专利名称：废旧电池超临界水氧化处理装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及废旧电池化学处理设施装置，属化工设施技术领域。
背景技术：
废旧电池中含有大量的汞、镉、铅等重金属及酸、碱等有害物质。早期多采用填埋、焚烧处理法，因存有二次污染被逐渐放弃。目前多采用水泥箱密封存放的处理方法，虽暂时回避了污染，但没有从根本上解决问题。废旧电池的无害化处理问题长期以来一直没有得到有效解决。至今仍是环保方面所面临的难题。
水在≥374℃和≥22MPa的温度和压力下处于超临界状态，具有快速流动、高溶解性及减压后易于分离等特性。超临界水氧化处理技术在污水处理、冶金工业领域得到广泛的应用和发展。目前，已在尝试将该技术应用于废旧电池无害化处理上。其技术的基本工艺为，将废旧电池粉碎后与水混合成浆液，加热至约500℃、加压至23MPa，电池浆液在超临界温度和压力下状态下，有害物质可在极短的时间内氧化分解，产生二氧化碳、氮气及镉、铅、铁等，通过分离处理使二氧化碳、氮气等随蒸汽排放，使镉、铅、铁等金属沉淀回收，从而从根本上解决废旧电池的无害化处理。目前，该技术的发展应用关键在于研制提供可满足工艺使用要求的处理设施或装置。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种废旧电池超临界水氧化处理装置，以解决废旧电池无害化处理的难题。
本实用新型所称问题是以如下技术方案实现的一种废旧电池超临界水氧化处理装置，构成中设置有反应器1、加热罐2、分离器3，加热罐由罐体2-1和其内的换热管2-2组成，罐体2-1上设有热源入口2-5，换热管2-2的进口2-3为电池浆液进料口、出口2-4与反应器进料口1-1相连通，反应器的出料口1-2则与分离器的进料口3-1相连通，反应器的上、下方还分别设有进气口1-4、排泄口1-5，分离器的上、下方还分别设有排气口3-2、排放口3-3，换热管进料口[2-3]上带有高压泵[24]。
为利用自身热能，上述废旧电池超临界水氧化处理装置，在所述反应器出料口与分离器进料口之间增设蓄热器4，在所述换热管进口2-3上增设缓冲罐5，蓄热器4由罐体4-1和其内的换热管4-2组成，罐体上方的进料口4-3与反应器出料口1-2相连通、出料口4-4与分离器进料口3-1相连通，换热管4-2的进口4-5与缓冲罐上方的一个出料口5-2相连通、出口4-6与反应器上方的另一进料口1-1A相连通，缓冲罐上方的另一出料口5-3与所述加热罐内换热管的进口2-3相连通，缓冲罐的进料口5-1替代换热管进口2-3成为电池浆液进料口。
为方便预热空气，上述废旧电池超临界水氧化处理装置，在所述蓄热器罐体进料口与反应器出料口之间增设空气预热罐6，在所述蓄热器换热管出口4-6上增设输送管路26和喷射器7，空气预热罐由罐体6-1和其内的换热管6-2组成，换热管6-2的进口6-5与反应器出料口1-2相连通、出口6-6与蓄热器进料口4-3相连通，喷射器7的出口与反应器上的进气口1-4相连通，罐体6-1上方的排气口6-3与喷射器7的引射吸口7-1相连通，罐体6-1下方设有进气口6-4。
上述废旧电池超临界水氧化处理装置，所述喷射器7数量为两个、并联在输送管路26上，所述反应器进气口1-4相应为两个并上、下设置。
上述废旧电池超临界水氧化处理装置，构成中增设催化剂储罐8和冷水储罐9，在所述蓄热器换热管进口4-5与缓冲罐出料口5-2之间增设喷射器10，催化剂储罐和冷水储罐与喷射器10的引射吸口10-1相连通。
为方便加热，上述废旧电池超临界水氧化处理装置，在所述加热罐罐体2-1的热源入口2-5上安装由油罐11、油泵12、加热器13组成的燃油供给装置。
为方便电池浆液的输送，上述废旧电池超临界水氧化处理装置，在所述缓冲罐进料口5-1上增设电池浆液池17，电池浆液池内设有换热器23，换热器23与所述分离器上的排气口3-2相连通。
