一种废旧电池的热解处理系统和方法与流程

本发明涉及废旧锂电池回收处理，具体涉及一种废旧电池的热解处理系统和方法。

背景技术：

1、锂电池中各种有价金属、有机物等成分的回收利用是一项重要的资源回收利用工艺。现在普遍采用的废旧锂电池回收工艺为将锂电池破碎后进行高温处理焚毁有机物成分和杂质，然后进行不同级别的筛分，最终得到含锂黑粉、铁粉、铜、铝等产品。

2、其中，对破碎后的锂电池进行高温处理的工艺分为有氧燃烧和无氧热解工艺，为避免锂电池颗粒中的有机成分有氧高温燃烧造成造成铜、铁、铝金属物质氧化，影响铜、铁、铝产品质量，可采用对密闭无氧热解仓中的锂电池粉末进行无氧低温加热（加热温度400-650℃）的方法使锂电池粉末中的有机成分碳化热解，生成含有多种气态有机物的热解气。生成的热解气可经过净化处理后回收利用，也可通过管道运输至焚烧装置中进行焚烧处理。

3、然而，现有的无氧热解仓中需要设置运输锂电池粉末的运输装置，用于将无氧热解仓中的锂电池粉末运输至出料口，导致无氧热解仓内部结构复杂，清洁和维护难度较大，而复杂的机械结构在长时间高温加热下易产生变形和故障，导致现有无氧热解仓的生产效率较低；此外，现有热解气回收工艺易因热解气在管道中降温导致部分高沸点的有机成分冷凝，存在堵塞和腐蚀管道的风险，影响系统的安全稳定运行，且这部分在管道中冷凝的液态有机物难以得到有效回收利用，会产生一定的资源浪费，资源回收利用率较低。

技术实现思路

1、针对现有锂电池热解仓中需要额外的运输装置，结构复杂、生产效率低，锂电池热解气运输过程中易降温冷凝堵塞管道，资源回收利用率低的技术问题，本发明提供一种废旧电池的热解处理系统和方法，无需在无氧热解仓中设置输送装置，无氧热解仓结构简单，锂电池热解效率高；可充分利用烟气余热同时防止热解气发生冷凝，提高资源利用率；可将热解气通回加热炉燃烧供热，能耗较低。

2、第一方面，本发明提供一种废旧电池的热解处理系统，包括加热炉，加热炉分别与燃气管道和高温烟气管道连接；

3、加热炉中倾斜设置有无氧热解仓，无氧热解仓为圆柱滚筒；加热炉中设置有旋转机构，无氧热解仓与旋转机构连接；无氧热解仓的两端分别为进料端和出料端，进料端高于出料端，进料端设置有进料口，出料端设置有出料口，进料口与锂电池破碎装置连接，出料口与出料装置连接；无氧热解仓分别与第一充氮管道和热解气正压管道连接；

4、还包括第一换热装置，第一换热装置上设置有热源进口、热源出口、冷源进口和冷源出口，高温烟气管道与热源进口连接，热解气正压管道与冷源进口连接，热源出口与低温烟气管道连接，冷源出口与热解气回流管道连接，热解气回流管道与加热炉连接；

5、低温烟气管道依次与第二换热装置、尾气处理装置连接，第二换热装置与换热介质管道连接，换热介质管道中存有换热介质。

6、进一步的，锂电池破碎装置中设置有第二充氮管道和负压管道，可使锂电池破碎装置中保持氮气氛围，避免锂电池粉碎过程中产生爆燃，同时可在无氧热解仓进料过程中一直保持氮气氛围，无需密闭进料口，进而实现连续进料。

7、进一步的，出料装置为螺旋送料器，出料口通过螺旋送料器与集料仓连接，集料仓上设置有气流输送装置，气流输送装置与氮气动力管道连接，使用氮气气流作为气流输送的动力，无需密闭出料口即可使无氧热解仓中保持氮气气氛，实现连续出料。

