窑炉废气废热回收工艺和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种窑炉废气废热回收工艺和系统，窑炉出来的高温废气通过余热制冷装置和换热器实现余热利用，废热可用于废气冷凝除水、进炉氧气换热以及转轮除湿机再生，一烧窑炉出来的废气经过湿式除杂和二次除水后能得到浓度大于95％的氧气，可直接用于高镍三元材料的二次烧结，二烧窑炉出来的废气可用于一次烧结氧气的加热，余下的废气经粉尘过滤装置除尘和纯化装置除水及除二氧化碳后能得到氧浓度大于97％的氧气，可直接用于一次烧结，从而实现氧气的循环再生。本发明专利技术实现了废热的多重利用和氧气循环再生，使得生产工艺耗气少、高效节能。

【技术实现步骤摘要】
窑炉废气废热回收工艺和系统
本专利技术涉及窑炉尾气回收利用
，特别涉及一种窑炉废气废热回收工艺和系统。
技术介绍
随着新能源锂离子电池行业的崛起，高镍三元材料以其高能量密度、长循环寿命而备受关注。如何降低高镍三元正极材料的生产成本是个不变的主题，结合目前长窑炉纯氧烧结工艺情况，在废气和废热循环再利用这块还有较大的降本空间。相关技术记载了一种烧结高镍三元材料窑炉的氧气回收利用装置，只是通过冷凝除掉部分水汽，加之排气所带出来的其它粉尘会极大影响氧气浓度，有极大可能达不到烧结所需的氧气浓度95％以上，从而影响高镍三元材料的烧结效果。另外还记载了一种高镍窑炉尾气回收利用的系统，该方案只是将排出的废气除杂后重新制氧，进一步提高空气制氧效率而已，并不是高效循环利用窑炉烧结后的氧气。因此，开发出一种能直接循环回收利用氧气和废热的工艺是非常必要的。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种窑炉废气废热回收工艺和系统，能够高效循环利用高镍三元正极材料烧结过程中氧气和废热，以降低生产成本。根据本专利技术的第一方面实施例的窑炉废气废热回收工艺，包括如下步骤：S1.新鲜气体经换热器加热后进入一烧窑炉进行反应，反应产生的高温废气进入余热制冷装置热交换后通入湿式除尘器；S2.除尘后的废气经冷凝装置除湿后通入转轮除湿机的吸湿区进行深度除水得到一次回收气体；S3.所述一次回收气体通入二烧窑炉进行反应，反应产生的高温废气先经过所述换热器将部分热量用于加热新鲜气体，再进入粉尘过滤装置除尘；S4.除尘后且带有余热的废气通入所述转轮除湿机的再生区，最后进入纯化装置，得到二次回收气体；S5.所述二次回收气体重新通入所述一烧窑炉再利用；其中，所述余热制冷装置可用于所述冷凝装置的制冷。在本专利技术中，窑炉废气废热回收工艺用于高镍三元正极材料的烧结工艺中，所需气体为氧气，所述三元正极材料为三元镍钴锰酸锂(NCM622，712，811，955)、镍钴铝酸锂(NCA)、镍钴锰铝酸锂或富锂锰基。根据本专利技术实施例的窑炉废气废热回收工艺，至少具有如下有益效果：1、窑炉出来的高温废气通过余热制冷装置和换热器实现余热利用，废热可用于废气冷凝除水、进炉氧气换热以及转轮除湿机再生，使得废热能被高效利用；2、一烧窑炉出来的废气经过湿式除杂和二次除水后能得到浓度大于95％的氧气，可直接用于高镍三元材料的二次烧结；3、二烧窑炉出来的废气可用于一次烧结新鲜气体的加热，进一步节能，余下的废气经粉尘过滤装置除尘和纯化装置除水及除二氧化碳后能得到氧浓度大于97％的氧气，可直接用于一次烧结，从而实现氧气的循环再生。4、该废气废热回收工艺的运行动力主要是引风机和水泵，因此该工艺运行能耗极低，极大的节约了运行成本，另外，该工艺氧气回收主要是提纯，而不是纯粹制氧，所以回收效率高。与常规辊道窑烧结工艺相比，本专利技术结合了高镍三元正极材料的烧结特性，实现了废热的多重利用和氧气循环再生，使得生产工艺耗气少、高效节能。根据本专利技术的一些实施例，所述余热制冷装置还可用于所述湿式除尘器和/或所述一烧窑炉的降温区和/或所述二烧窑炉的降温区的制冷。根据本专利技术的一些实施例，所述工艺用于高镍三元正极材料的烧结过程，所述新鲜气体为新鲜氧气，所述高温废气为高温富氧废气。根据本专利技术的一些实施例，所述一烧窑炉产生的高温废气直排进入余热制冷装置，所述二烧窑炉产生的高温废气直排进入换热器，所述直排即排气管道不进行补风。由于补风口的存在会降低废气的温度和废气中氧气的浓度，直排的方式可以完整地收集窑炉出来的全部废气和废热。根据本专利技术的一些实施例，所述一烧窑炉产生的高温废气的温度为400-600℃；所述二烧窑炉产生的高温废气的温度为200-400℃。根据本专利技术的一些实施例，所述二次回收气体与所述新鲜气体按体积比10:(1-10)通入所述一烧窑炉。根据本专利技术的第二方面实施例的窑炉废气废热回收系统，包括换热器、一烧窑炉、余热制冷装置、湿式除尘器、冷凝装置、转轮除湿机、二烧窑炉、粉尘过滤装置和纯化装置，所述转轮除湿机包括吸湿区和再生区，气体经所述换热器进入所述一烧窑炉，所述一烧窑炉的废气依次经过所述余热制冷装置、湿式除尘器、冷凝装置和吸湿区后进入所述二烧窑炉，所述二烧窑炉的废气作为加热介质通入所述换热器，再依次通入所述粉尘过滤装置、再生区和纯化装置，所述纯化装置的出口与所述一烧窑炉的入口连通，其中，所述余热制冷装置可用于所述冷凝装置的制冷。根据本专利技术的一些实施例，所述余热制冷装置为溴化锂冷水机组，所述溴化锂冷水机组包括发生器和蒸发器，所述一烧窑炉与所述发生器连通；所述冷凝装置包括冷却水腔、冷凝气室和第一循环冷却水管，所述冷凝气室设于所述冷却水腔内，所述冷却水腔中的水可通过所述第一循环冷却水管流经所述蒸发器以实现热交换，所述冷凝气室的底部可承装冷凝水且底部设有排水阀门。根据本专利技术的一些实施例，所述一烧窑炉和/或所述二烧窑炉包括降温区，所述冷凝装置还包括第二循环冷却水管，所述冷却水腔中的水可通过所述第二循环冷却水管流经所述降温区以实现热交换。根据本专利技术的一些实施例，所述冷凝装置还包括第三循环冷却水管，所述湿式除尘器为水幕除尘器，所述水幕除尘器包括水槽，所述冷却水腔中的水可通过所述第三循环冷却水管流经所述水槽以实现热交换。根据本专利技术的一些实施例，所述纯化装置为分子筛纯化器。根据本专利技术的一些实施例，所述吸湿区和所述二烧窑炉之间还连通有储气罐。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为本专利技术实施例的高镍三元正极材料烧结工艺废气废热回收简图；图2为本专利技术实施例转轮除湿机的结构简图。附图标记：换热器100、一烧窑炉200、降温区210、引风机300、溴化锂冷水机组400、发生器410、蒸发器420、水幕除尘器500、水槽510、冷凝装置600、冷凝气室610、冷却水腔620、第一循环冷却水管630、第二循环冷却水管640、第三循环冷却水管650、转轮除湿机700、吸湿区710、再生区720、储气罐800、二烧窑炉900、粉尘过滤器1000、分子筛纯化器1100、废气口1110。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。参照图1，一种窑炉废气废热回收系统，包括换热器100、一烧窑炉200、余热制冷装置、湿式除尘器、冷凝装置600、转轮除湿机700、二烧窑炉900、粉尘过滤装置和纯化装置，转轮除湿机700包括吸湿区710和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种窑炉废气废热回收工艺，其特征在于，包括如下步骤：/nS1.新鲜气体经换热器加热后进入一烧窑炉进行反应，反应产生的高温废气进入余热制冷装置热交换后通入湿式除尘器；/nS2.除尘后的废气经冷凝装置除湿后通入转轮除湿机的吸湿区进行深度除水得到一次回收气体；/nS3.所述一次回收气体通入二烧窑炉进行反应，反应产生的高温废气先经过所述换热器将部分热量用于加热新鲜气体，再进入粉尘过滤装置除尘；/nS4.除尘后且带有余热的废气通入所述转轮除湿机的再生区，最后进入纯化装置，得到二次回收气体；/nS5.所述二次回收气体重新通入所述一烧窑炉再利用；/n其中，所述余热制冷装置可用于所述冷凝装置的制冷。/n

