新能源鋰電池負極材料和廢舊鋰電池資源回收再生建設(shè)項目廢氣污染防治措施

新能源鋰電池負極材料和廢舊鋰電池資源回收再生建設(shè)項目廢氣污染防治措施1.1粉塵處理措施可行性分析本項目負極生產(chǎn)工序、正極烘干粉碎工序、負極烘干工序均會產(chǎn)生一定量的粉塵。分別采用脈沖袋式除塵器進行收集處理。袋式除塵器在屬于典型的過濾式除塵，工作原理是依靠編織的或氈織（壓）的濾布做為過濾材料，當含塵氣體通過濾袋時，粉塵被阻留在濾袋的表面，干凈空氣則通過濾袋間的縫隙排出，從而達到分離含塵氣體中粉塵的目的。根據(jù)袋式除塵器清灰方式的不同，又可分為機械振動清灰袋式除塵器、脈沖袋式除塵器、反吹袋式除塵器等，本項目選用的是脈沖袋式除塵器，清灰方式是通過脈沖閥將空氣引入濾袋，使之急劇膨脹震動，加之氣流返鄉(xiāng)吹掃，使富集在濾袋外表面的粉塵層脫落，落入灰斗中。質(zhì)量優(yōu)良的袋式除塵器收塵效率一般可達99.5%以上，經(jīng)咨詢企業(yè)，以上幾個工序收集的粉塵均作為產(chǎn)品，故除塵設(shè)施效率較高。脈沖袋式除塵器工作示意圖見圖6-1。圖6-1脈沖袋式除塵器工作示意圖圖6-1脈沖袋式除塵器工作示意圖根據(jù)工程分析，各工序粉塵經(jīng)袋式除塵器處理后，排放濃度滿足《電池工業(yè)污染物排放標準》(GB30484-2013)表5標準顆粒物濃度≤30mg/m3的要求。本項目采用的袋式除塵器目前應(yīng)用廣泛、技術(shù)成熟、治理效果較好，廢氣污染物可達標排放，防治措施工藝技術(shù)、經(jīng)濟可行。1.2有機廢氣處理措施可行性分析本項目有機廢氣產(chǎn)生環(huán)節(jié)較多：機械拆解工序、正極材料烘干工序、負極材料烘干工序、溶劑回收工序，各工段廢氣經(jīng)風(fēng)機引至有機廢氣處理設(shè)備進行處理，然后經(jīng)20m高排氣筒排放。1.2.1有機廢氣治理措施有機廢氣凈化的方法有直接燃燒法、催化燃燒法、活性炭吸附法、吸收法、冷凝法等。各種方法的主要優(yōu)缺點見表6-1。表6-1有機廢氣主要凈化方法比較方法原理優(yōu)點缺點適用范圍吸附法廢氣的分子擴散到固體吸附劑表面，有害成分被吸附而達到凈化可處理含有低濃度的碳氫化合物和低溫廢氣；溶劑可回收，進行有效利用；處理程度可以控制。處理效率高，達到85%以上活性炭的再生和補充需要花費的費用多；在處理廢氣時要預(yù)先除塵適用常溫、低濃度、廢氣量較小時的廢氣治理UV光氧催化氧化法利用UV紫外線光束和生成的O3對有機廢氣催化氧化，生成CO2和H2O處理風(fēng)量大，無毒、安全、穩(wěn)定性好、催化活性高、見效快、低耗電、可重復(fù)使用等優(yōu)點。發(fā)生電子和空穴對的轉(zhuǎn)移速度慢，復(fù)合率較高，通常只能用紫外光活化適用常溫、中高濃度的廢氣治理直接燃燒法（RTO）廢氣引入燃燒室與火焰直接接觸，使有害物燃燒生成CO2和H2O，使廢氣凈化燃燒效率高，管理容易；僅燒嘴需經(jīng)常維護，維護簡單；裝置占地面積??；不穩(wěn)定因素少，可靠性高。凈化效率高，可達99%以上。