專利名稱：廢舊電池超臨界水氧化處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及廢舊電池化學(xué)處理設(shè)施裝置，屬化工設(shè)施技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
廢舊電池中含有大量的汞、鎘、鉛等重金屬及酸、堿等有害物質(zhì)。早期多采用填埋、焚燒處理法，因存有二次污染被逐漸放棄。目前多采用水泥箱密封存放的處理方法，雖暫時(shí)回避了污染，但沒有從根本上解決問題。廢舊電池的無害化處理問題長期以來一直沒有得到有效解決。至今仍是環(huán)保方面所面臨的難題。
水在≥374℃和≥22MPa的溫度和壓力下處于超臨界狀態(tài)，具有快速流動(dòng)、高溶解性及減壓后易于分離等特性。超臨界水氧化處理技術(shù)在污水處理、冶金工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。目前，已在嘗試將該技術(shù)應(yīng)用于廢舊電池?zé)o害化處理上。其技術(shù)的基本工藝為，將廢舊電池粉碎后與水混合成漿液，加熱至約500℃、加壓至23MPa，電池漿液在超臨界溫度和壓力下狀態(tài)下，有害物質(zhì)可在極短的時(shí)間內(nèi)氧化分解，產(chǎn)生二氧化碳、氮?dú)饧版k、鉛、鐵等，通過分離處理使二氧化碳、氮?dú)獾入S蒸汽排放，使鎘、鉛、鐵等金屬沉淀回收，從而從根本上解決廢舊電池的無害化處理。目前，該技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用關(guān)鍵在于研制提供可滿足工藝使用要求的處理設(shè)施或裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種廢舊電池超臨界水氧化處理裝置，以解決廢舊電池?zé)o害化處理的難題。
本實(shí)用新型所稱問題是以如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種廢舊電池超臨界水氧化處理裝置，構(gòu)成中設(shè)置有反應(yīng)器1、加熱罐2、分離器3，加熱罐由罐體2-1和其內(nèi)的換熱管2-2組成，罐體2-1上設(shè)有熱源入口2-5，換熱管2-2的進(jìn)口2-3為電池漿液進(jìn)料口、出口2-4與反應(yīng)器進(jìn)料口1-1相連通，反應(yīng)器的出料口1-2則與分離器的進(jìn)料口3-1相連通，反應(yīng)器的上、下方還分別設(shè)有進(jìn)氣口1-4、排泄口1-5，分離器的上、下方還分別設(shè)有排氣口3-2、排放口3-3，換熱管進(jìn)料口[2-3]上帶有高壓泵[24]。
為利用自身熱能，上述廢舊電池超臨界水氧化處理裝置，在所述反應(yīng)器出料口與分離器進(jìn)料口之間增設(shè)蓄熱器4，在所述換熱管進(jìn)口2-3上增設(shè)緩沖罐5，蓄熱器4由罐體4-1和其內(nèi)的換熱管4-2組成，罐體上方的進(jìn)料口4-3與反應(yīng)器出料口1-2相連通、出料口4-4與分離器進(jìn)料口3-1相連通，換熱管4-2的進(jìn)口4-5與緩沖罐上方的一個(gè)出料口5-2相連通、出口4-6與反應(yīng)器上方的另一進(jìn)料口1-1A相連通，緩沖罐上方的另一出料口5-3與所述加熱罐內(nèi)換熱管的進(jìn)口2-3相連通，緩沖罐的進(jìn)料口5-1替代換熱管進(jìn)口2-3成為電池漿液進(jìn)料口。
