一种废旧锂电池热解过程中防治二恶英的方法与流程

1.本发明涉及锂电池回收利用，特别涉及一种废旧锂电池热解过程中防治二恶英的方法。


背景技术：

2.二恶英是一类多氯代含氧三环芳烃类化合物统称，共有210种异构体，其中2,3,7,8-四氯代二苯-并-对二噁英(2,3,7,8-tcdd)是迄今为止人类已知的毒性最强的污染物。二恶英为固体，熔点较高，不与酸、碱反生反应，难溶于水，在自然环境中不易降解，但将其加热到800℃就开始分解。二恶英进入生物体后几乎不排泄，易累积于脂肪和肝脏中，属于微量级的致癌物质，因此微量的二恶英也可以对人体健康、生态环境造成显著的不良影响。
3.二恶英来源广泛，城市垃圾和废弃物的焚烧，有机化合物的生产加工等都可以产生二恶英。废旧锂电池在回收利用的热解过程也产生二恶英。二恶英的产生需要几个条件：氯元素、有机物、含铜催化剂和合适的高温过程，废旧锂电池的热解过程完全满足二恶英的生成条件。
4.动力电池包在制造过程时，为了达到质量控制要求的高压绝缘值，单体电池必须包裹pvc热缩套管，电池正负极端面贴绝缘塑料片，pvc类塑料都含有氯元素；3c电池单体也须包裹绝缘用塑料。因此在大规模工业回收时，锂电池外包装塑料材料是不可能完全清除的，废旧锂电池的热解过程肯定含有氯元素；锂电池中含有一定量电解液，主要是各种有机溶剂的混合物；锂电池负极集流体、负极桩头都是铜，而废旧锂电池的热解温度处于200～500℃范围，二恶英的产生温度300℃左右正好处于此热解温度范围内。
5.目前国内废旧锂电池的回收过程并没有考虑热解过程所产生二恶英的防冶方法，热解过程所产生废气的环保处理系统中也不包括对二恶英的防冶处置设备。


