CN115815284A - 一种废旧风电叶片资源化利用的装置系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种废旧风电叶片资源化利用的装置系统及方法，所述装置系统包括预处置单元、蒸汽气化处置单元和产品回收单元，所述产品回收单元分别与预处置单元和蒸汽气化处置单元相连；所述蒸汽气化处置单元包括依次连接的加料装置、蒸汽气化装置、换热装置、引风装置、燃烧装置和蒸汽供应装置，所述蒸汽供应装置与蒸汽气化装置相连，所述蒸汽气化装置设置在加热装置内；所述方法将物理法与热化学法进行优势互补，降低了废旧风电叶片处置过程的操作难度，且有效避免了二噁英等有毒有害气体的生成，回收的产品价值高，具有很好的资源化利用前景和经济价值。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种废旧风电叶片资源化利用的装置系统及方法。
背景技术
风电叶片是风力发电的关键部件，其设计寿命一般为20-25年，使用寿命为15-20年。风电叶片主要由复合材料(质量比＞90％)、聚氨酯泡沫(质量比7％左右)和金属(质量比＜5％)组成。其中，复合材料包括环氧树脂、玻璃纤维增强材料、胶粘剂和涂层等。在上述材料中，玻璃纤维是一种优良的无机非金属材料，具有高强度绝缘性、耐热性、耐腐蚀性、机械强度高等优点，是广泛使用的复合材料增强剂；铜、锌、铝等金属组分经济价值高。因此，玻璃纤维和金属具有很高的回收再利用价值，对废旧风电叶片进行合理处置和资源化利用具有重要意义。
目前，对废旧风电叶片的处置仍以露天堆放和填埋为主，既浪费资源，又污染了环境；少量的废旧风电叶片被用来制作艺术品，如桥梁栏杆、公园休闲长椅、路灯灯杆等。现有技术中还有将风电叶片添加到水泥生产线的回转窑内进行焚烧利用，但仅利用了风电叶片内的热量，未能有效回收金属和玻璃纤维。现有技术中还有单独采用粉粹研磨的处理风电叶片，但该方法需要能耗很高的能量，且仅能部分回收玻璃纤维和金属，资源回收很不彻底。由于废旧风电叶片中含有Cl和Br等元素，焚烧处置后不可避免地释放出大量的二噁英等有毒有害气体。
CN112024583A公开了一种废旧风电叶片的回收方法，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。但是该回收方法中的操作温度较低，风电叶片很难热分解完全。
CN113020215A公开了一种从风机叶片中提取玻璃纤维和裂解油的系统及其工作方法，所述系统包括破碎粉碎系统、循环流化床锅炉系统、流化床热解炉、非接触式换热器、热解气气固分离系统和裂解油分离系统。该系统采用流化床作为热解器，以石英砂为热载体，用于回收玻璃纤维和热解油，裂解气被抽送至炉膛有效焚烧，所含热值被有效利用，燃烧产生的污染物借助原有锅炉系统配备的环保装置可实现达标排放，流化床热解炉内缺氧氛围下的热解反应有效避免了废旧叶片直接焚烧潜在的二噁英生成与排放等问题，实现了风机废旧叶片的无害化与资源化处理。但是，由于流化床内颗粒剧烈运动带来的磨损会产生大量粉末，即使经过气固分离后仍会导致生成油品中粉尘含量大增，影响油品的经济性。
CN113217936A公开了一种在分解炉中处置废弃风机叶片的系统及其工作方法，所述系统包括叶片破碎粉碎系统、生料进料系统、烟气处理系统、悬浮预热器、分解炉、回转窑、熟料冷却装置和风扇磨煤机。完成破碎的废弃风机叶片颗粒并入风扇磨煤机下游的气力输送管道，一并输送至分解炉内热解并燃烧，废弃叶片颗粒的有机复合材料燃烧释放的热量同煤粉燃烧放热一并为生料的脱水与分解提供能量，有效利用了风机叶片的潜在热值。叶片颗粒中的玻璃纤维与燃烧的煤粉、煤粉燃烧形成的灰渣，一并混入生料中进入下游的悬浮预热器，最终被分离并返送到回转窑参与熟料的烧制。
