废旧电池综合回收利用工艺流程解说--3

3)高温热解烟气处理：

(1)燃烧炉：热解烟气燃烧炉燃烧处理，燃烧炉使用天然气作为燃料，当炉内温度达到设定温度时，废气在自身正压作用下经废气喷嘴喷入焚烧炉本体内，与高压助燃空气激剧搅动，迅速发生氧化反应，焚烧按照三 T 原理（温度、时间、涡流）设计，火焰以 2～3m/s 的速度沿炉本体轴向旋转，大大延长了在高温火焰区的停留时间，强压空气组成交织的密闭火力网，使火焰涡流得以充分燃烧，控制炉温 1100℃，烟气停留时间≥2S。

（2）其主要反应为：

乙烯燃烧：CH2=CH2+3O2=2CO2+2H2O

氟苯燃烧：C6H5F+4O2=3CO2+2H2O+HF

碳酸二甲酯燃烧：CxHyOz+(x+y/4-z/2)O2=xCO2+y/2H2O

N-甲基吡咯烷酮燃烧：4C5H9NO+27O2=2N2+18H2O+20CO2

(3)该工序产生污染主要有天然气燃烧废气。

A.急冷塔：燃烧炉出口烟气进入急冷塔，塔内将急冷液雾化喷入，形成特有的雾化效果，对烟气进行急速降温。烟气被急冷至 200℃以下，急冷时间＜1S，杜绝二噁英的生成。

B.布袋除尘器：烟气进入布袋除尘器，烟气由外经过滤袋时，烟气中的颗粒粉尘被截留在滤袋外表面从而形成过滤层，进一步与过滤烟气，提高粉尘的去除率。净烟气进入上箱体，从出口排出。除尘器设置旁通烟道，在布袋除尘器进口温度不在限值范围时，布袋旁通电磁阀打开，烟气由旁通进入烟囱，确保烟温异常时不对布袋形成致命破坏。烟气经旁通管路通过来保护布袋除尘器。

C.石墨喷淋塔：烟气再进入石墨喷淋塔进一步冷却吸收，出口温度降至 80℃左右;该工序产生污染主要有石墨喷淋塔喷淋废水。

D.水洗塔/碱洗塔：经过石墨喷淋塔冷却的烟气由风机引入吸收系统（水洗塔+碱洗塔），水洗塔+碱洗塔是用水或稀碱液作为循环冷却剂，从系统中吸收热量排放至大气中，降低烟气温度，同时通过合理的设计控制脱酸液 pH、烟气流态、脱酸液雾化状态、液滴停留时间、合理的液气比等重要因素，达到理想的去除氟化氢和二氧化硫;烟气通过碱洗塔与吸收液快速混合并反应，烟气中的氟化氢和二氧化硫等酸性及可溶性成分与碱液反应，生成以氟化钠为主的物质，确保烟气中污染物的 HF 等达标排放。脱酸后的烟气夹带的液滴在洗涤塔上部的除雾器中收集。喷淋洗涤塔采用填料塔结构。脱酸液通过循环泵送至塔内喷淋系统，通过喷嘴雾化为 1-3mm 液滴，全面覆盖整个塔体截面（覆盖率 200%），形成良好的雾化区域，并与自下而上的烟气逆向对流充分接触，来完成传质过程，达到净化烟气的目的。该工序产生污染主要有水洗塔喷淋废水、碱洗塔喷淋废水。

E.去氟反应器：石墨喷淋塔喷淋废水、水洗塔喷淋废水、碱洗塔喷淋废水分别回流到各自塔底循环槽，经循环泵循环使用。

a.以上废水定期泵至脱氟系统进行脱氟沉降处理，用石灰与氟化钠反应，得到氟化钙固体和氢氧化钠溶液，脱氟沉降废渣经压滤机压滤后产生一定量沉渣，氢氧化钠溶液回用于吸收工序。

b.间接利用石灰吸收，成本低，并可使水系统保持平衡。

c.其主要反应为：

五氟化磷水解：PF5+H2O=POF3+2HF↑

三氟氧磷与碱反应：POF3+6NaOH=Na3PO4+3NaF+3H2O

氟化氢与碱反应：HF+NaOH→NaF+H2O 2NaF+Ca(OH)2→CaF2↓+2NaOH77

磷酸钠和石灰反应：2Na3PO4+3CaO+3H2O=Ca3(PO4)2↓+6NaOH

氟化钠和石灰反应：2NaF+CaO+H2O=CaF2↓+2NaOH

d.该工序产生污染主要有噪声、 喷淋沉渣、喷淋废液。同时整个废气处理过程产生的污染还有噪声。

(4)热解烟气中二噁英合成分析：

A.二噁英生成机理:二噁英是一类三环芳香族有机化合物，由 2 个或 1 个氧原子联接 2 个被氯取代的苯环，分别称为多氯二苯并二噁英(Polychlorinated dibenzo-p-dioxins，简称PCDDs 和多氯二苯并呋喃，简称 PCDFs)，统称二噁英，每个苯环上可以取代 4-1个氯原子，所以存在众多的异构体，其中 PCDDs 有 75 种异构体，PCDFs 有 135种异构体，其中毒性最强的是 2、3、7、8 四氯联苯（2、3、7、8TCDD）。

B.二噁英（PCDD）及呋喃（PCDF）是到目前为止发现的无意识合成的副产品中毒性最强的物质，是由苯环与氧、氯等组成的芳香族有机化合物，被认为是能致癌、畸形影响生殖的微量污染。它不是一种物质，而是多达 210 种物质的统称。二噁英在 750℃以下时相当稳定，高于此开始分解。

C.二噁英的生成机理相当复杂，主要有以下几个方面：

①物质本身就含有微量二噁英，尽管大部分在高温燃烧时得以分解，但仍会有一部分在燃烧后释放出来；

②物质中本身含有或在燃烧过程中生成的氯代苯、无氯苯酚等前驱体等物质，在一定的温度以及重金属的催化作用下，转化为二噁英类；

③聚苯乙烯、纤维素、木质素、聚氯乙烯（PVC）或其它的氯代物等小分子有机化合物通过聚合和环化形成多环烃化合物，与氯素供体反应，形成二噁英。

D.单体电池在进入热解工序前会将塑料外壳和其他杂物经过人工剥离方式分选出去，剩下金属外壳、隔膜、正极片进入热解工序。正极片的主要成分为正极粉、铝粉及少量 PVDF（分子式：-(CH2-CF2)n-），隔膜主要为聚乙烯和聚丙烯，不含氯源，因此从理论上分析，本项目热解烟气中不会产生二噁英。

(5）处理过程:设置热解炉处理破碎后的单体电池碎料，热解炉产生的热解废气和破碎废气合并进一步采用“燃烧炉+急冷塔+布袋除尘器+石墨喷淋塔+二级水洗塔+碱洗塔”组合工艺处理，燃烧炉采用天然气作为燃烧燃烧，利用热解气的热值维持燃烧炉温度，当热值不够时，采用天然气助燃使燃烧温度保持在 1100℃左右，在燃烧炉后设置了急冷塔，可抑制防止二噁英产生；且废气处理环节设有水喷淋+碱液喷淋措施，进一步吸附酸性气体和氟化物等。

*物料平衡:电池 pack 包拆解及梯次利用生产线物料平衡见表