一种废旧锂电池热解系统及方法

技术领域

本发明涉及锂电池回收技术领域，尤其涉及一种废旧锂电池热解系统及方法。

背景技术

通常废旧锂电池通过高温热解法回收，高温热解法是在高温条件下使锂离子电池材料进行高温分解，去除电池中的粘结剂。

例如申请号为：CN202021849209.2的中国发明专利，名称为：一种电池热解设备，包括进料斗、回转窑、热解加热装置、冷却装置、出料斗、氮气输入装置，回转窑包括回转窑主体、电机，回转窑主体为倾斜设置，其较高的一端与进料斗连接导通，其较低的一端与出料斗连接导通，电机的动力输出端与回转窑主体连接，进料斗与回转窑主体的进料端连接导通，回转窑主体的出料端与出料斗连接导通，氮气输入装置与回转窑主体连通，用于向回转窑主体内鼓入氮气。该装置能够降低回转窑内氧气的浓度，从而减少电池爆炸的情况，保障作业人员的安全。但受回转窑内温度和气体浓度的影响，窑内物料存在燃烧不充分的问题。

因此，亟需一种废旧锂电池热解系统及方法，用于解决现有技术中因受回转窑内温度和气体浓度的影响，从而易导致窑内物料出现燃烧不充分的问题。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种废旧锂电池热解系统及方法，解决现有技术中因受回转窑内温度和气体浓度的影响，从而易导致窑内物料出现燃烧不充分的技术问题。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种废旧锂电池热解系统，包括：

一级回转窑，用于热解物料；

冷却窑，其进料端与所述一级回转窑的出料端相连通，用于冷却热解后的产物；

温度检测单元，连接于所述一级回转窑的内部；

二级回转窑，其进料端与所述一级回转窑的内部相连通，用于二次热解物料；以及

预热组件，包括换热件和导气件，所述换热件与所述冷却窑和二级回转窑均相连接，以使得所述冷却窑和二级回转窑交换热量，所述导气件的两端分别与所述一级回转窑和二级回转窑的内部相连通。

进一步的，所述换热件包括换热盘管、换热介质及两个保温罩，所述换热盘管均匀绕设于所述冷却窑的外壁和二级回转窑的外壁，并形成循环回路，所述换热介质填充于所述换热盘管，所述保温罩罩设于所述换热盘管，且两个保温罩分别连接于冷却窑的外壁和二级回转窑的外壁。

进一步的，所述导气件包括第一导气管和第一阀体，所述第一导气管的两端分别于所述一级回转窑和二级回转窑的内部相连通，所述第一阀体设于所述第一导气管，用于开启或关闭所述第一导气管。

进一步的，所述废旧锂电池热解系统还包括气体输入组件，所述气体输入组件包括氮气输入端、两个第二导气管及两个转动件，所述氮气输入端与所述一级回转窑间隔设置，所述第二导气管的一端连接于氮气输入端，且两个所述第二导气管的另一端分别与所述一级回转窑或二级回转窑的内部相连通，所述转动件与所述第二导气管一一对应设置，并分别转动连接于所述一级回转窑或二级回转窑，用于带动所述第二导气管分别相对所述一级回转窑或二级回转窑转动。

进一步的，所述转动件包括转动板、夹持部及驱动部，所述转动板能够相对所述一级回转窑或二级回转窑的内壁转动，所述夹持部连接于所述转动板，并与所述第二导气管可拆卸连接，所述驱动部具有固定端和活动端，所述驱动部的固定端连接于所述一级回转窑或二级回转窑的内壁、活动端连接于转动板，用于带动所述转动板、夹持部及第二导轨相对所述一级回转窑或二级回转窑的内壁转动。

进一步的，所述驱动部包括转动轴、驱动齿轮、传动齿轮及驱动电机，所述转动轴转动连接于所述一级回转窑或二级回转窑的内壁，所述驱动齿轮与所述转动轴同轴设置，并固定套设于所述转动轴，所述传动齿轮与所述驱动齿轮相啮合，所述驱动电机的固定端连接于所述一级回转窑或二级回转窑的内壁、输出轴连接于所述传动齿轮，用于带动所述传动齿轮与所述驱动齿轮相啮合。