【技术特征摘要】
1.一种窑炉废气废热回收工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1.新鲜气体经换热器加热后进入一烧窑炉进行反应，反应产生的高温废气进入余热制冷装置热交换后通入湿式除尘器；
S2.除尘后的废气经冷凝装置除湿后通入转轮除湿机的吸湿区进行深度除水得到一次回收气体；
S3.所述一次回收气体通入二烧窑炉进行反应，反应产生的高温废气先经过所述换热器将部分热量用于加热新鲜气体，再进入粉尘过滤装置除尘；
S4.除尘后且带有余热的废气通入所述转轮除湿机的再生区，最后进入纯化装置，得到二次回收气体；
S5.所述二次回收气体重新通入所述一烧窑炉再利用；
其中，所述余热制冷装置可用于所述冷凝装置的制冷。


2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述余热制冷装置还可用于所述湿式除尘器和/或所述一烧窑炉的降温区和/或所述二烧窑炉的降温区的制冷。


3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述一烧窑炉产生的高温废气直排进入余热制冷装置；所述二烧窑炉产生的高温废气直排进入换热器。


4.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述二次回收气体与所述新鲜气体按体积比10:(1-10)通入所述一烧窑炉。


5.一种窑炉废气废热回收系统，其特征在于，包括换热器(100)、一烧窑炉(200)、余热制冷装置、湿式除尘器、冷凝装置(600)、转轮除湿机(700)、二烧窑炉(900)、粉尘过滤装置和纯化装置，所述转轮除湿机(700)包括吸湿区(710)和再生区(720)，气体经所述换热器(100)进入所述一烧窑炉(200)，所述一烧窑炉(200)的废气依次经过所述余热制冷装置、湿式除尘器、冷凝装置(600)和吸湿区(710)后进入所述二烧窑炉(900)，所述二烧窑炉(900)的废气作为加热介质通入所述换热器(100)，再依次通...

【专利技术属性】
技术研发人员：许帅军，李凤光，刘伟健，阮丁山，李长东，
申请(专利权)人：广东邦普循环科技有限公司，湖南邦普循环科技有限公司，湖南邦普汽车循环有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44