WO2010148418A1 - Method for disposing of glass-fiber-reinforced components - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a method for disposing of glass fiber reinforced components, such as e.g. Rotor blades of wind power machines with a base made of fiber-reinforced plastics.
  • Rotor blades for wind turbines usually consist of a base made of glass-fiber reinforced plastics, wherein in addition to the plastics primarily inorganic compounds are essential components of the rotor blades.
  • Rotor blades are attracting increased attention in recent times as existing substances, with the preparation and disposal of such rotor blades is very problematic due to their composition and size.
  • On the other hand when comminuting or cutting such rotor blades, extremely fine dust-like particles are formed which make handling difficult and pose a health risk.
  • the invention now aims to provide glass fiber reinforced components, e.g. Rotor blades for wind turbines with a base made of fiber-reinforced plastics to dispose of economically meaningful way and to ensure the fullest possible use of the starting materials, as used in rotor blades.
  • the method according to the invention essentially consists in that the rotor blades are supplied as an alternative fuel to a clincher manufacturing process.
  • the utilization of rotor blades in the cement industry is particularly advantageous because the plastic component of the rotor blades is a good alternative fuel and the post-combustion fiberglass component gives inorganic combustion products that match the starting materials used in clinker production.
  • the inventive method is therefore further developed such that the rotor blades are comminuted to a fraction size of ⁇ 50 mm and mixed after at least partial separation of iron and non-ferrous metals with an alternative fuel having a water content of> 20 wt.% And homogenized and as alternative fuel to a clinker manufacturing process.
  • an alternative fuel having a water content of> 20 wt.%
  • homogenized and as alternative fuel to a clinker manufacturing process In a cutting or crushing to a fraction size of ⁇ 50 mm, relatively high levels of small, respirable dust particles, which complicate the handling.
  • the comminution can be made multi-stage and in the dry state still a separation of ferrous and non-ferrous metals can be made to be mixed with proven, wet fuels, it succeeds to bind the dust-like particles and to achieve intensive mixing and homogenization by means of a corresponding mixing technique, with the result that the mixture can be used in a particularly simple manner for clinker production.
  • the method according to the invention is further developed in that the weight ratio of rotor blades used to alternative fuel is greater than or equal to 1: 2. This will ensure that the Dust is bound during comminution and thus does not pose any danger to the personnel. In general, the more the water-containing alternative fuel is used, the better the inclusion of the dust. Thus, weight ratios of 1: 3 and 1: 4 and more are conceivable.
  • the method according to the invention is further developed such that the glass-fiber-reinforced components or the rotor blades are used in the calciner of the cement process.
  • the relatively homogeneous mixture provided by the mixing leads to an intensive incorporation of the inorganic substances, as present in the rotor blades as well as in the spit materials or the alternative fuel.
  • the method is therefore further developed such that the amount of glass fiber reinforced components used or the rotor blade fractions is determined and that the use of inorganic correction materials such as sand and chalk in the raw meal is reduced according to the amount of glass fiber reinforced components used.
  • Based on the analysis of such rotor blades it is possible to dispense with the use of 1250 t of natural sand and about 750 t of chalk per year when using 10,000 t of rotor blades per year. At the same time, about 7,000 t of lignite can be saved as fuel. In the oxidizing furnace atmosphere, the organic components are completely burned, thus making optimum use of the calorific value of the starting materials.
  • rejects and / or paper sludge from the paper industry and / or other production waste can be used.
  • the rejects in the material mixture also include films and plastics as well as textiles, filling or coating pigments from graphic papers, polystyrene from packaging materials, coating materials, composites, foreign substances from everyday office life and garbage-like defects from the municipal paper bin as well as paper scraps and sand.
  • Direct landfilling of such a substance mixture is, among other things, out of the question due to the relatively high calorific value.
  • the relatively high moisture content of the rejects is particularly suitable to bind finely divided and dust-like particles from the comminution of the rotor blades and to facilitate the manipulation of this mixture.
  • the heavy metal loadings of the rejects and paper and fiber sludge move in comparable fluctuation ranges as the corresponding heavy metal components in the inorganic part of the rotor blades, so that a simple adjustment of the maximum permissible load in the clinker is made possible.