进一步的，所述转动板开设有螺纹孔，所述夹持部包括安装杆和弹性卡箍，所述安装杆的一端开设有外螺纹，并与所述螺纹孔螺纹连接，所述弹性卡箍可拆卸套设于所述第二导气管，并连接于所述安装杆的另一端。

进一步的，所述气体输入组件还包括两个第二阀体，所述第二阀体与所述第二导气管一一对应设置，并连接于所述第二导气管，用于开启或关闭所述第二导气管。

进一步的，所述废旧锂电池热解系统还包括气体浓度检测单元，所述气体浓度检测单元连接于所述一级回转窑的内部，用于检测气体浓度。

本发明的技术方案还提供一种废旧锂电池热解方法，运用所述的废旧锂电池热解系统，具体步骤如下：

S1、开启连接于一级回转窑的第二阀体，向一级回转窑内通入氮气，关闭第一阀体，物料被送入一级回转窑内进行热解处理，温度检测单元对窑内的温度进行监测；

S2、一级回转窑内热解后的产物送入冷却窑内进行冷却；

S3、温度检测单元监测窑内的温度低于预定值，开启连接于二级回转窑的第二阀体，向二级回转窑内通入氮气，开启第一阀体，一级回转窑内热解不充分的产物送入二级回转窑内进行二次热解处理，且二级回转窑内热解后的产物送入冷却窑内进行冷却；

S4、温度检测单元监测窑内的温度高于预定值，关闭连接于二级回转窑的第二阀体；

S5、重复上述步骤S2至S4。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：冷却窑的进料端与一级回转窑的出料端相连通，用于冷却一级回转窑热解后的产物，一级回转窑内还设置有温度检测单元，用于检测一级回转窑内的温度，二级回转窑的进料端与一级回转窑的出料端相连通，用于二次热解物料，换热件与冷却窑和二级回转窑均相连接，使得冷却窑产生的余热被交换至二级回转窑，导气件将一级回转窑的内部和二级回转窑的内部连通，使得一级回转窑内的高温尾气通入二级回转窑的内部，用于回收余热气体。相较于现有技术，单独设置冷却窑将热解后的产物进行冷却，避免低温导致一级回转窑内热解不充分，同时通过设置换热件将冷却窑产生的余热与二级回转窑进行热交换，对二级回转窑进行预热，以及设置导气件将高温尾气通入二级回转窑的内部，对二级回转窑进行预热，有效地利用余热，减少电能消耗，能解决现有技术中因受回转窑内温度和气体浓度的影响，从而易导致窑内物料出现燃烧不充分的技术问题。

