一种锂电正极材料窑炉尾气热量回收系统的制作方法

1.本发明涉及工业尾气回收再利用技术领域，特别涉及一种锂电正极材料窑炉尾气热量回收系统。


背景技术：

2.正极材料作为锂电池的核心关键材料，其电化学性能、制造技术的研发提升是促进动力电池及新能源汽车健康、快速发展的重要技术研发着力点、突破口与推动力。正极材料使用辊道窑、回转窑进行材料合成，用高温固相法合成正极材料，窑炉内部温度高达800℃以上，尾气经过窑炉冷却段排出后的温度在200℃左右。由于尾气排放量大、温度高，为保证尾气排放能够符合大气排放标准，常规处理方法是通过水幕喷淋处理后对空排放，实现降温的目的；接着再进入后续处理，实现环保排放的目的；然而，这种单纯水幕喷淋的排放方式会导致水幕喷淋水消耗量大，以及热能浪费的情况。


技术实现要素：

3.本发明提供一种锂电正极材料窑炉尾气热量回收系统，用以解决传统的锂电正极材料生产制备过程中产生的窑炉尾气进行有效净化处理的同时，将后续喷淋水耗进行有效节省，有效降低了生产成本；以及，通过对尾气热量进行回收，实现能源有效利用的目的。
4.本发明提供一种锂电正极材料窑炉尾气热量回收系统，包括：
5.窑炉风机，用于将窑炉尾气进行引流至带有第一换热器的尾气排出管道，所述第一换热器用于对第一管道进行换热；
6.第二换热器，所述第二换热器与所述第一换热器相连，且所述第二换热器用于对第二管道进行换热；
7.所述尾气排出管道的输出端连接后端处理装置。
8.优选的，所述第一管道内为氧气，经所述第一换热器换热后的氧气用于输出至窑炉的用气点。
9.优选的，所述第二管道为生产用水管道，经所述第二换热器换热后的生产用水用于输出至生产用水点。
10.优选的，所述第一换热器和第二换热器均为翅片式换热管。
11.优选的，经所述第二换热器换热后的窑炉尾气温度小于等于50摄氏度。
12.优选的，所述窑炉风机为工业防尘风机。
13.优选的，所述后端处理装置为喷淋装置，尾气排出管道的输出端用于将窑炉尾气引流至喷淋装置进行三次降温；
14.所述喷淋装置内部顶端设置有一排喷淋水枪，并且在每个喷淋水枪的旁边均安装有耐高温温度传感器。
15.优选的，所述喷淋装置进行三次降温的过程包括：首先根据所有耐高温温度传感器采集到的数值得到喷淋装置内部的整体综合温度并控制喷淋装置进行第一次降温的喷
淋时间，并且第一次喷淋所有的喷淋水枪均按照最大的喷淋速度进行喷淋；
16.在第一次降温的喷淋时间结束后，再次根据每个耐高温温度传感器采集到的数值控制每个耐高温温度传感器旁边的喷淋水枪的喷淋速度，并按照第一次降温的喷淋时间进行第二次降温喷淋；
17.在第二次降温的喷淋时间结束后，再根据每个耐高温温度传感器采集到的数值控制每个耐高温温度传感器旁边的喷淋水枪的开关使能；
18.其中，开关使能关闭的喷淋水枪不进行喷淋，开关使能开启的喷淋水枪以最大的喷淋速度进行喷淋，并按照第一次降温的喷淋时间进行第三次降温喷淋，从而完成所述喷淋装置进行三次降温的过程，并且在可靠降温的前提下节约喷淋用水。
19.优选的，还包括利用喷淋装置进行三次降温的方法，所述方法包括以下步骤：
20.步骤a1：利用公式(1)根据所述所有耐高温温度传感器采集到的数值得到喷淋装置内部的整体综合温度并控制喷淋装置进行第一次降温的喷淋时间
[0021][0022]
其中t表示喷淋装置进行第一次降温的控制喷淋时间；t0表示喷淋装置进行喷淋的预设最小喷淋时间；q(i)表示第一次降温喷淋前第i个耐高温温度传感器采集到的温度值；q0表示进行三次降温喷淋后的预设最终目标温度值；n表示所述所有耐高温温度传感器的总个数同时也是喷淋水枪的总个数；表示将i的值从1取值到n代入到括号内得到括号内的最大值；f{}表示取正数函数，若括号内的数值为正数则函数值为括号内的数值，若括号内的数值为0或负数则函数值为0；
[0023]
根据所述第一次降温的控制喷淋时间，控制所述喷淋装置以最大喷淋速度v
max
进行喷淋t时间；
[0024]
步骤a2：在第一次降温的喷淋时间结束后，利用公式(2)根据每个耐高温温度传感器采集到的数值控制每个耐高温温度传感器旁边的喷淋水枪的喷淋速度
