新能源锂电池负极材料和废旧锂电池资源回收再生建设项目废气污染源分析.doc

新能源锂电池负极材料和废旧锂电池资源回收再生建设项目废气污染源分析1.1负极材料生产线生产过程中产生的粉尘（G1、G2、G3、G4）本项目负极材料生产线年运行200d，每天8h。根据工程分析，负极材料均为粉料，各加工工序易起尘，主要产尘环节：真空上料粉尘（G1）、辅料下料粉尘（G2）、筛分粉尘（G3）、包装工序下料粉尘（G4）。真空上料过程中，粉料进入料仓时，料仓呼吸孔会产生一定量的粉尘，经类比安徽科达洁能新材料有限公司年产2万吨锂电池系列负极材料项目环境影响报告书及同行业类比调查情况，本项目料仓进料时粉尘浓度约为8000mg/m3，风量为2000m3/h，粉尘产生量约为16kg/h（25.6t/a）。粉尘经管道引至袋式除尘器处理。辅料下料粉尘：辅料（石墨烯、硅铝粉）下料过程中由于落差作用会产生一定量的粉尘，在加强操作管理、降低落差、下料口封闭等措施后，可有效控制粉尘产生量，粉尘产生速率约为0.5kg/t物料（0.11t/a，0.066kg/h）。粉尘经集气罩收集（集气效率85%，风量2000 m3/h），引入袋式除尘器处理。筛分粉尘：本项目采用振动筛，筛分过程中会产生粉尘，筛分过程中粉尘产生速率为1.0kg/t物料（3.5t/a，2.19kg/h），经风管引至袋式除尘器处理（风量3000m3/h）。包装下料粉尘：粉料经搅拌后，由下料口进入包装机，打包。包装下料过程中会产生一定量粉尘，产生速率为0.5kg/t物料（1.75t/a，1.09kg/h），对下料口设置集气罩（集气效率85%，风量2000m3/h），粉尘经收集后，引至袋式除尘器处理。本项目负极生产线粉尘产生排放情况见表3-16。表3-16 本项目负极生产线粉尘产生排放情况一览表产尘点产尘量（t/a）产尘速率（kg/h）风机风量（m3/h）粉尘浓度mg/m3治理措施排放浓度mg/m3排放速率（kg/h）真空上料25.616200080001套脉冲袋式除尘器（效率99.5%）+20m高排气筒10.70.096辅料下料0.090.056200028筛分3.52.193000730包装1.490.932000465无组织0.280.17/加强管理、降低落差、强化集气效率，封闭措施良好/0.1无组织粉尘主要为辅料下料及包装工序未被集气罩收集到的粉尘，经采取上述措施后，无组织粉尘可有效降低40%。本项目负极材料生产线各工序产生的粉尘经采用集气罩和风管收集后，引入1套脉冲布袋除尘器处理后，经1根20m高排气筒排放，排放浓度为10.7 mg/m3，满足电池工业污染物排放标准(GB30484-2013)表5标准颗粒物浓度30 mg/m3的要求。1.2有机废气产排情况（1）有机废气产生环节及产生情况废旧电池拆解线机械拆解工序产生的有机废气（G5）机械拆解工序年作业300d，每天8h。锂电池中电解液的组成：锂电池电解液中的碳酸乙烯酯，C3H4O3，透明无色液体。沸点：248/760mmHg，熔点：3538，是一种优良的极性溶剂。碳酸二乙酯，分子式：CH3OCOOCH3，无色液体，稍有气味，蒸汽压1.33kPa/23.8，闪点25。熔/沸点：-43/ 125.8。碳酸二甲酯，C3H6O3，无色透明、略有气味、微甜的液体，熔点24，沸点90，难溶于水，闪点17。六氟磷酸锂（25%），白色结晶或粉末，相对密度1.50。暴露空气中或加热时六氟磷酸锂在空气中由于水蒸气的作用而迅速分解，放出OPF3和HF而产生白色烟雾。