CN114769272B - 一种废旧光伏组件的热解回收装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种废旧光伏组件的热解回收装置，可实现废旧光伏组件钢化玻璃板和晶硅电池片的有效分离。所述装置包括第一传送机构、热解室和第二传送机构；第一传送机构包括进样口、第一柔性辊轴、柔性锯齿辊轴和第一传送链板；热解室包括热解室链板和若干陶瓷蓄热式加热管；第二传送机构包括第二传送链板、蛇形水冷却管和玻璃板出口。用上述装置处理废旧光伏组件，光伏组件由第一传送机构送入热解室热解，分离后的电池碎片从电池片出口排出，完整玻璃板在第二传送机构中冷却后排出。本装置结构设计简单，操作方便，可实现完整钢化玻璃板和晶硅电池片快速分类分离，提高了光伏组件回收效率，为废旧光伏组件的再利用提供了便利。
Description
技术领域
本发明属于光伏组件的回收处理技术领域，特别涉及一种用于废旧光伏组件热解回收的装置。
背景技术
作为一种新兴的清洁能源，太阳能光伏产业得到了迅速的发展。太阳能光伏发电在给人类带来清洁能源的同时，必然会面对产品升级和产品寿命到期的问题。国际可再生能源署预测，到2050年世界光伏组件报废量将达到7800万吨，而晶硅光伏组件占据世界光伏市场份额的90%以上。我国光伏发电累计并已连续多年位居世界首位，据预测，2050年我国废弃光伏组件将达到2000万吨。大量退役光伏组件带来必须面对的生态环境压力，如何处理废弃光伏组件，特别是晶硅光伏组件已成为全世界关注的焦点。
如图1所示，光伏组件通常由依次叠层设置的玻璃板、EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）胶膜、晶硅电池片、EVA胶膜和TPT（聚氟乙烯复合膜）背板层压形成，封装后再放入铝边框中固定并安装接线盒。其中，铝边框、接线盒、玻璃板和晶硅电池片等都可以进行回收再利用。
回收光伏组件时，首先需要对组件进行部件拆解，将铝边框和接线盒部分去除；一般采用自动拆框机可将铝边框完全拆下，再人工将接线盒拆卸，目前这方面的拆解技术已经成熟。现有技术常用以下几种方法回收铝边框和接线盒已拆除的光伏组件：1、物理法：将光伏组件通过物理破碎为颗粒，对颗粒进行筛选分类，再分别进行回收；2、热解法：在加热条件下，对EVA胶膜进行软化、分解从而实现各层结构的分离回收；3、化学溶剂法：采用溶剂对EVA胶膜进行溶解或溶胀，然后分离其他各层结构。以上现有技术中：物理法相对简单，但需要破碎的部件过多且需要将部件破碎为较小的尺寸，能耗以及成本较高，且一部分产物纯度较低，难以再利用；采用化学溶剂法进行回收的反应时间普遍较长，回收效率低，且会产生大量的废液，将对环境产生较大危害，不适合大规模的回收作业；热解法操作简单，不使用化学药剂并且废液废渣排放量少，有望得到大规模和产业化应用。
但是，在采用热解法回收废旧光伏组件的实际过程中，发现玻璃板在热解过程中由于种种原因极易发生破裂的现象，无法回收完整的玻璃板。因此，设计一种热解装置使得在高温热解过程中能够得到完整的钢化玻璃板是本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种废旧光伏组件的热解回收装置，可实现完整钢化玻璃板和晶硅电池片快速分类分离，提高了光伏组件回收效率，为废旧光伏组件的再利用提供了便利。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种废旧光伏组件的热解回收装置，包括：第一传送机构、热解室、第二传送机构，其中：
所述第一传送机构的前端设置有进样口，拟处理废旧光伏组件由所述进样口送入所述第一传送机构，所述进样口后设置有自上而下竖直分布的第一柔性辊轴和第二柔性辊轴，所述第二柔性辊轴为柔性锯齿辊轴，所述柔性锯齿辊轴由；第一可动隔热挡板设置在所述第一传送机构的后端，所述第一传送机构通过所述第一可动隔热挡板与所述热解室连接；所述进样口和所述第一可动隔热挡板之间安装有用于运送光伏组件的第一传送链板；废旧光伏组件由所述第一传送链板运送通过所述第一可动隔热挡板后进入所述热解室；所述热解室前端开口连接所述第一传送机构，后端开口连接所述第二传送机构；所述热解室的所述前端开口与所述后端开口之间安装有热解室链板，用于运送热解中的废旧光伏组件；在所述热解室内所述热解室链板上方设置有加热单元；所述热解室后端顶部开有供热解气排出的热解气出口，后端底部开有电池片出口；所述第二传送机构的前端通过第二可动隔热挡板连接所述热解室的所述后端开口；所述第二传送机构的后端设置有用于排出废旧光伏组件热解产物玻璃板的玻璃板出口；所述第二可动隔热挡板和所述玻璃板出口之间安装有用于运送玻璃板的第二传送链板；所述第二传送链板传送面下方设置有冷却单元。
