CN219624058U - 一种锂电池电芯废料热解装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种锂电池电芯废料热解装置，包括搅拌系统、控温热解系统、富氧燃烧系统、尾气处置系统和中央控制系统；本装置在热解过程中引入搅拌系统，可使锂电池电芯废料充分分散，增加热解面积，提高热解效率和能源利用率；此外，搅拌过程中对锂电池电芯废料中铜片、铝片和粘结剂等有一定剥离效果，加速铜片和铝片的剥离，可有效节省热解时间，提高热解效率；本装置增加燃烧室，通入纯氧充分燃烧，使有毒有害气体充分氧化分解。同时，气体燃烧时放出大量热量，高温气体经过导热气管可发生热交换，将气体中热量传递至方形热解腔内，不仅可实现高温气体降温，还可充分回收气体燃烧产生的多余热能，大幅降低热解过程能耗，降低生产成本。

Description

一种锂电池电芯废料热解装置

技术领域

本实用新型涉及锂电池电芯废料回收装置，尤其涉及一种锂电池电芯废料热解装置。

背景技术

近年来，我国新能源汽车产业发展迅速，锂离子电池作为交通运输所用主要动力电池，其使用寿命一般为3-5年不等，未来几年将进入锂电池的集中退役阶段。从环境保护和经济效益两方面来看，废旧锂离子电池资源回收利用势在必行。废旧锂离子动力电池电芯中含有高价值金属和有毒有害物质，对其进行回收再利用，不仅能够实现资源循环利用，还能减轻环境污染。

专利CN 208142306 U公布了一种废旧电池热解装置，主体为回转窑，可针对不同物料采用不同加料方式，未涉及能耗及热解效率优化设计。专利CN 208527678 U公布了一种废旧电池热解设备，包括传动组件、储料箱、热解装置和筛网，可有效实现废旧电池热解。该装备主要侧重解决废旧电池热解效率缓慢，热分解效率低的问题，未涉及节能降耗和热解废气热量回用及处置问题。专利CN 111495925 A公布了一种废旧锂电池热解及脱氟氯的方法，采用了回转窑为主体，侧重解决原位处置氟氯的问题，未涉及处置过程中降低能耗的设备改造。专利CN 111974785 A公布了一种废锂电池热解回收方法，包括放电、机械破碎、过滤分离和热解步骤，采用多段炉分层热解后，再进行湿法筛分。该装置采用多段热解虽然可实现水、电解液、粘结剂和隔膜的去除，但热解炉层由9层，每层温度不一，较难控制，设备复杂，且能耗较高。

目前锂电池热解装置主要侧重热解过程效率问题，对热解过程能耗和废气处置考虑较少，存在设备设计复杂，设备投资大，热解能耗高，操作过程复杂，占地面积大等问题，亟需开发新的锂电池热解装置，基于节能减排降耗的回收原则，实现锂电池的高效热解。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种锂电池电芯废料热解装置。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：

一种锂电池电芯废料热解装置，所述锂电池电芯废料热解装置包括搅拌系统、控温热解系统、富氧燃烧系统、尾气处置系统和中央控制系统；所述搅拌系统包扩进料口、方形热解腔、搅拌桨、电机、搅拌轴和出料口；所述进料口固定在方形热解腔上端，用于添加锂电池电芯废料；所述出料口固定在方形热解腔底部，用于方形热解腔中物料出料；所述搅拌桨均匀固定于所述搅拌轴上，所述搅拌轴与所述电机相连，所述电机可通过所述搅拌轴带动所述搅拌桨转动；所述控温热解系统包括冷却水进口、冷却水出口、观察窗、空心加热线圈、隔热层、第三阀门、第五阀门、第七阀门、温度探头、第一气压指示器、导热气管；所述空心加热线圈均匀包覆在所述方形热解腔上，所述空心加热线圈分别连接所述冷却水进口和所述冷却水出口；所述观察窗安装在所述方形热解腔外侧壁；所述隔热层包覆在所述方形热解腔外壁；所述第三阀门和第五阀门安装在所述方形热解腔上端，所述第七阀门安装在所述方形热解腔左上部，所述导热气管均匀分布在所述方形热解腔和所述空心加热线圈中间，所述第三阀门和所述第七阀门用于控制所述导热气管中高温气体进出；所述第五阀门用于控制所述方形热解腔内气体进出；所述温度探头和所述第一气压指示器安装在所述方形热解腔上，分别用于检测温度和气压情况；所述富氧燃烧系统包括氧气入口、第一阀门、燃烧室、第二阀门、第一气泵、第一保温气管、第四阀门、第二气泵、第二保温气管和第二气压指示器；所述氧气入口安装在所述燃烧室一侧，所述第一阀门控制氧气是否通入；所述第四阀门安装在所述燃烧室上远离所述氧气入口的一侧，所述第二阀门安装在所述燃烧室底部；所述第一保温气管分别与所述第二阀门和第一气泵相连，所述第二保温气管分别与所述第四阀门和第二气泵相连。所述第二气压指示器用于监所述测燃烧室内气压情况；所述第一气泵用于将所述燃烧室内高温气体引流至所述方形热解腔内的所述导热气管中，使高温气体中热量充分回用；所述第二气泵用于将所述方形热解腔内气体引流至所述燃烧室中；所述尾气处置系统包括普通气管、排气口、尾气吸收装置、第六阀门、第三气泵；所述排气口安装在所述尾气吸收装置上部，所述第六阀门安装在所述尾气吸收装置底部，所述普通气管与所述第六阀门和第三气泵相连。所述第三气泵主要用于将所述导热气管内的气体引流入所述尾气吸收装置中；所述中央控制系统主要包括中央控制器，所述第一气压指示器、第二气压指示器(30)、温度探头均与所述中央控制器电连接。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述空心加热线圈材质为导热性金属制作而成。

