一种磷酸铁锂材料生产废气处理装置及方法与流程

本技术涉及新能源动力电池废气处理领域，具体为一种磷酸铁锂材料生产废气处理装置及方法。本技术以生产磷酸铁锂产生的常温氮氧化物废气为对象，采用低温脱硝与热能回用相结合的方式，实现了废气的无害化处理，不产生二次污染物、副产物，且能大幅降低处理能耗，显著提升处理效率，降低处理周期和处理成本。

背景技术：

1、近年来，随着新能源汽车的快速发展，新能源动力电池也得以大规模应用。同时，作为新能源锂电池正极材料的磷酸铁锂的产销量也随之大增。磷酸铁锂材料在生产过程中会产生废气，废气中含有大量的粉尘、nox等污染物。氮氧化物作为大气的主要污染物之一，是造成酸雨的主要原因。同时，氮氧化物还是导致光化学烟雾、近地面臭氧、二次微细颗粒污染、地表水富营养化的主要成因。因此，对磷酸铁锂材料在生产过程中会产生的废气（即磷酸铁锂材料生产废气）的处理显得尤为必要。

2、研究发现，现有技术主要针对废旧磷酸铁锂电池回收产生的废气进行处理。例如，中国专利申请cn115441083a公开了一种净化吸附含氟气体的废旧磷酸铁锂电池热解装置，其采用对向鼓气的方式注入含氟废气，以此来控制含氟废气注入的气量，并在注气的过程中，采用多次递进的注气方式，保证含氟废气可以充分且均匀被净化吸附。

3、目前，磷酸铁锂废气处理方法主要包括：多级化学吸收法等处理技术。化学吸收法处理磷酸铁锂废气具有效率高的优点，但其存在工艺复杂、吸收副产物需要处理的问题。

技术实现思路

1、氮氧化物的处理方法还包括选择性催化还原烟气脱硝(简称：scr)技术，但传统的scr技术为中高温scr，其需要在300-420℃之间的温度条件下脱除nox，且采用高温scr进行脱硝的效果很好。但磷酸铁锂材料生产废气的特点是废气温度低（常温），若采用高温scr对磷酸铁锂材料生产废气进行处理，必然要消耗大量的能源对其进行加热，耗能高；因此，采用高温脱硝处理磷酸铁锂材料生产废气并不合适。在碳达峰与碳中和的双碳背景下，对于磷酸铁锂材料生产废气的治理技术也需要同时满足高效、节能的要求；因此，本发明针对磷酸铁锂材料生产废气的特点，开发出一种运行稳定、工艺流程简单、可行，并且高效、节能的磷酸铁锂废气治理装置及方法。

2、为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案：

3、一种磷酸铁锂材料生产废气处理装置，包括：

4、预处理器，其能去除废气中包含颗粒物、液滴在内的有害成分，并得到第一废气；

5、换热器，其与预处理器相连且第一废气能经换热器进行第一梯度升温，并得到第二废气；

6、加热器，其分别与换热器、scr反应器的废原烟气进气端相连且经换热器加热后的第二废气能经加热器升温处理，并得到第三废气，且第三废气能通过scr反应器的废原烟气进气端进入scr反应器内；

7、氨气制备系统，其用于产生氨气，与scr反应器的废原烟气进气端相连且氨气制备系统产生的氨气能与scr反应器的净烟气出气端生成的部分净烟气混合并被送入scr反应器内；

8、scr反应器，其内设置有低温scr催化剂，其分别与换热器、氨气制备系统、加热器相连，且scr反应器的净烟气出气端产生的部分净烟气能与氨气制备系统产生的氨气进行混合，scr反应器的净烟气出气端产生的部分净烟气送入换热器内经换热降温后达标排放；