作为所述第一柔性辊轴和所述柔性锯齿辊轴的优选，所述第一柔性辊轴和所述柔性锯齿辊轴之间的间距设置为拟回收处理的光伏组件拆除铝边框和接线盒后的厚度的0.5-1倍。
优选地，所述第一可动隔热挡板和所述第二可动隔热挡板最大开口为拟回收处理的光伏组件拆除铝边框和接线盒后的厚度的2-5倍。
优选地，所述第一传送链板、所述热解室链板和所述第二传送链板中任一或任意几个的传送面呈水平设置。
作为所述加热单元的优选，所述加热单元选用若干陶瓷蓄热式加热管，所述陶瓷蓄热式加热管由所述钢管和钢管内填充的带孔陶瓷蓄热材料组成。进一步优选地，所述若干陶瓷蓄热式加热管沿所述热解室链板传送方向相互平行且等间距排列。
作为前述技术方案的优选，所述冷却单元为蛇形水冷却管。
本发明实施例的上述技术方案提供的废旧光伏组件的热解回收装置包括第一传送机构、热解室和第二传送机构，热解室通过第一可动隔热挡板和第二可动隔热挡板分别连接第一传送机构和第二传送机构。拟处理的铝边框和接线盒已拆除的废旧光伏组件玻璃面朝上自第一传送机构进样口进入，可通过上下分别布置第一柔性辊轴和柔性锯齿辊轴对光伏组件进行辅助传送，再通过第一传送链板进入热解室；热解室内用若干陶瓷蓄热式加热管加热使EVA胶膜和背板等发生分解，分离后的电池碎片从电池片出口排出；完整玻璃板由热解室链板送入第二传送机构，经第二传送机构中的链板装置内部的蛇形水冷却管冷却后通过第二传送链板排出玻璃板出口。所述技术方案有益效果如下：
1. 在热解装置进样口后方安装柔性辊轴和柔性锯齿辊轴，一方面，上方柔软辊轴可使钢化玻璃在传送过程中保持完整，热解后可得到完整的玻璃板；另一方面，下方柔性锯齿辊轴可以在一定程度上破碎光伏组件的背板材料，有利于光伏组件的热解；
2. 在第一传送机构和第二传送机构与热解室连接处分别设置可转动隔热挡板，废旧光伏组件经过时通过链板装置传送动力转动转轴将挡板打开，光伏组件经过后挡板自动关闭，可最大限度减少热解室热量散失并维护热解室的惰性气氛；
3. 在热解室链板装置上方设置若干平行排列的陶瓷蓄热式加热管，进一步实现强化均匀传热，有利于光伏组件的热解；
4. 在第二传送机构链板传送面下方安装蛇形水冷却管，链板装置传送热解后的完整玻璃板的同时可对玻璃板进行冷却降温，最后从玻璃板出口排出；
5. 该热解回收装置结构简单，操作方便，采用热解法实现完整钢化玻璃板和晶硅电池片高效分离，实现了工业化的废旧光伏组件循环利用。
附图说明
图1为现有技术中常用光伏组件的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的废旧光伏组件的热解回收装置的结构示意图；
图3为图2所示热解回收装置中的柔性锯齿辊轴的结构示意图；
图4为图2所示热解回收装置中的陶瓷蓄热式加热管的横截面示意图；
图5为图2所示热解回收装置中的蛇形水冷却管的结构示意图；
图6为图2所示热解回收装置中的第一可动隔热挡板的结构俯视图。
［主要元件符号说明］
1-第一传送机构；11-进样口；12-第一柔性辊轴；12'-柔性锯齿辊轴；121'-柔性锯齿；122'-柔性辊轴；13-第一传送链板；14-第一可动隔热挡板；141-转轴；142-隔热挡板；
2-热解室；21-热解室链板；22-陶瓷蓄热式加热管；221-钢管；222-带孔陶瓷蓄热材料；23-热解气出口；24-电池片出口；
3-第二传送机构；31-第二可动隔热挡板；32-第二传送链板；33-蛇形水冷却管；331-进水口；332-出水口；333-冷却管体；34-玻璃板出口；
P1-铝边框和接线盒已拆除的光伏组件；P2-正在进行热解的光伏组件；P3-完整玻璃板。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
如图2至图6所示，本发明的实施例提供了一种废旧光伏组件的热解回收装置，包括：第一传送机构1、热解室2、第二传送机构3，其中：