为满足高温高压使用需求，上述废旧电池超临界水氧化处理装置，所述反应器由罐体G和外围的的护筒H组成，罐体和护筒之间填充隔热加强层。
为简化结构，上述废旧电池超临界水氧化处理装置，所述加强隔离层分为内、外层，内层J为缠绕护层、外层为混凝土隔热护层L，所述护筒外圆周上间隔设置加强圈H-1。
上述废旧电池超临界水氧化处理装置，所述罐体G由中间筒G-1和上、下封头G-2、G-3组成，所述护筒H为直筒状、环绕中间筒外圆周。
本实用新型具有以下特点1.可由最基本的反应器、加热罐、分离器组成，通过加热罐加热电池浆液，通过反应器上的进气口输入反应所需的含氧气体，通过电池浆液进料口上的高压泵获取反应所需的高压，满足工艺使用要求；2.在分离器前增设蓄热罐，初反应时通过加热罐加热电池浆液，进入高温高压连续氧化反应后，待分离的高温浆液和反应前的低温电池浆液在蓄热器内相向有序流动，可利用反应产生的热能对低温电池浆液进行加热，实现了自身热能的重复回收利用，可大幅度降低处理的运营成本；3.在反应器进气口上增设空气预热罐，令反应后的高温浆液经其内的换热管后再进入蓄热器，使温度较低的含氧空气得到预热后由喷射器引射进入反应器，进一步提高了自身热能的利用率，并有利于反应器升温、保温，有利于促进氧化反应；4.在构成中增设催化剂储罐和冷水储罐并通过喷射器实现自动输送，可在必要时施加催化剂促进氧化反应，可方便地控制反应温度，进一步提高了本实用新型的使用性能；5.主要部件反应器采用罐体外围套装护筒并填充隔热加强层的结构设计，提高了反应容器的承压能力并使其满足保温使用要求；6.隔热加强层中的缠绕护层具有弹性，满足罐体热胀冷缩使用要求，并使隔热加强层保持所需的结构强度；罐体采用中间筒加上、下封头的结构设计，简化了罐体及护筒的结构，方便了加工制作；综上，本实用新型设计科学、能充分利用自身热能，温度压力易于调控，使用经济可靠，实为一种可用于超临界水氧化废旧电池的较理想处理装置，具有明显的经济和社会效益。
图1是本实用新型结构示意图；图2是图1中的反应器结构示意图。
具体实施方式
参阅图1，本实用新型可由最基本的反应器1、加热罐2和分离器3构成，氧化处理时，热源由热源入口2-5进入加热罐的罐体2-1内；电池浆液由加热罐内换热管2-2的进料口2-3进入换热管中，加热后的电池浆液由换热管的出口2-4、反应器的进料口1-1进入反应器1中；含氧空气则由反应器上的进气口1-4进入反应器中；氧化反应后的高温浆液由反应器底部的出料口1-2、分离器进料口3-1进入分离器中进行分离处理，分离后的二氧化碳、氮气等由分离器上方的排气口3-2随蒸汽排放到大气中，镉、铅、铁等金属沉淀物由分离器底部的排放口3-3回收。反应器下方的排泄口1-5可用于调控氧化反应压力。反应所需的高压可通过在电池浆液进料口上安装高压泵获取。
仍参阅图1，在反应器1与分离器3之间增设蓄热器4及在加热罐的换热管进口2-3上增设缓冲罐5后，氧化反应后的高温浆液由反应器出料口1-2经蓄热器罐体4-1上的进料口4-3进入蓄热器罐体中，缓冲罐的进料口5-1替代换热管进口2-3成为电池浆液进料口，温度较低的电池浆液则此进入缓冲罐内后并由上方的出口5-3、蓄热器4内换热管4-2的进口4-5进入换热管内，电池浆液在换热管4-2中吸热后由出口4-6、反应器上的另一进料口1-1A进入反应器1中，高温浆液在蓄热器罐体4-1中释放热能降温后由罐体下方的出料口4-4进入分离器3内进行分离。在氧化处理进入有序循环后，通过控制阀门关闭加热罐2与缓冲罐出料口5-2之间的连通管路以及加热罐上的热源入口2-5，加热罐2停止运行。此时蓄热罐4替代加热罐2利用高温浆液的自身热能对低温电池浆液进行加热处理。电池浆液进料口5-1的高压泵24用于满足反应所需的高压。此外，罐体4-1的上、下方还设有排气口4-7、排放口4-8，必要时排放气体和罐内废浆液。缓冲罐底部的排放口5-4用于排放沉积物及调控罐压等。