但是，上述专利均采用热解处置方式，热解处置后，玻璃纤维和金属组分的表面仍会包裹着一层炭，还需后续脱炭处理。因此，开发一种可以回收干净的玻璃纤维和金属，并且使风电叶片热分解完全，回收可燃气的废旧风电叶片资源化利用的装置系统及方法具有重要意义。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供一种废旧风电叶片资源化利用的装置系统及方法，通过对废旧风电叶片采用物理法和高温蒸汽气化法回收得到干净的玻璃纤维和金属，并且通过高温蒸汽气化处理回收得到富氢燃气；所述方法回收得到的产品利用价值高，且有效避免二噁英等有毒有害气体的生成，具有很好的资源化利用前景和经济价值。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种废旧风电叶片资源化利用的装置系统，所述装置系统包括预处置单元、蒸汽气化处置单元和产品回收单元，所述产品回收单元分别与预处置单元和蒸汽气化处置单元相连；所述蒸汽气化处置单元包括依次连接的加料装置、蒸汽气化装置、换热装置、引风装置、燃烧装置和蒸汽供应装置，所述蒸汽供应装置与蒸汽气化装置相连，所述蒸汽气化装置设置在加热装置内。
本发明所述废旧风电叶片资源化利用的装置系统首先将废旧风电叶片原料在预处置单元采用物理方法进行处置，可回收玻璃纤维和金属颗粒。之后，将难以通过物理方法处置的颗粒原料在蒸汽气化处置单元进行裂解，发生气化反应，回收燃气及表面没有炭层的玻璃纤维和金属。气化反应过程主要包括：(1)预处置单元不能回收的颗粒原料中的环氧树脂等复合材料以及聚氨酯泡沫等填料的化学结构在高温、缺氧条件下裂解得到炭；(2)蒸汽供应装置输送的蒸气与炭发生气化反应，脱除附着在金属和玻璃纤维表面的炭层，得到脱炭金属、脱炭玻璃纤维和热解油；(3)热解油在脱炭金属的催化作用和蒸汽的重整作用下，热解油进一步转化为H2、CO、CO2和CH4等小分子气体组分，从而提高有效气体组分，降低最终得到的燃气中的焦油含量，得到高品质燃气。
而且所述废旧风电叶片资源化利用的装置系统中气化反应产生的燃气经过换热装置和引风装置，一部分燃气被回收，另一部分作为燃料进入燃烧装置燃烧，产生的蒸汽作为气化反应的气化剂进行再利用。燃烧产生的烟气进入加热装置来加热蒸汽气化装置，实现了能量的有效利用。
优选地，所述加料装置的数量至少为1个，例如可以是1个、2个、3个或4个。
优选地，所述预处置单元包括沿着原料处置方向依次连接的定向切割装置、破碎装置、筛分装置和分离装置。
优选地，所述分离装置包括筛分装置、风选装置或磁分离装置中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括筛分装置和风选装置的组合，风选装置和磁分离装置的组合，筛分装置和磁分离装置的组合或筛分装置、风选装置和磁分离装置三者的组合。
优选地，所述蒸汽气化处置单元还包括与蒸汽气化装置相连的固体产物分离装置。
优选地，所述固体产物分离装置包括筛分装置、风选装置或磁分离装置中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括筛分装置和风选装置的组合，风选装置和磁分离装置的组合，筛分装置和磁分离装置的组合或筛分装置、风选装置和磁分离装置三者的组合。
优选地，所述蒸汽气化装置包括固定床、流化床、回转窑或直立转窑中的任意一种。
优选地，所述蒸汽气化装置的数量至少为1个，例如可以是1个、2个、3个或4个。
本发明所述单个蒸汽气化装置的原料处理规模可以达到10t/h以上，可根据实际需要采用多个蒸汽气化装置对原料进行处置。当所述蒸汽气化装置产生的气体中含有大量固体颗粒时，在蒸汽气化装置之后设置气固分离装置，脱除固体颗粒，并在气固分离装置的底部设置返料装置，将收集到的固体颗粒返回蒸汽气化装置继续反应；当所述蒸汽气化装置产生的气体中含有少量固体颗粒时，仅在蒸汽气化装置之后设置气固分离装置，脱除固体颗粒，不需要设置返料装置；当所述蒸汽气化装置产生的气体中含有微量固体颗粒或不含固体颗粒时，蒸汽气化装置产生的气体直接进入换热装置。
