CN117815836A - 一种纯氧回收系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种氧气回收系统及方法，包括：换热单元，主脱附风路，回收风路，两个吸附单元，第一输入管路，第一输出管路，第二输入管路，第二输出管路，第一脱附管路，第二脱附管路，冷吹管路，第一排气管路，第二排气管路。该纯氧回收系统通过对高温窑炉排气进行换热，降低窑炉排气的温度，后续采用双吸附塔结构的吸附单元，交替工作使该系统不间断运行，有利于对排气内的水分、二氧化碳等杂质进行吸附过滤，并利用换热升温的气体对系统内的吸附单元进行脱附处理，符合节能减排理念，后续通过排气、冷吹过程可将脱附后的吸附塔进行排空降温处理，有效清除吸附塔内部残存的热空气，避免对回收纯氧造成污染。

Description

一种纯氧回收系统及方法
技术领域
本发明涉及烟气纯氧回收技术领域，尤其涉及一种纯氧回收系统及方法。
背景技术
随着市场消费水平升级以及环保理念深入人心，新能源汽车行业迎来了快速的发展，也随之带动了整个产业链的布局和完善。作为整个产业链最重要的一环，电池正极材料的生产影响新能源汽车的成本和质量。目前的高镍电池正极材料生产一般的工艺流程是锂化混合、装钵、煅烧、粉碎、分级、除杂、包装，其中煅烧工艺是最核心的工艺。所谓的煅烧就是将高镍三元正极材料在750℃-800℃之间多次烧结，而且需要源源不断地提供纯氧辅助，保证处于富氧环境。所谓的纯氧就是需要保证氧含量>95％才能够满足工艺要求，不过正极材料烧结的过程中只消耗2％左右的氧气，剩下的氧气都随着烟气排出，烟气的氧含量<90％，回收难以达到工艺要求，排放难以符合节能减排理念。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纯氧回收系统及方法，一方面可以回收窑炉高镍电池正极材料煅烧排气中的氧气或其他需要回收氧气的场合，另一方面，采用双吸附塔交替工作不间断运行的形式对排气内的水分、二氧化碳等杂质进行吸附，提升该纯氧回收系统的氧气回收质量。
本发明的目的采用以下技术方案实现：
一种氧气回收系统，包括：
换热单元，所述换热单元用于供回收气体和脱附气体进行换热，使回收气体降温和脱附气体升温；
主脱附风路，用于输送换热后的脱附气体；
回收风路，用于输送换热后的回收气体；
两个吸附单元，沿回收气体流动方向，分别为设置在所述回收风路上的除湿单元和除碳单元，所述除湿单元用于至少除去回收气体中的水分，所述除碳单元用于至少除去回收气体中的二氧化碳；
所述吸附单元包括交替运行的并联的第一吸附塔和第二吸附塔；
第一输入管路，分别连接所述第一吸附塔的输入端和所述回收风路，所述第一输入管路上设置有第一吸附阀；
第一输出管路，分别连接所述第一吸附塔的输出端和所述回收风路，沿回收气体流动方向，所述第一输出管路上依次设置有第二吸附阀和第三吸附阀；
第二输入管路，分别连接所述第二吸附塔的输入端和所述回收风路，所述第二输入管路上设置有第四吸附阀；
第二输出管路，分别连接所述第二吸附塔的输出端和所述回收风路，沿回收气体流动方向，所述第二输出管路上依次设置有第五吸附阀和第六吸附阀；
所述主脱附风路分别连接所述第一吸附塔的输出端和所述第二吸附塔的输出端，所述主脱附风路上设置有控制脱附气体流入所述第一吸附塔的第二脱附阀，以及设置有控制脱附气体流入所述第二吸附塔的第四脱附阀；
第一脱附管路，设置在所述第一吸附塔的输入端，所述第一脱附管路上设置有第一脱附阀；
第二脱附管路，设置在所述第二吸附塔的输入端，所述第二脱附管路上设置有第三脱附阀；
冷吹管路，具有相对的第一冷吹端和第二冷吹端；
所述第一冷吹端分别连接所述第二吸附阀和第三吸附阀之间的第一输出管路、以及所述第五吸附阀和第六吸附阀之间的第二输出管路；
所述第二冷吹端分别连接所述第一脱附阀和第一吸附塔的输入端之间的第一脱附管路、以及所述第三脱附阀和第二吸附塔的输入端之间的第二脱附管路；
所述第一冷吹端与所述第一输出管路之间设置有第二冷吹阀，所述第一冷吹端与所述第二输出管路之间设置有第四冷吹阀；
所述第二冷吹端与所述第一脱附管路之间设置有第一冷吹阀，所述第二冷吹端与所述第二脱附管路之间设置有第三冷吹阀；
第一排气管路，连接所述除碳单元的第一吸附塔的输出端与所述第二吸附阀之间的第一输出管路，所述第一排气管路上设置有第一排气阀；
第二排气管路，连接所述除碳单元的第二吸附塔的输出端与所述第五吸附阀之间的第二输出管路，所述第二排气管路上设置有第二排气阀。
优选地，所述主脱附风路包括并联的分脱附除湿风路和分脱附除碳风路，所述分脱附除湿风路用于连接所述除湿单元，所述分脱附除碳风路用于连接所述除碳单元。
优选地，所述主脱附风路上设置有温度计、流量计中的至少一种；和/或，
所述分脱附除湿风路和/或分脱附除碳风路上分别设置有辅热单元、调节阀、流量计中的至少一种。
优选地，沿回收气体流动方向，所述换热单元和所述除湿单元之间的回收风路上设置有第一冷水盘管、直膨机表冷、一级过滤模块，所述除湿单元和除碳单元之间的回收风路上设置有回收风机、调节阀、第二冷水盘管；
所述除碳单元下游的回收风路上设置有第一O2浓度传感器、CO2浓度传感器、粒子浓度传感器、二级过滤模块、流量计中的至少一种。
优选地，还包括：
储存单元，所述储存单元用于储存回收风路排出的气体；
增压泵，设置在所述除碳单元下游的回收风路上；
