CN113964236A - 太阳能光伏板热刀剥离装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能光伏板热刀剥离装置，它的压紧传送机构在作业时能根据不同厚度的太阳能光伏板作自适应固定压紧，防止太阳能光伏板传送偏离以保证稳定传送，并保证太阳能光伏板与刀具之间的紧贴度，防止在剥离工作时光伏玻璃板碎裂造成剥离失败；温控系统将刀具加热到恒定的工作温度，通过温度反馈调节温度供刀具持续作业，并能实时监控和调整刀具温度；剥离热刀托辊组合机构是将玻璃板和太阳能电池膜完全剥离的执行机构；本发明能够在不破坏光伏组件的前提下，通过加热方式将废旧太阳能光伏板的背板玻璃和电池膜完整分离。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能光伏板环保回收技术领域，具体地指一种太阳能光伏板热刀剥离装置及方法。
背景技术
近年来，随着我国能源经济向碳达峰和碳中和的转型，太阳能光伏组件行业及技术快速的发展，太阳能光伏板的装机容量快速上升，但是装机容量越大，潜在的废弃物则越多。对生命周期完结和因技术发展迭代下来的废弃晶硅太阳能电池组件进行回收利用可以有效节约自然资源和生产成本，为太阳能光伏电池行业的发展提供大量的硅基半导体基础材料以及其他可用原材料，可以确保晶硅太阳能电池能得到更大规模的应用以及产业的可循环可持续发展。探索废旧晶硅太阳能电池的非破坏性物理拆解方法，着手研究低成本的回收技术和基础设备，发展自动化高效率的回收工艺以应对大量的光伏组件废弃物的产生，具有十分重要的现实意义。
常见的太阳能光伏板由太阳能电池膜和背板玻璃组成，两者之间通过EVA胶进行粘接，该回收技术最关键的步骤为如何将两者分离。传统回收方法多采用先将背板玻璃整块破碎，再通过化学溶解的方法将小碎块的玻璃和电池膜进行分离后分别回收，该方法工艺复杂效率低下并产生了废气废液等污染性废弃物，十分不利于节能环保。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种太阳能光伏板热刀剥离装置及方法，本发明能够在不破坏光伏组件的前提下，通过加热方式将废旧太阳能光伏板的背板玻璃和电池膜完整分离。
为实现此目的，本发明所设计的太阳能光伏板热刀剥离装置，其特征在于，它包括压紧传送机构、温控系统、剥离热刀托辊组合机构，其中，所述压紧传送机构的用于在作业时将太阳能光伏板压紧在上包胶辊筒和下包胶托辊之间，并进行传输；
温控系统包括控制器、恒温器、加热棒、红外测温仪和温度传感器；
剥离热刀托辊组合机构包括直排刀架、直排刀体、保温层、存放孔和加热棒孔，所述直排刀架安装在压紧传送机构上，直排刀体安装在直排刀架上，直排刀体用于将通过压紧传送机构传送的太阳能光伏板进行剥离，保温层包裹在直排刀架的外壁上，直排刀架内设置存放孔和加热棒孔，存放孔用于放置蓄热球，加热棒孔用于安装加热棒，温度传感器埋置在直排刀架内部的直排刀体根部，温度传感器用于将直排刀体根部的实时温度传输给恒温器，红外测温仪布置在直排刀体的上部，红外测温仪用于将直排刀体外表面的实时温度传输给控制器，恒温器用于控制加热棒的温度。
本发明能够在不破坏光伏组件的前提下，通过加热方式将废旧太阳能光伏板的背板玻璃和电池膜完整分离。相对于传统工艺，保留各剥离下来光伏组件的完整性和可回收性，减少重复工艺，节能环保无其它污染物的产生，提高了太阳能光伏电板的回收经济效益和回收效率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的压紧传送机构结构示意图。
图3为本发明的温控系统控制原理图。
图4为本发明的剥离热刀托辊组合机构的结构示意图。
图5为本发明的剥离热刀托辊组合机构的结构剖视图。
