一种纯氧回收系统及方法与流程

本发明涉及烟气纯氧回收，尤其涉及一种纯氧回收系统及方法。

背景技术：

1、随着市场消费水平升级以及环保理念深入人心，新能源汽车行业迎来了快速的发展，也随之带动了整个产业链的布局和完善。作为整个产业链最重要的一环，电池正极材料的生产影响新能源汽车的成本和质量。目前的高镍电池正极材料生产一般的工艺流程是锂化混合、装钵、煅烧、粉碎、分级、除杂、包装，其中煅烧工艺是最核心的工艺。所谓的煅烧就是将高镍三元正极材料在750℃-800℃之间多次烧结，而且需要源源不断地提供纯氧辅助，保证处于富氧环境。所谓的纯氧就是需要保证氧含量>95％才能够满足工艺要求，不过正极材料烧结的过程中只消耗2％左右的氧气，剩下的氧气都随着烟气排出，烟气的氧含量<90％，回收难以达到工艺要求，排放难以符合节能减排理念。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种纯氧回收系统及方法，一方面可以回收窑炉高镍电池正极材料煅烧排气中的氧气或其他需要回收氧气的场合，另一方面，采用双吸附塔交替工作不间断运行的形式对排气内的水分、二氧化碳等杂质进行吸附，提升该纯氧回收系统的氧气回收质量。

2、本发明的目的采用以下技术方案实现：

3、一方面，本发明提供一种氧气回收系统，包括：

4、换热单元，所述换热单元用于供回收气体和脱附气体进行换热，使回收气体降温和脱附气体升温；

5、主脱附风路，用于输送换热后的脱附气体；

6、回收风路，用于输送换热后的回收气体；

7、两个吸附单元，沿回收气体流动方向，分别为设置在所述回收风路上的除湿单元和除碳单元，所述除湿单元用于至少除去回收气体中的水分，所述除碳单元用于至少除去回收气体中的二氧化碳；

8、所述吸附单元包括交替运行的并联的第一吸附塔和第二吸附塔；

9、第一输入管路，分别连接所述第一吸附塔的输入端和所述回收风路，所述第一输入管路上设置有第一吸附阀；

10、第一输出管路，分别连接所述第一吸附塔的输出端和所述回收风路，沿回收气体流动方向，所述第一输出管路上设置有第二吸附阀；

11、第二输入管路，分别连接所述第二吸附塔的输入端和所述回收风路，所述第二输入管路上设置有第三吸附阀；

12、第二输出管路，分别连接所述第二吸附塔的输出端和所述回收风路，沿回收气体流动方向，所述第二输出管路上设置有第四吸附阀；

13、所述主脱附风路分别连接所述第一吸附塔的输出端和所述第二吸附塔的输出端，所述主脱附风路上设置有控制脱附气体流入所述第一吸附塔的第二脱附阀，以及设置有控制脱附气体流入所述第二吸附塔的第四脱附阀；

14、第一脱附管路，设置在所述第一吸附塔的输入端，所述第一脱附管路上设置有第一脱附阀；

15、第二脱附管路，设置在所述第二吸附塔的输入端，所述第二脱附管路上设置有第三脱附阀；

16、水冷吹管路，所述水冷吹管路具有相对的包括第一水冷吹端和第二水冷吹端；所述第一水冷吹端连接所述除湿单元的第一吸附塔的输入端和第一脱附阀之间的第一脱附管路；沿脱附气体流动方向，所述第二水冷吹端连接所述除碳单元上游的主脱附风路；所述水冷吹管路上设置有第一水冷吹阀，所述水冷吹管路和所述除湿单元的第二脱附管路通过第一连通管路连接，所述第一连通管路上设置有第二水冷吹阀，所述第一连通管路与所述第二脱附管路的连接点位于所述第二吸附塔的输入端和第三脱附阀之间；