處理溫度高，需燃料費高；燃燒裝置、燃燒室、熱回收裝置等設(shè)備造價高；處理像濃度低、風(fēng)量大的廢氣不經(jīng)濟適用于有機溶劑含量高、濕度高的廢氣治理催化燃燒法（RCO）在催化劑作用下，使有機物廢氣在引燃點溫度以下燃燒生成CO2和H2O而被凈化與直接燃燒法相比，能在低溫下氧化分解，燃料費可省1/2；裝置占地面積小；NOx生成少。凈化效率高，可達95%以上。催化劑價格高，需考慮催化劑中毒和催化劑壽命；必須進行前處理除去塵埃等；催化劑和設(shè)備價格高。另外對低濃度的有機廢氣處理效果不佳，需先對低濃度廢氣進行吸附，解吸濃縮后處理，工藝較為復(fù)雜適用于廢氣溫度高、流量小、有機溶劑濃度高、含雜質(zhì)少的場合吸收法液體作為吸收劑，使廢氣中有害氣體被吸收劑所吸收從而達到凈化設(shè)備費用低，運轉(zhuǎn)費用少；無爆炸、火災(zāi)等危險，安全性高；適宜處理和揮發(fā)室排出廢氣需要對產(chǎn)生廢水進行二次處理，對涂料品種有限制，凈化效率不高，約為50%適用于高、低濃度有機廢氣冷凝法降低有害氣體的溫度，能使其某些成分冷凝成液體的原理設(shè)備、操作條件簡單，回收物質(zhì)純度高。凈化效率低，不能達到標準要求適用于組分單一的高濃度有機廢氣根據(jù)工程分析，本項目有機廢氣具有以下特點：產(chǎn)生濃度高、廢氣源較為穩(wěn)定，有機廢氣以NMP、環(huán)己醇及其他輕質(zhì)有機物為主，經(jīng)查閱以上物質(zhì)的燃燒性質(zhì)：遇明火、高溫可燃。故本項目有機廢氣具有可燃性。經(jīng)綜合比選，并與建設(shè)單位溝通，最終確定采用1套直接燃燒法（RTO）處理全廠有機廢氣。1.2.2蓄熱式焚燒工藝原理及處理效率（1）工藝原理蓄熱式燃燒爐（RTO）是把生產(chǎn)排出的有機廢氣經(jīng)過蓄熱陶瓷的加熱后，溫度迅速提升，在爐膛內(nèi)燃氣燃燒加熱作用下，溫度達到680～1050℃，有機廢氣中的VOCs在此高溫下直接分解成二氧化碳和水蒸氣，形成的高溫?zé)煔?，然后流?jīng)溫度低的蓄熱陶瓷，大量熱能即從煙氣中轉(zhuǎn)移至蓄熱體，用來加熱下一次循環(huán)的待分解有機廢氣，高溫?zé)煔獾淖陨頊囟却蠓认陆担俳?jīng)過熱回收系統(tǒng)和其他介質(zhì)發(fā)生熱交換，煙氣溫度進一步降低，最后排至室外大氣。焚燒產(chǎn)生的高溫氣體經(jīng)特制的陶瓷熱體，使陶瓷體升溫而“蓄熱”，此“蓄熱”用于預(yù)熱續(xù)進入的有機廢氣，從而節(jié)省廢氣升溫的燃料消耗。圖6-2蓄熱式焚燒設(shè)備運行流程RTO設(shè)備有三個對稱的蓄熱室和二燃燒室，有機廢氣在鼓風(fēng)機作用下先進入陶瓷蓄熱室（1），吸收熱量后進入燃燒室，蓄熱室（1）因放熱而降溫，燃燒升溫后的氣體進入蓄熱室（2），通過熱交換把熱量貯存在蓄熱室（2）的陶瓷蓄熱體中，然后排出。同時蓄熱室（3）空間中殘留未處理有機廢氣被凈化后的氣體反吹回燃燒室進行焚化處理。經(jīng)過一定時間（比如2分鐘）后，氣流改變方向從蓄熱室（2）進入燃燒室，通過蓄熱室（2）吸收熱量升溫后，在爐膛內(nèi)高溫裂解，最后經(jīng)蓄熱室（3）熱交換后排放，同時蓄熱室（1）處于反吹狀態(tài)，經(jīng)一斷時間后，氣流再改變方向，不斷在交替循環(huán)，保證燃燒室溫度，并節(jié)約能源，具有較高的去除率和換熱效率。