CN217604487U - 一种等离子气化熔融处理退役风电叶片工艺系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种等离子气化熔融处理退役风电叶片工艺系统，包括叶片预处理段单元和熔融段单元，通过叶片预处理段单元对退役风电叶片物料进行切割、破碎、粉碎、筛分、造粒，然后经斗提机输送至料仓储存，然后通过熔融段单元对料仓的风电叶片物料进行气化熔融、二次燃烧处理，最后得到可回收利用的玻璃体渣，以及可进行余热回收利用的烟气，烟气最终排入烟气净化系统。本实用新型可以对退役风电叶片开展能源化或资源化利用，利用高温高活性欠氧的熔融环境，充分分解二噁英等有害物质，并抑制其再合成，得到可利用的玻璃体渣和高温烟气，不仅可以固废资源化利用，还可减容减量和污染物“超低”排放，能够彻底解决废弃物处置问题。

Description

一种等离子气化熔融处理退役风电叶片工艺系统

技术领域

本实用新型涉及退役风电叶片的回收利用技术，特别涉及是一种等离子气化熔融处理退役风电叶片工艺系统。

背景技术

风力发电虽为清洁能源，但风电机组在生产过程、使用阶段及使用寿命结束后会产生大量待处理的风电叶片废弃物。风电叶片设计寿命20年，目前国内实际生产现役的风电叶片，估计多在15年后甚至更早便开始退役报废。按照风电机组的装机容量进行测算，到2025年会有约66万吨退役叶片，到2031年将新增退役叶片量约150万吨。由于风电叶片采用耐腐蚀性的热固性复合材料制造而成，含有大量的有机树脂，这使得风电叶片废弃物难以自然降解，同时具有极强的污染性，直接掩埋或堆放将对环境造成长期有害影响，不仅百年不烂同时会析出有毒物质，将进一步污染土壤、地下水系统等。如果直接焚烧处理，则会放出大量热、有毒气体和烟尘。因此，如用常规方式（随意堆砌、直接填埋、简单焚烧等）进行处理，不但不能或难以彻底处理，而且还将再次造成极大的环境污染和资源浪费，并相悖于我国资源节约型、环境友好型可持续发展战略。

从世界范围来看，还没有成熟、经济、环保的退役风电叶片回收处理应用技术，目前各国的处理方式简单、不完整、不环保，例如欧美国家大多采用集中堆放，等待先进且经济的处理方式出现再行处理；小部分用化学回收、物理回收、能量回收的方法处置。国内风机生产制造基地的报废产品或者风场退役风电机组拆解后，报废的玻璃纤维叶片堆积在空地上，每个叶片被切为数段，其处理方式仅仅是在当地堆积填埋。部分资源化利用技术，产品质量标准缺乏，销路受限，产品使用寿命难以估计且不是最终途径，废弃物依然存在，最终还是要回到处置路径上来。例如，公开日为2019年02月01日，公开号为CN109291321A的中国专利文献公开了一种退役风电叶片的回收处理工艺及设备，该设备包括清洗筒，所述清洗筒的顶部一侧设有传送通道，传送通道远离清洗筒的一端连接有粉碎筒，清洗筒的内部设有进清洗传送装置，粉碎筒的内部设有圆锥形的导向板，导向板的上下两侧分别设有预粉碎腔和循环粉碎腔，预粉碎腔和循环粉碎腔内分别设有预粉碎装置和循环粉碎装置，循环粉碎装置远离导向板的一侧设有两组粉碎出口，两组粉碎出口远离粉碎筒的一端连接有过滤壳体。该技术方案则是主要对退役叶片的粉碎处理。在业内看来，这一处理方式也不符合风电作为清洁能源的初衷。