[0025][0026]
其中v(a)表示第a个耐高温温度传感器旁边的喷淋水枪的喷淋控制速度；q(a)表示第一次降温的喷淋结束后第二次降温喷淋前第a个耐高温温度传感器采集到的温度值；表示将a的值从1取值到n代入到括号内得到括号内的最大值；v
max
表示所述喷淋水枪的最大喷淋速度；
[0027]
根据所述第a个耐高温温度传感器旁边的喷淋水枪的喷淋控制速度控制对应的喷淋水枪以v(a)的速度进行第二次降温喷淋t时间，其中，若v(a)＝0则表示对应的喷淋水枪不出水不进行喷淋；
[0028]
步骤a3：在第二次降温的喷淋时间结束后，利用公式(3)根据每个耐高温温度传感器采集到的数值控制每个耐高温温度传感器旁边的喷淋水枪的开关使能
[0029][0030]
其中e(k)表示第k个耐高温温度传感器旁边的喷淋水枪的开关使能控制值；q(e)表示第二次降温的喷淋结束后第三次降温喷淋前第e个耐高温温度传感器采集到的温度值；表示将e的值从1取值到2代入到括号内若存在一个或一个以上的e值满足括号内的算式则函数值为1，反之函数值为0；表示将e的值从k-1取值到k+1代入到括号内若存在一个或一个以上的e值满足括号内的算式则函数值为1，反之函数值为0；表示将e的值从n-1取值到n代入到括号内若存在一个或一个以上的e值满足括号内的算式则函数值为1，反之函数值为0；
[0031]
若e(k)＝0，则控制第k个耐高温温度传感器旁边的喷淋水枪的开关使能关闭，不进行喷淋；
[0032]
若e(k)＝1，则控制第k个耐高温温度传感器旁边的喷淋水枪的开关使能打开，以最大喷淋速度进行喷淋；
[0033]
按照上述打开的喷淋水枪以最大喷淋速度进行喷淋t时间，从而完成三次喷淋。
[0034]
本发明的技术方案和有益效果如下：
[0035]
本发明提供一种锂电正极材料窑炉尾气热量回收系统，包括：窑炉风机，用于将窑炉尾气进行引流至带有第一换热器的尾气排出管道，所述第一换热器用于对第一管道进行换热；第二换热器，所述第二换热器与所述第一换热器相连，且所述第二换热器用于对第二管道进行换热；所述尾气排出管道的输出端连接后端处理装置。本发明用以解决传统的锂电正极材料生产制备过程中产生的窑炉尾气进行有效净化处理的同时，将后续喷淋水耗进行有效节省，有效降低了生产成本；以及，通过对尾气热量进行回收，实现能源有效利用的目的。
[0036]
具体的，工作原理如下：高温的窑炉尾气通过窑炉风机到第一换热器与氧气进行换热，换热后的氧气到窑炉的一个或多个用气点，第一换热器采用高效的翅片式换热管；第一换热器与第二换热器相连，通过第二换热器与生产水换热，加热后的生产水到一个或多个生产用水使用点，第二换热器采用也使用高效的翅片式换热管，经过对氧气和生产用水的两级降温后，从尾气排出管道排出的窑炉尾气温度降至50℃或以下，并进入后续处理装置；通过上述热源的回收处理后，将200℃的高温尾气降至50℃左右，再次进入喷淋装置，减少水量消耗和电耗，同时加热氧气和生产水，降低生产成本；有效提高了锂电池正极材料制备过程中的生产效率，使得其降温效率更高，更加节省生产用水用电。
[0037]
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
[0038]
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0039]
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
[0040]
在附图中：
[0041]
图1为本发明的结构示意图；
[0042]
其中，1-氧气，2-生产水，3-窑炉尾气，a-窑炉风机，b-第一换热器，c-第二换热器。
具体实施方式
[0043]
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0044]
根据图1所示，本发明实施例提供了一种锂电正极材料窑炉尾气3热量回收系统，包括：
[0045]