（2）設(shè)備組成圖6-3蓄熱式焚燒設(shè)備組成1、RTO爐體*燃燒室燃燒室是熱氧化系統(tǒng)中的主要設(shè)備，殼體采用6mm的Q235-A碳鋼板，外表面設(shè)型鋼加強筋，殼體良好密封，廢氣在爐膛內(nèi)經(jīng)過復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)，使廢氣中的有機物徹底氧化分解。燃燒陶瓷纖維，最外層以鋼板為保護層，熱氧化室外壁為環(huán)境溫度+25℃，升溫不超過60℃。燃燒室設(shè)有熱電偶，及時反應(yīng)室內(nèi)溫度，便于及時調(diào)節(jié)燃在燃燒室上部設(shè)有防爆口，以防止爐膛內(nèi)煙氣爆燃時對爐體的損壞。每個燃燒室裝一個帶比例調(diào)節(jié)燃燒器。每個燃燒器的供熱能力是通過爐膛內(nèi)的溫度反饋信號經(jīng)過調(diào)節(jié)器自動進行調(diào)節(jié)，此外燃燒系統(tǒng)還帶有點火前的自動預(yù)吹掃、熄火保護、超溫報警和超溫自動切斷燃料供給等功能。當燃燒器啟動后，燃定指示燈運行，當在運行過程中出現(xiàn)意外熄火，光敏電阻檢測不到火焰，程序控制器自動停機同時故障輸出并且運行鎖定，待除鎖定后方可重新開始啟動程序。*蓄熱室由三個蓄熱室且成，分別輪流進行蓄熱、放熱、清掃。蓄熱室內(nèi)裝滿蜂窩陶瓷蓄熱體，殼體材料良好密封，爐蓖支撐陶瓷蓄熱體及鞍環(huán)陶瓷，材料碳鋼。蓄熱室的作用是將煙氣的部分熱量由蓄熱陶瓷蓄存起來，用于預(yù)熱廢氣，使廢氣進入爐膛時氧化燃燒更徹底，甚至可以直接引燃廢氣，因此可以明顯節(jié)約燃料。2、爐體內(nèi)保溫爐體氧化室及蓄熱室內(nèi)保濕采用耐火硅酸鋁纖維，耐熱1200℃，絨重220kg/m2，氧化室及蓄熱室高溫區(qū)厚約220mm，蓄熱室低溫區(qū)厚約150mm。內(nèi)保溫共三層，其中含兩層硅酸鋁纖維氈及一層硅酸纖維模塊。硅酸鋁纖維模塊內(nèi)設(shè)置耐熱鋼骨架，用錨固件固定在爐體殼體上。耐火硅酸鋁纖維外表面涂敷耐高溫抹面。3、陶瓷蓄熱體陶瓷蓄熱體特點是比表面積大（680m2/m3），阻力小，熱容量大，耐溫高可達1200℃，耐酸度99.5%，吸水率小于0.5%，壓碎力大于4kgf/cm3，熱脹冷縮系數(shù)?。?.7×10-8/℃）,抗裂性能好，壽命長。4、燃燒系統(tǒng)采用燃氣比例調(diào)節(jié)式燃燒器，此燃燒器的特點是可進行連續(xù)比例調(diào)節(jié)（燃氣調(diào)節(jié)范圍30：1），高壓點火，可適應(yīng)多種情況。系統(tǒng)含助燃風(fēng)機（國產(chǎn)）、高壓點火變壓器、比例調(diào)節(jié)閥、UV火焰探測器等。供燃料安全閥組含穩(wěn)壓閥，穩(wěn)定燃氣壓力；含有高低壓保護，假如燃燒器前管路燃氣泄露等原因壓力過低，則起低壓保護作用；假如燃燒器前管理穩(wěn)壓閥壞掉，或是堵塞管路致使燃氣壓力超高，則起高壓保護作用；含燃氣快速切斷閥；含比例調(diào)節(jié)閥，根據(jù)爐膛所需的溫度變化來調(diào)節(jié)其張開的角度，節(jié)省燃料，燃料和助燃空氣同步變化，穩(wěn)定燃燒。