17、碳冷吹管路，所述碳冷吹管路具有相对的包括第一碳冷吹端和第二碳冷吹端；所述第一碳冷吹端连接所述除碳单元的第一吸附塔的输入端和第一脱附阀之间的第一脱附管路；沿回收气体流动方向，所述第二碳冷吹端连接所述除碳单元下游的回收风路；碳冷吹管路上设置有第一碳冷吹阀，所述碳冷吹管路和所述除碳单元的第二脱附管路通过第二连通管路连接，所述第二连通管路上设置有第二碳冷吹阀，所述第二连通管路与所述第二脱附管路的连接点位于所述第二吸附塔的输入端和第三脱附阀之间；

18、主冷吹管路，具有相对的第一主冷吹端和第二主冷吹端；

19、所述第一主冷吹端分别连接所述第二脱附阀和第四脱附阀之间的主脱附风路；沿回收气体流动方向，所述第二主冷吹端连接所述除碳单元下游的回收风路；所述主冷吹管路上设置有主冷吹阀。

20、在一些可能的实施方式中，所述主脱附风路包括并联的分脱附除湿风路和分脱附除碳风路，所述分脱附除湿风路用于连接所述除湿单元，所述分脱附除碳风路用于连接所述除碳单元。

21、在一些可能的实施方式中，所述主脱附风路上设置有温度计、流量计中的至少一种；和/或，

22、所述分脱附除湿风路和/或分脱附除碳风路上分别设置有辅热单元、调节阀、流量计中的至少一种。

23、在一些可能的实施方式中，沿回收气体流动方向，所述换热单元和所述除湿单元之间的回收风路上设置有第一冷水盘管、直膨机表冷、一级过滤模块，所述除湿单元和除碳单元之间的回收风路上设置有回收风机、调节风阀、第二冷水盘管；

24、所述除碳单元下游的回收风路上设置有二级过滤模块、氧气流量计、第一o2浓度传感器中的至少一种。

25、在一些可能的实施方式中，还包括：

26、储存单元，所述储存单元用于储存回收风路排出的气体；

27、增压泵，设置在所述除碳单元下游的回收风路上；

28、纯氧管路，连接所述储存单元并用于向所述储存单元供给纯氧。

29、在一些可能的实施方式中，还包括：

30、主排气管路，连接所述除碳单元和储存单元之间的回收风路，所述主排气管路上设置有主排气阀，所述主排气管路与回收风路连接处位于所述碳冷吹管路与回收风路连接处的下游；