优选地，所述产品回收单元包括玻璃纤维回收装置、金属回收装置和燃气回收装置。
优选地，所述分离装置分别与玻璃纤维回收装置和金属回收装置相连。
优选地，所述固体产物分离装置分别与玻璃纤维回收装置和金属回收装置相连。
本发明中金属回收装置回收的金属颗粒是脱炭金属，可通过加料装置再次进入蒸汽气化装置作为催化剂参与气化反应中热解油的分解，从而提高燃气的回收率。
优选地，所述燃气回收装置与引风装置相连。
第二方面，本发明还提供一种废旧风电叶片资源化利用的方法，所述方法采用第一方面所述的废旧风电叶片资源化利用的装置系统进行。
本发明所述废旧风电叶片资源化利用的方法将物理法与热化学法优势互补，首先利用物理机械操作，将容易回收的玻璃纤维和金属率先收集，对难回收组分利用热化学法进行处置，大大降低了蒸汽气化装置的尺寸，提高了所述废旧风电叶片资源化利用方法的经济性。
优选地，所述方法包括如下步骤：
废旧风电叶片经预处置单元处置后，其中的玻璃纤维和金属颗粒进入产品回收单元，未被回收的颗粒原料经蒸汽气化处置单元的加料装置进入蒸汽气化装置，与燃烧装置产生的经蒸汽供应装置输送的蒸汽发生气化反应，生成燃气；蒸汽气化装置产生的固体产物经固体产物分离装置进入产品回收单元；蒸汽气化装置产生的气体产物依次经换热装置和引风装置进入燃烧装置进行燃烧；燃烧装置产生的烟气进入加热装置，加热蒸汽气化装置。
优选地，所述废旧风电叶片在预处置单元的定向切割装置中沿废旧风电叶片的长度方向进行切割。
本发明所述废旧风电叶片在预处置单元的定向切割装置中沿废旧风电叶片的长度方向进行切割，其切割方式与木材加工中的刨花类似，主要作用是将废旧风电叶片切割成厚度均匀的薄片刨花，便于后续进一步破碎处理。
优选地，所述切割得到厚度不超过20mm的片状原料，例如可以是20mm、18mm、15mm、10mm、7mm或5mm。
优选地，所述片状原料在预处置单元的破碎装置中破碎为长度不超过30mm的颗粒原料，例如可以是30mm、27mm、25mm、23mm、20mm、15mm或10mm。
优选地，所述燃烧装置的加热方式包括燃料燃烧加热或电加热中的任意一种。
优选地，所述燃料燃烧加热采用的燃料包括蒸汽气化装置生成的燃气、天然气、沼气或油中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括燃气和天然气的组合，沼气和油的组合，燃气和沼气的组合、油和燃气的组合，天然气、沼气和油三者的组合或燃气、天然气和沼气三者的组合。
优选地，所述气化反应的温度为600～1200℃，例如可以是600℃、700℃、800℃、900℃、1000℃、1100℃或1200℃。
本发明优选所述气化反应的温度在600～1200℃范围内，可以很好的实现预处置单元不能回收颗粒原料中的环氧树脂等复合材料以及聚氨酯泡沫等填料热裂解、热解炭水蒸气气化和热解油的催化转化和水蒸气重整，可得到大量高热值的燃气。
优选地，所述气化反应中的氧含量不超过1％，例如可以是1％、0.9％、0.8％、0.5％、0.3％或0.1％。
本发明所述气化反应中的氧含量不超过1％，使气化反应基本上在绝氧环境中进行，避免避免废旧风电叶片中Cl、Br等元素生成二噁英等有毒有害气体。
优选地，所述燃气中氢气的体积分数大于40％，例如可以是40％、45％、50％、55％或60％。
本发明所述方法通过气化反应得到了氢气的体积分数大于40％的富氢燃气，该燃气中焦油含量低且热值高，燃烧产生的污染少，具有很高的利用价值。
作为本发明优选的技术方案，所述方法包括如下步骤：
