缩机(7)，所述存储部包括第一储气罐(8)和第二存储罐(16)，所述电解液废气处理系统还包括反应罐(13)，所述气体压缩机(7)的进口与所述第二过滤装置(4)的第二出口连通，所述气体压缩机(7)的出口与所述第一储气罐(8)的进口连通，所述第一储气罐(8)的出口与所述反应罐(13)的进口连通，所述反应罐(13)的第一出口与所述燃烧部连通，所述反应罐(13)的第二出口与所述第二存储罐(16)连通。
4.根据权利要求3所述的电解液废气处理系统，其特征在于，所述第一储气罐(8)设置有安全阀(9)和气体压力表(10)。
5.根据权利要求3所述的电解液废气处理系统，其特征在于，所述第一储气罐(8)的出口与所述反应罐(13)的进口之间设置有排气阀(11)。
6.根据权利要求3所述的电解液废气处理系统，其特征在于，所述二级过滤系统还包括：
第三存储罐(14)，所述第三存储罐(14)的出口与所述反应罐(13)的进口连通，所述第三存储罐(14)用于存储氢氧化钠溶液。
7.根据权利要求6所述的电解液废气处理系统，其特征在于，所述反应罐(13)的进口处设置有射流器(12)，所述第三存储罐(14)中的所述氢氧化钠溶液和/或所述第一储气罐(8)内的气体通过所述射流器(12)进入所述反应罐(13)内。
8.根据权利要求3所述的电解液废气处理系统，其特征在于，所述二级过滤系统还包括：
排出泵(17)，所述排出泵(17)与所述第二存储罐(16)的出口连通。
9.根据权利要求3所述的电解液废气处理系统，其特征在于，所述反应罐(13)的第一出口与所述燃烧部之间设置有单向阀(18)。
10.根据权利要求1所述的电解液废气处理系统，其特征在于，所述燃烧部包括RTO燃烧室。
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