其中，1—压紧传送机构、11—压紧轮、12—压紧块、13—上包胶辊筒、14—顶托块、15—下包胶辊筒、16—支架、17—上限位螺母、18—下限位螺母、19—弹簧、2—温控系统、21—控制器、22—恒温器、23—加热棒、24—红外测温仪、25—温度传感器、3—剥离热刀托辊组合机构、31—直排刀架、32—直排刀体、33—内保温层、34—外保温层、35—存放孔、36—排胶槽、37—加热棒孔。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
如图1～5所示的太阳能光伏板热刀剥离装置，它包括压紧传送机构1、温控系统2、剥离热刀托辊组合机构3，压紧传送机构1在作业时能根据不同厚度的太阳能光伏板作自适应固定压紧，防止太阳能光伏板传送偏离以保证稳定传送，并保证太阳能光伏板与刀具之间的紧贴度，防止在剥离工作时光伏玻璃板碎裂造成剥离失败；
温控系统2将刀具加热到恒定的工作温度，通过温度反馈调节温度供刀具持续作业，并能实时监控和调整刀具温度；
剥离热刀托辊组合机构3是将玻璃板和太阳能电池膜完全剥离的执行机构；
其中，所述压紧传送机构1的用于在作业时将太阳能光伏板压紧在上包胶辊筒13和下包胶托辊15之间，并进行传输；
温控系统2包括控制器21、恒温器22、加热棒23、红外测温仪24和温度传感器25；
剥离热刀托辊组合机构3包括直排刀架31、直排刀体32、保温层、存放孔35和加热棒孔37，所述直排刀架31安装在压紧传送机构1上，直排刀体32安装在直排刀架31上，直排刀体32用于将通过压紧传送机构1传送的太阳能光伏板进行剥离，保温层包裹在直排刀架31的外壁上，直排刀架31内设置存放孔35和加热棒孔37，存放孔35用于放置蓄热球(氧化铝刚玉蓄热球)，加热棒孔37用于安装加热棒23，温度传感器25埋置在直排刀架31内部的直排刀体32根部，温度传感器25用于将直排刀体32根部的实时温度传输给恒温器22，红外测温仪24布置在直排刀体32的上部，红外测温仪24用于将直排刀体32外表面的实时温度传输给控制器21，恒温器22用于控制加热棒23的温度。加热棒孔37有3个，长度与直排刀架31一致，保证加热的均衡，数量和功率根据加热温度和加热时间实际配置。
上述技术方案中，温控系统2为剥离热刀托辊组合机构3提供280°以上的温度并保持恒定，以在进刀时融化太阳能板背膜与玻璃板之间的EVA胶方便剥离。
上述技术方案中，所述控制器21向恒温器22发送预设刀体温度指令，恒温器22控制加热棒23将直排刀体32加热到预设刀体温度，温度传感器25将直排刀体32根部的实时温度反馈给恒温器22，进行PID调节保证恒温恒定，同时，使用红外测温仪24测量直排刀体32外表面的实时温度反馈给控制器21，控制器21与恒温器22进行实时通信，将直排刀体32根部的温度与直排刀体32外表面的实时温度进行温度对比，从而将直排刀体32内部和外表面的温度误差控制在3℃以内，单一恒温器PID算法控温误差大，采用控制器集成算法持续调整温度命令降低温度误差。
上述技术方案中，所述压紧传送机构1包括压紧轮11、压紧块12、上包胶辊筒13、顶托块14、下包胶辊筒15和支架16，上包胶辊筒13转轴的两端通过轴承安装在对应的两个压紧块12中，两个压紧块12的顶端分别通过轴承安装在对应压紧轮11的转轴上，每个压紧轮11的转轴均螺纹连接有上限位螺母17和下限位螺母18，每个压紧轮11的转轴上的上限位螺母17和下限位螺母18用于对相应的压紧块12顶端进行上下限位(压紧块12的顶面位于上限位螺母17和下限位螺母18之间)，每个压紧轮11的转轴均与支架16螺纹连接，每个压紧块12的顶部与支架16的顶部之间均设有弹簧19，可以让操作人员根据太阳能板的厚度和实际需要，手动调节作业间隙。当操作人员手动转动压紧轮11时，两侧的压紧块12带动上包胶辊筒13上下运动，压紧轮11轮轴上刻有刻度，保证两侧压紧力的均一；
下包胶辊筒15转轴的两端通过轴承安装(固定装配)在对应的两个顶托块14中，两个顶托块14安装在支架16中。直排刀架31的两端安装在压紧传送机构1对应的两个顶托块14上。
