废旧锂电池热解回收系统及其处理方法与流程

本发明涉及电池回收技术领域，尤其涉及一种废旧锂电池热解回收系统及其处理方法。

背景技术：

锂电池相对目前其他的电池产品具有体积小、重量轻、放电电流强而稳定、放电时间长等优点，广泛应用于手机、笔记本电脑、相机、智能手表等便携式电子产品中。随着目前电子电器产业的高速发展，电子产品的更新换代的速度日益加快，由此产生的废旧锂电池数量也在逐年增加。锂电池主要由锂化合物、石墨\炭黑、lipf6\libf4\liclo4、有机材料的隔膜和外壳等组成，其中富含大量的钴、镍、锂等稀贵金属和铜箔、铝箔等材料资源。因此目前对于大量的废旧锂电池的出现，从环境友好和资源回收循环利用的角度出发，对废旧锂电池进行无害化处理及对其中的金属进行资源化回收再利用意义重大。

但是目前对于废旧锂电池的资源化回收处理往往采用物理破碎拆分或煅烧熔炼的方法。虽然具有一定的实用性和资源回收效果，但是上述方法通常具有处理成本高、回收效率低、尾气处理难度大等局限性，所以亟需发明一种低成本、高效率的连续式锂电池资源化回收处理设备，以解决目前废旧锂电池回收处理遇到的难题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：废旧锂电池难以实现综合回收处理。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种废旧锂电池热解回收系统及其处理方法。

本发明提出了一种废旧锂电池热解回收系统，包括：进料布料机构、热解炉本体、出料机构、尾气处理机构、油气分离机构和回燃机构；

所述热解炉本体包括炉管和燃烧室，所述炉管的一端与所述进料布料机构连接并穿过所述燃烧室，所述炉管的另一端与所述出料机构连接；

所述炉管上开设有热解气出口，所述热解气出口位于所述燃烧室与所述出料机构之间，所述热解气出口与所述油气分离机构的进气口连接，所述油气分离机构的出气口与所述回燃机构的进气口以连接，所述回燃机构的出气口与所述燃烧室的进气口连接，所述燃烧室的出气口与所述尾气处理机构的进气口连接。

优选地，所述燃烧室包括第一壳体、燃烧器和加热托板；所述燃烧器与所述加热托板设于所述第一壳体内，所述燃烧器设于炉管的下侧，所述加热托板固定于所述炉管的下侧的外表面上。

优选地，所述第一壳体的内表面设有保温炉衬。

优选地，还包括传输机构，所述传输机构包括传输带，所述传输带穿过所述炉管；所述进料布料机构包括布料器，所述布料器的出料口位于所述传输带的上方，用于将物料分布至所述传输带上；

优选地，所述布料器包括第二壳体、布料板、推杆、驱动部件，所述布料板的一端固定于所述第二壳体的内表面上，所述布料板的另一端与所述推杆连接，所述推杆穿过所述壳体与所述驱动部件连接，所述驱动部件驱动所述推杆向前或向后移动以改变所述布料板的倾斜度。

优选地，所述进料布料机构还包括进料室，所述进料室的出料口与所述布料器的进料口连接；所述进料室的进料口处设有上层气动插板阀、所述进料室的出料口处设有下层气动插板阀。

优选地，所述传输带的两端分别设有密封机构，所述密封机构包括前辅助轮、储水槽、压轮、固定座、除水器、后辅助轮；所述固定座安装于储水槽内，所述压轮固定于固定座上，所述传输带从压轮的下方通过；所述炉管的端部延伸至所述储水槽内，所述前辅助轮安装于所述储水槽的侧壁的外表面上，所述后辅助轮安装于炉管内，所述除水器包括驱动部分和除水部分，所述驱动部分安装于所述炉管的管壁的外表面，所述除水部分与所述驱动部分连接，并安装于所述炉管的管壁的内表面上。

优选地，所述出料机构包括转盘出料装置和出料通道，所述转盘出料装置与所述出料通道连接，所述转盘出料装置包括刮料板、转盘电机、转盘架和支撑轮；所述支撑轮设在所述转盘架的底部，位于所述传输带的上表面；所述转盘电机通过法兰与所述转盘架连接，用于驱动所述转盘架旋转；所述刮料板设置在所述转盘架的端部，所述刮料板用于将物料刮入所述出料通道中。