9、增压风机，其通过换热器与scr反应器相连且scr反应器排放的部分净烟气经换热器降温后能经增压风机送至烟囱；

10、烟囱，其与增压风机相连且增压风机能将经换热器降温处理后的净烟气送至烟囱并达标排放。

11、还包括均质均量器，其与预处理器相连且均质均量器用于对送入的废气进行均质均量处理并将均质均量处理后的废气送入预处理器中去除有害成分。

12、所述氨气制备系统为能产生氨气的设备，包括氨水加热设备，或液氨加解设备，或尿素热解设备，或尿素水解设备等。

13、还包括稀释风机，所述稀释风机分别与氨气制备系统、scr反应器的净烟气出气端相连，且氨气制备系统产生的氨气能与稀释风机泵入的scr反应器的净烟气出气端产生的净烟气混合，并得到氨气空气混合气；氨气空气混合气再被输送至scr反应器内，并在scr反应器内的低温scr催化剂催化作用下，与送入scr反应器中的第三废气进行反应。

14、一种磷酸铁锂材料生产废气处理方法，包括如下步骤：

15、（1）通过预处理器，脱除送入废气中的颗粒物及液滴等有害成分，以保证后续低温脱硝反应顺利进行，并得到第一废气；

16、（2）第一废气进入换热器内，并利用scr反应器的净烟气出气端产生烟气的热量，进行第一梯度升温，第一废气的温度从常温升高至较高温度，如100~180℃，得到第二废气；

17、（3）采用外加热源的方式，将第二废气进行第二梯度升温，升温至scr催化剂需要的反应温度，如160℃~200℃，并得到第三废气；

18、（4）采用氨作为脱硝剂，通过氨气制备系统产生氨气；氨气与稀释风机从scr反应器的净烟气出气端引出的净烟气进行混合，得到氨气空气混合气；

19、（5）将第三废气与氨气空气混合气送入scr反应器内，在scr反应器中低温scr催化剂的催化作用下，氮氧化物被还原为氮气和水，并得到净烟气；

20、（6）scr反应器的净烟气出气端产生的净烟气，一部分经稀释风机输送，与氨气制备系统产生的氨气混合，得到氨气空气混合气；另一部分净烟气被送入换热器中，用于将第一废气加热；

21、（7）经换热器换热后的净烟气温度降低，其内的氮氧化物含量达到设定要求，再通过增压风机输送至烟囱达标排放，即可。

22、还包括如下步骤：将磷酸铁锂材料生产各环节中产生的废气收集，经均质均量处理后，再送入预处理器内，进行除尘或去除液滴等有害成分的操作。

23、预处理器内包含有除雾器，通过预处理器内的除雾器能去除送入烟气中的液滴。

24、所述低温scr催化剂为金属基低温scr催化剂，或沸石基低温scr催化剂，或炭基scr催化剂。

25、所述低温scr催化剂的空速为1000-100000h-1。

26、所述scr反应器入口设置有气流均布装置。

27、所述scr反应器为一级scr反应器、二级scr反应器、三级scr反应器或四级scr反应器。

28、所述换热器采用气气换热器（简称：ggh）。

29、针对前述问题，本技术提供一种磷酸铁锂材料生产废气处理装置及方法。本技术以生产磷酸铁锂产生的常温氮氧化物废气为对象，采用低温脱硝与热能回用相结合的方式，实现了废气的无害化处理。采用本技术，不产生二次污染物、副产物，且能大幅降低处理能耗，显著提升处理效率，降低处理周期和处理成本，具有较高的应用价值和广泛的应用前景。

30、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

31、1）与常规氮氧化物废气处理不同，本技术所针对的废气为磷酸铁锂材料生产废气，其属于常温废气，没有余热可利用；与现有方式常规氮氧化物废气处理采用高温scr技术不同，本技术首次采用低温高效脱硝催化剂对磷酸铁锂材料生产废气进行处理，处理效率高、效果好，能耗低，具有显著的节能效果，能够有效降低废气处理成本；

32、2）与采用化学法处理氮氧化物废气相比，有效避免了二次副产物的产生，有利于降低企业后续的维护和处理成本；

33、3）本技术利用热烟气加热冷烟气，充分利用了烟气自身的热量，具有明显的节能效果；

34、4）本技术基于磷酸铁锂材料生产废气的特点，将scr反应温度控制在合适的反应温度，如160-220℃，即能达到高效反应温度，又不浪费过多热量，符合节能、减排的要求；

35、5）本技术结合磷酸铁锂材料生产废气自身的特点，通过合理设计工艺流程，降低了设备、使用成本，减少了能源消耗，具有较高的应用价值，对于促进新能源电池行业的快速发展，具有重要的作用。