上述技术方案中，所述保温层包括内保温层33和外保温层34，外保温层34包裹在直排刀架31的整个外壁上，内保温层33包裹在直排刀架31的下部外壁上，内保温层33位于外保温层34与直排刀架31的下部外壁之间。内保温层33为低导热系数的气凝胶毡隔热层，外保温层34为有机硅环氧玻纤防热板。内外保温层与存放孔35内的氧化铝刚玉蓄热球可以防止直排刀架31温度散失过快和高效保温降低能耗，整个机构位于外部开放环境，到加热到300°时降温太快，维持恒温能耗大，所以需要采用多重保温措施。
上述技术方案中，所述上包胶辊筒13和下包胶托辊15的长度保持一致，上包胶辊筒13和下包胶托辊15的两端超过太阳能光伏板的宽度18～22mm，优选20mm。
上述技术方案中，所述上包胶辊筒13和下包胶托辊15的中线均与太阳能光伏板中线对齐，上包胶辊筒13和下包胶托辊15的外部使用耐高温硅橡胶包胶制作而成，能够承受工作时的高温；
所述上包胶辊筒13和下包胶托辊15的直径计算公式D＝L/πvt；
其中，L为太阳能光伏板长度，v为切割工作时的太阳能光伏板直线传送速度，t为整板的剥离工作时间。
上述技术方案中，所述直排刀架31的两端底部设置排胶槽36，排胶槽36用于排出太阳能光伏板切割时残留在直排刀体32上的融化EVA胶。直排刀架31上直排刀体32的刀刃旁开一道有倾斜度的排槽让EVA胶流出。EVA胶高温时会融化为液体，必须在刀架上设置排槽及时排除，否则温度降低后EVA胶会凝固，影响平整度，粘在刀刃上影响切割效果。
一种太阳能光伏板热刀剥离方法，它包括如下步骤：
步骤1：调节压紧传送机构1中上包胶辊筒13和下包胶托辊15之间的距离，使上包胶辊筒13和下包胶托辊15紧贴太阳能光伏板，并保证直排刀体32能切割太阳能光伏板的EVA胶膜又不损伤太阳能光伏板的玻璃板；
步骤2：控制器21向恒温器22发送预设刀体温度指令，恒温器22控制加热棒23将直排刀体32加热到预设刀体温度(280℃)，温度传感器25将直排刀体32根部的实时温度反馈给恒温器22进行恒温调节，同时，使用红外测温仪24测量直排刀体32外表面的实时温度反馈给控制器21，控制器21与恒温器22进行实时通信，将直排刀体32根部的温度与直排刀体32外表面的实时温度进行温度对比，从而将直排刀体32内部和外表面的温度误差控制在预设值以内；
步骤3：压紧传送机构1传送太阳能光伏板通过时(太阳能光伏板由送料机构提供前进动力，压紧传送机构1进行压紧传送)，直排刀体32顶紧太阳能光伏板切割太阳能光伏板的EVA胶膜，实现太阳能光伏剥离。
本装置可配合太阳能光伏板拆框装置和其它传送带机构及太阳能电池胶膜磨粉筛选装置，用于太阳能板的连续剥离回收作业。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (10)
1.一种太阳能光伏板热刀剥离装置，其特征在于，它包括压紧传送机构(1)、温控系统(2)、剥离热刀托辊组合机构(3)，其中，所述压紧传送机构(1)的用于在作业时将太阳能光伏板压紧在上包胶辊筒(13)和下包胶托辊(15)之间，并进行传输；
温控系统(2)包括控制器(21)、恒温器(22)、加热棒(23)、红外测温仪(24)和温度传感器(25)；
剥离热刀托辊组合机构(3)包括直排刀架(31)、直排刀体(32)、保温层、存放孔(35)和加热棒孔(37)，所述直排刀架(31)安装在压紧传送机构(1)上，直排刀体(32)安装在直排刀架(31)上，直排刀体(32)用于将通过压紧传送机构(1)传送的太阳能光伏板进行剥离，保温层包裹在直排刀架(31)的外壁上，直排刀架(31)内设置存放孔(35)和加热棒孔(37)，存放孔(35)用于放置蓄热球，加热棒孔(37)用于安装加热棒(23)，温度传感器(25)埋置在直排刀架(31)内部的直排刀体(32)根部，温度传感器(25)用于将直排刀体(32)根部的实时温度传输给恒温器(22)，红外测温仪(24)布置在直排刀体(32)的上部，红外测温仪(24)用于将直排刀体(32)外表面的实时温度传输给控制器(21)，恒温器(22)用于控制加热棒(23)的温度。