纯氧管路，连接所述储存单元并用于向所述储存单元供给纯氧。
优选地，主排气管路，连接所述除碳单元和储存单元之间的回收风路，所述主排气管路上设置有主排气阀；
位于主排气管路与回收风路连接处下游的所述回收风路上设置有送气阀。
优选地，还包括：
脱附旁路，连接所述主脱附风路，所述脱附旁路上设置有旁路阀并用于排出换热后的脱附气体。
一种氧气回收方法，利用所述的氧气回收系统，所述氧气回收方法包括第一吸附程序，所述第一吸附程序包括：
控制两个所述吸附单元的第一吸附阀、第二吸附阀和第三吸附阀开启，以及第四吸附阀、第五吸附阀和第六吸附阀关闭；
控制两个所述吸附单元的第一冷吹阀、第二冷吹阀、第三冷吹阀、第四冷吹阀关闭；
控制回收气体和脱附气体通过换热单元进行换热，换热后的回收气体依次流经所述除湿单元和除碳单元，换热后的脱附气体流向主脱附风路。
优选地，所述第一吸附程序还包括：
当经过除碳单元处理后回收气体的氧气未达到预设浓度时，控制回收气体经连接回收风路的主排气管路排出；
当经过除碳单元处理后回收气体的氧气达到预设浓度时，控制回收气体流向连接回收风路的储存单元。
优选地，所述方法还包括与第一吸附程序同时运行的第一脱附程序，所述第一脱附程序包括：
控制两个所述吸附单元的第三脱附阀、第四脱附阀开启，以及第一脱附阀、第二脱附阀关闭。
优选地，所述方法还包括在第一脱附程序之后的第一排气程序，所述第一排气程序包括：
当所述第一脱附程序达到预设时间时，控制两个所述吸附单元的第三脱附阀、第四脱附阀关闭，控制主脱附风路的脱附气体排空；
控制所述除湿单元的第五吸附阀和第六吸附阀开启；
控制所述除碳单元的第二排气阀开启；
控制两个所述吸附单元的第二冷吹阀、第三冷吹阀开启，以及第三吸附阀关闭。
优选地，所述方法还包括在第一排气程序之后的第一冷吹程序，所述第一冷吹程序包括：
当所述第一排气程序达到预设时间时，控制所述除碳单元的第五吸附阀和第六吸附阀开启，以及第二排气阀关闭。
优选地，所述方法还包括在第一冷吹程序之后同时运行的第二吸附程序和第二脱附程序，所述第二吸附程序包括：
控制两个所述吸附单元的第四吸附阀开启，以及第一吸附阀、第二吸附阀关闭；
所述第二脱附程序包括：
控制两个所述吸附单元的第一脱附阀、第二脱附阀开启，控制主脱附风路的脱附气体停止排空。
优选地，所述方法还包括在第二脱附程序之后的第二排气程序，所述第二排气程序包括：
控制两个所述吸附单元的第一脱附阀、第二脱附阀关闭；
控制两个所述吸附单元的第一冷吹阀、第四冷吹阀开启；
控制所述除湿单元的第二吸附阀和第三吸附阀开启，以及第六吸附阀关闭；
控制所述除碳单元的第一排气阀开启，以及第六吸附阀关闭。
优选地，所述方法还包括在第二排气程序之后的第二冷吹程序，所述第二冷吹程序包括：
控制所述除碳单元的第二吸附阀和第三吸附阀开启，以及第一排气阀关闭。
优选地，所述方法还包括在第二冷吹程序之后的切换程序，所述切换程序包括：
控制两个所述吸附单元的第一吸附阀开启，以及第四吸附阀、第五吸附阀关闭；
控制两个所述吸附单元的第三脱附阀、第四脱附阀开启；
控制两个所述吸附单元的第一冷吹阀、第四冷吹阀关闭；
当所述切换程序结束后，进入所述的氧气回收方法的第一脱附程序。
与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：
该纯氧回收系统通过对高温窑炉排气进行换热，降低窑炉排气的温度，后续采用双吸附塔结构的吸附单元，交替工作使该系统不间断运行，有利于对排气内的水分、二氧化碳等杂质进行吸附过滤，并利用换热升温的气体对系统内的吸附单元进行脱附处理，符合节能减排理念，后续通过排气、冷吹过程可将脱附后的吸附塔进行排空降温处理，有效清除吸附塔内部残存的热空气，避免对回收纯氧造成污染，并使吸附塔保持重新切换至吸附状态时具有较强的吸附能力，有效提升该纯氧回收系统的氧气回收质量，以便循环为窑炉提供氧气供给。
附图说明
图1是本发明实施例提供的纯氧回收系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的除湿单元的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的除碳单元的结构示意图。
图中：
1、换热单元；101、回收风路；102、脱附风机；
2、主脱附风路；201、分脱附除湿风路；202、分脱附除碳风路；203、脱附旁路；204、旁路阀；205、分脱附阀；
3、除湿单元；
4、除碳单元；
5、第一吸附塔；51、第一输入管路；52、第一输出管路；53、第一脱附管路；501、第一吸附阀；502、第二吸附阀；503、第三吸附阀；504、第二脱附阀；505、第一脱附阀；506、第二冷吹阀；507、第一冷吹阀；508、第一排气阀；509、第一排气管路；
6、第二吸附塔；61、第二输入管路；62、第二输出管路；63、第二脱附管路；601、第四吸附阀；602、第五吸附阀；603、第六吸附阀；604、第四脱附阀；605、第三脱附阀；606、第四冷吹阀；607、第三冷吹阀；608、第二排气阀；609、第二排气管路；
701、第一冷水盘管；702、直膨机表冷；703、一级过滤模块；
801、回收风机；802、第二冷水盘管；803、纯氧流量阀；
901、第一O2浓度传感器；902、CO2浓度传感器；903、粒子浓度传感器；904、二级过滤模块；
10、辅热单元；