仍参阅图1，在蓄热器的罐体4-1与反应器1之间增设空气预热罐6，在蓄热器的换热管4-2的出口4-6上增设输送管路26，输送管路26由三通27引出，通过喷射器7与反应器的进气口1-4相连通。由反应罐出料口1-2出来的高温浆液经空气预热罐内的换热管6-2进入蓄热器4的罐体4-1中，含氧空气则由空气预热罐罐体6-1上的进气口6-4进入空气预热罐的罐体中，喷射器7为射流元件，其内有喉管，关闭三通27出口上的截止阀，由蓄热器换热管4-2出来的电池浆液由输送管路26流经喷射器7较细的喉管时形成射流，射流引发的局部真空将排气口6-3排放的含氧空气吸入喷射器7中，随同电池浆液经反应器上的进气口1-4进入反应器中。此时进气口1-4相应成为气液混合物料进口。
仍参阅图1，为保证所需流量，喷射器7为两个，并联在输送管路26上，此时进气口1-4相应为两个并成上、下设置。
仍参阅图1，本实用新型构成中可增设催化剂储罐8和冷水储罐9，可在必要时通过喷射器10向反应器1中输送催化剂和降温用的冷却水。喷射器10同喷射器一样也是射流元件，工作原理同上。
仍参阅图1，在加热罐罐体的热源入口2-5上安装由油罐11、油泵12、加热器13组成的燃油供给装置后，可利用该装置提供热源。燃油采用燃点较低的柴油。
仍参阅图1，为方便温度调控，所述反应器1上可增设热源入口1-3，热源入口1-3上可安装由油泵24、油箱25组成的供油装置。可通过油泵向反应器提供燃油，燃油仍采用燃点较低的柴油，其可在高温作用下自燃，在必要时使反应器快速升温并保持所需的高温。
仍参阅图1，为方便供氧，在空气预热罐的进气口6-4可安装由制氧机15、空气储罐16组成的供氧装置。可通过该装置方便地向反应器供氧。
仍参阅附图，在缓冲罐进料口5-1上增设电池浆液池17，方便了电池浆液的存储输送，换热器23通过管路与分离器上方的排气口3-2相连通，可利用排放的高温蒸汽热源预热电池浆液，更加充分回收热能。
参阅图2，反应器1的罐体G和护筒H均为金属材质的刚性结构器件，隔热加强层可选用多种材质制作并可分为内、外层，如图2所示实例中，内层J为纤维缠绕护层、外层为硅酸盐混凝土隔热护层L。罐体G采用中间筒G-1和上、下封头G-2、G-3结构，由于上、下封头具有较大的厚度，满足承压要求，故简化了罐体G和护筒H的结构，方便了罐体和护筒的加工制作。护筒结构尺寸偏大时，其外圆周上可增设加强圈H-1，以增强护筒承载能力。中间筒的壁厚为10～30毫米，隔热加强层的整体层厚可等于或大于中间筒外径，纤维缠绕护层的层厚可根据承压及纤维拉伸强度等而定，底部的座架Z为框架结构。
参阅附图，本实用新型中，反应器为高温高压容器体，加热罐、蓄热罐、空气预热罐内换热罐的上、下端均由罐体延伸至罐外、与罐口之间可通过焊接或密封装置密封连接。各输送管路上均设控制阀门等，反应器1、蓄热罐4、缓冲罐5、空气预热罐6的罐体放上均安装有安全阀19，浆液、气体、燃油等输送管路上均可安装截止阀14、单向阀20等，图中P、T分别为测温、测压表，分离器3可采用旋风式分离器。
权利要求1.一种废旧电池超临界水氧化处理装置，其特征在于，构成中设置有反应器[1]、加热罐[2]、分离器[3]，加热罐由罐体[2-1]和其内的换热管[2-2]组成，罐体[2-1]上设有热源入口[2-5]，换热管[2-2]的进口[2-3]为电池浆液进料口、出口[2-4]与反应器进料口[1-1]相连通，反应器的出料口[1-2]则与分离器的进料口[3-1]相连通，反应器的上还设有进气口[1-4]，分离器的上、下方还分别设有排气口[3-2]、排放口[3-3]，换热管进料口[2-3]上带有高压泵[24]。
