CN212033179U - 一种火电厂废旧电池热处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种火电厂废旧电池热处理系统，包括：电加热炉；所述电加热炉利用火电厂产生的电能对废旧电池进行热处理回收，且所述电加热炉的尾气排放口与所述火电厂的煤粉锅炉连通，使所述电加热炉处理回收废旧电池过程中产生的尾气在所述煤粉锅炉中充分燃烧，并经过火电厂烟气处理装置进行无害化处理。该系统利用火电厂的富余电力驱动电加热炉对废旧电池进行热处理，可极大地降低废旧电池热处理的用电成本；并且，废旧电池的处理回收工艺中产生的废水、废气、废液、废渣、粉尘等物质，都在火电厂内利用现有设施处理，降低废旧电池热处理的环保投资和运营费用。

Description

一种火电厂废旧电池热处理系统

技术领域

本实用新型涉及废旧电池回收处理技术领域，具体涉及一种火电厂废旧电池热处理系统。

背景技术

废旧电池可分为一次废旧电池和二次废旧电池，而一次电池中民用干电池是目前使用量最大、也是最分散的电池产品，国内年消费80亿只。主要有锌锰和碱性锌锰两大系列，还有少量的锌银、锂电池等品种。锌锰电池、碱性锌锰电池、锌银电池一般都使用汞或汞的化合物作缓蚀剂，汞和汞的化合物是剧毒物质。

二次电池为各种电化学蓄电池，包括锂离子、铅酸、铅碳、镍氢、镍镉、钠硫、钒液硫、镁、镍锌、锌空气蓄电池，近几年数量增长最快的是锂离子电池。特别是随着我国经济的快速发展和人们生活水平的大幅提高，汽车产量和保有量均急剧上升，尤其近几年纯电动汽车的发展以及锂离子动力电池的生产、使用和报废，锂离子动力电池的回收和再利用问题已经成为全行业关注的焦点。

目前国际上通行的废旧电池处理方式大致有三种：固化深埋、存放于废矿井和回收利用。回收利用的处理工艺主要有固化处置法、人工筛选法、干法、湿法和干湿结合法等，但这些处理方法中，能源的消耗和污染物、废弃物等有害物质的后续处理成为项目实施的主要难点，导致数量众多的干法特别是热处理法能耗巨大和污染物后续处理困难，很多项目经济性不佳。

如果能够将废旧电池电加热炉热处理法与火电厂进行结合，不但可利用火电厂调峰调频低价电力，即满足电厂的调峰调频需求，同时降低电加热炉的用电成本，而且电干燥、烘烤、焙烧及等热处理工艺及其他处理工艺过程中产生的废水、废气、废渣、废液和粉尘，都在火电厂内利用现有设施处理，就可以极大降低废旧电池热处理的用能成本和环保投资。

实用新型内容

(一)实用新型目的

本实用新型的目的是提供一种火电厂废旧电池热处理系统以解决废旧电池污染的问题。

(二)技术方案

为解决上述问题，本实用新型的第一方面提供了一种火电厂废旧电池热处理系统，包括：电加热炉；所述电加热炉利用火电厂产生的电能对废旧电池进行热处理回收，且所述电加热炉的尾气排放口与所述火电厂的煤粉锅炉连通，使所述电加热炉处理回收废旧电池过程中产生的尾气在所述煤粉锅炉中充分燃烧，并经过火电厂烟气处理装置进行无害化处理。

进一步地，还包括：调峰调频控制平台；所述调峰调频控制平台集成在火电厂的集控系统中，对所述电加热炉的供电和耗电功率进行控制，使其响应和满足电网对火电厂的调峰调频需求。

进一步地，所述电加热炉包括：加料口、电加热炉本体、电加热管、排料管、排气管；所述加料口用于废旧电池的投料；所述电加热炉本体用于盛放所述废旧电池；所述电加热管供电母线与所述火电厂的送变电及供电模块连接，用于对所述废旧电池加热；所述排料管用于排出加热后的产物；所述排气管的输出端与所述火电厂的煤粉锅炉连通，使所述电加热炉处理回收废旧电池过程中产生的尾气在所述煤粉锅炉中充分燃烧，并经过火电厂烟气处理装置进行无害化处理。