  • the utilization of the above-mentioned rejects as well as the shredded rotor blades thus represents a positive energy contribution in the cement production as well as an environmental contribution, in which the idea of sustainability is taken into account and natural resources are spared.
  • the recipe for cement production is calculated taking into account all raw materials and combustion residues entered in the process. From the analysis, it can be seen that in the rotor blade fraction, almost 50% of the residues, mainly SiO 2 and CaO, remain in the clinker and are thus incorporated into the product.
  • multi-stage processes can be used, whereby the final comminution in so-called Stromzerspanern on a fraction size ⁇ 50 mm can be made.
  • the combustion energy of rotor blades could be determined on typical embodiments between 14 and 16 MJ / t.
  • the main elements in the ashes were determined with about 25 wt.% SiO 2 , 6 wt.% Al 2 O 3 , 14 wt.% CaO and small amounts of other oxides, thereby improving the usefulness as an inorganic correction substance in the clinker or Cement production results directly.

Abstract

The invention relates to a method for disposing of glass-fiber-reinforced components, such as rotor blades of wind turbines, comprising a main body made of fiber-reinforced plastics, wherein the rotor blades are supplied to a clinker production process as an alternative fuel.

Description

Verfahren zur Entsorgung von glasfaserverstärkten BauteilenProcess for the disposal of glass fiber reinforced components
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Entsorgung von glasfaserverstärkten Bauteilen wie z.B. Rotorblättern von Wind- kraftmaschinen mit einem Grundkörper aus faserverstärkten Kunststoffen.The invention relates to a method for disposing of glass fiber reinforced components, such as e.g. Rotor blades of wind power machines with a base made of fiber-reinforced plastics.
Rotorblätter für Windkraftmaschinen bestehen in aller Regel aus einem Grundkörper aus glasfaserverstärkten Kunststoffen, wobei neben den Kunststoffen in erster Linie anorganische Verbindungen wesentliche Bestandteile der Rotorblätter sind. Rotorblätter fallen in jüngster Zeit in erhöhtem Ausmaß als Altstoffe an, wobei sich die Aufbereitung und Entsorgung derartiger Rotorblätter aufgrund ihrer Zusammensetzung und ihrer Größe sehr problematisch gestaltet. Andererseits entstehen bei der Zerkleinerung bzw. Zerspanung solcher Rotorblätter überaus feine staubförmige Teilchen, welche die Handhabung erschweren und ein Gesundheitsrisiko darstellen.Rotor blades for wind turbines usually consist of a base made of glass-fiber reinforced plastics, wherein in addition to the plastics primarily inorganic compounds are essential components of the rotor blades. Rotor blades are attracting increased attention in recent times as existing substances, with the preparation and disposal of such rotor blades is very problematic due to their composition and size. On the other hand, when comminuting or cutting such rotor blades, extremely fine dust-like particles are formed which make handling difficult and pose a health risk.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, glasfaserverstärkte Bauteile wie z.B. Rotorblätter für Windkraftmaschinen mit einem Grundkörper aus faserverstärkten Kunststoffen in wirtschaftlich sinnvoller Weise zu entsorgen und eine möglichst vollständige Verwendung der Ausgangsmaterialien, wie sie in Rotorblättern verwendet werden, sicherzustellen. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht das erfindungsgemäße Verfahren im Wesentlichen darin, dass die Rotorblätter als alternativer Brennstoff einem Klin- kerherstellungsprozess zugeführt werden. Die Verwertung von Rotorblättern in der Zementindustrie ist besonders vorteilhaft, da die Kunststoffkomponente der Rotorblätter einen guten alternativen Brennstoff darstellt und die Glasfaserkomponente nach der Verbrennung anorganische Verbrennungsprodukte ergibt, die den in der Klinkerherstellung eingesetzten Ausgangsmaterialien entspricht.The invention now aims to provide glass fiber reinforced components, e.g. Rotor blades for wind turbines with a base made of fiber-reinforced plastics to dispose of economically meaningful way and to ensure the fullest possible use of the starting materials, as used in rotor blades. In order to achieve this object, the method according to the invention essentially consists in that the rotor blades are supplied as an alternative fuel to a clincher manufacturing process. The utilization of rotor blades in the cement industry is particularly advantageous because the plastic component of the rotor blades is a good alternative fuel and the post-combustion fiberglass component gives inorganic combustion products that match the starting materials used in clinker production.
