新能源鋰電池負極材料和廢舊鋰電池資源回收再生建設項目廢氣污染源分析

新能源鋰電池負極材料和廢舊鋰電池資源回收再生建設項目廢氣污染源分析1.1負極材料生產線生產過程中產生的粉塵（G1、G2、G3、G4）本項目負極材料生產線年運行200d，每天8h。根據工程分析，負極材料均為粉料，各加工工序易起塵，主要產塵環(huán)節(jié)：真空上料粉塵（G1）、輔料下料粉塵（G2）、篩分粉塵（G3）、包裝工序下料粉塵（G4）。①真空上料過程中，粉料進入料倉時，料倉呼吸孔會產生一定量的粉塵，經類比《安徽科達潔能新材料有限公司年產2萬噸鋰電池系列負極材料項目環(huán)境影響報告書》及同行業(yè)類比調查情況，本項目料倉進料時粉塵濃度約為8000mg/m3，風量為2000m3/h，粉塵產生量約為16kg/h（25.6t/a）。粉塵經管道引至袋式除塵器處理。②輔料下料粉塵：輔料（石墨烯、硅鋁粉）下料過程中由于落差作用會產生一定量的粉塵，在加強操作管理、降低落差、下料口封閉等措施后，可有效控制粉塵產生量，粉塵產生速率約為0.5kg/t物料（0.11t/a，0.066kg/h）。粉塵經集氣罩收集（集氣效率85%，風量2000m3/h），引入袋式除塵器處理。③篩分粉塵：本項目采用振動篩，篩分過程中會產生粉塵，篩分過程中粉塵產生速率為1.0kg/t物料（3.5t/a，2.19kg/h），經風管引至袋式除塵器處理（風量3000m3/h）。④包裝下料粉塵：粉料經攪拌后，由下料口進入包裝機，打包。包裝下料過程中會產生一定量粉塵，產生速率為0.5kg/t物料（1.75t/a，1.09kg/h），對下料口設置集氣罩（集氣效率85%，風量2000m3/h），粉塵經收集后，引至袋式除塵器處理。本項目負極生產線粉塵產生排放情況見表3-16。表3-16本項目負極生產線粉塵產生排放情況一覽表產塵點產塵量（t/a）產塵速率（kg/h）風機風量（m3/h）粉塵濃度mg/m3治理措施排放濃度mg/m3排放速率（kg/h）真空上料25.616200080001套脈沖袋式除塵器（效率99.5%）+20m高排氣筒10.70.096輔料下料0.090.056200028篩分3.52.193000730包裝1.490.932000465無組織0.280.17//加強管理、降低落差、強化集氣效率，封閉措施良好/0.1無組織粉塵主要為輔料下料及包裝工序未被集氣罩收集到的粉塵，經采取上述措施后，無組織粉塵可有效降低40%。本項目負極材料生產線各工序產生的粉塵經采用集氣罩和風管收集后，引入1套脈沖布袋除塵器處理后，經1根20m高排氣筒排放，排放濃度為10.7mg/m3，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。1.2有機廢氣產排情況（1）有機廢氣產生環(huán)節(jié)及產生情況①廢舊電池拆解線機械拆解工序產生的有機廢氣（G5）機械拆解工序年作業(yè)300d，每天8h。鋰電池中電解液的組成：鋰電池電解液中的碳酸乙烯酯，C3H4O3，透明無色液體。沸點：248℃/760mmHg，熔點：35～38℃，是一種優(yōu)良的極性溶劑。碳酸二乙酯，分子式：CH3OCOOCH3，無色液體，稍有氣味，蒸汽壓1.33kPa/23.8℃，閃點25℃。熔/沸點：-43℃/125.8℃。碳酸二甲酯，C3H6O3，無色透明、略有氣味、微甜的液體，熔點2~4℃，沸點90℃，難溶于水，閃點17℃。六氟磷酸鋰（25%），白色結晶或粉末，相對密度1.50。暴露空氣中或加熱時六氟磷酸鋰在空氣中由于水蒸氣的作用而迅速分解，放出OPF3和HF而產生白色煙霧。本項目拆解鋰電池時，系統(tǒng)中噴灑堿液，可以有效抑制OPF3和HF的產生（直接與堿液反應，而被固定下來），有機溶劑在低溫下，揮發(fā)率較低。根據建設單位提供的資料，需拆解的鋰電池芯約2000噸，其中含電解液的電池芯約占60%，電解液含量約為120t（有機溶劑含量為90t），有機廢氣揮發(fā)率按10%計，則有機廢氣產生量約為9t/a（以非甲烷總烴計）。評價要求對拆解室進行密閉處理，并整體負壓抽風（風量4000m3/h），產生的有機廢氣經引入1套有機廢氣焚燒設備（98%）進行處理，然后經20m高排氣筒排放。