进一步地，还包括：高温炉烟管道；所述高温炉烟管道的一端与所述煤粉锅炉的高温炉烟出口连通，另一端与所述电加热炉连通，用于将所述煤粉锅炉的高温炉烟引入所述电加热炉，利用高温烟气对所述电加热炉进行加热或保温。

进一步地，所述电加热炉内部设置有高温炉烟换热器；所述高温炉烟换热器的烟气侧与所述高温炉烟管道连通，利用高温炉烟加热或预热电加热炉。

进一步地，所述电加热炉为电干燥炉、电烘烤炉和电焙烧炉中的任意一种或多种组合。

进一步地，所述电加热炉的加料口添加经过预处理的废旧电池，所述废旧电池包括一次电池和二次电池。

进一步地，所述二次电池为可充放电的电化学蓄电池中的锂离子、铅酸、铅碳、镍氢、镍镉、钠硫、钒液硫、镁、镍锌和锌空气蓄电池中的一种或几种组合。

进一步地，还包括：废旧电池预处理装置；所述废旧电池预处理装置用于废旧电池的筛选及破碎。

进一步地，所述废旧电池预处理装置的废物出口与火电厂的废物处理装置连通，利用所述废物处理装置对所述废旧电池预处理装置处理废旧电池产生的废物进行无害化处理。

进一步地，所述电加热炉加热废旧电池采用常压冶金法、常压烘烤工艺和常压焙烧工艺中的任意一种或多种组合。

进一步地，所述电加热炉加热废旧电池采用负压或真空冶金法、负压或真空烘烤工艺和负压或真空焙烧工艺中的任意一种或多种组合。

根据本实用新型的另一个方面，提供一种火电厂废旧电池热处理方法，包括：对废旧电池进行放电、破碎及筛选处理，获得可回收的分拣产物；对分拣后的材料进行干燥处理、湿法处理和再破碎处理中的任意一种或多种组合，得到第一处理产物和其他废物；将所述第一处理产物进行烘烤处理，得到第二处理产物和其他废物；将所述第二处理产物进行粉碎和分选处理，获得可回收的分拣产物；将剩余材料送入电焙烧炉，所述电焙烧炉采用常压焙烧、负压焙烧或真空焙烧工艺中的任意一种或组合；进一步粉碎或分选，获取第三处理产物，并经过粉碎和分选处理后，获得可回收的分拣产物；上述工艺中产生的废气、废水、废液、废渣、粉尘利用火电厂内的处理设施进行无害化处理。

(三)有益效果

本实用新型的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

本申请利用火电厂的富余电力驱动电加热炉对废旧电池进行热处理，可极大地降低废旧电池热处理的用电成本；废旧电池的处理回收工艺中产生的废水、废气、废液、废渣、粉尘等物质，都在火电厂内利用现有设施处理，降低废旧电池热处理的环保投资和运营费用。

附图说明

图1是根据本实用新型第一实施方式的火电厂废旧电池热处理系统结构示意图；

图2是根据本实用新型一可选实施方式的火电厂废旧电池热处理系统结构示意图；

图3是根据本实用新型第二实施方式的火电厂废旧电池热处理系统结构示意图；

图4是根据本实用新型一可选实施方式的火电厂废旧电池热处理方法流程图。

附图标记：

1：电加热炉；11：低温电烘烤炉；12：高温电焙烧炉；2：火电厂；21：煤粉锅炉；22：烟气处理装置；23：汽轮机；24：发电机；3：高温炉烟管道； 4：废旧电池预处理装置；5：电网。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

如图1所示，在本实用新型的第一实施例中，提供一种火电厂废旧电池热处理回收系统，包括电厂发电模块，所述火电厂发电模块设有煤粉锅炉、汽轮机和发电机，还包括送变电及供电模块、电加热炉，所述送变电及供电模块、电厂发电模块、电加热炉三者之间相互连接；所述电加热炉排放尾气送入煤粉锅炉的炉膛或烟道，尾气中的可燃气体在炉膛内燃烧，其他烟气及粉尘利用煤粉锅炉的烟气处理设施进行无害化处理；所述系统还设置有调峰调频控制平台，所述调峰调频控制平台集成在火电厂的集控系统中，对所述电加热炉的供电和耗电功率进行控制，使其响应和满足电网对火电厂的调峰调频需求；所述系统还设置有电站锅炉高温炉烟管道，抽取电站锅炉的高温炉烟引入所述电加热炉进行加热或保温，抽取电站锅炉的高温炉烟流量的增加或减少响应电网对火电厂的电站锅炉调峰负荷需求；所述电加热炉包括低温电烘烤炉和高温电焙烧炉；所述电加热炉内还设置有高温炉烟换热器，烟气侧连接所述电站锅炉高温炉烟管道，利用所述电站锅炉的高温炉烟加热或预热电加热炉。