為方便預(yù)熱空氣，上述廢舊電池超臨界水氧化處理裝置，在所述蓄熱器罐體進(jìn)料口與反應(yīng)器出料口之間增設(shè)空氣預(yù)熱罐6，在所述蓄熱器換熱管出口4-6上增設(shè)輸送管路26和噴射器7，空氣預(yù)熱罐由罐體6-1和其內(nèi)的換熱管6-2組成，換熱管6-2的進(jìn)口6-5與反應(yīng)器出料口1-2相連通、出口6-6與蓄熱器進(jìn)料口4-3相連通，噴射器7的出口與反應(yīng)器上的進(jìn)氣口1-4相連通，罐體6-1上方的排氣口6-3與噴射器7的引射吸口7-1相連通，罐體6-1下方設(shè)有進(jìn)氣口6-4。
上述廢舊電池超臨界水氧化處理裝置，所述噴射器7數(shù)量為兩個(gè)、并聯(lián)在輸送管路26上，所述反應(yīng)器進(jìn)氣口1-4相應(yīng)為兩個(gè)并上、下設(shè)置。
上述廢舊電池超臨界水氧化處理裝置，構(gòu)成中增設(shè)催化劑儲(chǔ)罐8和冷水儲(chǔ)罐9，在所述蓄熱器換熱管進(jìn)口4-5與緩沖罐出料口5-2之間增設(shè)噴射器10，催化劑儲(chǔ)罐和冷水儲(chǔ)罐與噴射器10的引射吸口10-1相連通。
為方便加熱，上述廢舊電池超臨界水氧化處理裝置，在所述加熱罐罐體2-1的熱源入口2-5上安裝由油罐11、油泵12、加熱器13組成的燃油供給裝置。
為方便電池漿液的輸送，上述廢舊電池超臨界水氧化處理裝置，在所述緩沖罐進(jìn)料口5-1上增設(shè)電池漿液池17，電池漿液池內(nèi)設(shè)有換熱器23，換熱器23與所述分離器上的排氣口3-2相連通。
為滿足高溫高壓使用需求，上述廢舊電池超臨界水氧化處理裝置，所述反應(yīng)器由罐體G和外圍的的護(hù)筒H組成，罐體和護(hù)筒之間填充隔熱加強(qiáng)層。
為簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，上述廢舊電池超臨界水氧化處理裝置，所述加強(qiáng)隔離層分為內(nèi)、外層，內(nèi)層J為纏繞護(hù)層、外層為混凝土隔熱護(hù)層L，所述護(hù)筒外圓周上間隔設(shè)置加強(qiáng)圈H-1。
上述廢舊電池超臨界水氧化處理裝置，所述罐體G由中間筒G-1和上、下封頭G-2、G-3組成，所述護(hù)筒H為直筒狀、環(huán)繞中間筒外圓周。
本實(shí)用新型具有以下特點(diǎn)1.可由最基本的反應(yīng)器、加熱罐、分離器組成，通過加熱罐加熱電池漿液，通過反應(yīng)器上的進(jìn)氣口輸入反應(yīng)所需的含氧氣體，通過電池漿液進(jìn)料口上的高壓泵獲取反應(yīng)所需的高壓，滿足工藝使用要求；2.在分離器前增設(shè)蓄熱罐，初反應(yīng)時(shí)通過加熱罐加熱電池漿液，進(jìn)入高溫高壓連續(xù)氧化反應(yīng)后，待分離的高溫漿液和反應(yīng)前的低溫電池漿液在蓄熱器內(nèi)相向有序流動(dòng)，可利用反應(yīng)產(chǎn)生的熱能對(duì)低溫電池漿液進(jìn)行加熱，實(shí)現(xiàn)了自身熱能的重復(fù)回收利用，可大幅度降低處理的運(yùn)營成本；3.在反應(yīng)器進(jìn)氣口上增設(shè)空氣預(yù)熱罐，令反應(yīng)后的高溫漿液經(jīng)其內(nèi)的換熱管后再進(jìn)入蓄熱器，使溫度較低的含氧空氣得到預(yù)熱后由噴射器引射進(jìn)入反應(yīng)器，進(jìn)一步提高了自身熱能的利用率，并有利于反應(yīng)器升溫、保溫，有利于促進(jìn)氧化反應(yīng)；4.