第一传送机构1前端设置有进样口11，供废旧光伏组件进入；作为更佳的实施方式，进样口11后设置有自上而下竖直排列的第一柔性辊轴12和柔性锯齿辊轴12'，其中，上方的第一柔性辊轴12表面可采用柔软的硅胶材质，柔软的辊轴利于使光伏组件在传送过程中保持完整，利于热解后得到完整的玻璃板；位于下方的柔性锯齿辊轴12'如图3所示，由作为主轴的柔性辊轴122'和外部的柔性锯齿121'组成，由于送入的废旧光伏组件为玻璃面朝上，下方的柔性锯齿辊轴12'的柔性锯齿121'与废旧光伏组件背板材料接触，可以在一定程度上破碎背板材料，有利于光伏组件的热解。作为更佳的实施方式，第一柔性辊轴12和柔性锯齿辊轴12'间距可设置为小于铝边框和接线盒已拆除的光伏组件P1的厚度，如设置为其厚度0.5-1倍，这样设置两个柔性辊轴间距，可有效减少外界空气进入热解室，有利于维持热解室内的惰性氛围。
第一可动隔热挡板14设置在第一传送机构1的后端，第一传送机构1通过第一可动隔热挡板14与热解室2连接，光伏组件通过第一可动隔热挡板14后送至热解室2内；进样口11和第一可动隔热挡板14之间安装有用于运送光伏组件的第一传送链板13。
热解室2通过前端开口连接第一传送机构1，通过后端开口连接第二传送机构3；热解室2的前端开口与后端开口之间安装有热解室链板21，用于运送热解中的光伏组件；热解室2后端顶部开有供热解气排出的热解气出口23，后端底部开有电池片出口24。
在热解室2内热解室链板21上方设置有若干陶瓷蓄热式加热管22。如图4所示为陶瓷蓄热式加热管22的一种实施方式。陶瓷蓄热式加热管22由钢管221和其内填充的带孔陶瓷蓄热材料222组成。陶瓷蓄热式加热管22内部通入600ºC-1000ºC的高温烟气，高温烟气和带孔陶瓷蓄热材料222产生热交换，带孔陶瓷蓄热材料222被加热储存热量，通过钢管211为热解室2供热。作为一种更佳的实施方式，若干陶瓷蓄热式加热管22可设置为沿热解室链板21传送方向相互平行且等间距排列
第二传送机构3前端通过第二可动隔热挡板31连接热解室2的后端开口；第二传送机构3的后端设置有用于排出光伏组件热解产物玻璃板的玻璃板出口34；第二可动隔热挡板31和玻璃板出口34之间安装有用于运送玻璃板的第二传送链板32；第二传送链板32传送面下方设置有蛇形水冷却管33。
如图5所示为蛇形水冷却管33的一种实施方式。蛇形水冷却管33包括蛇形排列的冷却管体333，冷却管体333一端开有进水口331，另一端开有出水口332，冷却水从进水口331流入，在冷却管体333中流动并与第二传送链板32运送的完整玻璃板换热，使玻璃板冷却，换热后的水从出水口332流出，冷却后的玻璃板从所述玻璃板出口34排出。
以上实施例中所述的第一可动隔热挡板14和第二可动隔热挡板31可控制开闭。以第一可动隔热挡板14结构为例，如图6所示，第一可动隔热挡板14由所述转轴141和隔热挡板142组成，光伏组件经过时可通过第一传送链板13传送动力转动所述转轴141打开所述第一可动隔热挡板14，之后可自动关闭，可最大限度减少热解室热量散失并维护热解室的惰性气氛。作为更佳的实施方式，第一可动隔热挡板14和第二可动隔热挡板31最大开口可设置为拟回收处理的光伏组件拆除铝边框和接线盒后的厚度的2-5倍。作为更佳的实施方式，前述可动隔热挡板中间可填充空气或隔热棉进一步提升隔热效果。
作为链板的一种更佳的实施方式，以上实施例中所述的第一传送链板13、热解室链板21和第二传送链板32中任一或任意几个的传送面呈水平设置。
前述实施例提供的热解装置，应用于处理废旧光伏组件的工作流程如下：
首先，第一柔性辊轴12、柔性锯齿辊轴12'以及各链板，使其按照图2所示转动方向转动；链板连续运转，向陶瓷蓄热式加热管22通入600ºC-1000ºC的高温烟气，将热解室2加热至300ºC-600ºC，将热解时间设置为5min-30min；待热解装置预热至所需热解温度后，从进样口11将铝边框和接线盒已拆除的光伏组件P1玻璃面朝上通过第一柔性辊轴12送入第一传送机构1，第一柔性辊轴12按照图2中所示方向转动；第一传送机构1下方居中位置布置第一传送链板13，第一传送链板13上侧从左至右移动将铝边框和接线盒已拆除的光伏组件P1通过第一可动隔热挡板14送入热解室2；光伏组件经过时通过链板装置传送动力将第一可动隔热挡板14打开，光伏组件经过后挡板自动关闭，第一可动隔热挡板14可防止热解室2热量散失并保持惰性气氛；