废旧风电叶片在预处置单元的定向切割装置中，沿废旧风电叶片的长度方向进行切割，得到厚度不超过20mm的片状原料，所述片状原料在破碎装置中破碎为长度不超过30mm的颗粒原料，切割过程中分离出的玻璃纤维和金属颗粒分别进入产品回收单元的玻璃纤维回收装置和金属回收装置，未被回收的颗粒原料经蒸汽气化处置单元的加料装置进入蒸汽气化装置，与燃烧装置产生的经蒸汽供应装置输送的蒸汽在温度为600～1200℃、氧含量不超过1％的条件下，发生气化反应，生成燃气；所述燃气进入燃烧装置燃烧，多余的燃气进入燃气回收装置；蒸汽气化装置产生的固体产物经固体产物分离装置进入产品回收单元的玻璃纤维回收装置和金属回收装置；蒸汽气化装置产生的气体产物依次经换热装置和引风装置进入燃烧装置进行燃烧；燃烧装置产生的烟气进入加热装置，加热蒸汽气化装置；所述燃烧装置的加热方式包括燃料燃烧加热或电加热中的任意一种；所述燃料燃烧加热采用的燃料包括蒸汽气化装置生成的燃气、天然气、沼气或油中的任意一种或至少两种的组合。
本发明所述的数值范围不仅包括上述列举的点值，还包括没有列举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
(1)本发明提供的一种废旧风电叶片资源化利用的装置系统原料适应性广、装置处理量大、资源化效率高且回收的产品价值高，金属产率可达3％以上，回收的燃气量高，每千克废旧风电叶片回收燃气量可达1.4Nm3以上，燃气的热值可达1800Kcal/Nm3以上，且燃气中焦油的含量低，仅5g/Nm3以下，具有很好的资源化利用前景和经济价值；
(2)本发明提供的一种废旧风电叶片资源化利用的方法将物理法与热化学法进行优势互补，降低了废旧风电叶片处置过程的操作难度，且有效避免了二噁英等有毒有害气体的生成。
附图说明
图1是实施例1提供一种废旧风电叶片资源化利用的装置系统中蒸汽气化处置单元和产品回收单元的结构示意图。
图2是实施例2提供一种废旧风电叶片资源化利用的装置系统中蒸汽气化处置单元和产品回收单元的结构示意图。
图3是实施例3提供一种废旧风电叶片资源化利用的装置系统中蒸汽气化处置单元和产品回收单元的结构示意图。
图4是本发明提供一种废旧风电叶片资源化利用的方法的基本原理图。
图中：1-加料装置，2-蒸汽气化装置，3-气固分离装置，4-换热装置，5-引风装置，6-燃烧装置，7-蒸汽供应装置，8-加热装置；9-固体产物分离装置；10-金属回收装置；11-玻璃纤维回收装置；12-燃气回收装置；13-返料装置；14-第二加料装置。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
实施例1
本实施例提供一种废旧风电叶片资源化利用的装置系统，所述废旧风电叶片资源化利用的装置系统包括预处置单元、蒸汽气化处置单元和产品回收单元，所述产品回收单元分别与预处置单元和蒸汽气化处置单元相连。所述蒸汽气化处置单元和产品回收单元的结构示意图如图1所示。
所述蒸汽气化处置单元包括依次连接的加料装置1、蒸汽气化装置2、气固分离装置3、换热装置4、引风装置5、燃烧装置6和蒸汽供应装置7，所述蒸汽供应装置7与蒸汽气化装置2相连，所述蒸汽气化装置2设置在加热装置8内。
所述预处置单元包括沿着原料处置方向依次连接的定向切割装置、破碎装置、筛分装置和分离装置；所述分离装置为风选装置。
所述蒸汽气化处置单元还包括与蒸汽气化装置2相连的固体产物分离装置9；所述固体产物分离装置9为磁分离装置。所述蒸汽气化装置2为鼓泡流化床。
所述产品回收单元包括玻璃纤维回收装置11、金属回收装置10和燃气回收装置12；所述分离装置分别与玻璃纤维回收装置11和金属回收装置10相连；所述固体产物分离装置9分别与玻璃纤维回收装置11和金属回收装置10相连；所述燃气回收装置12与引风装置5相连。
实施例2
本实施例提供一种废旧风电叶片资源化利用的装置系统，所述废旧风电叶片资源化利用的装置系统包括预处置单元、蒸汽气化处置单元和产品回收单元，所述产品回收单元分别与预处置单元和蒸汽气化处置单元相连。所述蒸汽气化处置单元和产品回收单元的结构示意图如图2所示。
所述蒸汽气化处置单元包括依次连接的加料装置1、蒸汽气化装置2、气固分离装置3、换热装置4、引风装置5、燃烧装置6和蒸汽供应装置7，所述蒸汽供应装置7与蒸汽气化装置2相连，所述蒸汽气化装置2设置在加热装置8内。所述气固分离装置3与第一返料装置13相连。