窑炉风机a，用于将窑炉尾气3进行引流至带有第一换热器b的尾气排出管道，所述第一换热器b用于对第一管道进行换热；
[0046]
第二换热器c，所述第二换热器c与所述第一换热器b相连，且所述第二换热器c用于对第二管道进行换热；
[0047]
所述尾气排出管道的输出端连接后端处理装置。
[0048]
本发明用以解决传统的锂电正极材料生产制备过程中产生的窑炉尾气3进行有效净化处理的同时，将后续喷淋水耗进行有效节省，有效降低了生产成本；以及，通过对尾气热量进行回收，实现能源有效利用的目的。
[0049]
具体的，工作原理如下：
[0050]
高温的窑炉尾气3通过窑炉风机a到第一换热器b与氧气1进行换热，换热后的氧气1到窑炉的一个或多个用气点，第一换热器b采用高效的翅片式换热管；第一换热器b与第二换热器c相连，通过第二换热器c与生产水2换热，加热后的生产水2到一个或多个生产用水使用点，第二换热器c采用也使用高效的翅片式换热管，经过对氧气1和生产用水的两级降温后，从尾气排出管道排出的窑炉尾气3温度降至50℃或以下，并进入后续处理装置；通过上述热源的回收处理后，将200℃的高温尾气降至50℃左右，再次进入喷淋装置，减少水量消耗和电耗，同时加热氧气1和生产水2，降低生产成本。有效提高了锂电池正极材料制备过程中的生产效率，使得其降温效率更高，更加节省生产用水用电。
[0051]
在一个实施例中，所述第一管道内为氧气1，经所述第一换热器b换热后的氧气1用于输出至窑炉的用气点。
[0052]
该实施例中，所述第一管道内的氧气1经由第一换热器b进行换热后，将窑炉尾气3的热能进行传输至氧气1管道，再经氧气1管道将加热后的氧气1传输至窑炉的氧气1用气点，使得氧气1燃烧过程中更加充分，同时，还实现将窑炉尾气3进行一次降温的目的。
[0053]
在一个实施例中，所述第二管道为生产用水管道，经所述第二换热器c换热后的生产用水用于输出至生产用水点。
[0054]
该实施例中，所述第二管道内的生产用水用于经生产用水管道进行第二换热器c进行换热后，将窑炉尾气3的热能进行传输至第二管道内的生产用水，使得生产用水进行加热；同时，还实现将窑炉尾气3进行二次降温的目的。
[0055]
在一个实施例中，所述第一换热器b和第二换热器c均为翅片式换热管。所述窑炉风机a为工业防尘风机。
[0056]
该实施例中，所述翅片式换热器的换热效能更高，且使用寿命更长。所述窑炉风机a设为工业防尘风机，可提高窑炉风机a的使用寿命，减少窑炉风机a因灰尘导致故障的情况。
[0057]
在一个实施例中，经所述第二换热器c换热后的窑炉尾气3温度小于等于50摄氏度。所述后端处理装置为喷淋装置，尾气排出管道的输出端用于将窑炉尾气3引流至喷淋装置进行三次降温。
[0058]
该实施例中，经所述第一换热器b和第二换热器c分别进行换热虎的窑炉尾气3温度可从200摄氏度左右降低至50摄氏度左右；最后再经传统的喷淋装置进行三次降温，实现喷淋装置的喷水量大大降低，且降温效率更高，提高了换热效率同时，还可减少用水量和耗电量。
[0059]
在一个实施例中，所述喷淋装置进行三次降温的过程包括，所述喷淋装置内部顶端设置有一排喷淋水枪，并且在每个喷淋水枪的旁边均安装有耐高温温度传感器，首先根据所述所有耐高温温度传感器采集到的数值得到喷淋装置内部的整体综合温度并控制喷淋装置进行第一次降温的喷淋时间，并且第一次喷淋所有的喷淋水枪均按照最大的喷淋速度进行喷淋，在第一次降温的喷淋时间结束后，再次根据每个耐高温温度传感器采集到的数值控制每个耐高温温度传感器旁边的喷淋水枪的喷淋速度，并按照第一次降温的喷淋时间进行第二次降温喷淋，在第二次降温的喷淋时间结束后，再根据每个耐高温温度传感器采集到的数值控制每个耐高温温度传感器旁边的喷淋水枪的开关使能，开关使能关闭的喷淋水枪不进行喷淋，开关使能开启的喷淋水枪以最大的喷淋速度进行喷淋，并按照第一次降温的喷淋时间进行第三次降温喷淋，从而完成所述喷淋装置进行三次降温的过程，并且在可靠降温的前提下节约喷淋用水，
[0060]
其具体步骤包括，
[0061]