11、储存单元；
12、增压泵；
13、主排气管路；1301、主排气阀；
14、送气阀；
15、冷吹管路；
16、纯氧管路；1601、纯氧控制阀。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。
本发明中所描述的表达位置与方向的词，均是以附图为例进行的说明，但根据需要也可以做出改变，所做改变均包含在本发明保护范围内。
参照图1至图3，本发明提供一种氧气回收系统，包括：换热单元1，主脱附风路2，回收风路101，两个吸附单元，第一输入管路51，第一输出管路52，第二输入管路61，第二输出管路62，第一脱附管路53，第二脱附管路63，冷吹管路15，第一排气管路509，第二排气管路609。
具体地说，换热单元1用于供回收气体和脱附气体进行换热，使回收气体降温和脱附气体升温；其中，回收气体可以是窑炉排出的含氧气的高温气体，脱附气体可以从环境空气抽取的气体，换热单元1可以采用高温换热器，用于对窑炉排气的高温热量进行热量回收，降低回收气体温度的同时，提高脱附气体的温度，减少加热脱附气体的能耗。
其中，主脱附风路2用于输送换热后的脱附气体，使得升温后的脱附气体用于吸附单元的脱附；回收风路101用于输送换热后的回收气体，使得回收气体能够以较低的温度通过吸附单元。
两个吸附单元沿回收气体流动方向，分别为设置在回收风路101上的除湿单元3和除碳单元4，除湿单元3用于至少除去回收气体中的水分，除碳单元4用于至少除去回收气体中的二氧化碳，能够对回收气体中的水分、二氧化碳以及其他部分杂质进行过滤吸附，以便使回收气体达到可以再次使用的标准，实现窑炉排气的循环利用。除湿单元3上游设置有部分回收风路101，除湿单元3和除碳单元4之间设置有部分回收风路101，除碳单元4下游设置有部分回收风路101。
在本实施例中，吸附单元包括交替运行的并联的第一吸附塔5和第二吸附塔6；其中，作为除湿单元3的第一吸附塔5和第二吸附塔6内部可以填充除湿吸附材料，可以吸附窑炉排气中的水分，并得到露点最低可达-40℃(DP)干燥的排气；作为除碳单元4的第一吸附塔5和第二吸附塔6内部可以填充复合活性吸附材料，可以吸附窑炉排气中的二氧化碳，并得到氧含量＞99.9％的纯氧气体。上述分别作为除湿单元3和除碳单元4的第一吸附塔5、第二吸附塔6在吸附过程和脱附过程中切换，当第一吸附塔5进行吸附时，对应的第二吸附塔6通过主脱附风路2内的热空气进行脱附、排气和冷吹，待第一吸附塔5吸附饱和后，切换对应的第二吸附塔6进行吸附，第一吸附塔5通过主脱附风路2内的热空气进行脱附、排气和冷吹。
第一输入管路51分别连接第一吸附塔5的输入端和回收风路101，该回收风路101是指吸附单元上游的回收风路101，第一输入管路51上设置有第一吸附阀501；第一输出管路52分别连接第一吸附塔5的输出端和回收风路101，该回收风路101是指吸附单元下游的回收风路101，沿回收气体流动方向，第一输出管路52上依次设置有第二吸附阀502和第三吸附阀503；通过第一输入管路51上的第一吸附阀501以及第一输出管路52上的第二吸附阀502、第三吸附阀503，能够控制吸附单元的第一吸附塔5的工作状态，并与对应的第二吸附塔6协同配合实现相应吸附单元的吸附以及脱附、排气、冷吹间的状态切换。
第二输入管路61分别连接第二吸附塔6的输入端和回收风路101，该回收风路101是指吸附单元上游的回收风路101，第二输入管路61上设置有第四吸附阀601；第二输出管路62分别连接第二吸附塔6的输出端和回收风路101，该回收风路101是指吸附单元下游的回收风路101，沿回收气体流动方向，第二输出管路62上依次设置有第五吸附阀602和第六吸附阀603；通过第二输入管路61上的第四吸附阀601以及第二输出管路62上的第五吸附阀602、第六吸附阀603，能够控制吸附单元的第二吸附塔6的工作状态，并与对应的第一吸附塔5协同配合实现相应吸附单元的吸附以及脱附、排气、冷吹间的状态切换。
主脱附风路2分别连接第一吸附塔5的输出端和第二吸附塔6的输出端，可以是直接连接或间接连接，主脱附风路2上设置有控制脱附气体流入第一吸附塔5的第二脱附阀504，以及设置有控制脱附气体流入第二吸附塔6的第四脱附阀604；通过第二脱附阀504以及第四脱附阀604可以实现脱附气体选择性地进入吸附单元的第一吸附塔5或第二吸附塔6。主脱附风路2的末端可以设置两个支路，其中一个支路连接第一吸附塔5，该支路上设置第二脱附阀504，另一支路连接第二吸附塔6，另一支路上设置第四脱附阀604。
第一脱附管路53设置在第一吸附塔5的输入端，第一脱附管路53可以连接第一输入管路51，第一脱附管路53上设置有第一脱附阀505；可以通过第一脱附阀505的调节，使经过第二脱附阀504以及第一输出管路52上的脱附气体进入第一吸附塔5，并通过第一脱附管路53排出。
第二脱附管路63设置在第二吸附塔6的输入端，第二脱附管路63可以连接第二输入管路61，第二脱附管路63上设置有第三脱附阀605；可以通过第三脱附阀605的调节，使经过第四脱附阀604以及第二输出管路62上的脱附气体进入第二吸附塔6，并通过第二脱附管路63排出。
需要说明的是，本发明中的阀用于控制所在管路或风路的通断，可以是电磁阀或其他能够控制通断的阀。
冷吹管路15具有相对的第一冷吹端和第二冷吹端，以用于对排气后的吸附塔进行降温，并将内部残存的脱附空气排出。