在構(gòu)成中增設(shè)催化劑儲(chǔ)罐和冷水儲(chǔ)罐并通過噴射器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)輸送，可在必要時(shí)施加催化劑促進(jìn)氧化反應(yīng)，可方便地控制反應(yīng)溫度，進(jìn)一步提高了本實(shí)用新型的使用性能；5.主要部件反應(yīng)器采用罐體外圍套裝護(hù)筒并填充隔熱加強(qiáng)層的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高了反應(yīng)容器的承壓能力并使其滿足保溫使用要求；6.隔熱加強(qiáng)層中的纏繞護(hù)層具有彈性，滿足罐體熱脹冷縮使用要求，并使隔熱加強(qiáng)層保持所需的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；罐體采用中間筒加上、下封頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化了罐體及護(hù)筒的結(jié)構(gòu)，方便了加工制作；綜上，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)科學(xué)、能充分利用自身熱能，溫度壓力易于調(diào)控，使用經(jīng)濟(jì)可靠，實(shí)為一種可用于超臨界水氧化廢舊電池的較理想處理裝置，具有明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。


圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
參閱圖1，本實(shí)用新型可由最基本的反應(yīng)器1、加熱罐2和分離器3構(gòu)成，氧化處理時(shí)，熱源由熱源入口2-5進(jìn)入加熱罐的罐體2-1內(nèi)；電池漿液由加熱罐內(nèi)換熱管2-2的進(jìn)料口2-3進(jìn)入換熱管中，加熱后的電池漿液由換熱管的出口2-4、反應(yīng)器的進(jìn)料口1-1進(jìn)入反應(yīng)器1中；含氧空氣則由反應(yīng)器上的進(jìn)氣口1-4進(jìn)入反應(yīng)器中；氧化反應(yīng)后的高溫漿液由反應(yīng)器底部的出料口1-2、分離器進(jìn)料口3-1進(jìn)入分離器中進(jìn)行分離處理，分離后的二氧化碳、氮?dú)獾扔煞蛛x器上方的排氣口3-2隨蒸汽排放到大氣中，鎘、鉛、鐵等金屬沉淀物由分離器底部的排放口3-3回收。反應(yīng)器下方的排泄口1-5可用于調(diào)控氧化反應(yīng)壓力。反應(yīng)所需的高壓可通過在電池漿液進(jìn)料口上安裝高壓泵獲取。
仍參閱圖1，在反應(yīng)器1與分離器3之間增設(shè)蓄熱器4及在加熱罐的換熱管進(jìn)口2-3上增設(shè)緩沖罐5后，氧化反應(yīng)后的高溫漿液由反應(yīng)器出料口1-2經(jīng)蓄熱器罐體4-1上的進(jìn)料口4-3進(jìn)入蓄熱器罐體中，緩沖罐的進(jìn)料口5-1替代換熱管進(jìn)口2-3成為電池漿液進(jìn)料口，溫度較低的電池漿液則此進(jìn)入緩沖罐內(nèi)后并由上方的出口5-3、蓄熱器4內(nèi)換熱管4-2的進(jìn)口4-5進(jìn)入換熱管內(nèi)，電池漿液在換熱管4-2中吸熱后由出口4-6、反應(yīng)器上的另一進(jìn)料口1-1A進(jìn)入反應(yīng)器1中，高溫漿液在蓄熱器罐體4-1中釋放熱能降溫后由罐體下方的出料口4-4進(jìn)入分離器3內(nèi)進(jìn)行分離。在氧化處理進(jìn)入有序循環(huán)后，通過控制閥門關(guān)閉加熱罐2與緩沖罐出料口5-2之間的連通管路以及加熱罐上的熱源入口2-5，加熱罐2停止運(yùn)行。此時(shí)蓄熱罐4替代加熱罐2利用高溫漿液的自身熱能對(duì)低溫電池漿液進(jìn)行加熱處理。電池漿液進(jìn)料口5-1的高壓泵24用于滿足反應(yīng)所需的高壓。此外，罐體4-1的上、下方還設(shè)有排氣口4-7、排放口4-8，必要時(shí)排放氣體和罐內(nèi)廢漿液。緩沖罐底部的排放口5-4用于排放沉積物及調(diào)控罐壓等。
