CN112024583B - 一种废旧风电叶片回收方法 - Google Patents
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Abstract
一种废旧风电叶片回收方法,将废旧风电叶片拆除金属构件后进行切割,然后置于装有氯化锌醇溶液的蒸汽加热反应釜中,在150℃~200℃下反应1h~2h,使废旧风电叶片溶胀,再将溶胀后的废旧风电叶片置入固定床气化炉中,在300℃~400℃下进行低温裂解1h~2h,得到玻璃纤维,实现废旧风电叶片的回收。回收过程中叶片溶胀及裂解加热分别来自于火电厂低品位的蒸汽和烟气。该方法具有回收纤维品质高、运行成本低、绿色环保、工艺简单、易工程实施等优点,在废旧风电叶片回收领域具有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于风力发电技术领域,具体涉及一种废旧风电叶片的回收方法。
背景技术
近年来,风电作为一种“清洁环保”能源在国内获得了快速发展。叶片是风电机组的核心构件,其制作材料主要为玻璃纤维或碳纤维增强的环氧树脂复合材料,难降解,退役后为“白色垃圾”,既污染环境又造成资源浪费。随着全国风电装机容量的增加(2019年底累计2.1亿千瓦时,预计2026年累计达4亿千瓦时),废旧叶片量将显著增加(5万吨/年~6万吨/年),导致这种污染和浪费将愈发严重,给风电“清洁环保”的行业属性造成负面影响。
对现有废旧叶片进行回收再利用是避免环境污染和减少资源浪费的重要技术途径。目前,废旧叶片的处理方式主要是填埋,但随着环保政策的日趋严格,该方式将被禁止。其他处理方式如:粉碎作为建筑材(填)料、高温(850℃以上)裂解回收纤维、溶解(超临界流体和溶剂)回收树脂和纤维等技术并不成熟,且存在处理量小、能耗高、回收纤维品质差、易产生次生污染等缺点。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点,提供一种废旧风电叶片回收方法。
为实现上述目的,本发明通过如下技术方案:
一种废旧风电叶片回收方法,将废旧风电叶片拆除金属构件后进行切割,然后将其置于装有氯化锌醇溶液的蒸汽加热反应釜中,在150℃~200℃下反应1h~2h,使废旧风电叶片溶胀;然后将溶胀后的废旧风电叶片置入固定床气化炉中,在300℃~400℃下进行低温裂解1h~2h,得到含有玻璃纤维的灰渣及尾气,实现废旧风电叶片的回收。
本发明进一步的改进在于,用来加热反应釜的蒸汽来自火电厂汽轮机的中压缸抽汽,反应釜的疏水排入电厂疏水装置中。本发明进一步的改进在于,醇为甲醇、乙醇与丙醇中的任一种。
本发明进一步的改进在于,氯化锌醇溶液质量浓度为1%~5%。
本发明进一步的改进在于,将从火电厂省煤器后的烟道中引出一股燃煤烟气,经高温除尘后,作为气化剂导入固定床气化炉中。
本发明进一步的改进在于,将固定床气化炉中的尾气送入火电厂SCR脱硝反应器进口烟道中。
本发明进一步的改进在于,固定床气化炉中的灰渣进入振筛机中分离出玻璃纤维与裂解炭,回收玻璃纤维,将裂解炭送入火电厂锅炉炉膛以回收热量。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
(1)与传统裂解法相比,由于本发明采取了溶胀预处理,使废旧风电叶片中树脂基体与增强纤维实现微观上的预分离,同时将具有催化裂解作用的金属离子(锌离子)引入基体中,以致实现了叶片可在较低温度下(300℃~400℃,传统裂解温度>800℃)完成裂解,有效降低回收纤维的强度损失,提高叶片回收价值,并且不存在废液。
(2)本发明涉及的主要设备如蒸汽加热反应釜、固定床气化炉等均有成熟的工业产品,涉及的工艺流程简单、易操作,具有工程实施性强的特点。
进一步的,本发明涉及的主要能耗为叶片溶胀加热、叶片裂解加热,叶片溶胀加热可利用火电厂低品位蒸汽,叶片裂解加热可利用火电厂烟气余热,这极大降低了本发明的技术运行成本。
进一步的,本发明的方法产生的废固物主要为裂解炭,返回火电厂锅炉进行了热量回收;废气进入火电厂烟气净化系统经处理后达标排放,具有运行成本低、绿色无污染等优点。
附图说明
图1为风电叶片溶胀工艺示意图。
图2为溶胀后风电叶片裂解工艺示意图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作出进一步的说明。