所述预处置单元包括沿着原料处置方向依次连接的定向切割装置、破碎装置、筛分装置和分离装置；所述分离装置为磁分离装置。
所述蒸汽气化处置单元还包括与蒸汽气化装置2相连的固体产物分离装置9；所述固体产物分离装置9为筛分装置。所述蒸汽气化装置2为循环流化床。
所述产品回收单元包括玻璃纤维回收装置11、金属回收装置10和燃气回收装置12；所述分离装置分别与玻璃纤维回收装置11和金属回收装置10相连；所述固体产物分离装置9分别与玻璃纤维回收装置11和金属回收装置10相连；所述燃气回收装置12与引风装置5相连。
实施例3
本实施例提供一种废旧风电叶片资源化利用的装置系统，所述废旧风电叶片资源化利用的装置系统包括预处置单元、蒸汽气化处置单元和产品回收单元，所述产品回收单元分别与预处置单元和蒸汽气化处置单元相连。所述蒸汽气化处置单元和产品回收单元的结构示意图如图3所示。
所述蒸汽气化处置单元包括依次连接的加料装置1、蒸汽气化装置2、换热装置4、引风装置5、燃烧装置6和蒸汽供应装置7，所述蒸汽供应装置7与蒸汽气化装置2相连，所述蒸汽气化装置2设置在加热装置8内。
所述预处置单元包括沿着原料处置方向依次连接的定向切割装置、破碎装置、筛分装置和分离装置；所述分离装置为磁分离装置。
所述蒸汽气化处置单元还包括与蒸汽气化装置2相连的固体产物分离装置9；所述固体产物分离装置9为磁分离装置。所述蒸汽气化装置2为直立旋转炉。
所述产品回收单元包括玻璃纤维回收装置11、金属回收装置10和燃气回收装置12；所述分离装置分别与玻璃纤维回收装置11和金属回收装置10相连；所述固体产物分离装置9分别与玻璃纤维回收装置11和金属回收装置10相连；所述燃气回收装置12与引风装置5相连。所述金属回收装置10与第二加料装置14相连。
应用例1
本应用例提供一种废旧风电叶片资源化利用的方法，所述方法采用实施例1提供的废旧风电叶片资源化利用的装置系统进行。所述方法包括如下步骤：
废旧风电叶片在预处置单元的定向切割装置中，沿废旧风电叶片的长度方向进行切割，得到厚度为10mm的片状原料，所述片状原料在破碎装置中破碎为长度为20mm的颗粒原料，颗粒原料中的玻璃纤维和金属颗粒分别进入产品回收单元的玻璃纤维回收装置和金属回收装置，未被回收的颗粒原料经蒸汽气化处置单元的加料装置进入蒸汽气化装置，与燃烧装置产生的经蒸汽供应装置输送的蒸汽在温度为1000℃、氧含量为0.7％的条件下，发生气化反应，生成燃气；所述燃气进入燃烧装置燃烧，多余的燃气进入燃气回收装置；蒸汽气化装置产生的固体产物经固体产物分离装置进入产品回收单元的玻璃纤维回收装置和金属回收装置；蒸汽气化装置产生的气体产物依次经换热装置和引风装置进入燃烧装置进行燃烧；燃烧装置产生的烟气进入加热装置，加热蒸汽气化装置；所述燃烧装置的加热方式为燃料燃烧加热，采用的燃料为天然气。
应用例2
本应用例提供一种废旧风电叶片资源化利用的方法，所述方法采用实施例2提供的废旧风电叶片资源化利用的装置系统进行。所述方法包括如下步骤：
废旧风电叶片在预处置单元的定向切割装置中，沿废旧风电叶片的长度方向进行切割，得到厚度为8mm的片状原料，所述片状原料在破碎装置中破碎为长度为10mm的颗粒原料，颗粒原料中的玻璃纤维和金属颗粒分别进入产品回收单元的玻璃纤维回收装置和金属回收装置，未被回收的颗粒原料经蒸汽气化处置单元的加料装置进入蒸汽气化装置，与燃烧装置产生的经蒸汽供应装置输送的蒸汽在温度为1200℃、氧含量为0.2％的条件下，发生气化反应，生成燃气；所述燃气进入燃烧装置燃烧，多余的燃气进入燃气回收装置；蒸汽气化装置产生的固体产物经固体产物分离装置进入产品回收单元的玻璃纤维回收装置和金属回收装置；蒸汽气化装置产生的气体产物依次经换热装置和引风装置进入燃烧装置进行燃烧；燃烧装置产生的烟气进入加热装置，加热蒸汽气化装置；所述燃烧装置的加热方式为燃料燃烧加热，采用的燃料为沼气。
应用例3