本项目拆解锂电池时，系统中喷洒碱液，可以有效抑制OPF3和HF的产生（直接与碱液反应，而被固定下来），有机溶剂在低温下，挥发率较低。根据建设单位提供的资料，需拆解的锂电池芯约2000吨，其中含电解液的电池芯约占60%，电解液含量约为120t（有机溶剂含量为90t），有机废气挥发率按10%计，则有机废气产生量约为9t/a（以非甲烷总烃计）。评价要求对拆解室进行密闭处理，并整体负压抽风（风量4000m3/h），产生的有机废气经引入1套有机废气焚烧设备（98%）进行处理，然后经20m高排气筒排放。拆解回收线正极材料烘干工序产生的有机废气（G6）烘干线年工作300d，每天作业16h。正极材料经压滤后，含液率可降低到1620%（以18%计），经6h的烘干处理后，正极材料内含液率可降低至1%以下（评价以1%计）。回收的正极材料量约为700t/a，则烘干过程中有机废气量约为119t/a。烘干过程中产生的有机废气采用风管引入1套2级冷凝回收装置进行冷凝回收（风量2000m3/h）。废气经收集进入预冷器（无处理效率，从120±5降温至95）、前冷器一级冷凝（降温至60以下，处理效率约为80%）、后冷器二级冷凝（降温至25，处理效率约为60%）进行处理，二级冷凝回收装置（总冷凝效率约为90%）冷凝析出的粗液约为107.1t/a，未冷凝下来的有机废气量约为11.9t/a【含NMP11.3t/a（95%）和其他轻质溶剂0.6t/a（5%）】。有机废气经风管引入1套焚烧设备进行处理，然后经20m高排气筒排放。负极材料烘干工序产生的废气（G8）本项目回收的负极材料为石墨粉，负极材料中有机成分经环己醇溶剂溶解后，与石墨粉分离，然后经压滤，使石墨粉的含液率可降低到1620%（以18%计），然后进入全封闭式气流烘干设备进行烘干（风量12000m3/h）。烘干过程中，环己醇蒸发为气态，实现与石墨粉的分离，由于气流作用，石墨粉以粉尘的形式在设备中运转。烘干设备的尾端接2级袋式收尘器，石墨粉尘经袋式收尘器收集后，尾气接入有机废气处理装置。经核算，负极材料回收量约为500t/a，烘干后，含液率可降低至1%以下（评价以1%计），则烘干过程中有机废气量约为85t/a。由于负极烘干类型为封闭式气流烘干，石墨均以粉尘的形式进入2级袋式收尘器（单机收尘效率99.9%）收集处理。经袋式收尘器除尘后，有机废气引入1套2级冷凝回收装置进行冷凝回收（总冷凝效率约为90%），冷凝析出的环己醇粗液约为76.5t/a，未冷凝下来的有机废气量约为8.5t/a【含环己醇8.1t/a（95%）和其他轻质溶剂0.4t/a（5%）】。有机废气经风管引入1套焚烧设备处理，然后经20m高排气筒排放。NMP溶剂回收工序产生的有机废气（G10）年运行300d，每天16h。根据建设单位提供的资料，NMP溶剂在溶出正极材料时，溶剂与正极材料的用量比例约为3:1，则NMP在回收正极材料环节的循环使用量约为2100t/a，其中压滤后的正极材料中含有约20%的NMP。正极材料经NPM溶剂溶出后，经压滤、精滤将粉料和溶剂分离，此时NMP溶剂中含有电解液中的有机物、固体杂质、水分等，一并进入粗液罐，压滤工序回收到的粗液量约为2215.2t/a（其中有机溶剂2010.5t/a，水分201.05t/a，固体杂质3.65t/a）。压滤工序产生的粗液和烘干工序冷凝回收的粗液均进入粗液罐（2322.3t/a），然后进行蒸馏净化处理，并通过2级冷凝系统回收NMP溶剂。