本发明利用火电厂低品位热和完善的烟气净化系统对废旧风电叶片进行回收,首先,以火电厂低品位蒸汽为热源,氯化锌的醇溶液为反应介质,在蒸汽加热反应釜中将废旧风电叶片溶胀。然后将火电厂省煤器后的烟气经高温除尘后作为气化剂,在固定床气化炉中裂解溶胀后的风电叶片。将气化炉中的尾气(气化剂和裂解气)送入火电厂SCR脱硝反应器进口烟道中,利用电厂的烟气净化系统处理尾气。气化炉中的灰渣进入振筛机分离出玻璃纤维与裂解炭,回收玻璃纤维,同时将裂解炭送入火电厂锅炉炉膛以回收热量。该方法具有回收纤维品质高、运行成本低、绿色环保、工艺简单、易工程实施等优点,在废旧风电叶片回收领域具有广泛的应用前景。
具体的,本发明的一种废旧风电叶片回收方法,包括如下步骤:
(1)废旧风电叶片溶胀
参见图1,将拆除金属构件后的废旧风电叶片切割成规格尺寸,置于装有氯化锌醇溶液的蒸汽加热反应釜中。密闭反应釜,在150℃~200℃下反应1h~2h,使废旧风电叶片溶胀(参见图1)。其中,用来加热反应釜的蒸汽来自火电厂汽轮机的中压缸抽汽,反应釜的疏水排入电厂疏水装置中以便再利用。醇为甲醇、乙醇与丙醇中的任一种,氯化锌醇溶液质量浓度为1%~5%。
(2)废旧风电叶片低温裂解
参见图2,将溶胀后的废旧风电叶片置入固定床气化炉中进行低温裂解。从火电厂省煤器后的烟道中引出一股燃煤烟气,经高温除尘后,温度为300℃~400℃,作为气化剂导入固定床气化炉中裂解风电叶片1h~2h。将气化炉中的尾气(气化剂和裂解气)送入火电厂SCR脱硝反应器进口烟道中,利用电厂的烟气净化系统处理尾气。气化炉中的灰渣进入振筛机分离出玻璃纤维与裂解炭,回收玻璃纤维,同时将裂解炭送入火电厂锅炉炉膛以回收热量。
本发明回收过程中叶片溶胀及裂解加热分别来自于火电厂低品位的蒸汽和烟气,能够实现低温裂解,原因在于叶片裂解前进行了预处理(催化溶胀),同时利用火电厂低品位烟气和蒸汽有助于降低回收能耗。
回收效果用叶片中树脂裂解率和回收纤维强度保留率来评价。将气化炉的灰渣取样,用精度为0.1mg的电子天平进行称重,然后将样品置于石英坩埚中,从室温以5℃/min左右的升温速率升温至500℃并于500℃保温20min后停止加热,自然冷却至室温,再用电子天平称重。按公式(1)计算叶片中树脂裂解率。该裂解率可表示回收纤维纯度。按ASTM D-2343标准测试回收纤维拉升强度,按式(2)计算纤维强度保留率。
η=(100%-wf1/wf2×100%)/(1-wf1) 式(1)
在式(1)中,η表示叶片中树脂裂解率,%;wf1表示纤维在叶片复合材料中的百分含量,%;wf2表示纤维在裂解灰渣中的质量百分含量,%。
χ=R1/R0×100% 式(2)
在式(2)中,χ表示回收纤维强度保留率,%;R0表示原纤维的拉伸强度,MPa;R1表示回收纤维的拉伸强度,MPa。
下面为具体实施例。
实施例1
(1)废旧风电叶片溶胀
参见图1,将拆除金属构件后的废旧风电叶片切割成规格尺寸,置于装有氯化锌甲醇溶液的蒸汽加热反应釜中。密闭反应釜,在170℃下反应1.5h,使废旧风电叶片溶胀。其中,用来加热反应釜的蒸汽来自火电厂汽轮机的中压缸抽汽,反应釜的疏水排入电厂疏水装置中以便再利用。醇为甲醇,氯化锌甲醇溶液质量浓度为3%。
(2)废旧风电叶片低温裂解
参见图2,将溶胀后的废旧风电叶片置入固定床气化炉中进行低温裂解。从火电厂省煤器后的烟道引出一股燃煤烟气,经高温除尘后,温度为350℃,作为气化剂导入固定床气化炉中裂解风电叶片1.5h。将气化炉中的尾气(气化剂和裂解气)送入火电厂SCR脱硝反应器进口烟道中,利用电厂的烟气净化系统处理尾气。气化炉中的灰渣进入振筛机分离出玻璃纤维与裂解炭,回收玻璃纤维,同时将裂解炭送入火电厂锅炉炉膛以回收热量。
回收效果用叶片中树脂裂解率为99.4%,回收纤维强度为95%。
实施例2-13制备过程同实施例1,制备参数与实施例1不同,具体参数和回收效果详见表1。
表1实施例中的相关工艺参数及回收效果评价
Claims (1)
1.一种废旧风电叶片回收方法,其特征在于,将废旧风电叶片拆除金属构件后进行切割,然后置于装有质量浓度为1%~5%的氯化锌醇溶液的蒸汽加热反应釜中,在150℃~200℃下反应1h~2h,使废旧风电叶片溶胀;然后将溶胀后的废旧风电叶片置入固定床气化炉中,在300℃~400℃下进行低温裂解1h~2h,得到含有玻璃纤维的灰渣及尾气,灰渣进入振筛机中分离出玻璃纤维与裂解炭,回收玻璃纤维,将裂解炭送入火电厂锅炉炉膛以回收热量,实现废旧风电叶片的回收;
用来加热反应釜的蒸汽来自火电厂汽轮机的中压缸,疏水排入电厂疏水装置中;
所述醇为甲醇、乙醇与丙醇中的任一种;
将从火电厂省煤器后的烟道中引出一股燃煤烟气,经高温除尘后,作为气化剂导入固定床气化炉中;
将固定床气化炉中的尾气送入火电厂SCR脱硝反应器进口烟道中。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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