优选地，所述尾气处理机构包括依次串联连接的二燃室、换热器、急冷塔、干式反应装置、布袋除尘器、引风机和碱液喷淋塔，所述二燃室的进气口与所述燃烧室的出气口连接。

优选地，所述油气分离机构的进气口设于其下端，所述油气分离机构的出气口设于其上端；所述回燃机构的进气口设于其上端，所述回燃机构的出气口设于其下端。

本发明还提出了上述所述的废旧锂电池热解回收系统的处理方法，包括以下步骤：

s1、废旧锂电池从进料布料机构进入炉管，通过燃烧室加热燃烧产生热解气和回收物；

s2、所述热解气从热解气出口进入油气分离机构进行油气分离，分离后的气体通过回燃机构进入燃烧室进行燃烧，燃烧室产生的尾气通入尾气处理机构处理；

s3、回收物从出料机构排出。

本发明与现有技术对比的有益效果包括：废旧锂电池从进料布料机构进入炉管，在燃烧室燃烧，产生热解气和回收物，热解气出口设于燃烧室与出料机构之间，热解气出口设置在炉管的尾端部分，通过充分的加热热解，提升小分子热解气的产量，减少大分子热解油的产生热解气，从炉管上开设的热解气出口通过油气分离机构上的进气口进入油气分离机构，大分子热解油保留在油气分离机构中，小分子热解气进入到回燃机构，在回燃机构中小分子热解气与助燃空气按比例调节后输送至燃烧室作为清洁燃料供能，此时可适当的调小燃烧器中的天然气的供应甚至停止供应，从而减少设备耗能，燃烧室产生的尾气进入尾气处理机构进行处理，产生的回收物从出料机构排除，从而实现了废旧锂电池的高效、节能、环保和高品质的综合回收处理。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1是本发明实施例中废旧锂电池热解回收系统的结构示意图。

图2是本发明实施例中进料布料机构的结构示意图。

图3是本发明实施例中出料机构的结构示意图。

图4是本发明实施例中布料器的结构示意图。

图5是本面实施例中传输机构的结构示意图。

1、进料布料机构；11、布料器；111、第二壳体；112、布料板；113、推杆；114、驱动部件；115、螺旋调节器；116、第一观察窗；12、进料室；121、上层气动插板阀；122、下层气动插板阀；123、第二观察窗；2、热解炉本体；20、冷却机构；21、炉管；211、热解气出口；212、炉管的弯折端口；22、燃烧室；221、第一壳体；222、加热托板；223、燃烧器；3、出料机构；31、转盘出料装置；311、刮料板；312、转盘电机；313、转盘架；314、支撑轮；32、出料通道；4、回燃机构；5、油气分离机构；6、传输机构；61、传输带；62、从动轮；63、张紧小车；64、配置部件；65、减速电机；66、传动轮；7、密封机构；71、前辅助轮；72、储水槽；73、压轮；74、固定座；75、除水器；76、后辅助轮；81、二燃室；82、换热器；83、急冷塔；84、干式反应装置；85、布袋除尘器；86、引风机；87、碱液喷淋塔；871、喷淋器；88、烟囱。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

结合图1-5，本实施例提出一种废旧锂电池热解回收系统，包括：进料布料机构1、热解炉本体2、出料机构3、尾气处理机构、油气分离机构5和回燃机构4；

热解炉本体2包括炉管21和燃烧室22，炉管21的一端与进料布料机构1连接并穿过燃烧室22，炉管21的另一端与出料机构3连接；

炉管21上开设有热解气出口211，热解气出口211位于燃烧室22与出料机构3之间，热解气出口211与油气分离机构5的进气口连接，油气分离机构5的出气口与回燃机构4的进气口以连接，回燃机构4的出气口与燃烧室22的进气口连接，燃烧室22的出气口与所述尾气处理机构的进气口连接。燃烧室内采用燃烧器燃烧天然气或者净化后的热解气为废旧锂电池热解提供热量。

需要说明的是，油气分离机构是将炉管内产生的热解气通过冷空气换热降温冷凝的方法实现小分子热解气和大分子热解油的分离。所述换热后的热空气可输送至燃烧室作为助燃空气，节约能源。所述回燃机构中通过将分离的热解气与助燃空气按适当的比例混合后输送至燃烧室内燃烧供能，此时可适当的调小燃烧器中的天然气的供应甚至停止供应，从而减少设备耗能。优选地，所述油气分离机构分离出的大分子热解油可输送至二燃室中作为燃料燃烧。