根据建设单位提供的资料，蒸馏冷凝回收系统由于无引风设备，冷凝阶段能有效回收溶剂98%以上（以98%计），则蒸馏工序共产生含低沸点溶剂的水220.12t/a，NMP溶剂2033.7t/a，含少量固体的高沸点蒸馏残液26.68t/a，有机废气产生量约为41.8t/a。这部分有机废气经风管引入1套焚烧设备处理，然后经20m高排气筒排放。含有机物的水经收集到一定量后，进行蒸馏，回收其中的溶剂，废水进入污水处理站，废水量约为198.5t/a。另外，粗液中的固体杂质一方面在粗液罐内沉淀，另一方面存在于蒸馏残液中，定期回收，压滤回收其中的固体物质，作为正极材料，进一步烘干处理。蒸馏残液收集到一定量后，蒸馏，回收其中的高沸点溶剂（主要为碳酸乙烯酯），剩余的蒸馏残渣（8t/a），设危险废物暂存库暂存，作为危险废物委托有资质单位处理。环己醇溶剂回收蒸馏冷凝工序产生的有机废气（G11）年运行300d，每天16h。根据建设单位提供的资料，环己醇溶剂在溶出负极材料时，溶剂与负极材料的用量比例约为3:1，则环己醇在回收负极材料环节的循环使用量约为1500t/a。负极材料经环己醇溶剂溶出后，经压滤、精滤将粉料和溶剂分离，此时环己醇溶剂中含有电解质中的有机物、固体杂质、水分等，一并进入粗液罐，压滤工序回收到的粗液量约为1567.44t/a（其中有机溶剂1449t/a，水分115.92t/a，固体杂质2.52t/a）。压滤工序产生的粗液和烘干工序冷凝回收的粗液均进入粗液罐（1643.94t/a），然后进行蒸馏净化处理，并通过2级冷凝系统回收环己醇溶剂。根据建设单位提供的资料，蒸馏冷凝回收系统由于无引风设备，冷凝阶段能有效回收溶剂98%以上（以98%计），则蒸馏工序共产生含低沸点溶剂的水130.26t/a，环己醇溶剂1463.99t/a，含少量固体的高沸点蒸馏残液19.52t/a，有机废气产生量约为30.17t/a。这部分有机废气经风管引入1套焚烧设备处理，然后经20m高排气筒排放。含有机物的水经收集到一定量后，进行蒸馏，回收其中的溶剂，废水进入污水处理站，废水量约为111t/a。另外，粗液中的固体杂质一方面在粗液罐内沉淀，另一方面存在于蒸馏残液中，定期回收，压滤回收其中的固体物质，作为负极材料，进一步烘干处理。蒸馏残液收集到一定量后，蒸馏，回收其中的高沸点溶剂（主要为碳酸乙烯酯），剩余的蒸馏残渣（5.7t/a），设危险废物暂存库暂存，作为危险废物委托有资质单位处理。（2）有机废气处理及排放情况根据上述分析：废旧电池拆解工序产生的有机废气（G5）为9t/a，对拆解室整体负压抽风（风量4000m3/h），然后引入有机废气焚烧设备进行处理。正极材料烘干工序产生的有机废气（G6）为11.9t/a，冷凝设备后接引风管，引入有机废气焚烧设备进行处理。负极材料烘干工序产生的有机废气（G8）为8.5t/a。由于负极材料烘干采用气流烘干，粉尘产生量较大，石墨粉尘经2级袋式收尘器收集，作为产品。冷凝设备后接引风管，引入有机废气焚烧设备进行处理。NMP溶剂回收工序产生的有机废气（G10）为41.8t/a。冷凝设备后接引风管，引入有机废气焚烧设备进行处理。环己醇溶剂回收工序产生的有机废气（G11）为30.17t/a。冷凝设备后接引风管，引入有机废气焚烧设备进行处理。以上有机废气均引入1套焚烧处理设施蓄热式焚烧设备（RTO）处理（处理效率98%），然后经1根20m高排气筒排放。有机废气产排情况见表3-17。