仍參閱圖1，在蓄熱器的罐體4-1與反應(yīng)器1之間增設(shè)空氣預(yù)熱罐6，在蓄熱器的換熱管4-2的出口4-6上增設(shè)輸送管路26，輸送管路26由三通27引出，通過噴射器7與反應(yīng)器的進(jìn)氣口1-4相連通。由反應(yīng)罐出料口1-2出來的高溫漿液經(jīng)空氣預(yù)熱罐內(nèi)的換熱管6-2進(jìn)入蓄熱器4的罐體4-1中，含氧空氣則由空氣預(yù)熱罐罐體6-1上的進(jìn)氣口6-4進(jìn)入空氣預(yù)熱罐的罐體中，噴射器7為射流元件，其內(nèi)有喉管，關(guān)閉三通27出口上的截止閥，由蓄熱器換熱管4-2出來的電池漿液由輸送管路26流經(jīng)噴射器7較細(xì)的喉管時(shí)形成射流，射流引發(fā)的局部真空將排氣口6-3排放的含氧空氣吸入噴射器7中，隨同電池漿液經(jīng)反應(yīng)器上的進(jìn)氣口1-4進(jìn)入反應(yīng)器中。此時(shí)進(jìn)氣口1-4相應(yīng)成為氣液混合物料進(jìn)口。
仍參閱圖1，為保證所需流量，噴射器7為兩個(gè)，并聯(lián)在輸送管路26上，此時(shí)進(jìn)氣口1-4相應(yīng)為兩個(gè)并成上、下設(shè)置。
仍參閱圖1，本實(shí)用新型構(gòu)成中可增設(shè)催化劑儲(chǔ)罐8和冷水儲(chǔ)罐9，可在必要時(shí)通過噴射器10向反應(yīng)器1中輸送催化劑和降溫用的冷卻水。噴射器10同噴射器一樣也是射流元件，工作原理同上。
仍參閱圖1，在加熱罐罐體的熱源入口2-5上安裝由油罐11、油泵12、加熱器13組成的燃油供給裝置后，可利用該裝置提供熱源。燃油采用燃點(diǎn)較低的柴油。
仍參閱圖1，為方便溫度調(diào)控，所述反應(yīng)器1上可增設(shè)熱源入口1-3，熱源入口1-3上可安裝由油泵24、油箱25組成的供油裝置?？赏ㄟ^油泵向反應(yīng)器提供燃油，燃油仍采用燃點(diǎn)較低的柴油，其可在高溫作用下自燃，在必要時(shí)使反應(yīng)器快速升溫并保持所需的高溫。
仍參閱圖1，為方便供氧，在空氣預(yù)熱罐的進(jìn)氣口6-4可安裝由制氧機(jī)15、空氣儲(chǔ)罐16組成的供氧裝置?？赏ㄟ^該裝置方便地向反應(yīng)器供氧。
仍參閱附圖，在緩沖罐進(jìn)料口5-1上增設(shè)電池漿液池17，方便了電池漿液的存儲(chǔ)輸送，換熱器23通過管路與分離器上方的排氣口3-2相連通，可利用排放的高溫蒸汽熱源預(yù)熱電池漿液，更加充分回收熱能。
參閱圖2，反應(yīng)器1的罐體G和護(hù)筒H均為金屬材質(zhì)的剛性結(jié)構(gòu)器件，隔熱加強(qiáng)層可選用多種材質(zhì)制作并可分為內(nèi)、外層，如圖2所示實(shí)例中，內(nèi)層J為纖維纏繞護(hù)層、外層為硅酸鹽混凝土隔熱護(hù)層L。罐體G采用中間筒G-1和上、下封頭G-2、G-3結(jié)構(gòu)，由于上、下封頭具有較大的厚度，滿足承壓要求，故簡(jiǎn)化了罐體G和護(hù)筒H的結(jié)構(gòu)，方便了罐體和護(hù)筒的加工制作。護(hù)筒結(jié)構(gòu)尺寸偏大時(shí)，其外圓周上可增設(shè)加強(qiáng)圈H-1，以增強(qiáng)護(hù)筒承載能力。中間筒的壁厚為10～30毫米，隔熱加強(qiáng)層的整體層厚可等于或大于中間筒外徑，纖維纏繞護(hù)層的層厚可根據(jù)承壓及纖維拉伸強(qiáng)度等而定，底部的座架Z為框架結(jié)構(gòu)。