所述搅拌桨长度为所述方形热解腔宽度的1/3-2/5之间。

所述方形热解腔内的温度在热解过程中控制在250～500℃范围内。

所述氧气入口所用氧气为纯度大于95％的氧气。

所述第一保温气管和所述第二保温气管进行过恒温隔热处理。

所述燃烧室进行过恒温隔热处理。

所述方形热解腔内的温度在进料过程中控制在90℃以下。

所述第一保温气管、所述第二保温气管和所述普通气管均采用耐腐蚀和导热性差的高分子材料制作。

所述导热气管和所述方形热解腔采用导热性好的金属材料制作，需作抗腐蚀处理。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1、本装置在热解过程中引入搅拌系统，可使锂电池电芯废料充分分散，增加热解面积，提高热解效率和能源利用率。此外，搅拌过程中对锂电池电芯废料中铜片、铝片和粘结剂等有一定剥离效果，加速铜片和铝片的剥离，可有效节省热解时间，提高热解效率。

2、本装置采用纵向设计，设备简单，充分利用空间资源，占地面积小，投资小。本装置热解过程采用真空热解方法，可有效避免粘结剂等物质与氧气反应重新生成粘性物质粘在铜片和铝片上。

3、本装置增加燃烧室，通入纯氧充分燃烧，使有毒有害气体充分氧化分解。同时，气体燃烧时放出大量热量，高温气体经过导热气管可发生热交换，将气体中热量传递至方形热解腔内，不仅可实现高温气体降温，还可充分回收气体燃烧产生的多余热能，大幅降低热解过程能耗，降低生产成本。

4、本装置设置了尾气吸收系统，可实现热解过程全流程废气达标排放。本装置设计了水冷系统，可实现方形热解腔的高效冷却控温。

5、本装置基于锂电池电芯废料粘结剂等成分的理化性质，采用一段真空热解和二段富氧燃烧的方法，配备搅拌装置和尾气热量回收装置，实现锂电池电芯废料高效热解同时充分回收利用二段富氧燃烧所产生的热能，具有热解效率高、能源利用率高、能耗低、设备简单、作业环境好、占地面积小、清洁环保和投资成本低等显著优点，可有效解决现有锂电池电芯废料热解过程中存在的诸多问题。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图例说明：

1、氧气入口；2、第一阀门；3、燃烧室；4、第二阀门；5、第一气泵；6、第一保温气管；7、第三阀门；8、冷却水进口；9、空心加热线圈；10、隔热层；11、中央控制器；12、搅拌桨；13、第四阀门；14、第二气泵；15、第二保温气管；16、第五阀门；17、电机；18、温度探头；19、第一气压指示器；20、普通气管；21、排气口；22、尾气吸收装置；23、第六阀门；24、第三气泵；25、第七阀门；26、冷却水出口；27、观察窗；28、搅拌轴；29、方形热解腔；30、第二气压指示器；31、进料口；32、出料口；33、导热气管。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本实用新型作更全面、细致地描述，但本实用新型的保护范围并不限于以下具体的实施例。