②拆解回收線正極材料烘干工序產生的有機廢氣（G6）烘干線年工作300d，每天作業(yè)16h。正極材料經壓濾后，含液率可降低到16~20%（以18%計），經6h的烘干處理后，正極材料內含液率可降低至1%以下（評價以1%計）。回收的正極材料量約為700t/a，則烘干過程中有機廢氣量約為119t/a。烘干過程中產生的有機廢氣采用風管引入1套2級冷凝回收裝置進行冷凝回收（風量2000m3/h）。廢氣經收集進入預冷器（無處理效率，從120±5℃降溫至95℃）、前冷器一級冷凝（降溫至60℃以下，處理效率約為80%）、后冷器二級冷凝（降溫至25℃，處理效率約為60%）進行處理，二級冷凝回收裝置（總冷凝效率約為90%）冷凝析出的粗液約為107.1t/a，未冷凝下來的有機廢氣量約為11.9t/a【含NMP11.3t/a（95%）和其他輕質溶劑0.6t/a（5%）】。有機廢氣經風管引入1套焚燒設備進行處理，然后經20m高排氣筒排放。③負極材料烘干工序產生的廢氣（G8）本項目回收的負極材料為石墨粉，負極材料中有機成分經環(huán)己醇溶劑溶解后，與石墨粉分離，然后經壓濾，使石墨粉的含液率可降低到16~20%（以18%計），然后進入全封閉式氣流烘干設備進行烘干（風量12000m3/h）。烘干過程中，環(huán)己醇蒸發(fā)為氣態(tài)，實現與石墨粉的分離，由于氣流作用，石墨粉以粉塵的形式在設備中運轉。烘干設備的尾端接2級袋式收塵器，石墨粉塵經袋式收塵器收集后，尾氣接入有機廢氣處理裝置。經核算，負極材料回收量約為500t/a，烘干后，含液率可降低至1%以下（評價以1%計），則烘干過程中有機廢氣量約為85t/a。由于負極烘干類型為封閉式氣流烘干，石墨均以粉塵的形式進入2級袋式收塵器（單機收塵效率99.9%）收集處理。經袋式收塵器除塵后，有機廢氣引入1套2級冷凝回收裝置進行冷凝回收（總冷凝效率約為90%），冷凝析出的環(huán)己醇粗液約為76.5t/a，未冷凝下來的有機廢氣量約為8.5t/a【含環(huán)己醇8.1t/a（95%）和其他輕質溶劑0.4t/a（5%）】。有機廢氣經風管引入1套焚燒設備處理，然后經20m高排氣筒排放。④NMP溶劑回收工序產生的有機廢氣（G10）年運行300d，每天16h。根據建設單位提供的資料，NMP溶劑在溶出正極材料時，溶劑與正極材料的用量比例約為3:1，則NMP在回收正極材料環(huán)節(jié)的循環(huán)使用量約為2100t/a，其中壓濾后的正極材料中含有約20%的NMP。正極材料經NPM溶劑溶出后，經壓濾、精濾將粉料和溶劑分離，此時NMP溶劑中含有電解液中的有機物、固體雜質、水分等，一并進入粗液罐，壓濾工序回收到的粗液量約為2215.2t/a（其中有機溶劑2010.5t/a，水分201.05t/a，固體雜質3.65t/a）。壓濾工序產生的粗液和烘干工序冷凝回收的粗液均進入粗液罐（2322.3t/a），然后進行蒸餾凈化處理，并通過2級冷凝系統(tǒng)回收NMP溶劑。根據建設單位提供的資料，蒸餾冷凝回收系統(tǒng)由于無引風設備，冷凝階段能有效回收溶劑98%以上（以98%計），則蒸餾工序共產生含低沸點溶劑的水220.12t/a，NMP溶劑2033.7t/a，含少量固體的高沸點蒸餾殘液26.68t/a，有機廢氣產生量約為41.8t/a。這部分有機廢氣經風管引入1套焚燒設備處理，然后經20m高排氣筒排放。含有機物的水經收集到一定量后，進行蒸餾，回收其中的溶劑，廢水進入污水處理站，廢水量約為198.5t/a。另外，粗液中的固體雜質一方面在粗液罐內沉淀，另一方面存在于蒸餾殘液中，定期回收，壓濾回收其中的固體物質，作為正極材料，進一步烘干處理。蒸餾殘液收集到一定量后，蒸餾，回收其中的高沸點溶劑（主要為碳酸乙烯酯），剩余的蒸餾殘渣（8t/a），設危險廢物暫存庫暫存，作為危險廢物委托有資質單位處理。⑤環(huán)己醇溶劑回收蒸餾冷凝工序產生的有機廢氣（G11）年運行300d，每天16h。