现有处理技术中也有对于破碎后的风电叶片进行后续处理的方案，例如，公开日为2021年10月19日，公开号为CN113510139A的中国专利文献公开了一种废弃风机叶片综合处置系统及其工作方法，属于资源回收技术领域。包括叶片切割系统、分拣系统、板材加工系统、板材余料输运系统、切割废料输运系统和破碎粉碎系统；叶片切割系统与分拣系统连接，分拣系统的第一出口与板材加工系统连接，板材加工系统的余料出口通过板材余料输运系统与破碎粉碎系统连接，板材加工系统的板材出口连接有板材储仓；分拣系统的第二出口通过切割废料输运系统与破碎粉碎系统连接；破碎粉碎系统连接至燃煤锅炉。该方案中，主要是对无害化处理废弃物和对叶片材料的热值利用，但是主要重点依然在于对前期切割、分选、粉碎等的处理，并没有做到将退役风电叶片回收处理的“资源化、减量化、无害化”的处理目标。

综合考虑各种技术的优缺点，为实现风电叶片废弃物“资源化、减量化、无害化”处理目标，有必要开发一种退役风电叶片废弃物大规模工业化应用的工艺技术是大势所趋，这也是未来彻底解决风电叶片废弃物难题的一条优选路径。

实用新型内容

本实用新型针对目前退役风电叶片处理工艺简单、不完整、不环保等问题，提供了一种等离子气化熔融处理退役风电叶片工艺系统，可在短时间内具备商业化、规模化应用条件，且可实现减量化和无害化并在一定程度上兼顾资源化，能有效解决填埋法所导致的土地资源紧张以及环境二次污染等问题，能有效解决焚烧法所带来的二噁英、飞灰、炉渣等次生危废问题，从而实现高效的固废能源转化、有效减容及减量的要求，满足更高的环境排放标准。

本实用新型的技术方案如下：

一种等离子气化熔融处理退役风电叶片工艺系统，包括叶片预处理段单元和熔融段单元；

所述叶片预处理段单元，按照对风电叶片的处理顺序依次设置有破碎机、粉碎机、筛分机、造粒机、斗提机、料仓，破碎机的出料口连接至粉碎机的入料口，粉碎机的出料口连接至筛分机的入料口，筛分机的筛下物出料口连接至造粒机的入料口，造粒机的出料口和筛分机的筛上物出料口均连接至斗提机的进料口，斗提机的出料口连接至料仓；退役风电叶片经过切割、破碎、粉碎、筛分、造粒后经斗提机输送至料仓储存；

所述熔融段单元，按照对风电叶片的熔融处理顺序依次设置有给料机、气化炉、渣池、二燃室、余热利用装置、除尘器，给料机与料仓相连，给料机的出料口连接于气化炉侧壁上的进料口，气化炉侧壁底部的熔渣出口连接至渣池，气化炉侧壁上的合成气出口连接至二燃室，二燃室的高温烟气出口接入余热利用装置，余热利用装置的烟气出口连接至除尘器，除尘器的气体出口连接至烟气净化系统。

进一步地，所述给料机采用螺旋给料机。

进一步地，所述气化炉采用等离子气化炉，炉体上设置有喷枪和等离子炬。

进一步地，所述气化炉内的核心区最高温度指标为1600℃。

进一步地，所述气化炉的合成气出口的合成气温度指标为1000℃~1200℃。

进一步地，所述二燃室采用焚烧炉。

进一步地，所述除尘器的气体出口与烟气净化系统的连接管路上配置有引风机。

本实用新型的工作原理如下：

退役风电叶片物料首先经过切割、破碎、造粒等预处理，然后送入等离子气化炉中进行高温处理，炉内核心区温度高达1600℃左右。

在等离子气化炉内高温、熔融条件下，废弃叶片中有机成分完成热解气化过程，生成以CO、CH₄、H₂为主要成分的合成气；合成气温度控制在1000℃~1200℃，保证中的二噁英等有害物质在高温以及还原性气氛中被彻底分解，合成气进入二燃室，废弃风电叶片中的无机成分在等离子气化炉的高温作用下，以熔融形式出炉，经激冷后形成无害化玻璃体，转运处置，完成整个处置过程；等离子气化炉产生的玻璃化渣作为副产品，这些副产品可安全用作建材等应用，不会污染土壤或者饮用水；