點火管路含穩(wěn)壓閥，穩(wěn)定供氣壓力。點火是高壓打火與氣路電磁閥同時動作，類似打火機原理。UV火焰探測器時刻對燃燒器火焰進行感應(yīng)，正常燃燒時，火焰信號顯示，當無火焰時，供燃料管路電磁閥關(guān)閉狀態(tài)；燃燒火焰熄滅時，供燃料管路電磁閥自動關(guān)閉切斷燃料，起安全保護作用。配燃燒控制柜，內(nèi)置時間繼電器、高壓點火器、高溫限制器、火焰控制器等。5、控制系統(tǒng)系統(tǒng)采用PLC對RTO進行自動控制，人機界面對整個系列運行工況進行實時監(jiān)控。爐膛內(nèi)的高溫傳感器能反饋爐膛溫度信息，改變比例控制燃燒器的供熱能力，使爐膛溫度保持穩(wěn)定；當爐膛溫度超過上限溫度時，系統(tǒng)將打開高溫排放閥，超過上上限溫度時，系統(tǒng)將自動報警，系統(tǒng)將自動停機。RTO采用由廢氣入口的壓力傳播器負壓信號控制入口風(fēng)機變頻器，從而控制調(diào)節(jié)入口風(fēng)機風(fēng)量。（3）運行參數(shù)本項目所用蓄熱式焚燒爐主要技術(shù)參數(shù)見表6-2。表6-2主要技術(shù)參數(shù)一覽表處理風(fēng)量22000m3/h濃度范圍937.5~4355mg/m3（均值1045mg/m3）排放標準非甲烷總烴≤50mg/m3進氣溫度50℃環(huán)境溫度（平均）20℃加熱方式天然氣燃燒器最大功率1170kw（100000kcal/h）數(shù)量2個調(diào)節(jié)比96:1蓄熱體材料材質(zhì)陶瓷裝量30m3送風(fēng)機（防爆）15kw反吹風(fēng)機4kw風(fēng)機控制變頻器安全形勢防爆模式系統(tǒng)控制PLC控制+人機界面操作模式自動+手動（4）天然氣消耗情況估算①有機物熱值環(huán)己醇：8907kJ/kg；NMP：3010kJ/kg。天然氣熱值37.59MJ/m3。②根據(jù)工程分析核算，有機廢氣中環(huán)己醇的含量約占37%左右，NMP含量約占63%（估算情況下，不考慮其他輕質(zhì)溶劑），假設(shè)有機廢氣完全燃燒，則燃燒過程中放熱量約為119380.5kJ/h。陶瓷蓄熱體的能量利用效率取90%。③空氣的密度為1.09kg/m3（按50℃，標準大氣壓計），進氣量22000m3/h，相當于23980kg/h。則其中占有的有機廢氣的量（22.99kg/h）基本可忽略?？諝獾谋葻崛菁s為1030J/（kg·℃）。按照進出空氣溫度差為30℃計（進氣溫度為50℃，出氣溫度為80℃），則RTO設(shè)備正常運行理論所需的熱量約為：Q=Cm△t=1030×26400×30=815760kJ/h?？紤]到RTO設(shè)備散熱及其他因素影響，預(yù)計RTO設(shè)備正常運行所需的熱量約為815760×1.1=897336kJ/h。④根據(jù)上述數(shù)據(jù)，本項目焚燒設(shè)備天然氣消耗量約為（897336-119380.5×0.9）÷37590≈21m3/h。經(jīng)估算，本項目RTO焚燒設(shè)備天然氣消耗量約21m3/h（10.08萬m3/a），年運行費用約為32萬元。