附图说明

图1是本发明实施例所提供的一种废旧锂电池热解系统的结构示意图；

图2是本发明实施例所提供的一级回转窑与温度检测单元、气体浓度检测单元、第二导气管及转动件相连接的剖视结构示意图；

图3是本发明实施例所提供的一级回转窑与转动件相连接的剖视结构示意图；

图4是本发明实施例所提供的二级回转窑与转动件、第二导气管、换热盘管及保温罩相连接的剖视结构示意图；

图5是本发明实施例所提供的冷却窑与换热盘管及保温罩相连接的剖视结构示意图；

图6是本发明实施例所提供的控制组件与温度检测单元、气体浓度检测单元、第一阀体、第二阀体、一级回转窑、冷却窑以及二级回转窑电性连接的示意图。

附图标记说明：

一级回转窑1；

冷却窑2；

温度检测单元3；

二级回转窑4；

预热组件5；

换热件51；

导气件52；

换热盘管511；

保温罩512；

第一导气管521；

第一阀体522；

气体输入组件6；

氮气输入端61；

第二导气管62；

转动件63；

第二阀体64；

转动板631；

夹持部632；

安装杆6321；

弹性卡箍6322；

驱动部633；

转动轴6331；

驱动齿轮6332；

传动齿轮6333；

及驱动电机6334；

气体浓度检测单元7；

控制组件8。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

请参阅图1、图2及图6，本发明提供了一种废旧锂电池热解系统，包括一级回转窑1、冷却窑2、温度检测单元3、二级回转窑4以及预热组件5，一级回转窑1用于热解物料，冷却窑2的进料端与一级回转窑1的出料端相连通，用于冷却热解后的产物，温度检测单元3连接于一级回转窑1的内部，二级回转窑4的进料端与一级回转窑1的内部相连通，用于二次热解物料，预热组件5包括换热件51和导气件52，换热件51与冷却窑2和二级回转窑4均相连接，以使得冷却窑2和二级回转窑4交换热量，导气件52的两端分别与一级回转窑1和二级回转窑4的内部相连通。

本装置中，冷却窑2的进料端与一级回转窑1的出料端相连通，用于冷却一级回转窑1热解后的产物，一级回转窑1内还设置有温度检测单元3，用于检测一级回转窑1内的温度，二级回转窑4的进料端与一级回转窑1的出料端相连通，用于二次热解物料，换热件51与冷却窑2和二级回转窑4均相连接，使得冷却窑2产生的余热被交换至二级回转窑4，导气件52将一级回转窑1的内部和二级回转窑4的内部连通，使得一级回转窑1内的高温尾气通入二级回转窑4的内部，用于回收余热气体。

相较于现有技术，单独设置冷却窑2将热解后的产物进行冷却，避免低温导致一级回转窑1内热解不充分，同时通过设置换热件51将冷却窑2产生的余热与二级回转窑4进行热交换，对二级回转窑4进行预热，以及设置导气件52将高温尾气通入二级回转窑4的内部，对二级回转窑4进行预热，有效地利用余热，减少电能消耗，能解决现有技术中因受回转窑内温度和气体浓度的影响，从而易导致窑内物料出现燃烧不充分的技术问题。

进一步地，本装置中回转窑通过对回转窑窑体的内部进行加热，使得废旧电池被高温热解，此处为本领域技术人员所公知的常规设置，不再过多赘述。

具体的，一级回转窑1与冷却窑2、一级回转窑1与二级回转窑4之间均设置有用于运输物料的螺旋送料机，用于将一级回转窑1内热解后的产物均匀地输送至冷却窑2或者二级回转窑4内，其中温度检测单元3为市场上常见且易采购的温度传感器，用于监测回转窑内的温度变化，此处螺旋送料机、温度传感器均为本领域技术人员所公知的常规设置，不再过多赘述。

进一步地，本系统中经过二级回转窑4二次热解后的产物可以通入冷却窑2中进行冷却，此处不再过多赘述。

如图1、图4及图5所示，换热件51包括换热盘管511、换热介质及两个保温罩512，换热盘管511均匀绕设于冷却窑2的外壁和二级回转窑4的外壁，并形成循环回路，换热介质填充于换热盘管511，保温罩512罩设于换热盘管511，且两个保温罩512分别连接于冷却窑2的外壁和二级回转窑4的外壁。

通过在冷却窑2的外壁和二级回转窑4的外壁设置换热盘管511，换热盘管511沿冷却窑2的长度或二级回转窑4的长度方向均匀设置，能够高效地实现热量的交换，将冷却窑2内热解后的产物的热量转换至对二级回转窑4进行加热。

进一步地，通过设置保温罩512来有效地减少热量交换过程中的流失，其中换热介质可以为水或者油等，此处换热盘管511、换热介质及两个保温罩512均为本领域技术人员所公知的常规设置，此处不再过多赘述。

其中作为一种实施方式，如图1所示，导气件52包括第一导气管521和第一阀体522，第一导气管521的两端分别于一级回转窑1和二级回转窑4的内部相连通，第一阀体522设于第一导气管521，用于开启或关闭第一导气管521。