步骤a1：利用公式(1)根据所述所有耐高温温度传感器采集到的数值得到喷淋装置内部的整体综合温度并控制喷淋装置进行第一次降温的喷淋时间
[0062][0063]
其中t表示喷淋装置进行第一次降温的控制喷淋时间；t0表示喷淋装置进行喷淋的预设最小喷淋时间；q(i)表示第一次降温喷淋前第i个耐高温温度传感器采集到的温度值；q0表示进行三次降温喷淋后的预设最终目标温度值；n表示所述所有耐高温温度传感器的总个数同时也是喷淋水枪的总个数；表示将i的值从1取值到n代入到括号内得到括号内的最大值；f{}表示取正数函数，若括号内的数值为正数则函数值为括号内的数值，若括号内的数值为0或负数则函数值为0；
[0064]
根据所述第一次降温的控制喷淋时间，控制所述喷淋装置以最大喷淋速度v
max
进行喷淋t时间；
[0065]
步骤a2：在第一次降温的喷淋时间结束后，利用公式(2)根据每个耐高温温度传感器采集到的数值控制每个耐高温温度传感器旁边的喷淋水枪的喷淋速度
[0066][0067]
其中v(a)表示第a个耐高温温度传感器旁边的喷淋水枪的喷淋控制速度；q(a)表示第一次降温的喷淋结束后第二次降温喷淋前第a个耐高温温度传感器采集到的温度值；表示将a的值从1取值到n代入到括号内得到括号内的最大值；v
max
表示所述喷淋水枪的最大喷淋速度；
[0068]
根据所述第a个耐高温温度传感器旁边的喷淋水枪的喷淋控制速度控制对应的喷淋水枪以v(a)的速度进行第二次降温喷淋t时间(若v(a)＝0则表示对应的喷淋水枪不出水不进行喷淋)；
[0069]
步骤a3：在第二次降温的喷淋时间结束后，利用公式(3)根据每个耐高温温度传感器采集到的数值控制每个耐高温温度传感器旁边的喷淋水枪的开关使能
[0070][0071]
其中e(k)表示第k个耐高温温度传感器旁边的喷淋水枪的开关使能控制值；q(e)表示第二次降温的喷淋结束后第三次降温喷淋前第e个耐高温温度传感器采集到的温度值；表示将e的值从1取值到2代入到括号内若存在一个或一个以上的e值满足括号内的算式则函数值为1，反之函数值为0；表示将e的值从k-1取值到k+1代入到括号内若存在一个或一个以上的e值满足括号内的算式则函数值为1，反之函数值为0；表示将e的值从n-1取值到n代入到括号内若存在一个或一个以上的e值满足括号内的算式则函数值为1，反之函数值为0；
[0072]
若e(k)＝0，则控制第k个耐高温温度传感器旁边的喷淋水枪的开关使能关闭，不进行喷淋；
[0073]
若e(k)＝1，则控制第k个耐高温温度传感器旁边的喷淋水枪的开关使能打开，以最大喷淋速度进行喷淋；
[0074]
按照上述打开的喷淋水枪以最大喷淋速度进行喷淋t时间，从而完成三次喷淋；
[0075]
上述技术方案的有益效果是：利用步骤a1的公式(1)根据所述所有耐高温温度传感器采集到的数值得到喷淋装置内部的整体综合温度并控制喷淋装置进行第一次降温的喷淋时间，从而可靠的以最大喷淋速度快速的将整体温度降下来，同时不长时间的保持最大喷淋速度进行喷淋，节约水资源的利用；然后利用步骤a2的公式(2)根据每个耐高温温度传感器采集到的数值控制每个耐高温温度传感器旁边的喷淋水枪的喷淋速度，从而根据温度进行相应的喷淋，最大限度的在达到喷淋目的的情况下节约水资源；最后利用步骤a3的公式(3)根据每个耐高温温度传感器采集到的数值控制每个耐高温温度传感器旁边的喷淋水枪的开关使能，进而优先进行关停无关紧要的喷淋水枪防止后期在关停的过程中浪费水资源。
[0076]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围