热解室2内热解室链板21上方设置有若干平行排列的陶瓷蓄热式加热管22，高温烟气通过陶瓷蓄热式加热管22为热解室2供热；正在进行热解的光伏组件P2在热解室链板21运送下向第二传送机构3移动，移动过程中光伏组件不断进行热解处理，从而使得光伏组件中的EVA胶膜、背板等发生分解，热解后的光伏组件主要由完整的玻璃板和分离的电池碎片组成；热解产生的挥发分从热解室后端顶部的热解气出口23排出，热解后形成的电池碎片从热解室2后端底部的电池片出口24排出。
热解后得到的完整玻璃板P3由第二传送链板32经第二可动隔热挡板31进入第二传送机构3，第二传送链板32传送面下方设置蛇形水冷却管33；蛇形水冷却管33中的冷却水与第二传送链板32上传送的完整玻璃板P3换热，完整玻璃板P3被冷却后后从玻璃板出口34排出第二传送机构3。
本发明以上实施例所提供的废旧光伏组件的热解回收装置，结构简单，操作方便，可实现完整钢化玻璃板和晶硅电池片高效分离，可满足工业化应用。
在本发明的描述中，所述“若干”，是指数量大于等于2，即数量至少为2。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，不应理解为对本发明的限制；除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“连通”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。对于上述的本发明的实施例，公知的具体结构及特性等常识未作过多描述；各实施例采用递进的方式描述，各实施例中所涉及到的技术特征在彼此之间不构成冲突的前提下可以相互组合，各实施例之间相同相似部分互相参见即可。
Claims (6)
1.一种废旧光伏组件的热解回收装置，其特征在于，包括：第一传送机构（1）、热解室（2）、第二传送机构（3），其中：
所述第一传送机构（1）的前端设置有进样口（11），拟处理废旧光伏组件由所述进样口（11）送入所述第一传送机构（1），所述进样口（11）后设置有自上而下竖直分布的第一柔性辊轴（12）和第二柔性辊轴，所述第二柔性辊轴为柔性锯齿辊轴（12'）；第一可动隔热挡板（14）设置在所述第一传送机构（1）的后端，所述第一传送机构（1）通过所述第一可动隔热挡板（14）与所述热解室（2）连接；所述进样口（11）和所述第一可动隔热挡板（14）之间安装有用于运送光伏组件的第一传送链板（13）；废旧光伏组件由所述第一传送链板（13）运送通过所述第一可动隔热挡板（14）后进入所述热解室（2）；
所述热解室（2）前端开口连接所述第一传送机构（1），后端开口连接所述第二传送机构（3）；所述热解室（2）的所述前端开口与所述后端开口之间安装有热解室链板（21），用于运送热解中的废旧光伏组件；在所述热解室（2）内所述热解室链板（21）上方设置有加热单元；所述热解室（2）后端顶部开有供热解气排出的热解气出口（23），后端底部开有电池片出口（24）；
所述第二传送机构（3）的前端通过第二可动隔热挡板（31）连接所述热解室（2）的所述后端开口；所述第二传送机构（3）的后端设置有用于排出废旧光伏组件热解产物玻璃板的玻璃板出口（34）；所述第二可动隔热挡板（31）和所述玻璃板出口（34）之间安装有用于运送玻璃板的第二传送链板（32）；所述第二传送链板（32）传送面下方设置有冷却单元；
所述第一柔性辊轴（12）和所述柔性锯齿辊轴（12'）之间的间距设置为拟回收处理的光伏组件拆除铝边框和接线盒后的厚度的0.5-1倍。
2.根据权利要求1所述的废旧光伏组件的热解回收装置，其特征在于，所述第一可动隔热挡板（14）和所述第二可动隔热挡板（31）最大开口为拟回收处理的光伏组件拆除铝边框和接线盒后的厚度的2-5倍。
3.根据权利要求1所述的废旧光伏组件的热解回收装置，其特征在于，所述第一传送链板（13）、所述热解室链板（21）和所述第二传送链板（32）中任一或任意几个的传送面呈水平设置。
4.根据权利要求1所述的废旧光伏组件的热解回收装置，其特征在于，所述加热单元为若干陶瓷蓄热式加热管（22）。
5.根据权利要求4所述的废旧光伏组件的热解回收装置，其特征在于，所述若干陶瓷蓄热式加热管（22）沿所述热解室链板（21）传送方向相互平行且等间距排列。
6.根据权利要求1至5任一项所述的废旧光伏组件的热解回收装置，其特征在于，所述冷却单元为蛇形水冷却管（33）。
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