通过第一导气管521将一级回转窑1内热解产生的高温尾气通入二级回转窑4的内部，能够强化对二级回转窑4的内部的预热和保温效果，减少电能的消耗。

如图1至图3所示，本系统还包括气体输入组件6，气体浓度检测单元7，气体输入组件6包括氮气输入端61、两个第二导气管62及两个转动件63，两个第二阀体64。

其中，氮气输入端61与一级回转窑1间隔设置，第二导气管62的一端连接于氮气输入端61，且两个第二导气管62的另一端分别与一级回转窑1或二级回转窑4的内部相连通，转动件63与第二导气管62一一对应设置，并分别转动连接于一级回转窑1或二级回转窑4，用于带动第二导气管62分别相对一级回转窑1或二级回转窑4转动。

第二导气管62和第二阀体64用于控制分别向一级回转窑1或二级回转窑4的内部通入氮气，从而减少废旧电池与空气的接触，减少爆炸的安全隐患。

进一步地，此处第一导气管521、第二导气管62均为市场上常见且易采购的耐高温导管，第一阀体522和第二阀体64均为市场上常见且易采购的电磁阀，此处第一导气管521、第二导气管62、第一阀体522及第二阀体64均为本领域技术人员所公知的常规设置，不再过多赘述。

其中作为一种实施方式，如图3所示，转动件63包括转动板631、夹持部632及驱动部633，转动板631能够相对一级回转窑1或二级回转窑4的内壁转动，夹持部632连接于转动板631，并与第二导气管62可拆卸连接，驱动部633具有固定端和活动端，驱动部633的固定端连接于一级回转窑1或二级回转窑4的内壁、活动端连接于转动板631，用于带动转动板631、夹持部632及第二导轨相对一级回转窑1或二级回转窑4的内壁转动。

夹持部632用于可拆卸连接第二导气管62，方便拆装和更换，驱动部633用于驱动夹持部632和第二导气管62相对一级回转窑1或二级回转窑4的内壁转动，转动板631用于对夹持部632和第二导气管62起支撑和连接作用。

其中作为一种较佳的实施方式，如图3所示，驱动部633包括转动轴6331、驱动齿轮6332、传动齿轮6333及驱动电机6334，转动轴6331转动连接于一级回转窑1或二级回转窑4的内壁，驱动齿轮6332与转动轴6331同轴设置，并固定套设于转动轴6331，传动齿轮6333与驱动齿轮6332相啮合，驱动电机6334的固定端连接于一级回转窑1或二级回转窑4的内壁、输出轴连接于传动齿轮6333，用于带动传动齿轮6333与驱动齿轮6332相啮合。

通过转动轴6331、驱动齿轮6332、传动齿轮6333及驱动电机6334组成的齿轮转动结构，能够实现转动轴6331和第二导气管62相对一级回转窑1或二级回转窑4的内壁的转动。

进一步地，驱动齿轮6332的直径大小远大于传动齿轮6333的直径大小，使得驱动齿轮6332和传动齿轮6333形成的传动结构，能够起到减速器的效果，此处驱动齿轮6332和传动齿轮6333为本领域技术人员所公知的常规设置，不再过多赘述。

其中作为另一种较佳的实施方式，如图3所示，转动板631开设有螺纹孔，夹持部632包括安装杆6321和弹性卡箍6322，安装杆6321的一端开设有外螺纹，并与螺纹孔螺纹连接，弹性卡箍6322可拆卸套设于第二导气管62，并连接于安装杆6321的另一端。

弹性卡箍6322产生的夹持力，能够将第二导气管62卡紧于安装杆6321上，且安装杆6321对弹性卡箍6322和第二导气管62与转动板631之间的连接起支撑作用，同时方便安装和拆卸。