具体地说，第一冷吹端分别连接第二吸附阀502和第三吸附阀503之间的第一输出管路52、以及第五吸附阀602和第六吸附阀603之间的第二输出管路62，第一冷吹端的末端可以设置两个支路，其中一个支路连接第一输出管路52，另一支路连接第二输出管路62；第二冷吹端分别连接第一脱附阀505和第一吸附塔5的输入端之间的第一脱附管路53、以及第三脱附阀605和第二吸附塔6的输入端之间的第二脱附管路63，第二冷吹端的末端可以设置两个支路，其中一个支路连接第一脱附管路53，另一支路连接第二脱附管路63；第一冷吹端与第一输出管路52之间设置有第二冷吹阀506，第一冷吹端与第二输出管路62之间设置有第四冷吹阀606，第二冷吹阀506可以设置在第一冷吹端的一个支路上，第四冷吹阀606可以设置在第一冷吹端的另一个支路上；第二冷吹端与第一脱附管路53之间设置有第一冷吹阀507，第二冷吹端与第二脱附管路63之间设置有第三冷吹阀607，第一冷吹阀507可以设置在第二冷吹端的一个支路上，第三冷吹阀607可以设置在第二冷吹端的另一个支路上。
参照图3，第一排气管路509连接除碳单元4的第一吸附塔5的输出端与第二吸附阀502之间的第一输出管路52，第一排气管路509上设置有第一排气阀508，以控制第一排气管路509的启闭。
参照图3，第二排气管路609连接除碳单元4的第二吸附塔6的输出端与第五吸附阀602之间的第二输出管路62，第二排气管路609上设置有第二排气阀608，以控制第二排气管路609的启闭。
在一种优选实施方式中，主脱附风路2包括并联的分脱附除湿风路201和分脱附除碳风路202，分脱附除湿风路201用于连接除湿单元3，分脱附除碳风路202用于连接除碳单元4，以分别提供用于除湿单元3和除碳单元4饱和后脱附气体。
作为优选方式，主脱附风路2上可以设置有温度计、流量计中的至少一种；和/或，分脱附除湿风路201和/或分脱附除碳风路202上分别设置有辅热单元10、调节阀、流量计中的至少一种。此处，在该主脱附风路2中都安装温度计和流量计，在分脱附除湿风路201、分脱附风路202中都安装辅热单元10、调节阀和流量阀。
其中，辅热单元10的加热方式可以选择电加热或者蒸汽加热的方式，也可以选择现有技术中其他的加热方式进行，在此不作唯一限定，该分脱附除湿风路201和/或分脱附除碳风路202上的调节阀为分脱附阀205，通过调节对应分脱附阀205的开度，可以改变分脱附管路的阻力以达到调节对应风脱附风路内的脱附气体流速的目的。通过主脱附风路2上的温度计可以测量内部脱附气体的温度，通过分脱附除湿风路201和分脱附除碳风路202上的温度计可以测量内部脱附气体的温度，通过辅热单元10可以适应调节进入分脱附除湿风路201以及分脱附除碳风路202内脱附气体达到相应脱附的温度要求。
需要说明的是，换热单元1上还安装有用于为主脱附风路2提供气流的脱附风机102，其中，主脱附风路2内的脱附空气温度，可以通过调控脱附风机102工作频率的方式进行，具体为，当主脱附风路2上的温度计检测内部脱附气体温度较低时，通过降低脱附风机102的工作频率使脱附气体升温，当主脱附风路2上的温度计检测内部脱附气体温度较高时，通过提高脱附风机102的工作频率使脱附气体降温。
在一种优选实施方式中，沿回收气体流动方向，换热单元1和除湿单元3之间的回收风路101上设置有第一冷水盘管701、直膨机表冷702、一级过滤模块703，除湿单元3和除碳单元4之间的回收风路101上设置有回收风机801、调节阀、第二冷水盘管802；其中，第一冷水盘管701将换热后接近环境温度的排气降温，以便后续吸附单元的吸附，直膨机表冷702可以进一步对排气降温并除湿，使排气达到进入除湿单元3的条件，该处回收风路101处的调节阀为纯氧流量阀803，通过纯氧流量阀803可以调节回收风路101内的阻力，调节该系统回收风路101内的氧气流量。
除碳单元4下游的回收风路101上设置有第一O2浓度传感器901、CO2浓度传感器902、粒子浓度传感器903、二级过滤模块904、流量计中的至少一种。其中，一级过滤模块703和二级过滤模块904优选为至少可以过滤回收风路101内排气中的粉尘。此处，在除碳单元4下游的回收风路101上安装第一O2浓度传感器901和二级过滤模块904，CO2浓度传感器902和粒子浓度传感器903可根据实际情况选择是否安装。
需要说明的是，通过调节回收风机801的工作频率可以为回收风路101提供动力，并且可以调节除碳单元4下游回收风路101上的流量计示数，使回收风路101的氧气流量达到相应标准，当回收风机801调节至工作频率下限时，流量计示数仍然大于标准，此时可以通过除湿单元3与除碳单元4之间的回收风路101上的纯氧流量阀，使流量计所示的氧气流量达到对应的标准。
在一种优选实施方式中，纯氧回收系统还可以包括：储存单元11，增压泵12，纯氧管路16。
具体地说，储存单元11用于储存回收风路101排出的气体；储存单元11可以选择氧气罐作为氧气储存的容器。
增压泵12设置在除碳单元4下游的回收风路101上；进一步地，增压泵12优选设置在靠近储存单元11进气端，以便将氧气输送至压力较大的储存单元11。
纯氧管路16连接储存单元11并用于向储存单元11供给纯氧。进一步地，储存单元11排气端的风路上可以安装有第二O2浓度传感器，以检测从储存单元11内排出的氧气浓度。