根據建設單位提供的資料，環(huán)己醇溶劑在溶出負極材料時，溶劑與負極材料的用量比例約為3:1，則環(huán)己醇在回收負極材料環(huán)節(jié)的循環(huán)使用量約為1500t/a。負極材料經環(huán)己醇溶劑溶出后，經壓濾、精濾將粉料和溶劑分離，此時環(huán)己醇溶劑中含有電解質中的有機物、固體雜質、水分等，一并進入粗液罐，壓濾工序回收到的粗液量約為1567.44t/a（其中有機溶劑1449t/a，水分115.92t/a，固體雜質2.52t/a）。壓濾工序產生的粗液和烘干工序冷凝回收的粗液均進入粗液罐（1643.94t/a），然后進行蒸餾凈化處理，并通過2級冷凝系統(tǒng)回收環(huán)己醇溶劑。根據建設單位提供的資料，蒸餾冷凝回收系統(tǒng)由于無引風設備，冷凝階段能有效回收溶劑98%以上（以98%計），則蒸餾工序共產生含低沸點溶劑的水130.26t/a，環(huán)己醇溶劑1463.99t/a，含少量固體的高沸點蒸餾殘液19.52t/a，有機廢氣產生量約為30.17t/a。這部分有機廢氣經風管引入1套焚燒設備處理，然后經20m高排氣筒排放。含有機物的水經收集到一定量后，進行蒸餾，回收其中的溶劑，廢水進入污水處理站，廢水量約為111t/a。另外，粗液中的固體雜質一方面在粗液罐內沉淀，另一方面存在于蒸餾殘液中，定期回收，壓濾回收其中的固體物質，作為負極材料，進一步烘干處理。蒸餾殘液收集到一定量后，蒸餾，回收其中的高沸點溶劑（主要為碳酸乙烯酯），剩余的蒸餾殘渣（5.7t/a），設危險廢物暫存庫暫存，作為危險廢物委托有資質單位處理。（2）有機廢氣處理及排放情況根據上述分析：①廢舊電池拆解工序產生的有機廢氣（G5）為9t/a，對拆解室整體負壓抽風（風量4000m3/h），然后引入有機廢氣焚燒設備進行處理。②正極材料烘干工序產生的有機廢氣（G6）為11.9t/a，冷凝設備后接引風管，引入有機廢氣焚燒設備進行處理。③負極材料烘干工序產生的有機廢氣（G8）為8.5t/a。由于負極材料烘干采用氣流烘干，粉塵產生量較大，石墨粉塵經2級袋式收塵器收集，作為產品。冷凝設備后接引風管，引入有機廢氣焚燒設備進行處理。④NMP溶劑回收工序產生的有機廢氣（G10）為41.8t/a。冷凝設備后接引風管，引入有機廢氣焚燒設備進行處理。⑤環(huán)己醇溶劑回收工序產生的有機廢氣（G11）為30.17t/a。冷凝設備后接引風管，引入有機廢氣焚燒設備進行處理。以上有機廢氣均引入1套焚燒處理設施——蓄熱式焚燒設備（RTO）處理（處理效率98%），然后經1根20m高排氣筒排放。有機廢氣產排情況見表3-17。3-17有機廢氣產排情況一覽表產生環(huán)節(jié)產生量（t/a）產生速率kg/h風量（m3/h）產生濃度mg/m3治理措施排放濃度mg/m3排放速率（kg/h）機械拆解93.754000937.5拆解室密閉處理，負壓抽風1套蓄熱式焚燒設備（效率99%）+20m排氣筒11.00.23正極材料烘干11.92.4820001240風管引入負極材料烘干8.51.7712000147.5風管引入500104.28683.32級布袋收塵（99.9%）NMP回收41.88.7120004355風管引入環(huán)己醇回收30.176.2820003140風管引入根據核算，各工序有機廢氣（共計101.37t/a，22.99kg/h）經風機引入1套蓄熱式焚燒設備，該設備進氣口濃度約為1045mg/m3（風量22000m3/h），經焚燒處理后，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。其中負極烘干工序粉塵先經2級袋式收塵器進行除塵處理，粉塵排放濃度為8.7mg/m3（排放量0.104kg/h，0.5t/a），滿足《電池工業(yè)污染物排放標準》(GB30484-2013)表5標準顆粒物排放濃度≤30mg/m3的要求。本項目研發(fā)樓為5層，高度約為15m，周邊200m范圍內最高的建筑物不超過17m，故設置20m高排氣筒是合理可行的。（5）拆解回收線正極材料粉碎工序產生的粉塵（G7）烘干處理后的正極材料，結塊較為嚴重，需進入球磨設備進行粉碎。球磨機為密閉式設備，僅在球磨完成后，下料包裝過程中會產生一定量的粉塵。