在上述实施例的基础上，本实施例中燃烧室22包括第一壳体221、燃烧器223和加热托板222；燃烧器223与加热托板222设于第一壳体221内，燃烧器223设于炉管21的下侧，加热托板222固定于炉管21的下侧的外表面上。加热托板222的材质为碳化硅，加热托板222可防止热解炉管在被加热过程中因受热膨胀而导致变形影响正常使用，同时碳化硅本身的优良传热性能可使炉管各处温度更均匀，避免局部温度过高影响废旧锂电池热解质量。

在上述实施例的基础上，本实施例中第一壳体221的内表面设有保温炉衬。保温炉衬的材质为耐火砖和耐火保温棉，通过保温炉衬避免热量外泄，节约能源。

在上述实施例的基础上，本实施例还包括传输机构6，传输机构6包括传输带61，传输带61穿过炉管21；进料布料机构1包括布料器11，布料器11的出料口位于传输带61的上方，用于将物料分布至传输带61上；

布料器11包括第二壳体111、布料板112、推杆113、驱动部件114，布料板112的一端固定于第二壳体111的内表面上，布料板112的另一端与推杆113连接，推杆113穿过第二壳体111与驱动部件114连接，驱动部件114驱动推杆113向前或向后移动以改变所述布料板的倾斜度。布料板的一端固定于第二壳体内表面上，另一端与推杆连接，推杆穿过壳体与驱动部件连接，在驱动部件驱动作用下，推杆可向前或向后移动进而改变布料板的倾斜度；线路板从布料器的进料口经过布料板再分布至传输机构6的传输带61上，在布料板的缓冲作用下确保了线路板在传输带61上分布均匀，线路板在传输带的分布情况由布料板的倾斜度所控制，通过驱动部件驱动推杆向前或向后移动改变布料板的倾斜度改变进料的速率从而控制线路板在传输带上的分布情况，从而可确保线路板分布均匀的同时还可控制进料的速率。

需要说明的是，本实施例中的传输带61为环形钢带。钢带能够耐受炉管内的高温。

在上述实施例的基础上，本实施例中的传输机构6还包括配重部件64、张紧小车63、传动轮66、从动轮62和减速电机65；张紧小车63与配重部件64连接，从动轮62设于张紧小车66内，且环形钢带61绕在从动轮62和传动轮66上；传动轮66与减速电机65电性连接，当减速电机65驱动传动轮66运动时，通过摩擦力的作用，传动轮66拖动钢带61开始持续运动，从动轮62配合转动，保证传输机构的正常运行。进一步地，传动轮66设置在裂解炉本体2的炉尾，从动轮62设置在裂解炉本体2的炉头，从动轮62安装在张紧小车63上，张紧小车63采用配重拉紧方式，当环形钢带61受热膨胀使得长度改变时，张紧小车63在配重部件的拉动下向前端运行保证钢带受到恒定的张力。减速电机提供钢带运行的动力，同时也可调节钢带的运行速度以适应多种热线路板解回收处理工艺；所述钢带从动结构由从动轮和拉紧小车组成，所述从动轮架设在拉紧小车上，所述张紧小车由配重拉动，使钢带保持恒定的张紧度，避免在热解过程中钢带因为高温膨胀发生变形影响钢带的正常输送运行。

本实施例中，布料器11还包括螺旋调节器115，螺旋调节器115的一端与驱动部件114连接、另一端与推杆113连接。当物料或裂解炉生产工艺发生改变时，驱动部件114驱动螺旋调节器115转动改变其螺旋度，进而控制推杆113往前或往后运动，拉动布料板112改变其倾斜度，实现布料效果的调节。进一步地，布料机构在第二壳体上设有第一观察窗116。方便观察布料情况。

在上述实施例的基础上，本实施例中进料布料机构1还包括进料室12，进料室12的出料口与布料器11的进料口连接；进料室12的进料口处设有上层气动插板阀121、所述进料室的出料口处设有下层气动插板阀122。物料从进料口进入进料室时，先打开上层气动插板阀，物料进入至进料机构的进料过渡仓后关闭上层气动插板阀，之后打开下层气动插板阀，物料进入布料器，从而避免了布料器与外界大气相通，很大程度上避免了空气进入至布料器中，只有少许由物料带入的空气进入至布料器中。