需要说明的是，纯氧管路16上可以安装调节阀，以控制纯氧管路16对储存单元11补给状态，该纯氧管路16上的调节阀为纯氧控制阀1601，通过纯氧控制阀1601的启闭可以控制纯氧管路16向储存单元11内补充纯氧，具体为，当第二O2浓度传感器检测到储存单元11所排出氧气的浓度低于99.9％时，打开并调节纯氧管路16上的纯氧控制阀1601，使第二O2浓度传感器示数不低于99.9％，达到烧结工艺使用纯氧浓度水平。通过设置纯氧管路16、纯氧控制阀1601和第二O2浓度传感器，能够避免送往窑炉的氧气浓度发生波动，使系统能够适用于处理窑炉排出的不同氧气浓度的回收气体，使储存单元11能够持续排出合格的氧气。
在一种优选实施方式中，纯氧回收管路还包括：主排气管路13，其连接除碳单元4和储存单元11之间的回收风路101，主排气管路13上设置有主排气阀1301。
位于主排气管路13与回收风路101连接处下游的回收风路101上设置有送气阀14。
具体地说，当第一O2浓度传感器901检测到回收风路101内的氧气浓度低于98％时，送气阀14关闭，主排气阀1301开启；当第一O2浓度传感器901检测到回收风路101内的氧气浓度≥98％时，主排气阀1301关闭，送气阀14开启。由此，通过设置主排气管路13、主排气阀1301和送气阀14，使储存单元11能够接收氧气浓度合格的回收气体，在开机阶段，尚未进入稳定的氧气回收之前，该部分结构能够避免低氧气浓度的回收气体进入储存单元11。
在一种优选实施方式中，纯氧回收系统还包括：脱附旁路203，其连接主脱附风路2，脱附旁路203上设置有旁路阀204并用于排出换热后的脱附气体。具体地说，当两个吸附单元都不需要脱附时，可以切断主脱附风路2与两个吸附单元间的连接，打开旁路阀204，使脱附气体从旁路阀204排出。
更具体地说，当两个吸附单元第一吸附塔5和第二吸附塔6其中一个进行吸附，另外一侧进行排气或冷吹过程时，两个吸附单元的第二脱附阀504、第四脱附阀604均关闭，打开旁路阀204，使脱附气体排出至外界。
本发明还提供了一种氧气回收方法，利用该氧气回收系统，氧气回收方法包括第一吸附程序，第一吸附程序可以是开机阶段，开机前，所有阀门默认全关。
具体地，第一吸附程序包括：
控制两个吸附单元的第一吸附阀501、第二吸附阀502和第三吸附阀503开启，以及第四吸附阀601、第五吸附阀602和第六吸附阀603关闭；从而使除湿单元3和除碳单元4对应的第一吸附塔5的第一输入管路51和第一输出管路52处于开启状态，使除湿单元3和除碳单元4的第二吸附塔6的第二输入管路61和第二输出管路62处于关闭状态。
控制两个吸附单元的第一冷吹阀507、第二冷吹阀506、第三冷吹阀607、第四冷吹阀606关闭；使除湿单元3和除碳单元4的冷吹管路15的第一冷吹端和第二冷吹端均处于关闭状态。
控制回收气体和脱附气体通过换热单元1进行换热，换热降温后的回收气体依次流经除湿单元3和除碳单元4，换热升温后的脱附气体流向主脱附风路2。
此时，可以启动脱附风机102、回收风机801、第一冷水盘管701、直膨机表冷702、第二冷水盘管802。
需要说明的是，此时两个吸附单元各自的第一吸附塔5处于吸附状态，且该第一吸附程序的工作时长为T吸1，可以对回收风路101内的排气进行除湿和除碳，两个吸附单元各自的第二吸附塔6处于脱附状态，对吸附饱和状态的吸附塔进行脱附，使其重新恢复至可吸附状态。
其中，所述第一吸附程序还可以包括：当经过除碳单元4处理后回收气体的氧气未达到预设浓度时，控制回收气体经连接回收风路101的主排气管路13排出，以防止未达标的氧气流向后续的储存单元11。
当经过除碳单元4处理后回收气体的氧气达到预设浓度时，控制回收气体流向连接回收风路101的储存单元11，后续储存单元11可以与窑炉的进气端连接，为其内部高镍三元正极材料的烧结供氧，可以实现窑炉排气的循环利用。需要说明的是，通过设置主排气管路13可以将未达标的排气排出该氧气回收系统，避免影响系统后续储存单元11内的纯氧。
在一种优选实施方式中，该方法还包括与第一吸附程序同时运行的第一脱附程序，第一脱附程序的运行时间根据需要设定，第一脱附程序包括：
控制两个吸附单元的第三脱附阀605、第四脱附阀604开启，以及第一脱附阀505、第二脱附阀504关闭；使分脱附除湿风路201、分脱附除碳风路202分别与除湿单元3和除碳单元4各自的第二吸附塔6导通，实现对两个吸附单元的第二吸附塔6进行脱附，该第一脱附程序的工作时长为t脱1。
进一步地，该方法还包括在第一脱附程序之后的第一排气程序，第一排气程序包括：
当第一脱附程序达到预设时间时，控制两个吸附单元的第三脱附阀605、第四脱附阀604关闭，控制主脱附风路2的脱附气体排空。具体地说，控制主脱附风路2的脱附气体排空包括利用主排气管路13上的旁路阀204使主排气管路13处于导通状态，使主脱附风路2内的脱附气体排向外界；
控制除湿单元3的第五吸附阀602和第六吸附阀603开启，使除湿单元3的第二吸附塔6的输出端与回收风路101间处于导通状态。
控制除碳单元4的第二排气阀608开启，使流经除碳单元4的气体可以通过第二排气阀608排出该系统。
控制两个吸附单元的第二冷吹阀506、第三冷吹阀607开启，以及第三吸附阀503关闭，使流经两个吸附单元的第一吸附塔5的气体可以通过各自的第一输出管路52与冷吹管路15的第一冷吹端向冷吹管路15的第二冷吹端与第二输入管路61一侧输送。