8、进一步的，无氧热解仓中设置有氧气浓度监测装置，第一充氮管道上设置有电动调节阀，氧气浓度监测装置与电动调节阀电性连接，当氧气浓度监测装置检测到无氧热解仓中氧气浓度超过预设值（如氧气浓度高于1%）时，控制电动调节阀增大向无氧热解仓中输出氮气的流量，直至氧气浓度低于预设值，可避免因无氧热解仓中残留氧气导致热解气在无氧热解仓中有氧燃烧，提高系统运行的安全性和稳定性。

9、进一步的，无氧热解仓的倾斜角度为5°-15°。

10、进一步的，旋转机构包括进料端支架和出料端支架，进料端支架上设置有第一主动齿轮，出料端支架上设置有第二主动齿轮，第一主动齿轮、第二主动齿轮分别与驱动电机连接；无氧热解仓的进料端连接有进料盖板，出料端连接有出料盖板，进料盖板和出料盖板可转动；进料盖板上设置有进料口，出料盖板上设置有出料口；无氧热解仓的进料端外壁连接有第一从动齿轮、出料端外壁连接有第二从动齿轮，第一从动齿轮、第二从动齿轮和无氧热解仓同轴；无氧热解仓倾斜架设于进料端支架和出料端支架上，第一主动齿轮与第一从动齿轮啮合，第二主动齿轮与第二从动齿轮啮合。

11、进一步的，第一换热装置为气气板式换热器，第二换热装置为气液板式换热器。

12、第二方面，本发明提供一种使用上述热解处理系统进行锂电池粉末热解处理的方法，步骤包括：

13、（1）充氮，第一充氮管道向无氧热解仓中充氮气，使无氧热解仓中形成氮气氛围；

14、（2）点火，通过燃气管道向加热炉中输送燃气，然后在加热炉中点火，对无氧热解仓进行隔火加热，加热炉中燃烧后的烟气进入高温烟气管道，然后依次经过第一换热装置、第二换热装置，在第二换热装置中加热换热介质，再进入尾气处理装置，经无害化处理后排放；

15、（3）进料加热，锂电池破碎装置通过进料口向无氧热解仓中输送锂电池粉末，锂电池粉末在无氧热解仓中向出料端滑动，过程中持续被加热热解，产生热解气，正压的热解气通过热解气正压管道，进入第一换热装置；

16、（4）换热回流，第一换热装置中的热解气被烟气加热，然后依次进入热解气回流管道和加热炉，在加热炉中被点燃，作为燃料供热；

17、（5）出料，加热热解后的锂电池粉末滑动至出料端，通过出料口进入出料装置，进行后续处理环节。

18、进一步的，步骤（2）加热炉中的燃烧温度为400-650℃。

19、进一步的，步骤（3）进入热解气正压管道的热解气温度为250-350℃。

20、本发明的有益效果在于：

21、1. 本发明提供的废旧电池的热解处理系统和方法，将无氧热解仓倾斜设置，锂电池粉末进入无氧热解仓后可在重力作用下由进料端滑动至出料端，不需要在无氧热解仓中设置单独的输送装置输送锂电池粉末，无氧热解仓结构简单，内部加热条件易于控制，便于清理和维护，可长时间稳定运行，锂电池热解的效率高。

22、2. 本发明使用加热炉燃烧产生的烟气对电池粉末产生的热解气进行加热，使热解气进一步升温，并在运输过程中保持较高的温度，一方面充分利用烟气的余热，提高资源利用率；另一方面避免热解气在运输过程中因温度较低而产生冷凝，防止液体堵塞或腐蚀管道，同时降低热解气中的有机物损失，进一步提高资源利用率。

23、3. 本发明将加热的热解气直接通回加热炉中作为燃料燃烧供热，热解气的运输路线短，进一步避免热解气因运输路线过长而过度降温产生冷凝；热解气在通入加热炉前经过烟气加热，缩短热解气进入加热炉后加热至燃点所需的时间，热解气燃烧快，且不会造成加热炉中温度降低；使用热解气作为燃料可减少加热炉的燃气用量，降低加热炉的能源消耗。