參閱附圖，本實(shí)用新型中，反應(yīng)器為高溫高壓容器體，加熱罐、蓄熱罐、空氣預(yù)熱罐內(nèi)換熱罐的上、下端均由罐體延伸至罐外、與罐口之間可通過焊接或密封裝置密封連接。各輸送管路上均設(shè)控制閥門等，反應(yīng)器1、蓄熱罐4、緩沖罐5、空氣預(yù)熱罐6的罐體放上均安裝有安全閥19，漿液、氣體、燃油等輸送管路上均可安裝截止閥14、單向閥20等，圖中P、T分別為測(cè)溫、測(cè)壓表，分離器3可采用旋風(fēng)式分離器。
權(quán)利要求1.一種廢舊電池超臨界水氧化處理裝置，其特征在于，構(gòu)成中設(shè)置有反應(yīng)器[1]、加熱罐[2]、分離器[3]，加熱罐由罐體[2-1]和其內(nèi)的換熱管[2-2]組成，罐體[2-1]上設(shè)有熱源入口[2-5]，換熱管[2-2]的進(jìn)口[2-3]為電池漿液進(jìn)料口、出口[2-4]與反應(yīng)器進(jìn)料口[1-1]相連通，反應(yīng)器的出料口[1-2]則與分離器的進(jìn)料口[3-1]相連通，反應(yīng)器的上還設(shè)有進(jìn)氣口[1-4]，分離器的上、下方還分別設(shè)有排氣口[3-2]、排放口[3-3]，換熱管進(jìn)料口[2-3]上帶有高壓泵[24]。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢舊電池超臨界水氧化處理裝置，其特征在于，在所述反應(yīng)器出料口與分離器進(jìn)料口之間增設(shè)蓄熱器[4]，在所述換熱管進(jìn)口[2-3]上增設(shè)緩沖罐[5]，蓄熱器[4]由罐體[4-1]和其內(nèi)的換熱管[4-2]組成，罐體上的進(jìn)料口[4-3]與反應(yīng)器出料口[1-2]相連通、出料口[4-4]與分離器進(jìn)料口[3-1]相連通，換熱管[4-2]的進(jìn)口[4-5]與緩沖罐上方的一個(gè)出料口[5-2]相連通、出口[4-6]與反應(yīng)器上方的另一進(jìn)料口[1-1A]相連通，緩沖罐上方的另一出料口[5-3]與所述加熱罐[2]內(nèi)換熱管的進(jìn)口[2-3]相連通，緩沖罐的進(jìn)料口[5-1]替代換熱管進(jìn)口[2-3]成為電池漿液進(jìn)料口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的廢舊電池超臨界水氧化處理裝置，其特征在于，在所述蓄熱器罐體進(jìn)料口與反應(yīng)器出料口之間增設(shè)空氣預(yù)熱罐[6]，在所述蓄熱器換熱管出口[4-6]上增設(shè)輸送管路[26]和噴射器[7]，空氣預(yù)熱罐由罐體[6-1]和其內(nèi)的換熱管[6-2]組成，換熱管[6-2]的進(jìn)口[6-5]與反應(yīng)器出料口[1-2]相連通、出口[6-6]與蓄熱器進(jìn)料口[4-3]相連通，噴射器[7]的出口與反應(yīng)器上的進(jìn)氣口[1-4]相連通，罐體[6-1]上方的排氣口6-3與噴射器[7]的引射吸口[7-1]相連通，罐體[6-1]下方設(shè)有進(jìn)氣口[6-4]。