参照图2和图3，具体地说，第一排气程序启动后，回收风路101内的回收气体在两个吸附单元内的流动路径依次为：除湿单元3的第一吸附塔5、除湿单元3的冷吹管路15的第一冷吹端、除湿单元3的冷吹管路15的第二冷吹端、除湿单元3的第二吸附塔6、除碳单元4的第一吸附塔5、除碳单元4的冷吹管路15的第一冷吹端、除碳单元4的冷吹管路15的第二冷吹端、除碳单元4的第二吸附塔6、第二排气管路609、排至外界，该第一排气程序工作时长为t排1。
通过第一排气程序，将完成脱附的第二吸附塔6内的脱附气体排出，从而提高回收的氧气的纯度，避免脱附气体混入回收气体中。
进一步地，该方法还包括在第一排气程序之后的第一冷吹程序，第一冷吹程序包括：
当第一排气程序达到预设时间时，控制除碳单元4的第五吸附阀602和第六吸附阀603开启，以及第二排气阀608关闭，该第一冷吹程序的工作时长为t冷1。参照图2和图3，此时回收风路101内的回收气体在两个吸附单元内的流动路径依次为：除湿单元3的第一吸附塔5、除湿单元3的冷吹管路15的第一冷吹端、除湿单元3的冷吹管路15的第二冷吹端、除湿单元3的第二吸附塔6、除碳单元4的第一吸附塔5、除碳单元4的冷吹管路15的第一冷吹端、除碳单元4的冷吹管路15的第二冷吹端、除碳单元4的第二吸附塔6、除碳单元4的第二输出管路62、重新排向回收风路101。
通过第一冷吹程序，对完成脱附的第二吸附塔6内的吸附介质进行降温，降温后的吸附介质具有更好的吸附能力。
需要说明的是，两个吸附单元的第一吸附塔5的吸附时长与第二吸附塔6的脱附时长、排气时长以及冷吹时长之和优选相等，即T吸1＝t脱1+t排1+t冷1。
进一步地，该方法还包括在第一冷吹程序之后同时运行的第二吸附程序和第二脱附程序，第二吸附程序包括：
控制两个吸附单元的第四吸附阀601开启，以及第一吸附阀501、第二吸附阀502关闭；从而使除湿单元3和除碳单元4的第一吸附塔5的第一输入管路51和第一输出管路52处于关闭状态，使除湿单元3和除碳单元4的第二吸附塔6的第二输入管路61和第二输出管路62处于开启状态，从而切换至第二吸附塔6进行吸附，并且第二吸附塔6的吸附时长为T吸2。
所述第二脱附程序包括：
控制两个吸附单元的第一脱附阀505、第二脱附阀504开启，控制主脱附风路2的脱附气体停止排空。具体地说，控制主脱附风路2的脱附气体停止排空包括关闭主排气管路13上的旁路阀204使主排气管路13处于关闭状态，使主脱附风路2内的脱附气体分别排向分脱附除湿风路201以及分脱附除碳风路202，从而使分脱附除湿风路201、分脱附除碳风路202分别与除湿单元3和除碳单元4各自的第一吸附塔5导通，实现对两个吸附单元的第一吸附塔5进行脱附，从而切换至第一吸附塔5进行脱附，并且第一吸附塔5的脱附时长为t脱2。
进一步地，该方法还包括在第二脱附程序之后的第二排气程序，第二排气程序包括：
控制两个吸附单元的第一脱附阀505、第二脱附阀504关闭；使分脱附除湿风路201、分脱附除碳风路202分别切断与除湿单元3和除碳单元4的第一吸附塔5的第一输出管路52间的连接，并切断除湿单元3、除碳单元4的第一脱附管路53与各自的第一吸附塔5间的连接。
控制两个吸附单元的第一冷吹阀507、第四冷吹阀606开启；使流经两个吸附单元的第二吸附塔6的气体可以通过各自的第二输出管路62与冷吹管路15的第一冷吹端向冷吹管路15的第二冷吹端与第一输入管路51一侧输送。
控制除湿单元3的第二吸附阀502和第三吸附阀503开启，以及第六吸附阀603关闭；使除湿单元3的第一输出管路52与回收风路101间处于导通状态，以及使除湿单元3的第二输出管路62与回收风路101间处于关闭状态。
控制除碳单元4的第一排气阀508开启，以及第六吸附阀603关闭，使除碳单元4的第一输出管路52与第一排气管路509间处于导通状态，以及使除碳单元4的第二输出管路62与回收风路101间处于关闭状态。
参照图2和图3，具体地说，第二排气程序启动后，回收风路101内的回收气体在两个吸附单元内的流动路径为：除湿单元3的第二吸附塔6、除湿单元3的冷吹管路15的第一冷吹端、除湿单元3的冷吹管路15的第二冷吹端、除湿单元3的第一吸附塔5、除碳单元4的第二吸附塔6、除碳单元4的冷吹管路15的第一冷吹端、除碳单元4的冷吹管路15的第二冷吹端、除碳单元4的第一吸附塔5、第一排气管路509、排至外界，该第二排气程序工作时长为t排2。
通过第二排气程序，将完成脱附的第一吸附塔5内的脱附气体排出，从而提高回收的氧气的纯度，避免脱附气体混入回收气体中。
进一步地，该方法还包括在第二排气程序之后的第二冷吹程序，第二冷吹程序包括：
控制除碳单元4的第二吸附阀502和第三吸附阀503开启，使除碳单元4的第一输出管路52与回收风路101间处于导通状态，以及第一排气阀508关闭，从而关闭第一排气管路509，使气体流向回收风路101，该第二冷吹程序的工作时长为t冷2。
通过第二冷吹程序，对完成脱附的第一吸附塔5内的吸附介质进行降温，降温后的吸附介质具有更好的吸附能力。
需要说明的是，两个吸附单元的第二吸附塔6的吸附时长与第一吸附塔5的脱附时长、排气时长以及冷吹时长之和优选相等，即T吸2＝t脱2+t排2+t冷2。
进一步地，该方法还包括在第二冷吹程序之后的切换程序，切换程序包括：