本应用例提供一种废旧风电叶片资源化利用的方法，所述方法采用实施例3提供的废旧风电叶片资源化利用的装置系统进行。所述方法包括如下步骤：
废旧风电叶片在预处置单元的定向切割装置中，沿废旧风电叶片的长度方向进行切割，得到厚度为20mm的片状原料，所述片状原料在破碎装置中破碎为长度为30mm的颗粒原料，颗粒原料中的玻璃纤维和金属颗粒分别进入产品回收单元的玻璃纤维回收装置和金属回收装置，未被回收的颗粒原料经蒸汽气化处置单元的加料装置进入蒸汽气化装置，与燃烧装置产生的经蒸汽供应装置输送的蒸汽在温度为600℃、氧含量为0.5％的条件下，发生气化反应，生成燃气；所述燃气进入燃烧装置燃烧，多余的燃气进入燃气回收装置；蒸汽气化装置产生的固体产物经固体产物分离装置进入产品回收单元的玻璃纤维回收装置和金属回收装置；蒸汽气化装置产生的气体产物依次经换热装置和引风装置进入燃烧装置进行燃烧；燃烧装置产生的烟气进入加热装置，加热蒸汽气化装置；所述燃烧装置的加热方式为燃料燃烧加热，采用的燃料为油。
应用例4
本应用例提供一种废旧风电叶片资源化利用的方法，所述方法采用实施例1提供的废旧风电叶片资源化利用的装置系统进行。所述方法除了气化反应的温度为500℃外，其余均与应用例1相同。
应用例5
本应用例提供一种废旧风电叶片资源化利用的方法，所述方法采用实施例1提供的废旧风电叶片资源化利用的装置系统进行。所述方法除了气化反应的温度为1300℃外，其余均与应用例1相同。
通过重量法测定回收的金属重量并计算金属产率，通过气体流量计测定上述应用例中产生的燃气量，通过气相色谱法测定燃气的热值，通过丙酮吸收法测定燃气中含有焦油的量，结果如表1所示。
表1
从表1可以看出以下几点：
(1)综合应用例1～5可以看出，本发明提供的废旧风电叶片资源化利用的装置系统及方法的金属产率可达3％以上，回收的燃气量高，每千克废旧风电叶片回收燃气量可达1.4Nm3以上，燃气的热值可达1800Kcal/Nm3以上，且燃气中焦油的含量低，仅5g/Nm3以下，属于清洁燃气，具有很高的经济价值；
(2)综合应用例1与应用例4～5可以看出，应用例1中气化反应的温度为1000℃，相较于应用例4和5中气化反应的温度分别为500℃和1300℃而言，应用例1中金属产率较高，为5％，回收的燃气量为每千克废旧风电叶片回收燃气量2Nm3，燃气的热值为2600Kcal/Nm3，且燃气中焦油的含量为1g/Nm3，而应用例4中由于气化反应温度较低，金属产率有所降低，仅为3.5％，回收的燃气量也降低为每千克废旧风电叶片回收燃气量1.4Nm3，燃气的热值降低为1800Kcal/Nm3，而且由于气化反应温度较低，颗粒原料中的环氧树脂等复合材料以及聚氨酯泡沫等填料热裂解不充分，燃气中焦油的含量明显增加，为5g/Nm3，应用例5中由于气化反应的温度较高，会导致金属熔化，金属产率大幅度降低，仅为3％，但回收的燃气量有所增加，为每千克废旧风电叶片回收燃气量2.3Nm3，燃气的热值增加为2800Kcal/Nm3，燃气中焦油的含量降低，为0.6g/Nm3；由此表明，本发明限定气化反应的温度在特定范围，在废旧风电叶片资源化处理中既可以实现较高的金属产率也可以得到品质高且产量高的燃气。
综上所述，本发明提供的废旧风电叶片资源化利用的装置系统及方法将物理法与热化学法进行优势互补，降低了废旧风电叶片处置过程的操作难度，有效避免了二噁英等有毒有害气体的生成，而且金属产率高，回收的燃气价值高，具有很好的资源化利用前景和经济价值。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种废旧风电叶片资源化利用的装置系统，其特征在于，所述装置系统包括预处置单元、蒸汽气化处置单元和产品回收单元，所述产品回收单元分别与预处置单元和蒸汽气化处置单元相连；所述蒸汽气化处置单元包括依次连接的加料装置、蒸汽气化装置、换热装置、引风装置、燃烧装置和蒸汽供应装置，所述蒸汽供应装置与蒸汽气化装置相连，所述蒸汽气化装置设置在加热装置内。