天然氣屬于清潔能源，該設(shè)備天然氣消耗量較少，因燃料燃燒產(chǎn)生的污染物極少，對環(huán)境影響較小，不再詳細計算。（5）處理效率該設(shè)備運行費用省，有機廢氣的處理效率高，不會發(fā)生催化劑中毒現(xiàn)象，因此國際上較先進設(shè)備的VOCs處理較多采用這種方法，正常運轉(zhuǎn)的情況下，處理效率可達到99%以上。根據(jù)核算，本項目各工序有機廢氣（共計101.37t/a，22.99kg/h）經(jīng)風(fēng)機引入1套蓄熱式焚燒設(shè)備，該設(shè)備進氣口濃度約為1045mg/m3（風(fēng)量22000m3/h），經(jīng)焚燒處理后，有機廢氣排放濃度為11.0mg/m3（排放量0.23kg/h，1.01t/a），經(jīng)20m高排氣筒排放，滿足《電池工業(yè)污染物排放標準》(GB30484-2013)表5標準非甲烷總烴排放濃度≤50mg/m3的要求。綜上，本項目針對不同的有機廢氣產(chǎn)生特點，采用合適的處理工藝，處理效率較高，滿足排放標準的要求，處理措施可行。1.3導(dǎo)熱油爐煙氣本項目導(dǎo)熱油爐使用市政天然氣，屬于清潔能源，因此不再考慮采用治理裝置進行廢氣治理，燃燒后通過8m高的排氣筒排入大氣，根據(jù)核算，所排廢氣可滿足《鍋爐大氣污染物排放標準》（GB13271-2014）表2燃氣鍋爐標準的要求，對環(huán)境影響較小。1.4職工生活食堂油煙（1）工藝原理本項目職工食堂產(chǎn)生的油煙建議采用組合式油煙凈化機組去除油煙。組合式油煙凈化機組由初凈化段、離心風(fēng)機段、消聲吸附段和高效凈化段組成。其原理為含油氣流在初凈化段分離大部分油和固體顆粒，定期收集到集油盒內(nèi)，通過離心風(fēng)機分離進一步去除油煙中的油和固體顆粒；消聲片表面吸附油煙后到高效凈化段進一步去除微小油顆粒，凈化后的潔凈空氣經(jīng)消聲處理后排入空氣中。（2）治理效果分析本項目職工食堂通過安裝油煙凈化裝置后，由專用排氣筒由樓頂排出，其油煙凈化效率在85%以上油煙排放濃度為1.1mg/m3，滿足《飲食業(yè)油煙排放標準（試行）》（GB18483-2001）中型類的標準要求（排放濃度低于2mg/m3），污染防治措施可行。1.5無組織廢氣防治措施本項目無組織廢氣主要為集氣罩未收集到的粉塵和溶劑罐區(qū)產(chǎn)生的少量有機廢氣。針對粉塵，評價提出，應(yīng)加強工人操作管理，盡量降低落差，定期對各管道、軟連接檢查，防止跑冒，在采取上述措施后，經(jīng)車間阻隔，可有效降低無組織粉塵40%以上。溶劑罐區(qū)由于蒸發(fā)及呼吸作用會產(chǎn)生少量的有機廢氣，應(yīng)加強生產(chǎn)過程中的溶劑回收管理，防止跑冒滴漏，降低溶劑溫度，密閉措施良好。另外加強廠區(qū)及周邊綠化，選擇對粉塵和有機廢氣吸附能力強的喬木、灌木等植物進行種植，減少無組織廢氣對周圍環(huán)境的影響。1.6非正常工況廢氣防治措施非正常工況一般包括：開停車、突發(fā)性停電、環(huán)保設(shè)施故障等。