控制两个吸附单元的第一吸附阀501开启，使除湿单元3和除碳单元4的第一吸附塔5的第一输入管路51与回收风路101导通，以及第四吸附阀601、第五吸附阀602关闭，使除湿单元3和除碳单元4的第二输入管路61与回收风路101间处于关闭状态，同时使第二输出管路62与冷吹管路15的第一冷吹端间处于关闭状态。
控制两个吸附单元的第三脱附阀605、第四脱附阀604开启，使分脱附除湿风路201、分脱附除碳风路202分别与除湿单元3和除碳单元4的第二吸附塔6导通，并使各自的第二脱附管路63与第二吸附塔6的第二输入管路61导通。
控制两个吸附单元的第一冷吹阀507、第四冷吹阀606关闭，使除湿单元3和除碳单元4各自的冷吹风路的第一冷吹端和第二冷吹端都处于关闭状态，使两个吸附单元的第一输入管路51内的回收气体全部输送至第一吸附塔5内，避免部分回收气体进入冷吹管路15。
当切换程序结束后，进入的氧气回收方法的第一脱附程序，从而整个纯氧回收系统可持续不间断持续工作。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下，在发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，所有的这些改变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种氧气回收系统，其特征在于，包括：
换热单元(1)，所述换热单元(1)用于供回收气体和脱附气体进行换热，使回收气体降温和脱附气体升温；
主脱附风路(2)，用于输送换热后的脱附气体；
回收风路(101)，用于输送换热后的回收气体；
两个吸附单元，沿回收气体流动方向，分别为设置在所述回收风路(101)上的除湿单元(3)和除碳单元(4)，所述除湿单元(3)用于至少除去回收气体中的水分，所述除碳单元(4)用于至少除去回收气体中的二氧化碳；
所述吸附单元包括交替运行的并联的第一吸附塔(5)和第二吸附塔(6)；
第一输入管路(51)，分别连接所述第一吸附塔(5)的输入端和所述回收风路(101)，所述第一输入管路(51)上设置有第一吸附阀(501)；
第一输出管路(52)，分别连接所述第一吸附塔(5)的输出端和所述回收风路(101)，沿回收气体流动方向，所述第一输出管路(52)上依次设置有第二吸附阀(502)和第三吸附阀(503)；
第二输入管路(61)，分别连接所述第二吸附塔(6)的输入端和所述回收风路(101)，所述第二输入管路(61)上设置有第四吸附阀(601)；
第二输出管路(62)，分别连接所述第二吸附塔(6)的输出端和所述回收风路(101)，沿回收气体流动方向，所述第二输出管路(62)上依次设置有第五吸附阀(602)和第六吸附阀(603)；
所述主脱附风路(2)分别连接所述第一吸附塔(5)的输出端和所述第二吸附塔(6)的输出端，所述主脱附风路(2)上设置有控制脱附气体流入所述第一吸附塔(5)的第二脱附阀(504)，以及设置有控制脱附气体流入所述第二吸附塔(6)的第四脱附阀(604)；
第一脱附管路(53)，设置在所述第一吸附塔(5)的输入端，所述第一脱附管路(53)上设置有第一脱附阀(505)；
第二脱附管路(63)，设置在所述第二吸附塔(6)的输入端，所述第二脱附管路(63)上设置有第三脱附阀(605)；
冷吹管路(15)，具有相对的第一冷吹端和第二冷吹端；
所述第一冷吹端分别连接所述第二吸附阀(502)和第三吸附阀(503)之间的第一输出管路(52)、以及所述第五吸附阀(602)和第六吸附阀(603)之间的第二输出管路(62)；
所述第二冷吹端分别连接所述第一脱附阀(505)和第一吸附塔(5)的输入端之间的第一脱附管路(53)、以及所述第三脱附阀(605)和第二吸附塔(6)的输入端之间的第二脱附管路(63)；
所述第一冷吹端与所述第一输出管路(52)之间设置有第二冷吹阀(506)，所述第一冷吹端与所述第二输出管路(62)之间设置有第四冷吹阀(606)；
所述第二冷吹端与所述第一脱附管路(53)之间设置有第一冷吹阀(507)，所述第二冷吹端与所述第二脱附管路(63)之间设置有第三冷吹阀(607)；
第一排气管路(509)，连接所述除碳单元(4)的第一吸附塔(5)的输出端与所述第二吸附阀(502)之间的第一输出管路(52)，所述第一排气管路(509)上设置有第一排气阀(508)；
第二排气管路(609)，连接所述除碳单元(4)的第二吸附塔(6)的输出端与所述第五吸附阀(602)之间的第二输出管路(62)，所述第二排气管路(609)上设置有第二排气阀(608)。
2.根据权利要求1所述的氧气回收系统，其特征在于，
所述主脱附风路(2)包括并联的分脱附除湿风路(201)和分脱附除碳风路(202)，所述分脱附除湿风路(201)用于连接所述除湿单元(3)，所述分脱附除碳风路(202)用于连接所述除碳单元(4)。
3.根据权利要求2所述的氧气回收系统，其特征在于，
所述主脱附风路(2)上设置有温度计、流量计中的至少一种；和/或，
所述分脱附除湿风路(201)和/或分脱附除碳风路(202)上分别设置有辅热单元(10)、调节阀、流量计中的至少一种。
4.根据权利要求2所述的氧气回收系统，其特征在于，
沿回收气体流动方向，所述换热单元(1)和所述除湿单元(3)之间的回收风路(101)上设置有第一冷水盘管(701)、直膨机表冷(702)、一级过滤模块(703)，所述除湿单元(3)和除碳单元(4)之间的回收风路(101)上设置有回收风机(801)、调节阀、第二冷水盘管(802)；