2.根据权利要求1所述的装置系统，其特征在于，所述预处置单元包括沿着原料处置方向依次连接的定向切割装置、破碎装置、筛分装置和分离装置；
优选地，所述分离装置包括筛分装置、风选装置或磁分离装置中的任意一种或至少两种的组合。
3.根据权利要求1或2所述的装置系统，其特征在于，所述蒸汽气化处置单元还包括与蒸汽气化装置相连的固体产物分离装置；
优选地，所述固体产物分离装置包括筛分装置、风选装置或磁分离装置中的任意一种或至少两种的组合。
4.根据权利要求1～3任一项所述的装置系统，其特征在于，所述蒸汽气化装置包括固定床、流化床、回转窑或直立转窑中的任意一种。
5.根据权利要求1～4任一项所述的装置系统，其特征在于，所述产品回收单元包括玻璃纤维回收装置、金属回收装置和燃气回收装置；
优选地，所述分离装置分别与玻璃纤维回收装置和金属回收装置相连；
优选地，所述固体产物分离装置分别与玻璃纤维回收装置和金属回收装置相连；
优选地，所述燃气回收装置与引风装置相连。
6.一种废旧风电叶片资源化利用的方法，其特征在于，所述方法采用权利要求1～5任一项所述的废旧风电叶片资源化利用的装置系统进行。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
废旧风电叶片经预处置单元处置后，其中的玻璃纤维和金属颗粒进入产品回收单元，未被回收的颗粒原料经蒸汽气化处置单元的加料装置进入蒸汽气化装置，与燃烧装置产生的经蒸汽供应装置输送的蒸汽发生气化反应，生成燃气；蒸汽气化装置产生的固体产物经固体产物分离装置进入产品回收单元；蒸汽气化装置产生的气体产物依次经换热装置和引风装置进入燃烧装置进行燃烧；燃烧装置产生的烟气进入加热装置，加热蒸汽气化装置。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述废旧风电叶片在预处置单元的定向切割装置中沿废旧风电叶片的长度方向进行切割；
优选地，所述切割得到厚度不超过20mm的片状原料；
优选地，所述片状原料在预处置单元的破碎装置中破碎为长度不超过30mm的颗粒原料。
9.根据权利要求6～8任一项所述的方法，其特征在于，所述燃烧装置的加热方式包括燃料燃烧加热或电加热中的任意一种；
优选地，所述燃料燃烧加热采用的燃料包括蒸汽气化装置生成的燃气、天然气、沼气或油中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述气化反应的温度为600～1200℃；
优选地，所述气化反应中的氧含量不超过1％。
10.根据权利要求6～9任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
废旧风电叶片在预处置单元的定向切割装置中，沿废旧风电叶片的长度方向进行切割，得到厚度不超过20mm的片状原料，所述片状原料在破碎装置中破碎为长度不超过30mm的颗粒原料，切割过程中分离出的玻璃纤维和金属颗粒分别进入产品回收单元的玻璃纤维回收装置和金属回收装置，未被回收的颗粒原料经蒸汽气化处置单元的加料装置进入蒸汽气化装置，与燃烧装置产生的经蒸汽供应装置输送的蒸汽在温度为600～1200℃、氧含量不超过1％的条件下，发生气化反应，生成燃气；所述燃气进入燃烧装置燃烧，多余的燃气进入燃气回收装置；蒸汽气化装置产生的固体产物经固体产物分离装置进入产品回收单元的玻璃纤维回收装置和金属回收装置；蒸汽气化装置产生的气体产物依次经换热装置和引风装置进入燃烧装置进行燃烧；燃烧装置产生的烟气进入加热装置，加热蒸汽气化装置；所述燃烧装置的加热方式包括燃料燃烧加热或电加热中的任意一种；所述燃料燃烧加热采用的燃料包括蒸汽气化装置生成的燃气、天然气、沼气或油中的任意一种或至少两种的组合。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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