技术实现要素：

6.针对现有技术的不足，本发明提供一种废旧锂电池热解过程中防治二恶英的方法，通过控制锂电池热解过程为贫氧状态、热解废气的富氧燃烧、燃烧后烟气急冷方式，实现对废旧锂电池热解过程中二恶英的防冶。
7.本发明的技术方案为：
8.一种废旧锂电池热解过程中防治二恶英的方法，包括如下步骤：
9.(1)在废旧锂电池热解过程时，通入惰性气体，营造贫氧环境，抑制二恶英的产生；
10.(2)焚烧室开炉时喷入天然气助燃，控制焚烧室的燃烧温度为850～1100℃，将富氧气体与热解废气沿焚烧室边缘切线方向喷入焚烧室进行富氧燃烧，形成的火焰涡流沿焚烧炉体中心轴旋转，延长在高温区的停留时间，充分混合燃烧并发生氧化反应；
11.(3)焚烧后的烟气先通入换热器，将温度降至600～700℃，再通过急冷塔急冷，将烟气温度降至200℃以下，急冷时间小于1秒。
12.进一步地，步骤(1)中，所述的惰性气体为氮气，通入惰性气体能够控制热解过程
为贫氧状态，抑制二恶英的产生。
13.进一步地，步骤(2)中，所述的富氧气体来自制氮机所产生的副产氧气，氧气含量为28～35％；或者来自制氧机所产生的氧气。
14.进一步地，步骤(2)中，所述富氧燃烧，与一般空气助燃方式相比，富氧气体中氮气成分相对较少，减少了氮气带走热量，提高了燃烧效果，相应减少了天然气用量。
15.进一步地，步骤(2)中，富氧燃烧的温度为850～1100℃，优选900～950℃。
16.进一步地，热解废气与富氧气体沿焚烧室边缘切线方向喷入，形成火焰涡流，使烟气与富氧气体充分混合燃烧，火焰涡流沿炉体中心轴旋转方式，延长了烟气在焚烧室内的燃烧停留时间，氧化反应时间足够大于2秒，即使热解过程生成的二恶英也在此高温下分解。
17.进一步地，所述的换热器，是使高温烟气通过汽水分离器与水交换热量，降温至600～700℃范围，目的是烟气后续急冷时可在更短时间将温度降至200℃下。
18.进一步地，所述急冷，是将急冷液雾化后喷入塔内，与烟气混合，可在短时间内将烟气温度至200℃以下，遏制二恶英的再次生成。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
20.首先是抑制二恶英的产生：在废旧锂电池的热解过程，通入氮气惰性气体，控制热解过程为贫氧状态，达到抑制二恶英产生的目的。
21.其次通过富氧燃烧分解已产生二恶英：本发明充分利用了制氮机的副产氧气，与热解烟气同时喷入焚烧室，沿炉体中心轴旋转形成火焰涡流，两者充分混合燃烧并发生氧化反应，使烟气停留时间足够长，完全大于2秒时间，达到分解二恶英的目的。
22.最后是遏制二恶英再次重新生成：采用急冷液雾化喷入急冷塔内与烟气交换，形成特殊的热交换效果，降温效果好，可在1秒内将烟气温度降至200℃以下，避免了二恶英的再次生成。
23.副产氧气中含28～35％氧气，氮气含量相对空气低，富氧燃烧方法减少了燃烧后氮气带走热量，提高了燃烧效果，基本上只需要焚烧室开炉时喷入天然气助燃，不需要持续使用天然气，从而显著减少了天然气的用量，降低了焚烧成本。
附图说明
24.图1是本实施例的本工艺流程框图。
具体实施方式
25.以下实施例旨在进一步说明本发明内容，而不是限制本发明权利要求的保护范围。
26.实施例1
27.将三元废旧锂电池以破碎形态通入热解炉进行热解，控制氮气通过热解炉，使热解过程环境呈贫氧状态，热解过程生成的废气输送到环保处理系统，采用高压方式喷入焚烧炉内，开炉时用天然气助燃，控制燃烧温度900℃，同时把制氮机制氮同时副产的富氧气体，以高压方式喷入焚烧炉，富氧气体与废气一起形成火焰涡流，充分混合发生燃烧，燃烧时间在2秒以上。焚烧后烟气通过换热器，烟气温度降到了630℃，然后烟气再经过急冷塔，
急冷液雾化后喷入塔内，与烟气充分混合，将烟气温度降到160～170℃，急冷时间小于1秒。排出低温烟气再做后续处置。
28.只在焚烧室开炉时使用了天然气，运行时温度能稳定在设定范围，不需再喷入天然气，天然气消耗少。低温烟气经布袋除尘、水洗和碱洗处理后排放，对水和排放气体取样，采用生物法检查测，未检测出二恶英。
29.实施例2
30.将磷酸铁锂废旧锂电池以剪壳方式通入热解炉进行热解，控制氮气通过热解炉，使热解过程环境呈贫氧状态，热解过程生成的废气输送到环保处理系统，采用高压方式喷入焚烧炉内，开炉时用天然气助燃，控制燃烧温度930℃，同时把制氮机制氮同时副产的富氧气体，以高压方式喷入焚烧炉，富氧气体与废气一起形成火焰涡流，充分混合发生燃烧，燃烧时间在2秒以上。焚烧后烟气通过换热器，烟气温度降到了650℃，然后烟气再经过急冷塔，急冷液雾化后喷入塔内，与烟气充分混合，将烟气温度降到170～180℃，急冷时间小于1秒。排出低温烟气再做后续处置。
31.只在焚烧室开炉时使用了天然气，天然气消耗少。低温烟气经布袋除尘、水洗和碱洗处理后排放，对水和排放气体取样，采用生物法检查测，未检测出二恶英。
32.实施例3
33.将3c废旧锂电池以整体方式通入热解炉进行热解，控制氮气通过热解炉，使热解过程环境呈贫氧状态，热解过程生成的废气输送到环保处理系统，采用高压方式喷入焚烧炉内，开炉时用天然气助燃，控制燃烧温度950℃，同时把制氮机制氮同时副产的富氧气体，以高压方式喷入焚烧炉，富氧气体与废气一起形成火焰涡流，充分混合发生燃烧，燃烧时间在2秒以上。焚烧后烟气通过换热器，烟气温度降到了650℃，然后烟气再经过急冷塔，急冷液雾化后喷入塔内，与烟气充分混合，将烟气温度降到170～180℃，急冷时间小于1秒。排出低温烟气再做后续处置。
34.仅开炉时使用了天然气助燃，天然气消耗注。低温烟气经布袋除尘、水洗和碱洗处理后排放，对水和排放气体取样，采用生物法检测，未检测出二恶英。