粉碎作業(yè)時間為每年200d，每天8h。下料過程粉塵產生速率為0.5kg/t物料（0.35t/a，1.09kg/h），對下料口設置集氣罩（集氣效率85%，風量2000m3/h），粉塵經收集后，引至1套袋式除塵器處理。表3-18本項目正極材料粉碎過程粉塵產生排放情況一覽表產塵點產塵量（t/a）產塵速率（kg/h）風機風量（m3/h）粉塵濃度mg/m3治理措施排放濃度mg/m3排放速率（kg/h）正極材料粉碎0.30.192000951套脈沖袋式除塵器（效率99.5%）+20m高排氣筒0.50.001無組織0.050.03//加強管理、降低落差、強化集氣效率，封閉措施良好，車間阻隔/0.02無組織粉塵主要為未被集氣罩收集到的粉塵，經采取上述措施后，無組織粉塵可有效降低40%。本項目正極材料粉碎工序產生的粉塵經采用集氣罩和風管收集后，引入1套脈沖布袋除塵器處理后，經1根20m高排氣筒排放，排放濃度為0.5mg/m3，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。（6）導熱油爐廢氣（G9）本項目設1臺導熱油爐為烘干工段和蒸餾工段供熱，導熱油爐規(guī)格為4t/h，燃料為天然氣，年工作300d，每天16h。根據核算，天然氣消耗量約為136.8萬m3/a。根據（2010年本）下冊“4430工業(yè)鍋爐（熱力生產和供應行業(yè)）產排污系數表-燃氣工業(yè)鍋爐”中相關數據，具體數據見表3-19。表3-19工業(yè)鍋爐（熱力生產和供應行業(yè)）產排污系數表-燃氣工業(yè)鍋爐產排污情況產品名稱原料名稱工藝名稱規(guī)模等級污染物指標單位產污系數蒸汽/熱水/其它天然氣室燃爐所有規(guī)模工業(yè)廢氣量標立方米/萬立方米-原料136259.17二氧化硫千克/萬立方米-原料0.02S=1\*GB3①氮氧化物千克/萬立方米-原料18.71顆粒物：每燃燒1萬m3天然氣產生的顆粒物量為2.4kg注：=1\*GB3①產排污系數表中二氧化硫的產排污系數是以含硫量（S）的形式表示的，其中含硫量（S）是指燃氣收到基硫分含量，單位為毫克/立方米，S取20。本項目導熱油爐污染物產排情況見表3-20。表3-20本項目燃氣導熱油爐污染物產排情況一覽表污染物產生濃度（mg/m3）產生量（t/a）排放情況執(zhí)行標準（mg/m3）本項目燃氣鍋爐廢氣量為1.864×107m3/aNOX137.32.56經8m高排氣筒排放200SO23.00.05550顆粒物17.70.3320根據核算，本項目在采用天然氣作為原料的情況下，導熱油爐廢氣經不低于8m的煙囪排放后，能夠滿足《鍋爐大氣污染物排放標準》（GB13271-2014）表2燃氣鍋爐排放標準（煙塵濃度≤20mg/m3、SO2濃度≤50mg/m3、NOX≤200mg/m3）的要求，對周邊環(huán)境空氣影響較小。（7）溶劑儲罐區(qū)無組織有機廢氣（G12）溶劑在正常的生產過程中均處于密閉空間內，在采取上述評價提出的污染防治措施后，可實現有組織排放，但溶劑在進入儲罐后，在儲罐中貯存期間，會產生少量的有機廢氣，通過罐體的呼吸作用排出。根據NMP和環(huán)己醇的理化性質可知，這兩種溶劑性質較為穩(wěn)定，故廢氣產生量極少，評價按溶劑在線量的1‰計（NMP在線量為200t，環(huán)己醇在線量為200t），則這部分無組織有機廢氣產生量約為0.4t/a。評價要求，加強罐區(qū)管理，強化冷凝設備效果，降低溶劑溫度等措施，降低這部分廢氣的產生。（8）職工食堂油煙（G13）項目設置1座職工餐廳，就餐員工約50人。根據《環(huán)境保護實用數據手冊》，一般食堂的食用油量平均按0.03kg/（p·d）計，則食用油的用量約為1.5kg/d。一般油的揮發(fā)量占總耗油量的2%-4%，取其均值3%，則油煙產生量約為0.045kg/d（13.5kg/a）。食堂安裝組合式油煙凈化機組，設計風量2000m3/h；按日高峰期3小時計，則高峰期該項目所排油煙的量為0.015kg/h，油煙產生濃度為7.5mg/m3，油煙凈化效率按85%計，油煙排放濃度為1.1