2.根据权利要求1所述的太阳能光伏板热刀剥离装置，其特征在于：所述控制器(21)向恒温器(22)发送预设刀体温度指令，恒温器(22)控制加热棒(23)将直排刀体(32)加热到预设刀体温度，温度传感器(25)将直排刀体(32)根部的实时温度反馈给恒温器(22)进行恒温调节，同时，使用红外测温仪(24)测量直排刀体(32)外表面的实时温度反馈给控制器(21)，控制器(21)与恒温器(22)进行实时通信，将直排刀体(32)根部的温度与直排刀体(32)外表面的实时温度进行温度对比，从而将直排刀体(32)内部和外表面的温度误差控制在预设值以内。
3.根据权利要求1所述的太阳能光伏板热刀剥离装置，其特征在于：所述压紧传送机构(1)包括压紧轮(11)、压紧块(12)、上包胶辊筒(13)、顶托块(14)、下包胶辊筒(15)和支架(16)，上包胶辊筒(13)转轴的两端通过轴承安装在对应的两个压紧块(12)中，两个压紧块(12)的顶端分别通过轴承安装在对应压紧轮(11)的转轴上，每个压紧轮(11)的转轴均螺纹连接有上限位螺母(17)和下限位螺母(18)，每个压紧轮(11)的转轴上的上限位螺母(17)和下限位螺母(18)用于对相应的压紧块(12)顶端进行上下限位，每个压紧轮(11)的转轴均与支架(16)螺纹连接，每个压紧块(12)与支架(16)之间均设有弹簧(19)；
下包胶辊筒(15)转轴的两端通过轴承安装在对应的两个顶托块(14)中，两个顶托块(14)安装在支架(16)中。
4.根据权利要求1所述的太阳能光伏板热刀剥离装置，其特征在于：所述保温层包括内保温层(33)和外保温层(34)，外保温层(34)包裹在直排刀架(31)的整个外壁上，内保温层(33)包裹在直排刀架(31)的下部外壁上，内保温层(33)位于外保温层(34)与直排刀架(31)的下部外壁之间。
5.根据权利要求1所述的太阳能光伏板热刀剥离装置，其特征在于：所述上包胶辊筒(13)和下包胶托辊(15)的长度保持一致，上包胶辊筒(13)和下包胶托辊(15)的两端超过太阳能光伏板的宽度18～22mm。
6.根据权利要求1或5所述的太阳能光伏板热刀剥离装置，其特征在于：所述上包胶辊筒(13)和下包胶托辊(15)的中线均与太阳能光伏板中线对齐，上包胶辊筒(13)和下包胶托辊(15)的外部使用硅橡胶包胶制作而成。
7.根据权利要求1或5所述的太阳能光伏板热刀剥离装置，其特征在于：所述上包胶辊筒(13)和下包胶托辊(15)的直径计算公式D＝L/πvt；
其中，L为太阳能光伏板长度，v为切割工作时的太阳能光伏板直线传送速度，t为整板的剥离工作时间。
8.根据权利要求4所述的太阳能光伏板热刀剥离装置，其特征在于：所述内保温层(33)为气凝胶毡隔热层，外保温层(34)为有机硅环氧玻纤防热板。
9.根据权利要求1所述的太阳能光伏板热刀剥离装置，其特征在于：所述直排刀架(31)的两端底部设置排胶槽(36)，排胶槽(36)用于排出太阳能光伏板切割时残留在直排刀体(32)上的融化EVA胶。
10.一种太阳能光伏板热刀剥离方法，其特征在于，它包括如下步骤：
步骤1：调节压紧传送机构(1)中上包胶辊筒(13)和下包胶托辊(15)之间的距离，使上包胶辊筒(13)和下包胶托辊(15)紧贴太阳能光伏板，并保证直排刀体(32)能切割太阳能光伏板的EVA胶膜又不损伤太阳能光伏板的玻璃板；
步骤2：控制器(21)向恒温器(22)发送预设刀体温度，恒温器(22)控制加热棒(23)将直排刀体(32)加热到预设刀体温度，温度传感器(25)将直排刀体(32)根部的实时温度反馈给恒温器(22)进行恒温调节，同时，使用红外测温仪(24)测量直排刀体(32)外表面的实时温度反馈给控制器(21)，控制器(21)与恒温器(22)进行实时通信，将直排刀体(32)根部的温度与直排刀体(32)外表面的实时温度进行温度对比，从而将直排刀体(32)内部和外部的温度误差控制在预设值以内；
步骤3：压紧传送机构(1)传送太阳能光伏板通过时，直排刀体(32)顶紧太阳能光伏板切割太阳能光伏板的EVA胶膜，实现太阳能光伏剥离。
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