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淺談鋰電池行業VOCs 廢氣治理方法的選擇
發布時間：2021-12-17 10 :15 瀏覽次數（shù）：
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1 鋰（lǐ）電池廢氣的特點和相關治理要（yào）求
鋰電池（chí）的生產過程主要包括：一、極板工程——攪拌製漿塗布烘烤、輥壓分切、激光模切分（fèn）條；二、組裝工程——卷繞、JR預熱短路測試、配對、焊接、真空幹燥；三（sān）、化成工程——注液、高（gāo）溫靜置、化成、焊接、電芯（xīn）充放電、老（lǎo）化測試、覆膜。其中極板工程中（zhōng）攪拌製漿和塗布過（guò）程中會產生（shēng）大量的NMP廢氣，該部分廢氣的濃度相對高、風量大、溶劑組分單一回收再利用價值較高，通常是采用轉輪回收+深度處理（lǐ）或者吸收塔回收+精餾（liú）+深度處理的（de）處理工（gōng）藝，這一部（bù）分的廢氣治理技術比較成熟。其中的難點在於組裝過程（chéng）和（hé）化成過程（chéng）中注（zhù）液和真空幹燥（zào）產生的VOCs廢氣，該部分的廢氣風量相對小、濃度（dù）波動大（dà）而且含（hán）有焦油，這一部分廢氣之前不（bú）是（shì）未被識別就是采用活性炭或（huò）者堿洗等簡易的處理工藝（yì），不僅維護操作繁瑣而且（qiě）容易排放超（chāo）標。
烘幹和注液廢氣的來源主要就是電解液，電解液是由電解質鹽和（hé）稀釋劑組成，為無色液體，其中主要組分為六氟磷酸鋰(10 %~30 %)、碳酸乙烯酯(0 %~30 %)、碳酸二甲（jiǎ）酯（zhǐ）(0 %~30 %)、乙基碳酸甲（jiǎ）酯(0 %~30 %)，其中六氟磷酸鋰容易發生水解（jiě）產生氫氟酸，此外由於前端生產工藝中使用（yòng）了NMP後端廢氣中也含有少量的NMP。烘（hōng）幹和注液廢氣的主要成分見下表：
根據寧德某鋰電池工廠的實測（cè）數（shù）據，烘幹和注液廢氣的排放濃度在100~500 mg/m3，且隨著不同生產過程波動早晚濃度低中午偏高。
目前鋰電池行業廢氣排放標準執行《電池工業汙染物排放標準》(GB30484-2013)中的相關規定， 其中NMHC排放濃度≤50mg/m3，顆粒物排放濃（nóng）度≤30 mg/m3。
2 鋰電烘幹、注（zhù）液廢氣（qì）治理工藝的選擇
由於廢氣（qì）的濃度是波動的高值有500 mg/m3以上，單一的水洗或者活（huó）性炭處理工藝很（hěn）難滿足（zú）排放要（yào）求，因此采用組合型式的處理工藝是優先選擇。針對該部分廢（fèi）氣的特點，推薦采用如（rú）下幾種工藝（yì）：預處理+活性（xìng）炭吸脫附（fù）+催化燃燒（shāo）、預處理+活性炭吸脫附+冷凝回收、預處理+轉輪吸（xī）脫附+催化燃燒等(這裏的預處理主（zhǔ）要為堿洗、水洗、除油等)，之所以不（bú）采用活（huó）性炭+RTO或者轉輪（lún）+RTO主要（yào）是投資成本相對更大、占地大、RTO安全風險相對較高等。下表（biǎo）是幾種處理工藝的對（duì）比(都以10000 m3/h的處理設備作為對比)：
從上表可知，采用轉輪+催化燃燒的處理方式投資和運行（háng）費用相對來說都比較高、此外由於廢氣中含有酸性及高沸點氣體可能會導致轉輪的使用壽（shòu）命降低（dī），但是具有去除效率高、排口穩定達標、占地小、操作維護簡單等優點（diǎn），對活性炭+催化燃燒工藝來說投資（zī）費用及（jí）運行費用相對（duì）較（jiào）低，但是也存在蜂窩（wō）活性炭需要定期更換、排口濃度不穩定（dìng）、設備配電功率大等缺點；對（duì）活性炭+冷凝（níng）回收工藝來說（shuō）投入相對較高但運行費用低、設備配電功率（lǜ）小，但是也存在著排口排放濃度不穩定、活性（xìng）炭（tàn）需要定期更換、冷凝下來的有機物隻能作為廢液等缺點而（ér）且需要額外供應蒸汽和冷（lěng）卻水。
從上圖（tú）可以明顯的看出在廢氣初始的處理過程中，活性炭的處理效果是相當不錯的，但是隨著時間的推（tuī）移大約6 h以後活性（xìng）炭（tàn）逐漸吸附飽和後排（pái）口的濃度逐漸的升（shēng）高（gāo）、很快就超過排（pái）放要求（qiú），這時就需要（yào）及時的切換（huàn）活性炭箱（xiāng）將吸附飽和的炭箱（xiāng）進行脫附，用脫附幹淨的炭箱來進行吸附；反（fǎn）觀轉輪+CO的（de）處（chù）理工藝轉輪出口廢氣濃度一（yī）直比較的平（píng）穩，都在一個合（hé）理的（de）範圍內波動，排口廢氣排放一（yī）直穩定達（dá）標（biāo）。
3 相關案例介紹
下麵介紹一個相關的案例，江蘇某（mǒu）鋰電廢氣的處理項目，該項目的廢氣風量在6000 m3/h，濃度在350 mg/m3，采用活性炭+CO的處理工藝，主要配置如（rú）表（biǎo）3：
廢氣處理係統的運（yùn）行過程如下：首先廢氣通過靜電除油（yóu）去除廢氣中（zhōng）的焦油等物質，然後經過堿洗來去除（chú）廢氣中的氟化（huà）氫以及其它的（de）酸性（xìng）組分，經（jīng）過堿洗除霧之後(雖然設置了兩級除霧係統（tǒng）但是廢氣的濕度還是比較大專門增加了一套除濕的設備)，經過進一步除濕後進入（rù）活性炭箱進行吸附後排放，吸附飽和的炭箱通過閥門切換進（jìn）入到脫附係統，通過熱風（fēng）不斷（duàn）的將活性炭（tàn）中有機廢氣脫附出來並送入催化燃燒係統（tǒng）中進（jìn）行焚（fén）燒處理，脫附完（wán）成後進行冷卻吹掃，吹掃完成後進入到備用狀態，通過吸附、脫附閥門（mén）的開關可使得活性（xìng）炭箱在（zài）吸附、脫附等狀態不斷切換，此外可根（gēn）據排口濃度檢測的（de）檢測數據實現自動切換活性炭箱的吸脫附。該項目出口NMHC的排放濃度穩定在（zài）在（zài）50 mg/m3以下。
4 結論
上麵三種處理（lǐ）工藝各有其優缺點需要業（yè）主和設計人員根據不同的項目類型和工況進行合理的選擇，不能隻考慮投資、更（gèng）要考慮運行成本、維護操作難易程度以及是否能穩定達標（biāo）等維度。
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