在二燃室内，合成气在高温富氧条件下完全燃烧，生成以CO₂、H₂O、N₂为主要成分的高温烟气，高温烟气进入余热利用装置，回收余热，产生蒸汽，余热利用完成之烟气经烟气净化系统后达标排放。

本实用新型的有益效果如下：

（1）退役风电叶片中的树脂、巴沙木和PVC等在欠氧条件下气化并转化为可燃气体，可进一步开展能源化或资源化利用，且高温高活性欠氧的环境，可以充分分解二噁英等有害物质，并抑制其再合成，最终能够彻底解决二噁英的污染问题；

（2）退役风电叶片中的玻璃纤维等无机物则被高温熔融后转化为无害的玻璃体渣，可用作水泥、铺路砖等建材原料，实现了固废处理过程中资源化、减容减量和污染物“超低”排放；

（3）经过气化炉熔融处理后，玻璃纤维软化温度在1200℃以下，从而采用熔融处理液态排渣时所需要的温度更低，节约能耗方面更具优势；

（4）本系统不仅仅适用于处理退役叶片，还可以用于处置风电叶片制造过程中产生的废弃物；

（5）本实用新型可以做到深度减量化、彻底无害化、全电控制、启停灵活、处理强度高且占地面积小，加上后端严苛的烟气净化系统，能够彻底解决废弃物处置问题。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

其中，附图标记为：1破碎机，2粉碎机，3筛分机，4造粒机，5斗提机，6料仓，7给料机，8气化炉，9喷枪，10等离子炬，11渣池，12二燃室，13余热利用装置，14除尘器，15引风机。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本实用新型实现对一种等离子气化熔融处理退役风电叶片工艺系统，包括叶片预处理段单元和熔融段单元，其中：

所述叶片预处理段单元，按照对风电叶片的处理顺序依次设置有破碎机1、粉碎机2、筛分机3、造粒机4、斗提机5、料仓6，破碎机1的出料口连接至粉碎机2的入料口，粉碎机2的出料口连接至筛分机3的入料口，筛分机3的筛下物出料口连接至造粒机4的入料口，造粒机4的出料口和筛分机3的筛上物出料口均连接至斗提机5的进料口，斗提机5的出料口连接至料仓6。退役风电叶片经过切割、破碎、粉碎、筛分、造粒后经斗提机5输送至料仓6储存。

所述熔融段单元，按照对风电叶片的熔融处理顺序依次设置有给料机7、气化炉8、渣池11、二燃室12、余热利用装置13、除尘器14，给料机7与料仓6相连，给料机7的出料口连接于气化炉8侧壁上的进料口，气化炉8侧壁底部的熔渣出口连接至渣池11，气化炉8侧壁上的合成气出口连接至二燃室12，二燃室12的高温烟气出口接入余热利用装置13，余热利用装置13的烟气出口连接至除尘器14，除尘器14的气体出口连接至烟气净化系统。

所述气化炉8可以采用等离子气化炉，炉体上设置有相应的喷枪和等离子炬。

废弃风电叶片经现场拆解、切割成长宽为1m左右尺寸后，运输至集中处理中心。废弃风电叶片等物料，首先经破碎机1进行粗破碎，再进入粉碎机2破碎至3-5cm尺寸，在筛分机3处将破碎细粉筛出，进入造粒机4进行造粒，然后与符合入炉要求的叶片物料一同经斗提机5提升至料仓6储存。叶片物料经料仓6下落至给料机7进口，通过给料机7输送到气化炉8内，气化炉8内从上至下分为四个区：干燥区、热解区、气化区、熔融区。在叶片物料下落中，参与干燥、热解、气化过程，叶片物料中的树脂等有机物生成富含H2和CO的高温合成气，以及热解气化后的固体残渣和未完全反应的物料。在气化炉8底部由等离子体炬10提供的高温热源下未完全反应的物料进一步发生热解气化反应，充分燃尽后叶片中的玻璃纤维等无机物则转化为无害的玻璃体渣。在反应过程中，氧分的含量可以由氧化风进口喷枪9控制，氧化风可以是空气或纯氧。在气化炉8的底部，通过控制熔渣液位高度并对其进行连续可控的排渣。熔渣在渣池11内被水冷成玻璃体排出。气化炉8内产生的热解烟气进入二燃室12内，在足量的二次风助燃下，热解烟气中未燃尽的有害物质进一步充分燃烧，再通过二燃室12出口烟气排出进入到后续的余热利用装置13。降温后的烟气经除尘器14后送至后续的烟气净化系统。