2.根据权利要求1所述的废旧电池超临界水氧化处理装置，其特征在于，在所述反应器出料口与分离器进料口之间增设蓄热器[4]，在所述换热管进口[2-3]上增设缓冲罐[5]，蓄热器[4]由罐体[4-1]和其内的换热管[4-2]组成，罐体上的进料口[4-3]与反应器出料口[1-2]相连通、出料口[4-4]与分离器进料口[3-1]相连通，换热管[4-2]的进口[4-5]与缓冲罐上方的一个出料口[5-2]相连通、出口[4-6]与反应器上方的另一进料口[1-1A]相连通，缓冲罐上方的另一出料口[5-3]与所述加热罐[2]内换热管的进口[2-3]相连通，缓冲罐的进料口[5-1]替代换热管进口[2-3]成为电池浆液进料口。
3.根据权利要求2所述的废旧电池超临界水氧化处理装置，其特征在于，在所述蓄热器罐体进料口与反应器出料口之间增设空气预热罐[6]，在所述蓄热器换热管出口[4-6]上增设输送管路[26]和喷射器[7]，空气预热罐由罐体[6-1]和其内的换热管[6-2]组成，换热管[6-2]的进口[6-5]与反应器出料口[1-2]相连通、出口[6-6]与蓄热器进料口[4-3]相连通，喷射器[7]的出口与反应器上的进气口[1-4]相连通，罐体[6-1]上方的排气口6-3与喷射器[7]的引射吸口[7-1]相连通，罐体[6-1]下方设有进气口[6-4]。
4.根据权利要求3所述的废旧电池超临界水氧化处理装置，其特征在于，所述喷射器[7]的数量为两个、并联在输送管路[26]上，所述反应器进气口[1-4]相应为两个并上、下设置。
5.根据权利要求4所述的废旧电池超临界水氧化处理装置，其特征在于，构成中增设催化剂储罐[8]和冷水储罐[9]，在所述蓄热器换热管进口[4-5]与缓冲罐出料口[5-2]之间增设喷射器[10]，催化剂储罐和冷水储罐与喷射器[10]的引射吸口[10-1]相连通。
6.根据权利要求5所述的废旧电池超临界水氧化处理装置，其特征在于，在所述加热罐罐体[2-1]的热源入口[2-5]上安装由油罐[11]、油泵[12]、加热器[13]组成的燃油供给装置。
7.根据权利要求6所述的废旧电池超临界水氧化处理装置，其特征在于，在所述缓冲罐进料口[5-1]上增设电池浆液池[17]，电池浆液池内设置有换热器[23]，换热器[23]与所述分离器上的排气口[3-2]相连通。
8.根据权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的废旧电池超临界水氧化处理装置，其特征在于，所述反应器由罐体G和外围的护筒H组成，罐体和护筒之间填充隔热加强层。
9.根据权利要求8所述的废旧电池超临界水氧化处理装置，其特征在于，所述所述罐体G由中间筒G-1和上、下封头G-2、G-3组成，所述护筒H为直筒状，环绕中间筒外圆周。
10.根据权利要求9所述的废旧电池超临界水氧化处理装置，其特征在于，所述加强隔离层分为内外层，内层J为由纤维缠绕护层、外层L为混凝土隔热护层，所述护筒外圆周上间隔设置加强圈H-1。
专利摘要一种废旧电池超临界水氧化处理装置，涉及废旧电池化学处理设施装置，属于化工设施技术领域。用于解决废旧电池无害化处理的难题。构成中有反应器、加热罐、分离器，加热罐由罐体和换热管组成，罐体上有热源入口，换热管的进口为电池浆液进料口、出口与反应器进料口相连通，反应器的出料口则与分离器的进料口相连通，反应器的上、下方还分别设有进气口、排泄口，分离器的上、下方分别设有排气口、排放口，换热管进料口上带有高压泵。本实用新型通过加热罐加热电池浆液，通过反应器上的进气口输入含氧气体，通过高压泵获取反应所需的高压，可满足工艺使用要求，并可通过增设蓄热器、缓冲罐、预热罐等实现自身热能的重复利用。适宜作为采用超临界水氧化技术处理废旧电池的工艺装置使用。
文档编号B09B5/00GK2681362SQ20032011129
公开日2005年2月23日 申请日期2003年11月27日 优先权日2003年11月27日
发明者彭英利, 杨建军 申请人:石家庄开发区奇力科技有限公司