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的廢舊電池超臨界水氧化處理裝置，其特征在于，所述噴射器[7]的數(shù)量為兩個(gè)、并聯(lián)在輸送管路[26]上，所述反應(yīng)器進(jìn)氣口[1-4]相應(yīng)為兩個(gè)并上、下設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的廢舊電池超臨界水氧化處理裝置，其特征在于，構(gòu)成中增設(shè)催化劑儲(chǔ)罐[8]和冷水儲(chǔ)罐[9]，在所述蓄熱器換熱管進(jìn)口[4-5]與緩沖罐出料口[5-2]之間增設(shè)噴射器[10]，催化劑儲(chǔ)罐和冷水儲(chǔ)罐與噴射器[10]的引射吸口[10-1]相連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的廢舊電池超臨界水氧化處理裝置，其特征在于，在所述加熱罐罐體[2-1]的熱源入口[2-5]上安裝由油罐[11]、油泵[12]、加熱器[13]組成的燃油供給裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的廢舊電池超臨界水氧化處理裝置，其特征在于，在所述緩沖罐進(jìn)料口[5-1]上增設(shè)電池漿液池[17]，電池漿液池內(nèi)設(shè)置有換熱器[23]，換熱器[23]與所述分離器上的排氣口[3-2]相連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6或7所述的廢舊電池超臨界水氧化處理裝置，其特征在于，所述反應(yīng)器由罐體G和外圍的護(hù)筒H組成，罐體和護(hù)筒之間填充隔熱加強(qiáng)層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的廢舊電池超臨界水氧化處理裝置，其特征在于，所述所述罐體G由中間筒G-1和上、下封頭G-2、G-3組成，所述護(hù)筒H為直筒狀，環(huán)繞中間筒外圓周。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的廢舊電池超臨界水氧化處理裝置，其特征在于，所述加強(qiáng)隔離層分為內(nèi)外層，內(nèi)層J為由纖維纏繞護(hù)層、外層L為混凝土隔熱護(hù)層，所述護(hù)筒外圓周上間隔設(shè)置加強(qiáng)圈H-1。
專利摘要一種廢舊電池超臨界水氧化處理裝置，涉及廢舊電池化學(xué)處理設(shè)施裝置，屬于化工設(shè)施技術(shù)領(lǐng)域。用于解決廢舊電池?zé)o害化處理的難題。構(gòu)成中有反應(yīng)器、加熱罐、分離器，加熱罐由罐體和換熱管組成，罐體上有熱源入口，換熱管的進(jìn)口為電池漿液進(jìn)料口、出口與反應(yīng)器進(jìn)料口相連通，反應(yīng)器的出料口則與分離器的進(jìn)料口相連通，反應(yīng)器的上、下方還分別設(shè)有進(jìn)氣口、排泄口，分離器的上、下方分別設(shè)有排氣口、排放口，換熱管進(jìn)料口上帶有高壓泵。本實(shí)用新型通過加熱罐加熱電池漿液，通過反應(yīng)器上的進(jìn)氣口輸入含氧氣體，通過高壓泵獲取反應(yīng)所需的高壓，可滿足工藝使用要求，并可通過增設(shè)蓄熱器、緩沖罐、預(yù)熱罐等實(shí)現(xiàn)自身熱能的重復(fù)利用。適宜作為采用超臨界水氧化技術(shù)處理廢舊電池的工藝裝置使用。
文檔編號(hào)B09B5/00GK2681362SQ20032011129
公開日2005年2月23日 申請(qǐng)日期2003年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月27日
發(fā)明者彭英利, 楊建軍 申請(qǐng)人:石家莊開發(fā)區(qū)奇力科技有限公司