经过本回收系统处理，废弃风电叶片可最终实现深度减量化以及彻底无害化，能有效解决焚烧法所带来的二噁英、飞灰、炉渣等次生危废问题，的要求，满足更高的环境排放标准。

实施例2

在实施例1的基础上，所述给料机7可以采用螺旋给料机。

实施例3

在实施例1或2的基础上，所述气化炉8内的核心区最高温度指标为1600℃，所述气化炉8的合成气出口的合成气温度指标为1000℃~1200℃。

实施例4

在实施例1-3任一结构的基础上，所述二燃室12采用焚烧炉。

实施例5

在实施例1-4任一结构的基础上，所述除尘器14的气体出口与烟气净化系统的连接管路上配置有引风机15。

Claims (7)

1.一种等离子气化熔融处理退役风电叶片工艺系统，其特征在于：包括叶片预处理段单元和熔融段单元；

所述叶片预处理段单元，按照对风电叶片的处理顺序依次设置有破碎机（1）、粉碎机（2）、筛分机（3）、造粒机（4）、斗提机（5）、料仓（6），破碎机（1）的出料口连接至粉碎机（2）的入料口，粉碎机（2）的出料口连接至筛分机（3）的入料口，筛分机（3）的筛下物出料口连接至造粒机（4）的入料口，造粒机（4）的出料口和筛分机（3）的筛上物出料口均连接至斗提机（5）的进料口，斗提机（5）的出料口连接至料仓（6）；

所述熔融段单元，按照对风电叶片的熔融处理顺序依次设置有给料机（7）、气化炉（8）、渣池（11）、二燃室（12）、余热利用装置（13）、除尘器（14），给料机（7）与料仓（6）相连，给料机（7）的出料口连接于气化炉（8）侧壁上的进料口，气化炉（8）侧壁底部的熔渣出口连接至渣池（11），气化炉（8）侧壁上的合成气出口连接至二燃室（12），二燃室（12）的高温烟气出口接入余热利用装置（13），余热利用装置（13）的烟气出口连接至除尘器（14），除尘器（14）的气体出口连接至烟气净化系统。

2.根据权利要求1所述的等离子气化熔融处理退役风电叶片工艺系统，其特征在于：所述给料机（7）采用螺旋给料机。

3.根据权利要求1所述的等离子气化熔融处理退役风电叶片工艺系统，其特征在于：所述气化炉（8）采用等离子气化炉，等离子气化炉的炉体上设置有喷枪（9）和等离子炬（10）。

4.根据权利要求1所述的等离子气化熔融处理退役风电叶片工艺系统，其特征在于：所述气化炉（8）内的核心区最高温度指标为1600℃。

5.根据权利要求1所述的等离子气化熔融处理退役风电叶片工艺系统，其特征在于：所述气化炉（8）的合成气出口的合成气温度指标为不低于1000℃。

6.根据权利要求1所述的等离子气化熔融处理退役风电叶片工艺系统，其特征在于：所述二燃室（12）采用焚烧炉。

7.根据权利要求1所述的等离子气化熔融处理退役风电叶片工艺系统，其特征在于：所述除尘器（14）的气体出口与烟气净化系统的连接管路上配置有引风机（15）。

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