所述除碳单元(4)下游的回收风路(101)上设置有第一O2浓度传感器(901)、CO2浓度传感器(902)、粒子浓度传感器(903)、二级过滤模块(904)、流量计中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的氧气回收系统，其特征在于，还包括：
储存单元(11)，所述储存单元(11)用于储存回收风路(101)排出的气体；
增压泵(12)，设置在所述除碳单元(4)下游的回收风路(101)上；
纯氧管路(16)，连接所述储存单元(11)并用于向所述储存单元(11)供给纯氧。
6.根据权利要求5所述的氧气回收系统，其特征在于，还包括：
主排气管路(13)，连接所述除碳单元(4)和储存单元(11)之间的回收风路(101)，所述主排气管路(13)上设置有主排气阀(1301)；
位于主排气管路(13)与回收风路(101)连接处下游的所述回收风路(101)上设置有送气阀(14)。
7.根据权利要求1所述的氧气回收系统，其特征在于，还包括：
脱附旁路(203)，连接所述主脱附风路(2)，所述脱附旁路(203)上设置有旁路阀(204)并用于排出换热后的脱附气体。
8.一种氧气回收方法，其特征在于，利用权利要求1-7任一项所述的氧气回收系统，所述氧气回收方法包括第一吸附程序，所述第一吸附程序包括：
控制两个所述吸附单元的第一吸附阀(501)、第二吸附阀(502)和第三吸附阀(503)开启，以及第四吸附阀(601)、第五吸附阀(602)和第六吸附阀(603)关闭；
控制两个所述吸附单元的第一冷吹阀(507)、第二冷吹阀(506)、第三冷吹阀(607)、第四冷吹阀(606)关闭；
控制回收气体和脱附气体通过换热单元(1)进行换热，换热后的回收气体依次流经所述除湿单元(3)和除碳单元(4)，换热后的脱附气体流向主脱附风路(2)。
9.根据权利要求8所述的氧气回收方法，其特征在于，所述第一吸附程序还包括：
当经过除碳单元(4)处理后回收气体的氧气未达到预设浓度时，控制回收气体经连接回收风路(101)的主排气管路(13)排出；
当经过除碳单元(4)处理后回收气体的氧气达到预设浓度时，控制回收气体流向连接回收风路(101)的储存单元(11)。
10.根据权利要求8所述的氧气回收方法，其特征在于，所述方法还包括与第一吸附程序同时运行的第一脱附程序，所述第一脱附程序包括：
控制两个所述吸附单元的第三脱附阀(605)、第四脱附阀(604)开启，以及第一脱附阀(505)、第二脱附阀(504)关闭。
11.根据权利要求10所述的氧气回收方法，其特征在于，所述方法还包括在第一脱附程序之后的第一排气程序，所述第一排气程序包括：
当所述第一脱附程序达到预设时间时，控制两个所述吸附单元的第三脱附阀(605)、第四脱附阀(604)关闭，控制主脱附风路(2)的脱附气体排空；
控制所述除湿单元(3)的第五吸附阀(602)和第六吸附阀(603)开启；
控制所述除碳单元(4)的第二排气阀(608)开启；
控制两个所述吸附单元的第二冷吹阀(506)、第三冷吹阀(607)开启，以及第三吸附阀(503)关闭。
12.根据权利要求11所述的氧气回收方法，其特征在于，所述方法还包括在第一排气程序之后的第一冷吹程序，所述第一冷吹程序包括：
当所述第一排气程序达到预设时间时，控制所述除碳单元(4)的第五吸附阀(602)和第六吸附阀(603)开启，以及第二排气阀(608)关闭。
13.根据权利要求12所述的氧气回收方法，其特征在于，所述方法还包括在第一冷吹程序之后同时运行的第二吸附程序和第二脱附程序，所述第二吸附程序包括：
控制两个所述吸附单元的第四吸附阀(601)开启，以及第一吸附阀(501)、第二吸附阀(502)关闭；
所述第二脱附程序包括：
控制两个所述吸附单元的第一脱附阀(505)、第二脱附阀(504)开启，控制主脱附风路(2)的脱附气体停止排空。
14.根据权利要求13所述的氧气回收方法，其特征在于，所述方法还包括在第二脱附程序之后的第二排气程序，所述第二排气程序包括：
控制两个所述吸附单元的第一脱附阀(505)、第二脱附阀(504)关闭；
控制两个所述吸附单元的第一冷吹阀(507)、第四冷吹阀(606)开启；
控制所述除湿单元(3)的第二吸附阀(502)和第三吸附阀(503)开启，以及第六吸附阀(603)关闭；
控制所述除碳单元(4)的第一排气阀(508)开启，以及第六吸附阀(603)关闭。
15.根据权利要求14所述的氧气回收方法，其特征在于，所述方法还包括在第二排气程序之后的第二冷吹程序，所述第二冷吹程序包括：
控制所述除碳单元(4)的第二吸附阀(502)和第三吸附阀(503)开启，以及第一排气阀(508)关闭。
16.根据权利要求15所述的氧气回收方法，其特征在于，所述方法还包括在第二冷吹程序之后的切换程序，所述切换程序包括：
控制两个所述吸附单元的第一吸附阀(501)开启，以及第四吸附阀(601)、第五吸附阀(602)关闭；
控制两个所述吸附单元的第三脱附阀(605)、第四脱附阀(604)开启；
控制两个所述吸附单元的第一冷吹阀(507)、第四冷吹阀(606)关闭；
当所述切换程序结束后，进入如权利要求10所述的氧气回收方法的第一脱附程序。
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