一种石墨类负极材料生产中烟气处理设备的制作方法

1.本实用新型涉及石墨类负极材料制备领域，具体涉及一种石墨类负极材料生产中烟气处理成套设备。


背景技术：

2.锂离子电池主要采用石墨微粉作为负极材料。石墨类负极材料主要采用炭材料(天然石墨、针状焦、石油焦等)与沥青一起经过混合、包覆炭化和石墨化工序制造而成。通常，针状焦、石油焦等原料均含有一定比例的硫(质量分数≤0.5％)，其中可挥发的硫分在包覆、造粒、炭化、石墨化等生产过程中伴随挥发分和热解有机气体进入待处理烟气，并在烟气焚烧炉中转化生成so2，焚烧尾气直接排放会对环境造成危害。根据国家《大气污染物综合排放标准》要求，含硫烟气必须经过脱硫处理达标后才能排放。此外，so2的存在会对焚烧炉系统设备造成腐蚀，因此必须采用脱硫装置对烟气焚烧尾气进行脱硫处理。现有石墨类负极材料生产工艺中还未有针对含硫烟气处理技术及对应装置。


技术实现要素：

3.本实用新型提供了一种锂离子电池石墨类负极材料生产工艺的烟气处理设备，用以解决目前现有技术中无针对含硫烟气脱硫处理相关技术的问题。
4.一种锂离子电池石墨类负极材料生产中烟气处理设备，包括焚烧系统、脱硫系统和净化尾气排空系统；所述焚烧系统的烟气出口与脱硫系统的进气口相连通，所述脱硫系统的出气口与净化尾气排空系统相连通；所述脱硫系统包括碱液再生装置和设置有液体出口和气体出口的脱硫塔，所述脱硫塔内部设置有喷淋组件，脱硫塔的气体出口与净化尾气排空系统相连通；所述碱液再生装置的入口与脱硫塔的液体出口相连通，所述碱液再生装置的出口与喷淋组件相连通。
5.上述技术方案的设计思路在于，发明人研究发现，锂离子电池石墨类负极材料在生产过程中会产生含硫的烟气，该烟气不仅不利于大气环保还会对生产设备造成一定的腐蚀，现有技术未针对含硫的烟气进行脱硫处理，而本实用新型通过在焚烧系统后增设脱硫系统，通过脱硫塔对烟气进行洗涤同时达到除尘和脱硫的效果，同时再通过碱液再生装置实现喷淋碱液的再生再利用，有效降低了烟气的处理成本，很好的解决了设备腐蚀问题。
6.作为上述技术方案的进一步改进：
7.所述碱液再生装置包括依次连通的碱液再生槽、浓缩槽、石膏过滤组件和脱硫液储槽。
8.所述石膏过滤组件为袋式过滤器、压滤机和离心过滤机中的一种或几种的组合。石膏过滤组件能够过滤碱再生过程中产生的石膏，使得整个脱硫系统最终输出的产物为石膏渣，实现资源的再利用。
9.所述碱液再生槽内设置有搅拌组件以及鼓风曝气组件。
10.所述碱液再生装置还包括石灰浆配制装置，所述石灰浆配制装置的出料口通往所
述碱液再生槽内。通过增设的石灰浆配制装置可以减少人工成本，最大程度上实现生产处理的自动化。
11.所述石灰浆配制装置包括石灰配料组件和石灰浆配制槽，所述石灰配料组件的出料端通往石灰浆配制槽内，所述石灰浆配制槽内还设置有搅拌组件以及用于向槽内供水的供水管道。
12.所述碱液再生装置还包括启动碱液配制装置，所述启动碱液配制装置的出料口通往所述喷淋组件。通过增设的启动碱液配制装置可以为首次处理烟气碱液再生装置还未开始工作时的脱硫塔提供初始的喷淋碱液，也可在后续再生碱液ph值变化时运行以维持喷淋碱液的正常工作ph范围，还可减少人工成本，最大程度上实现生产处理的自动化。
13.所述启动碱液配制装置包括碱配料组件和碱液配制槽，所述碱配料组件的出料端通往碱液配制槽内，所述碱液配制槽内还设置有搅拌组件以及用于向槽内供水的供水管道。
14.所述脱硫塔内喷淋组件前设置有用于检测喷淋碱液ph的ph检测装置。ph检测装置的设置便于使用者将脱硫塔内的喷淋碱液ph控制在8～10。
15.所述ph检测装置与启动碱液配制装置的阀门通讯连接，以根据ph自动调节所述阀门的开度。该设计可实现喷淋碱液ph调节的自动化。
16.与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
17.(1)本实用新型的设备解决了锂离子电池石墨类负极材料包覆炭化、石墨化过程中排出的有机烟气脱硫达标排放问题，石墨类负极材料生产工艺产生的含有二氧化硫的有机烟气经烟气焚烧炉和本实用新型的方法处理后，能达到国家废气排放的环保允许标准。同时还解决了硫对焚烧炉烟气处理系统设备腐蚀的问题。此外，还实现了脱硫除尘一体化，喷淋脱硫的同时完成除尘的工作。
18.(2)本实用新型采用的脱硫工艺绿色环保，脱硫产物最终是石膏(caso4·
2h2o)。对环境无害，同时还可作为化工和建材行业的原材料进行循环利用。
19.(3)本实用新型设备运行费用低，因脱硫液(钠碱)活性强，只用很低的液气比就可达到高效率的脱硫效果(90％～95％)，又因用廉价的再生剂(钙碱)再生、使得钠碱重复利用，大大降低了运行成本。同时，本实用新型将工艺和自动化紧密结合，实现了处理过程无人化，降低了人工成本。