在上述实施例的基础上，本实施例中的进料布料机构1还包括真空置换装置13，真空置换装置13与进料室12连接，真空置换装置13用于对进料室12的进料过渡仓进行抽真空置换清洗。真空置换装置将进料过渡仓进行抽真空处理即可将物料中带入的空气去除，从而实现彻底避免空气进入至布料机构。

进一步地，进料室12上设有第二观察窗123。方便观察布料情况。

为了保证废旧线路板的无氧热解效果，在上述实施例的基础上，本实施例中传输带61的两端分别设有密封机构7，本实施例中钢带在炉管的进料段进口和出料段出口处均设有密封机构7，密封机构7包括前辅助轮71、储水槽72、压轮73、固定座74、除水器75、后辅助轮76；固定座74安装于储水槽72内，压轮73固定于固定座74上，传输带121从压轮73的下方通过；炉管21的端部延伸至储水槽72内，前辅助轮71安装于所述储水槽的侧壁的外表面上，后辅助轮76安装于炉管内，除水器75包括驱动部分和除水部分，所述驱动部分安装于炉管21的管壁的外表面，所述除水部分与所述驱动部分连接并安装于炉管21的管壁的内表面上。传输带先通过储水槽再进入到炉管中，由储水槽中的水进行液封，避免了通过传输带将空气带入炉管中。因为钢带处于连续运动状态，所述炉管的两端为钢带进口和出口处，为了确保炉管内良好的密封效果来实现无氧热解，炉管的两端均设计为向下弯折的结构，从图1可以看到炉管的弯折端口212设在炉管的两端，从而确保钢带的两端的进出口均浸没在液面下方。

在本实施例中所述储水槽为sus304材质，该材质抗腐蚀能力强，储水槽优选为上开口结构的方型水槽，内部可以储存一定量的纯水，下部设置有手动阀门，方便定期更换纯水。前辅助轮和后辅助乱配合压轮将传输带在储水槽中固定为一个可传动的u字形。所述前辅助轮和后辅助轮避免环形传输带在裂解炉炉体运行时与裂解炉炉体其他部位发生摩擦，防止对裂解炉炉体的正常运行产生影响。所述炉管固定件将一部分炉管固定在储水槽中，炉管21一端完全浸没在储水槽的液面下方，钢带在水中进入炉管内，避免了将空气带入炉管。

在上述实施例的基础上，本实施例还包括冷却机构20，冷却机构20位于出料机构3与燃烧室22之间，冷却机构20设于炉管21的外表面，冷却机构20包括冷却夹套，所述冷却夹套内通有冷却循环水。线路板热解后剩余的金属和玻璃纤维等成分被钢带运输至冷却段时，所述冷却机构的循环水冷夹套内的冷却水吸收其热量，加快回收物的冷却速度，减少冷却所需时间，提供热解生产运行效率。

在上述实施例的基础上，本实施例中出料机构3包括转盘出料装置31和出料通道32。进一步地，转盘出料装置31包括刮料板311、转盘电机312、转盘架313和支撑轮314；支撑轮314设在转盘架313的底部，位于传输带61的上表面；转盘电机312通过法兰与转盘架313连接，用于驱动转盘架313旋转；刮料板311设置在转盘架313的端部，刮料板311用于将物料刮入出料通道32中。转盘电机驱动转盘架转动，支撑轮能够维持转盘架在传输带上转动，使得刮料板将传输带上的裂解渣刮入出料斗，通过出料斗进入出料机构。优选地，所述转盘架为圆形转盘架。所述转盘出料装置通过圆周转动进料，使物料从传输带的两侧进入出料通道中。

需要说明的是，本实施例中所述出料通道的进料口为漏斗状进料口，所述转盘出料装置通过漏斗状进料口与所述出料通道连通。确保物料能准确的进入至出料通道。本实施例中，出料通道的结构与进料机构的结构相同，在出料通道的出料过渡仓(相当于进料机构的进料过渡仓)上也设有真空置换装置14。

在上述实施例的基础上，本实施例中所述尾气处理机构包括依次串联连接的骤冷塔83、干式反应装置84、布袋除尘器85、引风机86、碱液喷淋塔87和烟囱88，骤冷塔83的进气口与换热腔室23的出气口以及换热器82的出气口连接。为保证喷淋的效果，碱液喷淋塔87包括两个串联的碱液喷淋塔，称为二级喷淋塔，所述二级喷淋塔内设置的为可循环喷淋碱液的喷淋器871。本实施例中的尾气处理机构还包括烟囱88，所述喷淋塔的出气口与烟囱88连接。烟囱将无害化处理达标后的尾气高排进入大气中，完成尾气无害化处理的流程。