之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种锂电正极材料窑炉尾气热量回收系统，其特征在于，包括：窑炉风机，用于将窑炉尾气进行引流至带有第一换热器的尾气排出管道，所述第一换热器用于对第一管道进行换热；第二换热器，所述第二换热器与所述第一换热器相连，且所述第二换热器用于对第二管道进行换热；所述尾气排出管道的输出端连接后端处理装置。2.如权利要求1所述的一种锂电正极材料窑炉尾气热量回收系统，其特征在于，所述第一管道内为氧气，经所述第一换热器换热后的氧气用于输出至窑炉的用气点。3.如权利要求1所述的一种锂电正极材料窑炉尾气热量回收系统，其特征在于，所述第二管道为生产用水管道，经所述第二换热器换热后的生产用水用于输出至生产用水点。4.如权利要求1所述的一种锂电正极材料窑炉尾气热量回收系统，其特征在于，所述第一换热器和第二换热器均为翅片式换热管。5.如权利要求1所述的一种锂电正极材料窑炉尾气热量回收系统，其特征在于，经所述第二换热器换热后的窑炉尾气温度小于等于50摄氏度。6.如权利要求1所述的一种锂电正极材料窑炉尾气热量回收系统，其特征在于，所述窑炉风机为工业防尘风机。7.如权利要求1所述的一种锂电正极材料窑炉尾气热量回收系统，其特征在于，所述后端处理装置为喷淋装置，尾气排出管道的输出端用于将窑炉尾气引流至喷淋装置进行三次降温；所述喷淋装置内部顶端设置有一排喷淋水枪，并且在每个喷淋水枪的旁边均安装有耐高温温度传感器。8.如权利要求7所述的一种锂电正极材料窑炉尾气热量回收系统，其特征在于，所述喷淋装置进行三次降温的过程包括：首先根据所有耐高温温度传感器采集到的数值得到喷淋装置内部的整体综合温度并控制喷淋装置进行第一次降温的喷淋时间，并且第一次喷淋所有的喷淋水枪均按照最大的喷淋速度进行喷淋；在第一次降温的喷淋时间结束后，再次根据每个耐高温温度传感器采集到的数值控制每个耐高温温度传感器旁边的喷淋水枪的喷淋速度，并按照第一次降温的喷淋时间进行第二次降温喷淋；在第二次降温的喷淋时间结束后，再根据每个耐高温温度传感器采集到的数值控制每个耐高温温度传感器旁边的喷淋水枪的开关使能；其中，开关使能关闭的喷淋水枪不进行喷淋，开关使能开启的喷淋水枪以最大的喷淋速度进行喷淋，并按照第一次降温的喷淋时间进行第三次降温喷淋，从而完成所述喷淋装置进行三次降温的过程，并且在可靠降温的前提下节约喷淋用水。9.如权利要求7所述的一种锂电正极材料窑炉尾气热量回收系统，其特征在于，还包括利用喷淋装置进行三次降温的方法，所述方法包括以下步骤：步骤a1：根据所有耐高温温度传感器采集到的数值得到喷淋装置内部的整体综合温度并控制喷淋装置进行第一次降温的喷淋时间；根据第一次降温的控制喷淋时间，控制所述喷淋装置以最大喷淋速度v
max
进行喷淋t时间；
步骤a2：在第一次降温的喷淋时间结束后，根据每个耐高温温度传感器采集到的数值控制每个耐高温温度传感器旁边的喷淋水枪的喷淋速度；根据第a个耐高温温度传感器旁边的喷淋水枪的喷淋控制速度控制对应的喷淋水枪以v(a)的速度进行第二次降温喷淋t时间，其中，若v(a)＝0则表示对应的喷淋水枪不出水不进行喷淋；步骤a3：在第二次降温的喷淋时间结束后，利用公式(3)根据每个耐高温温度传感器采集到的数值控制每个耐高温温度传感器旁边的喷淋水枪的开关使能；若e(k)＝0，则控制第k个耐高温温度传感器旁边的喷淋水枪的开关使能关闭，不进行喷淋；若e(k)＝1，则控制第k个耐高温温度传感器旁边的喷淋水枪的开关使能打开，以最大喷淋速度进行喷淋；其中e(k)表示第k个耐高温温度传感器旁边的喷淋水枪的开关使能控制值；按照上述打开的喷淋水枪以最大喷淋速度进行喷淋t时间，从而完成三次喷淋。

技术总结
本发明提供一种锂电正极材料窑炉尾气热量回收系统，包括：窑炉风机，用于将窑炉尾气进行引流至带有第一换热器的尾气排出管道，所述第一换热器用于对第一管道进行换热；第二换热器，所述第二换热器与所述第一换热器相连，且所述第二换热器用于对第二管道进行换热；所述尾气排出管道的输出端连接后端处理装置。本发明用以解决传统的锂电正极材料生产制备过程中产生的窑炉尾气进行有效净化处理的同时，将后续喷淋水耗进行有效节省，有效降低了生产成本；以及，通过对尾气热量进行回收，实现能源有效利用的目的。效利用的目的。效利用的目的。


技术研发人员：李源林 方伟
受保护的技术使用者：上海琥崧智能科技股份有限公司
技术研发日：2023.03.21
技术公布日：2023/7/20