如图1所示，本实用新型提出了一种锂电池电芯废料热解装置，包括搅拌系统(未标示，模块性)、控温热解系统、富氧燃烧系统、尾气处置系统和中央控制系统(前述模块未标示，后文针对模块部件进行详述)；搅拌系统包扩进料口31、方形热解腔29、搅拌桨12、电机17、搅拌轴28和出料口32；进料口31固定在方形热解腔29上端，用于添加锂电池电芯废料；出料口32固定在方形热解腔29底部，用于方形热解腔29中物料出料；搅拌桨12均匀固定于搅拌轴28上，搅拌轴28与电机17相连，电机17可通过搅拌轴28带动搅拌桨12转动；控温热解系统包括冷却水进口8、冷却水出口26、观察窗27、空心加热线圈9、隔热层10、第三阀门7、第五阀门16、第七阀门25、温度探头18、第一气压指示器19、导热气管33；空心加热线圈9均匀包覆在方形热解腔29上，空心加热线圈9分别连接冷却水进口8和冷却水出口26；观察窗27安装在方形热解腔29外侧壁；隔热层10包覆在方形热解腔29外壁；第三阀门7和第五阀门16安装在方形热解腔29上端，第七阀门25安装在方形热解腔29左上部，导热气管33均匀分布在方形热解腔29和空心加热线圈9中间，第三阀门7和第七阀门25用于控制导热气管33中高温气体进出；第五阀门16用于控制方形热解腔29内气体进出；温度探头18和第一气压指示器19安装在方形热解腔29上，分别用于检测温度和气压情况；富氧燃烧系统包括氧气入口1、第一阀门2、燃烧室3、第二阀门4、第一气泵5、第一保温气管6、第四阀门13、第二气泵14、第二保温气管15和第二气压指示器30；氧气入口1安装在燃烧室3一侧，第一阀门2控制氧气是否通入；第四阀门13安装在燃烧室3上远离氧气入口1的一侧，第二阀门4安装在燃烧室3底部；第一保温气管6分别与第二阀门4和第一气泵5相连，第二保温气管15分别与第四阀门13和第二气泵14相连。第二气压指示器30用于监测燃烧室3内气压情况；第一气泵5用于将燃烧室3内高温气体引流至方形热解腔29内的导热气管33中，使高温气体中热量充分回用；第二气泵14用于将方形热解腔29内气体引流至燃烧室3中；尾气处置系统包括普通气管20、排气口21、尾气吸收装置22、第六阀门23、第三气泵24；排气口21安装在尾气吸收装置22上部，第六阀门23安装在尾气吸收装置22底部，普通气管20与第六阀门23和第三气泵24相连。第三气泵24主要用于将导热气管33内的气体引流入尾气吸收装置22中；中央控制系统主要包括中央控制器11，第一气压指示器19、第二气压指示器30、温度探头18均与中央控制器11电连接。