3-17 有机废气产排情况一览表产生环节产生量（t/a）产生速率kg/h风量（m3/h）产生浓度mg/m3治理措施排放浓度mg/m3排放速率（kg/h）机械拆解93.754000937.5拆解室密闭处理，负压抽风1套蓄热式焚烧设备（效率99%）+20m排气筒11.00.23正极材料烘干11.92.4820001240风管引入负极材料烘干8.51.7712000147.5风管引入500（粉尘）104.28683.32级布袋收尘（99.9%）NMP回收41.88.7120004355风管引入环己醇回收30.176.2820003140风管引入根据核算，各工序有机废气（共计101.37t/a，22.99kg/h）经风机引入1套蓄热式焚烧设备，该设备进气口浓度约为1045mg/m3（风量22000m3/h），经焚烧处理后，有机废气排放浓度为11.0mg/m3（排放量0.23kg/h，1.01t/a），经20m高排气筒排放，满足电池工业污染物排放标准(GB30484-2013)表5标准非甲烷总烃排放浓度50mg/m3的要求。其中负极烘干工序粉尘先经2级袋式收尘器进行除尘处理，粉尘排放浓度为8.7mg/m3（排放量0.104kg/h，0.5t/a），满足电池工业污染物排放标准(GB30484-2013)表5标准颗粒物排放浓度30mg/m3的要求。本项目研发楼为5层，高度约为15m，周边200m范围内最高的建筑物不超过17m，故设置20m高排气筒是合理可行的。（5）拆解回收线正极材料粉碎工序产生的粉尘（G7）烘干处理后的正极材料，结块较为严重，需进入球磨设备进行粉碎。球磨机为密闭式设备，仅在球磨完成后，下料包装过程中会产生一定量的粉尘。粉碎作业时间为每年200d，每天8h。下料过程粉尘产生速率为0.5kg/t物料（0.35t/a，1.09kg/h），对下料口设置集气罩（集气效率85%，风量2000m3/h），粉尘经收集后，引至1套袋式除尘器处理。表3-18 本项目正极材料粉碎过程粉尘产生排放情况一览表产尘点产尘量（t/a）产尘速率（kg/h）风机风量（m3/h）粉尘浓度mg/m3治理措施排放浓度mg/m3排放速率（kg/h）正极材料粉碎0.30.192000951套脉冲袋式除尘器（效率99.5%）+20m高排气筒0.50.001无组织0.050.03/加强管理、降低落差、强化集气效率，封闭措施良好，车间阻隔/0.02无组织粉尘主要为未被集气罩收集到的粉尘，经采取上述措施后，无组织粉尘可有效降低40%。本项目正极材料粉碎工序产生的粉尘经采用集气罩和风管收集后，引入1套脉冲布袋除尘器处理后，经1根20m高排气筒排放，排放浓度为0.5mg/m3，满足电池工业污染物排放标准(GB30484-2013)表5标准颗粒物浓度30 mg/m3的要求。（6）导热油炉废气（G9）本项目设1台导热油炉为烘干工段和蒸馏工段供热，导热油炉规格为4t/h，燃料为天然气，年工作300d，每天16h。根据核算，天然气消耗量约为136.8万m3/a。根据（2010年本）下册“4430工业锅炉（热力生产和供应行业）产排污系数表-燃气工业锅炉”中相关数据，具体数据见表3-19。表3-19 工业锅炉（热力生产和供应行业）产排污系数表-燃气工业锅炉产排污情况产品名称原料名称工艺名称规模等级污染物指标单位产污系数蒸汽/热水/其它天然气室燃炉所有规模工业废气量标立方米/万立方米-原料136259.17二氧化硫千克/万立方米-原料0.02S氮氧化物千克/万立方米-原料18.71颗粒物：每燃烧1万m3天然气产生的颗粒物量为2.4kg注：产排污系数表中二氧化硫的产排污系数是以含硫量（S）的形式表示的，其中含硫量（S）是指燃气收到基硫分含量，单位为毫克/立方米，S取20。本项目导热油炉污染物产排情况见表3-20。