附图说明
20.图1为实施例1的石墨类负极材料生产中烟气处理设备结构示意图。
21.图例说明：
22.1、焚烧系统；2、净化尾气排空系统；3、脱硫塔；4、喷淋组件；5、碱液再生槽；6、浓缩槽；7、石膏过滤组件；8、脱硫液储槽；9、搅拌组件；10、鼓风曝气组件；11、石灰配料组件；12、石灰浆配制槽；13、碱配料组件；14、碱液配制槽。
具体实施方式
23.以下结合具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
24.实施例1：
25.如图1所示，本实施例的锂离子电池石墨类负极材料生产中烟气处理设备，包括焚烧系统1、脱硫系统和净化尾气排空系统2；焚烧系统1的烟气出口与脱硫系统的进气口相连通，脱硫系统的出气口与净化尾气排空系统2相连通；脱硫系统包括设置有液体出口和气体出口的脱硫塔3和碱液再生装置，脱硫塔3内部设置有喷淋组件4，脱硫塔3的气体出口与净化尾气排空系统2相连通；碱液再生装置的入口与脱硫塔3的液体出口相连通，碱液再生装置的出口与喷淋组件4相连通。
26.本实施例中，碱液再生装置包括依次连通的碱液再生槽5、浓缩槽6、石膏过滤组件7和脱硫液储槽8。
27.本实施例中，碱液再生槽5内设置有搅拌组件9以及鼓风曝气组件10。
28.本实施例中，碱液再生装置还包括石灰浆配制装置，石灰浆配制装置的出料口通往碱液再生槽5内。
29.本实施例中，石灰浆配制装置包括石灰配料组件11和石灰浆配制槽12，石灰配料组件11的出料端通往石灰浆配制槽12内，石灰浆配制槽12内还设置有搅拌组件9以及用于向槽内供水的供水管道。
30.本实施例中，碱液再生装置还包括启动碱液配制装置，启动碱液配制装置的出料口通往喷淋组件4。
31.本实施例中，启动碱液配制装置包括碱配料组件13和碱液配制槽14，碱配料组件13的出料端通往碱液配制槽14内，碱液配制槽14内还设置有搅拌组件9以及用于向槽内供水的供水管道。
32.本实施例中，脱硫塔3内喷淋组件4前设置有用于检测喷淋碱液ph的ph检测装置，本实施例中，ph检测装置设置在脱硫液储槽8中。
33.本实施例中，ph检测装置与启动碱液配制装置的阀门通讯连接，以根据ph自动调节阀门的开度。
34.在使用本实施例的锂离子电池石墨类负极材料生产烟气处理设备时，在系统初次启动时通过启动碱液配制装置将启动碱(naoh、na2co3、nahco3等钠碱)配置成启动碱液，碱液质量浓度为5～50％，并泵送至喷淋组件4持续喷淋，烟气经烟道从塔底进入与顶部喷淋下来的脱硫液进行充分混合接触、逆流式洗涤，烟气中so2被喷淋碱液充分吸收、反应，达到脱除烟气中so2的目的，经脱硫净化后的尾气经尾排风机送入烟囱排入大气。该步骤脱硫反应过程如下(以naoh为例)：
35.2naoh+so2→
na2so3+h2o
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
36.na2so3+so2+h2o
→
2nahso3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)；
37.其中式(1)为启动阶段naoh溶液吸收so2的反应；
38.式(1)为吸收液ph值较高时(高于9)溶液吸收so2的主要反应；
39.式(2)为吸收液ph值较低(低于9)时的主要反应。
40.吸收so2后的喷淋碱液从脱硫塔3塔底流至碱液再生槽5内，喷淋碱液和石灰浆配制装置配置得到的石灰浆以及鼓风曝气组件通入的空气一同反应，石灰浆液质量浓度为10～35％；经浓缩槽6浓缩沉淀和石膏过滤组件7过滤后产出石膏渣(caso4·
2h2o)，堆弃或外售，再生的碱液送往脱硫液储槽8中(储槽中碱液的ph控制在8～10)。该步骤碱再生反应过程为：
41.2nahso3+ca(oh)2→
na2so3+caso3+2h2o
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
42.na2so3+ca(oh)2→
2naoh+caso3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
43.2caso3+o2→
2caso4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)；
44.式(3)为第1步再生反应，式(4)为再生过程在ph》9以后继续发生的主反应，氧气充足时继续发生反应式(5)。
45.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本实用新型的保护范围。