如图2所示，在本实用新型的一可选实施例中，提供了一种火电厂废旧电池热处理系统，包括：电加热炉；所述电加热炉利用火电厂产生的电能对废旧电池进行热处理回收，且所述电加热炉的尾气排放口与所述火电厂的煤粉锅炉连通，使所述电加热炉处理回收废旧电池过程中产生的尾气在所述煤粉锅炉中充分燃烧，并经过火电厂烟气处理装置进行无害化处理；可选的，所述电加热炉包括加料口、电加热炉本体、电加热管、排料管、排气管，所述电加热管供电母线连接所述送变电及供电模块。所述电加热炉的加料口添加经过预处理的废旧电池，所述废旧电池包括一次电池或二次电池。所述二次电池为可充放电的电化学蓄电池中的锂离子、铅酸、铅碳、镍氢、镍镉、钠硫、钒液硫、镁、镍锌、锌空气蓄电池中的一种或几种组合。

实施例2

如图3所示，在本实施例中，火电厂废旧电池热处理系统在上述实施例的基础上还包括：调峰调频控制平台；所述调峰调频控制平台集成在火电厂的集控系统中，对所述电加热炉的供电和耗电功率进行控制，使其响应和满足电网对火电厂的调峰调频需求。在满足电厂全年调峰调频需求的同时，降低废旧电池热处理回收的用电或用热成本，增加火电厂的盈利能力。

可选的，所述电加热炉包括：加料口、电加热炉本体、电加热管、排料管、排气管；所述加料口用于废旧电池的投料；所述电加热炉本体用于盛放所述废旧电池；所述电加热管供电母线与所述火电厂的送变电及供电模块连接，用于对所述废旧电池加热；所述排料管用于排出加热后的产物；所述排气管的输出端与所述火电厂的煤粉锅炉连通，使所述电加热炉处理回收废旧电池过程中产生的尾气在所述煤粉锅炉中充分燃烧，并经过火电厂烟气处理装置进行无害化处理。

可选的，还包括：高温炉烟管道；所述高温炉烟管道的一端与所述煤粉锅炉的高温炉烟出口连通，另一端与所述电加热炉连通，用于将所述煤粉锅炉的高温炉烟引入所述电加热炉，利用高温烟气对所述电加热炉进行加热或保温，抽取电站锅炉的高温炉烟流量的增加或减少响应电网对火电厂的电站锅炉调峰负荷需求。利用电厂产生的高温烟气或蒸汽可对废旧电池热处理的干燥或烘烤及焙烧工艺进行补热或保温加热，降低整个系统的能源消耗。

可选的，所述电加热炉内部设置有高温炉烟换热器；所述高温炉烟换热器的烟气侧与所述高温炉烟管道连通，利用高温炉烟加热或预热电加热炉。

可选的，所述电加热炉为电干燥炉、电烘烤炉和电焙烧炉中的任意一种或多种组合。

可选的，所述电加热炉的加料口添加经过预处理的废旧电池，所述废旧电池包括一次电池和二次电池。

可选的，所述二次电池为可充放电的电化学蓄电池中的锂离子、铅酸、铅碳、镍氢、镍镉、钠硫、钒液硫、镁、镍锌和锌空气蓄电池中的一种或几种组合。

可选的，还包括：废旧电池预处理装置；所述废旧电池预处理装置用于废旧电池的筛选及破碎。所述废旧电池预处理装置利用火电厂调峰调频的富余电力驱动破碎机械、研磨粉碎机械、电力磁选机械，降低废旧电池处理工艺的用电成本。