进一步地，此处弹性卡箍6322为市场上常见且已采购的设备，此处为本领域技术人员所公知的常规设置，不再过多赘述。

其中作为一种实施方式，如图1所示，第二阀体64与第二导气管62一一对应设置，并连接于第二导气管62，用于开启或关闭第二导气管62。

第二阀体64用于控制气体的通入。

其中作为另一种实施方式，如图2所示，气体浓度检测单元7连接于一级回转窑1的内部，用于检测气体浓度。

气体浓度检测单元7为气体浓度传感器，用于监测一级回转窑1内产生的气体的浓度，能够更好的便于判断一级回转窑1内的产物是否热解充分。

进一步地，此次气体浓度传感器为市场上常见且易采购的设备，此处为本领域技术人员所公知的常规设置，不再过多赘述。

具体的，本系统中还应该包括控制组件8，温度检测单元3、气体浓度检测单元7、第一阀体522、第二阀体64，以及一级回转窑1、冷却窑2、二级回转窑4上进料端和出料端的开关均与控制组件8电性连接，通过控制组件8来实现热解系统的自动化生产，此处控制组件8为市场上常见且易采购的PLC控制器，此处为本领域技术人员所公知的常规设置，不再过多赘述。

本发明还提供了一种废旧锂电池热解方法，运用废旧锂电池热解系统，具体步骤如下：

S1、开启连接于一级回转窑1的第二阀体64，向一级回转窑1内通入氮气，关闭第一阀体522，物料被送入一级回转窑1内进行热解处理，温度检测单元3对窑内的温度进行监测；

S2、一级回转窑1内热解后的产物送入冷却窑2内进行冷却；

S3、温度检测单元3监测窑内的温度低于预定值，开启连接于二级回转窑4的第二阀体64，向二级回转窑4内通入氮气，开启第一阀体522，一级回转窑1内热解不充分的产物送入二级回转窑4内进行二次热解处理，且二级回转窑4内热解后的产物送入冷却窑2内进行冷却；

S4、温度检测单元3监测窑内的温度高于预定值，关闭连接于二级回转窑4的第二阀体64；

S5、重复上述步骤S2至S4。

本发明的具体工作流程，冷却窑2的进料端与一级回转窑1的出料端相连通，用于冷却一级回转窑1热解后的产物，一级回转窑1内还设置有温度检测单元3，用于检测一级回转窑1内的温度，二级回转窑4的进料端与一级回转窑1的出料端相连通，用于二次热解物料，换热件51与冷却窑2和二级回转窑4均相连接，使得冷却窑2产生的余热被交换至二级回转窑4，导气件52将一级回转窑1的内部和二级回转窑4的内部连通，使得一级回转窑1内的高温尾气通入二级回转窑4的内部，用于回收余热气体。相较于现有技术，单独设置冷却窑2将热解后的产物进行冷却，避免低温导致一级回转窑1内热解不充分，同时通过设置换热件51将冷却窑2产生的余热与二级回转窑4进行热交换，对二级回转窑4进行预热，以及设置导气件52将高温尾气通入二级回转窑4的内部，对二级回转窑4进行预热，有效地利用余热，减少电能消耗。

在使用时，首先开启连接于一级回转窑1的第二阀体64，向一级回转窑1内通入氮气，关闭第一阀体522，物料被送入一级回转窑1内进行热解处理，温度检测单元3对窑内的温度进行监测；接着一级回转窑1内热解后的产物送入冷却窑2内进行冷却；然后温度检测单元3监测窑内的温度低于预定值，开启连接于二级回转窑4的第二阀体64，向二级回转窑4内通入氮气，开启第一阀体522，一级回转窑1内热解不充分的产物送入二级回转窑4内进行二次热解处理，且二级回转窑4内热解后的产物送入冷却窑2内进行冷却；最后温度检测单元3监测窑内的温度高于预定值，关闭连接于二级回转窑4的第二阀体64；不断重复上述步骤即可完成对废旧电池的高温热解的自动化生产。

通过上述系统和方法，能解决现有技术中因受回转窑内温度和气体浓度的影响，从而易导致窑内物料出现燃烧不充分的技术问题。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。