在本实施例中，二燃室81包括第三壳体、燃烧器和补氧风机，燃烧器位于第三壳体内，补氧风机与第三壳体的内部连通，为气体的燃烧供氧。进一步地，二燃室81的第三壳体内有实时温度检测仪，当二燃室内的温度低于1100℃时，可重新自动开启天然气燃烧器或加大燃烧功率，将温度迅速提升。

在上述实施例的基础上，本实施例中换热器82包括外壳和内胆，所述内胆套设于所述外壳内，所述外壳与所述内胆之间存在空腔，所述空腔内填充有空气，所述内胆的进气口与二燃室81连接，所述内胆的出气口与所述尾气处理机构连接。高温尾气从内胆中由上至下流过，冷空气从外壳和内胆之间的空由下至上穿过与高温尾气发生换热，生成的热空气通过管道输送至补氧风机。换热后的高温尾气通过管道连接进入骤冷塔83的上部。

需要说明的是，所述进料布料机构和出料通道中被氮气置换器置换出来的气体被管道连接的置换室缓冲罐收集后输送尾气处理机构集中处理。

在上述实施例的基础上，本实施例中油气分离机构5的进气口设于其下端，油气分离机构5的出气口设于其上端；回燃机构4的进气口设于其上端，回燃机构4的出气口设于其下端。有利于较重的油与较轻的气体之间的分离。

尾气处理过程如下：燃烧室产生的尾气进入到二燃室内，被二燃室中的燃烧器燃烧加热至1100℃，通过补氧风机进行补氧，实现二燃室内气体在1100℃有氧燃烧超过2s以上，二次燃烧后的高温尾气通过保温管道进入换热器，气体与换热器中外壳与内胆间的冷空气换热降温，换热后的热空气通过管道输送至补氧风机，由补氧风机将热的空气送至二燃室，比起冷空气，热空气有利于稳定二燃室的温度，在换热器中将尾气的温度降至550℃以上，实现部分热量的回收，550℃的烟气进入急冷塔3中时由双流体雾化喷淋器实现烟气温度在0.5秒内急冷至200℃以下，从而避免二噁英的再生。骤冷后的尾气在干式反应装置被喷射活性炭粉和生石灰粉发生吸附和中和尾气中的重金属、酸性成分和二噁英，随后尾气进入布袋除尘器，由布袋除尘器拦截收集尾气中的飞灰和干式反应装置喷射的活性炭粉和生石灰粉，吸附尾气中的二噁英碎片，中和尾气中的酸性气体，同时布袋除尘器中的过滤布袋的表面也为活性炭粉和消石灰粉与烟气的进一步反应提供了场所，布袋除尘器后的引风机将整个烟气无害化系统内抽成负压，引导烟气的流动方向，布袋除尘器中出来的尾气进入两级碱液喷淋塔中被碱液喷淋中和并降温至60℃左右，雾化喷淋可实现与尾气的充分接触，同时稀碱液也可高效反应脱除尾气中的氮氧化合物；至此尾气已被无害化处理达到排放标准，随后通过烟囱排放进入大气中。上述过程中燃烧器、补氧风机、换热器、骤冷塔、干式反应装置和碱液喷淋塔均可由电气控制系统进行相应的监测和自动化反馈调节控制。

本实施例还包括上述所述的废旧锂电池热解回收系统的处理方法，包括以下步骤：

s1、废旧锂电池从进料布料机构进入炉管，通过燃烧室加热燃烧产生热解气和回收物；

s2、所述热解气从热解气出口进入油气分离机构进行油气分离，分离后的气体通过回燃机构进入燃烧室进行燃烧，燃烧室产生的尾气通入尾气处理机构处理；

s3、回收物从出料机构排出。

在上述实施例的基础上，本实施例中，步骤s1之前还包括将废旧锂电池浸泡于浸泡放电池的导电液中，将废旧锂电池中残余的电量释放，避免在后续步骤中存在起火的风险；之后通过洗涤烘干装置清洗放电后的废旧锂电池表面的导电液残留，并进行烘干。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。