可选的，所述废旧电池预处理装置的废物出口与火电厂的废物处理装置连通，利用所述废物处理装置对所述废旧电池预处理装置处理废旧电池产生的废物进行无害化处理。具体的，是将废旧电池回收处理过程中，例如：预处理、电烘烤、电焙烧、电煅烧、后处理、筛选或破碎等工艺过程中产生的废气、废水、废液、废渣、粉尘等有害物质，利用火电厂内的处理设施进行无害化处理。

可选的，所述电加热炉加热废旧电池采用常压冶金法、常压烘烤工艺和常压焙烧工艺中的任意一种或多种组合。

实施例3

在本实施例中，电加热炉加热废旧电池采用高温冶金法回收废旧的锂离子电池。所述高温冶金法为负压或真空冶金法、负压或真空烘烤工艺和负压或真空焙烧工艺中的任意一种或多种组合。

将废旧电池及包装放入电加热炉中进行焙烧，焙烧前不需预处理。同时石墨和有机溶剂燃烧释放出的能量可以加以利用，得到钴和镍的高纯度化合物，直接将其回收作为生产电池的原材料，实现金属的循环利用。

所述电加热熔炉设置在火电厂内，利用火电厂低价厂用电或调峰调频富余电力，低成本地运行电加热熔炉对锂离子电池进行高温冶金法处理。

实施例4

在本实施例中，利用上述实施例提供的火电厂废旧电池热处理系统，实现利用调峰调频富余电力加热电加热炉，分别在400℃、500℃、600℃温度下氮气流中热处理电极材料30min，活性物质从铝箔上分离下来，再通过添加新的粘结剂苯乙烯-丁二烯的混合物橡胶(SBR)和羧甲基纤维素钠(CMC) 重新组装成电池，结果显示500℃下热处理回收的材料呈现出最高的放电容量，接近原始材料，并具有良好的循环性能。这种效应可能归因于在500℃下CMC和SBR粘结剂碳化，磷酸铁锂活性材料的导电性增加。

实施例5

在本实施例中，利用上述实施例提供的火电厂废旧电池热处理系统在回收处理废旧电池的过程中，废旧电池的电解质溶液和电极中其他成分燃烧后会转变为二氧化碳(CO₂)或其他有害成分，如五氧化二磷(P₂O₅)等，容易引起大气污染，在排入电站锅炉烟气处理装置前或烟囱前设置特殊烟气处理装置，处理掉废旧电池处理回收过程中的有毒有害气体，保证废旧电池产生的废气排放标准达到当地的环保要求。

如图4所示，在本实用新型实施例的另一个方面，提供一种火电厂废旧电池热处理方法，包括：

S1：对废旧电池进行放电、破碎及筛选处理，获得可回收的分拣产物；

该步骤是对废旧电池进行放电处理，并进行人工或机械破碎，对破碎后的废旧电池进行人工、机械或磁力筛选，获取有用的分拣产物，例如铜、铝等金属正极材料。

S2：对分拣后的材料进行干燥处理、湿法处理和再破碎处理中的任意一种或多种组合，得到第一处理产物和其他废物；

该步骤中第一产物是如铜、铝等金属正极材料，其他废物是指不能回收利用的废物。

S3：将所述第一处理产物进行烘烤处理，得到第二处理产物和其他废物；

S4：将所述第二处理产物进行粉碎和分选处理，获得可回收的分拣产物；

S5：将剩余材料送入电焙烧炉，所述电焙烧炉采用常压焙烧、负压焙烧或真空焙烧工艺中的任意一种或组合；

S6：进一步粉碎或分选，获取第三处理产物，并经过粉碎和分选处理后，获得可回收的分拣产物；

该步骤是进一步粉碎或分选，获取有用的分拣产物，例如：稀有金属；并将产生的废气、废水、废液、废渣、粉尘利用火电厂内的处理设施进行无害化处理。

S7：上述工艺中产生的废气、废水、废液、废渣、粉尘利用火电厂内的处理设施进行无害化处理。

本实用新型旨在保护一种火电厂废旧电池热处理系统，包括：电加热炉；所述电加热炉利用火电厂产生的电能对废旧电池进行热处理回收，且所述电加热炉的尾气排放口与所述火电厂的煤粉锅炉连通，使所述电加热炉处理回收废旧电池过程中产生的尾气在所述煤粉锅炉中充分燃烧，并经过火电厂烟气处理装置进行无害化处理。该系统利用火电厂的富余电力驱动电加热炉对废旧电池进行热处理，可极大地降低废旧电池热处理的用电成本；废旧电池的处理回收工艺中产生的废水、废气、废液、废渣、粉尘等物质，都在火电厂内利用现有设施处理，降低废旧电池热处理的环保投资和运营费用。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (12)