31、位于主排气管路与回收风路连接处下游的所述回收风路上设置有第一送气阀；

32、位于所述主冷吹管路与回收风路连接处与所述碳冷吹管路与回收风路连接处之间的所述回收风路上设置有第二送气阀；

33、所述第二送气阀位于第一送气阀上游。

34、在一些可能的实施方式中，还包括：

35、脱附旁路，连接所述主脱附风路，所述脱附旁路上设置有旁路阀并用于排出换热后的脱附气体。

36、另一方面，本发明提供一种氧气回收方法，利用上述的氧气回收系统，所述氧气回收方法包括第一吸附程序，所述第一吸附程序包括：

37、控制两个吸附单元的第一吸附阀和第二吸附阀开启，以及第三吸附阀和第四吸附阀关闭；

38、控制第一水冷吹阀和第二水冷吹阀关闭；

39、控制第一碳冷吹阀和第二碳冷吹阀关闭；

40、控制主冷吹管路上的主冷吹阀关闭；

41、控制回收气体和脱附气体通过换热单元进行换热，换热后的回收气体依次流经除湿单元和除碳单元，换热后的脱附气体流向主脱附风路。

42、在一些可能的实施方式中，所述第一吸附程序还包括：

43、当经过除碳单元处理后回收气体的氧气未达到预设浓度时，控制回收气体经连接回收风路的主排气管路排出；

44、当经过除碳单元处理后回收气体的氧气达到预设浓度时，控制回收气体流向连接回收风路的储存单元。

45、在一些可能的实施方式中，所述方法还包括与第一吸附程序同时进行的第一脱附程序，所述第一脱附程序包括：

46、控制两个吸附单元的第三脱附阀、第四脱附阀开启，以及第一脱附阀、第二脱附阀关闭；

47、控制主脱附风路的脱附气体中断流向两个吸附单元；

48、控制主脱附风路的脱附气体排空。

49、在一些可能的实施方式中，所述方法还包括在第一脱附程序之后的第一排气程序，所述第一排气程序包括：

50、控制主冷吹阀开启，第二送气阀门关闭，以及除碳单元下游的回收风路的回收气体流向所述主冷吹管路；

51、在预设时间后，控制第二水冷吹阀开启，以及除湿单元的第三脱附阀关闭。

52、在一些可能的实施方式中，所述方法还包括在第一排气程序之后的第一冷吹程序，所述第一冷吹程序包括：

53、当第一排气程序达到预设时间时，控制除碳单元的第二碳冷吹阀开启、第三脱附阀关闭。

54、在一些可能的实施方式中，所述方法还包括在第一冷吹程序之后的第二吸附程序，所述第二吸附程序包括：

55、控制主冷吹阀关闭，以及控制除碳单元下游的回收风路的回收气体沿回收风路继续流动；

56、控制两个吸附单元的第三吸附阀和第四吸附阀开启，以及第一吸附阀、第二吸附阀、第四脱附阀关闭；

57、控制第二水冷吹阀和第二碳冷吹阀关闭；

58、控制两个吸附单元的第一脱附阀、第二脱附阀开启；

59、控制主脱附风路的脱附气体流向两个吸附单元。

60、在一些可能的实施方式中，所述方法还包括与第二吸附程序同时进行的第二排气程序，所述第二排气程序包括：

61、控制主脱附风路的脱附气体中断流向两个吸附单元，控制主脱附风路的脱附气体排空；

62、控制主冷吹阀开启，以及除碳单元下游的回收风路的回收气体流向所述主冷吹管路；

63、在预设时间后，控制第一水冷吹阀开启，以及除湿单元的第一脱附阀关闭。

64、在一些可能的实施方式中，所述方法还包括在第二排气程序之后的第二冷吹程序，所述第二冷吹程序包括：

65、当第二排气程序达到预设时间时，控制除碳单元的第一碳冷吹阀开启、第一脱附阀关闭。

66、在一些可能的实施方式中，所述方法还包括在第二冷吹程序之后的切换程序，所述切换程序包括：

67、控制主冷吹阀关闭，以及控制除碳单元下游的回收风路的回收气体沿回收风路继续流动；

68、控制两个吸附单元的第一吸附阀和第二吸附阀开启，以及第三吸附阀和第四吸附阀关闭；

69、控制两个吸附单元的第二脱附阀关闭；

70、控制第一水冷吹阀和第一碳冷吹阀关闭；

71、控制两个吸附单元的第三脱附阀、第四脱附阀开启；

72、控制主脱附风路的脱附气体流向两个吸附单元；

73、当所述切换程序结束后，进入上述氧气回收方法中同时进行的第一吸附程序和第一脱附程序。

74、与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：

75、该纯氧回收系统通过对高温窑炉排气进行换热，降低窑炉排气的温度，后续采用双吸附塔结构的吸附单元，交替工作使该系统不间断运行，有利于对排气内的水分、二氧化碳等杂质进行吸附过滤，并利用换热升温的气体对系统内的吸附单元进行脱附处理，符合节能减排理念，后续通过排气、冷吹过程可将脱附后的吸附塔进行排空降温处理，有效清除吸附塔内部残存的热空气，避免对回收纯氧造成污染，并使吸附塔保持重新切换至吸附状态时具有较强的吸附能力，有效提升该纯氧回收系统的氧气回收质量，以便循环为窑炉提供氧气供给。