表3-20 本项目燃气导热油炉污染物产排情况一览表污染物产生浓度（mg/m3）产生量（t/a）排放情况执行标准（mg/m3）本项目燃气锅炉废气量为1.864×107m3/aNOX137.32.56经8m高排气筒排放200SO23.00.05550颗粒物17.70.3320根据核算，本项目在采用天然气作为原料的情况下，导热油炉废气经不低于8m的烟囱排放后，能够满足锅炉大气污染物排放标准（GB13271-2014）表2燃气锅炉排放标准（烟尘浓度20mg/m3、SO2浓度50mg/m3 、NOX200mg/m3）的要求，对周边环境空气影响较小。（7）溶剂储罐区无组织有机废气（G12）溶剂在正常的生产过程中均处于密闭空间内，在采取上述评价提出的污染防治措施后，可实现有组织排放，但溶剂在进入储罐后，在储罐中贮存期间，会产生少量的有机废气，通过罐体的呼吸作用排出。根据NMP和环己醇的理化性质可知，这两种溶剂性质较为稳定，故废气产生量极少，评价按溶剂在线量的1计（NMP在线量为200t，环己醇在线量为200t），则这部分无组织有机废气产生量约为0.4t/a。评价要求，加强罐区管理，强化冷凝设备效果，降低溶剂温度等措施，降低这部分废气的产生。（8）职工食堂油烟（G13）项目设置1座职工餐厅，就餐员工约50人。根据环境保护实用数据手册，一般食堂的食用油量平均按0.03kg/（p·d）计，则食用油的用量约为1.5kg/d。一般油的挥发量占总耗油量的2%-4%，取其均值3%，则油烟产生量约为0.045kg/d（13.5kg/a）。食堂安装组合式油烟净化机组，设计风量2000m3/h；按日高峰期3小时计，则高峰期该项目所排油烟的量为0.015kg/h，油烟产生浓度为7.5mg/m3，油烟净化效率按85%计，油烟排放浓度为1.1mg/m3，油烟排放量为2.0kg/a，满足饮食业油烟排放标准（试行）（GB18483-2001）中型类的标准要求（排放浓度低于2mg/m3）。项目废气污染源强分析见表3-21。表3-21 本项目废气污染物产排一览表污染源废气量Nm3/h污染物产生情况排放情况处理措施备注mg/m3kg/hmg/m3kg/h负极材料生产线真空上料G12000粉尘80001610.70.096各工序粉尘经收集后引入1套脉冲袋式除尘器处理（效率99.5%），由1根20m高排气筒排放有组织辅料下料G22000280.056筛分G330007302.19包装G420004650.93未被集气罩收集的粉尘/0.17/0.1加强管理、降低落差、强化集气效率，封闭措施良好，车间阻隔无组织废旧电池拆解回收线机械拆解G54000非甲烷总烃104522.9911.00.231套蓄热式焚烧设备（效率99%）+20m排气筒有组织NMP回收G102000环己醇回收G112000正极材料烘干工序G62000负极烘干工序G812000粉尘8683.3104.28.70.1042级袋式除尘正极材料粉碎G72000粉尘950.190.50.0011套脉冲袋式除尘器（效率99.5%）+1根20m高排气筒排放有组织未被收集/0.03/0.02加强管理、降低落差、强化集气效率，封闭措施良好，车间阻隔无组织导热油炉导热油炉燃料燃烧G93.883×103NOX137.30.53137.30.538m高排气筒排放有组织SO23.00.0113.00.011颗粒物17.70.06917.70.069溶剂储罐区/非甲烷总烃/0.056/0.056加强管理无组织食堂油烟G132000油烟7.50.0151.10.002油烟净化器，净化率85%有组织