1.一种火电厂废旧电池热处理系统，其特征在于，包括：电加热炉；

所述电加热炉利用火电厂产生的电能对废旧电池进行热处理回收，且所述电加热炉的尾气排放口与所述火电厂的煤粉锅炉连通，使所述电加热炉处理回收废旧电池过程中产生的尾气在所述煤粉锅炉中充分燃烧，并经过火电厂烟气处理装置进行无害化处理。

2.根据权利要求1所述的火电厂废旧电池热处理系统，其特征在于，还包括：调峰调频控制平台；

所述调峰调频控制平台集成在火电厂的集控系统中，对所述电加热炉的供电和耗电功率进行控制，使其响应和满足电网对火电厂的调峰调频需求。

3.根据权利要求1所述的火电厂废旧电池热处理系统，其特征在于，所述电加热炉包括：加料口、电加热炉本体、电加热管、排料管、排气管；

所述加料口用于废旧电池的投料；

所述电加热炉本体用于盛放所述废旧电池并对其进行热处理；

所述电加热管的供电母线与所述火电厂的送变电及供电模块连接，用火电厂产生的电能利用电加热管对所述废旧电池进行热处理；

所述排料管用于排出热处理后的固体产物；

所述排气管的输出端与所述火电厂的煤粉锅炉连通，使所述电加热炉热处理回收废旧电池过程中产生的尾气在所述煤粉锅炉中充分燃烧，或经过火电厂烟气处理装置进行无害化处理。

4.根据权利要求1所述的火电厂废旧电池热处理系统，其特征在于，还包括：高温炉烟管道；

所述高温炉烟管道的一端与所述煤粉锅炉的高温炉烟出口连通，另一端与所述电加热炉连通，用于将所述煤粉锅炉产生的高温炉烟引入所述电加热炉，利用高温烟气对所述电加热炉进行加热或保温。

5.根据权利要求4所述的火电厂废旧电池热处理系统，其特征在于，所述电加热炉内部设置有高温炉烟换热器；

所述高温炉烟换热器的烟气侧与所述高温炉烟管道连通，利用高温炉烟加热或预热电加热炉。

6.根据权利要求1所述的火电厂废旧电池热处理系统，其特征在于，所述电加热炉为电干燥炉、电烘烤炉和电焙烧炉中的任意一种或多种组合。

7.根据权利要求1所述的火电厂废旧电池热处理系统，其特征在于，所述电加热炉加热废旧电池采用常压冶金法、常压烘烤工艺和常压焙烧工艺中的任意一种或多种组合。

8.根据权利要求1所述的火电厂废旧电池热处理系统，其特征在于，所述电加热炉加热废旧电池采用冶金法、烘烤工艺和焙烧工艺中的任意一种或多种组合；

其中，冶金法为负压或真空冶金法，烘烤工艺为负压或真空烘烤工艺，焙烧工艺为负压或真空焙烧工艺。

9.根据权利要求1所述火电厂废旧电池热处理系统，其特征在于，所述电加热炉的加料口添加经过预处理的废旧电池，所述废旧电池包括一次电池和二次电池。

10.根据权利要求9所述火电厂废旧电池热处理系统，其特征在于，所述二次电池为可充放电的电化学蓄电池中的锂离子、铅酸、铅碳、镍氢、镍镉、钠硫、钒液硫、镁、镍锌和锌空气蓄电池中的一种或几种组合。

11.根据权利要求1-10任一项所述的火电厂废旧电池热处理系统，其特征在于，还包括：废旧电池预处理装置；

所述废旧电池预处理装置用于废旧电池的筛选及破碎。

12.根据权利要求11所述的火电厂废旧电池热处理系统，其特征在于，所述废旧电池预处理装置的废物出口与火电厂的废物处理装置连通，利用所述废物处理装置对所述废旧电池预处理装置处理废旧电池产生的废物进行无害化处理。

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