进一步地，空心加热线圈9材质为导热性金属制作而成。

进一步地，搅拌桨12长度为方形热解腔29宽度的1/3-2/5之间。

进一步地，方形热解腔29内的温度在热解过程中控制在250～500℃范围内。

进一步地，氧气入口1所用氧气为纯度大于95％的氧气。

进一步地，第一保温气管6和第二保温气管15进行过恒温隔热处理。

进一步地，燃烧室3进行过恒温隔热处理。

进一步地，方形热解腔29内的温度在进料过程中控制在90℃以下。

进一步地，第一保温气管6、第二保温气管15和普通气管20均采用耐腐蚀和导热性差的高分子材料制作。

进一步地，导热气管33和方形热解腔29采用导热性好的金属材料制作，需作抗腐蚀处理。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种锂电池电芯废料热解装置，其特征在于：所述锂电池电芯废料热解装置包括搅拌系统、控温热解系统、富氧燃烧系统、尾气处置系统和中央控制系统；所述搅拌系统包扩进料口(31)、方形热解腔(29)、搅拌桨(12)、电机(17)、搅拌轴(28)和出料口(32)；所述进料口(31)固定在方形热解腔(29)上端，用于添加锂电池电芯废料；所述出料口(32)固定在方形热解腔(29)底部，用于方形热解腔(29)中物料出料；所述搅拌桨(12)均匀固定于所述搅拌轴(28)上，所述搅拌轴(28)与所述电机(17)相连，所述电机(17)可通过所述搅拌轴(28)带动所述搅拌桨(12)转动；所述控温热解系统包括冷却水进口(8)、冷却水出口(26)、观察窗(27)、空心加热线圈(9)、隔热层(10)、第三阀门(7)、第五阀门(16)、第七阀门(25)、温度探头(18)、第一气压指示器(19)、导热气管(33)；所述空心加热线圈(9)均匀包覆在所述方形热解腔(29)上，所述空心加热线圈(9)分别连接所述冷却水进口(8)和所述冷却水出口(26)；所述观察窗(27)安装在所述方形热解腔(29)外侧壁；所述隔热层(10)包覆在所述方形热解腔(29)外壁；所述第三阀门(7)和第五阀门(16)安装在所述方形热解腔(29)上端，所述第七阀门(25)安装在所述方形热解腔(29)左上部，所述导热气管(33)均匀分布在所述方形热解腔(29)和所述空心加热线圈(9)中间，所述第三阀门(7)和所述第七阀门(25)用于控制所述导热气管(33)中高温气体进出；所述第五阀门(16)用于控制所述方形热解腔(29)内气体进出；所述温度探头(18)和所述第一气压指示器(19)安装在所述方形热解腔(29)上，分别用于检测温度和气压情况；所述富氧燃烧系统包括氧气入口(1)、第一阀门(2)、燃烧室(3)、第二阀门(4)、第一气泵(5)、第一保温气管(6)、第四阀门(13)、第二气泵(14)、第二保温气管(15)和第二气压指示器(30)；所述氧气入口(1)安装在所述燃烧室(3)一侧，所述第一阀门(2)控制氧气是否通入；所述第四阀门(13)安装在所述燃烧室(3)上远离所述氧气入口(1)的一侧，所述第二阀门(4)安装在所述燃烧室(3)底部；所述第一保温气管(6)分别与所述第二阀门(4)和第一气泵(5)相连，所述第二保温气管(15)分别与所述第四阀门(13)和第二气泵(14)相连；所述第二气压指示器(30)用于监所述燃烧室(3)内气压情况；所述第一气泵(5)用于将所述燃烧室(3)内高温气体引流至所述方形热解腔(29)内的所述导热气管(33)中，使高温气体中热量充分回用；所述第二气泵(14)用于将所述方形热解腔(29)内气体引流至所述燃烧室(3)中；所述尾气处置系统包括普通气管(20)、排气口(21)、尾气吸收装置(22)、第六阀门(23)、第三气泵(24)；所述排气口(21)安装在所述尾气吸收装置(22)上部，所述第六阀门(23)安装在所述尾气吸收装置(22)底部，所述普通气管(20)与所述第六阀门(23)和第三气泵(24)相连；所述第三气泵(24)主要用于将所述导热气管(33)内的气体引流入所述尾气吸收装置(22)中；所述中央控制系统主要包括中央控制器(11)，所述第一气压指示器(19)、第二气压指示器(30)、温度探头(18)均与所述中央控制器(11)电连接。

2.根据权利要求1所述的锂电池电芯废料热解装置，其特征在于：所述空心加热线圈(9)材质为导热性金属制作而成。

3.根据权利要求1所述的锂电池电芯废料热解装置，其特征在于：所述搅拌桨(12)长度为所述方形热解腔(29)宽度的1/3-2/5之间。

4.根据权利要求1所述的锂电池电芯废料热解装置，其特征在于：所述方形热解腔(29)内的温度在热解过程中控制在250～500℃范围内。

5.根据权利要求1所述的锂电池电芯废料热解装置，其特征在于：所述第一保温气管(6)和所述第二保温气管(15)进行过恒温隔热处理。

6.根据权利要求1所述的锂电池电芯废料热解装置，其特征在于：所述燃烧室(3)进行过恒温隔热处理。

7.根据权利要求1所述的锂电池电芯废料热解装置，其特征在于：所述方形热解腔(29)内的温度在进料过程中控制在90℃以下。

8.根据权利要求1所述的锂电池电芯废料热解装置，其特征在于：所述第一保温气管(6)、所述第二保温气管(15)和所述普通气管(20)均采用耐腐蚀和导热性差的高分子材料制作。

9.根据权利要求1所述的锂电池电芯废料热解装置，其特征在于：所述导热气管(33)和所述方形热解腔(29)采用导热性好的金属材料制作，需作抗腐蚀处理。