本項目為應(yīng)對非正常工況采取如下措施：開停車：開車前，首先運行所有的廢氣處理設(shè)備，然后再開啟各生產(chǎn)設(shè)備，使生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢氣都能得到有效治理；停車前首先逐步停止生產(chǎn)設(shè)備的運行，同時繼續(xù)保持環(huán)保治理設(shè)備的運轉(zhuǎn)，待廢氣全部排出后方可停止運行，采取以上措施后，能確保生產(chǎn)設(shè)備在開停車時排出的污染物均得到有效治理。計劃停電一般均提前通知，同時企業(yè)配備雙回路電源，避免突發(fā)性停電對正常生產(chǎn)造成影響。袋式除塵器進風(fēng)口安裝U型壓差計和壓差報警器，若壓差增高，有可能是濾袋出現(xiàn)堵塞、濾袋上有水汽冷凝、灰斗積灰過多以致堵塞濾袋等情況；若出現(xiàn)壓差降低，有可能出現(xiàn)了濾袋破損松脫、進風(fēng)側(cè)管道堵塞或閥門關(guān)閉等情況。壓差報警器一旦報警，立即停止相關(guān)工段生產(chǎn)并組織人員檢修。設(shè)專人管理環(huán)保設(shè)施，定期檢查各環(huán)保設(shè)施運行情況，一旦發(fā)現(xiàn)故障，立即停止相關(guān)工段作業(yè)組織檢修。定期檢查風(fēng)機的運行情況，一旦發(fā)現(xiàn)故障，立即停止相關(guān)工段作業(yè)組織檢修。由專人負責(zé)管理記錄臺賬，每日監(jiān)測進出口并廢水污染防治措施（1）清洗廢水預(yù)處理設(shè)施本項目清洗廢水中溶解了大量的有機物質(zhì)（包括NMP、環(huán)己醇、電解液、極粉中含有的有機物等）、鹽類（正極極粉、負極極粉）及金屬離子（鐵、鋰、鎳、鈷、錳）等。故這部分清洗廢水成分復(fù)雜，COD濃度高，SS濃度高，可生化性低。針對車間產(chǎn)生的含鎳、鈷廢水，應(yīng)設(shè)計對其車間內(nèi)單獨收集處理，鎳屬于第一類污染物，必須在車間處理設(shè)施排放口達標。根據(jù)《電池工業(yè)污染物排放標準》（GB30484-2013）的要求，鈷應(yīng)在車間處理設(shè)施排放口達標。生產(chǎn)廢水單獨設(shè)置1套預(yù)處理設(shè)施，工藝為“中和+絮凝沉淀”。工藝流程圖見圖6-4。生產(chǎn)廢水生產(chǎn)廢水沉淀池石灰乳、PAC、PAM污泥調(diào)節(jié)pH至11~13調(diào)節(jié)池NaOH進入后續(xù)處理環(huán)節(jié)圖6-4生產(chǎn)廢水預(yù)處理設(shè)施工藝流程清洗廢水進入調(diào)節(jié)池，人工加入氫氧化鈉，pH：11~13，使鎳離子（Ni2+）、鈷離子（Co2+）與氫氧根（OH-）生成Ni(OH)2沉淀和Co(OH)2沉淀。在沉淀池內(nèi)加入絮凝劑加速沉淀，使產(chǎn)生的不溶性的金屬氫氧化物沉淀顆粒凝結(jié)為大塊的絮體沉淀，后進入沉淀池中沉淀除去（建議沉淀池與污水處理站同時建設(shè)，設(shè)置污水處理站附近）。該方法具有去除率高、設(shè)備簡單、占地面積小、操作方便等優(yōu)點。（2）廠區(qū)污水處理設(shè)施根據(jù)《電池工業(yè)污染物排放標準》（GB30484-2013）的要求，新建的企業(yè)，廠區(qū)廢水可排入公共污水處理系