Wenn ein direktes Einbringen der Rotorblätter in die Anlagen zur Klinkerherstellung nicht möglich ist, müssen die Rotorblät- ter in einem ersten Schritt zerkleinert werden, wobei die dabei anfallende Staublast ein hohes gesundheitliches Risiko für das an der Verarbeitung beteiligte Personal darstellt. Deshalb muss der Staub in geeigneter Weise gebunden werden. Bei der Zement- herstellung wurde eine Reihe von alternativen Brennstoffen bereits erfolgreich eingesetzt. Insbesondere Spuckstoffe (Rejec- te) aus der Papierindustrie, d.h. faserfremde Materialien, die bei den verschiedenen Sortier- und Aufbereitungsvorgängen von Altpapier ausgeschleust werden, sowie Papierschlämme und andere Produktionsabfälle aus der Papierindustrie wurden bereits erfolgreich als alternative Brennstoffe verwendet, wobei es sich hier in der Regel um Produkte einer Nassaufbereitung handelt, sodass Brennstoffe mit erhöhter Feuchtigkeit vorliegen. Mit Vorteil ist das erfindungsgemäße Verfahren daher dahingehend weitergebildet, dass die Rotorblätter auf eine Fraktionsgröße von < 50 mm zerkleinert werden und nach zumindest teilweiser Abtrennung von Eisen und Nichteisenmetallen mit einem alternativen Brennstoff mit einem Wassergehalt von > 20 Gew.% vermengt und homogenisiert werden und als alternativer Brennstoff einem Klinkerherstellungsprozess aufgegeben werden. Bei einer Zerspanung bzw. Zerkleinerung auf eine Fraktionsgröße von < 50 mm entstehen relativ hohe Anteile an kleinen, lungengängigen Staubpartikeln, welche die Handhabung erschweren. Dadurch, dass nun derartige zerkleinerte Rotorblätter, wobei die Zerkleine- rung mehrstufig vorgenommen werden kann und im trockenen Zustand noch eine Abtrennung von Eisen- und Nichteisenmetallen vorgenommen werden kann, mit bewährten, feuchten Brennstoffen vermengt werden, gelingt es, die staubförmigen Partikel zu binden und durch eine entsprechende Mischtechnik eine intensive Vermengung und Homogenisierung zu erreichen, wobei das Gemisch in der Folge in besonders einfacher Weise für die Klinkerherstellung genutzt werden kann.If a direct introduction of the rotor blades into the clinker production plants is not possible, the rotor blades must be be crushed in a first step, the resulting dust load is a high health risk for the personnel involved in the processing. Therefore, the dust must be bound appropriately. Cement production has already successfully used a number of alternative fuels. In particular, rejects (rejects) from the paper industry, ie non-fibrous materials discharged during the various sorting and processing operations of waste paper, as well as paper sludge and other production waste from the paper industry, have already been successfully used as alternative fuels As a rule, it is a matter of wet treatment products, so that fuels with increased humidity are present. Advantageously, the inventive method is therefore further developed such that the rotor blades are comminuted to a fraction size of <50 mm and mixed after at least partial separation of iron and non-ferrous metals with an alternative fuel having a water content of> 20 wt.% And homogenized and as alternative fuel to a clinker manufacturing process. In a cutting or crushing to a fraction size of <50 mm, relatively high levels of small, respirable dust particles, which complicate the handling. The fact that now such shredded rotor blades, the comminution can be made multi-stage and in the dry state still a separation of ferrous and non-ferrous metals can be made to be mixed with proven, wet fuels, it succeeds to bind the dust-like particles and to achieve intensive mixing and homogenization by means of a corresponding mixing technique, with the result that the mixture can be used in a particularly simple manner for clinker production.
In bevorzugter Weise ist das erfindungsgemäße Verfahren dahin- gehend weitergebildet, dass das Gewichtsverhältnis von eingesetzten Rotorblättern zu alternativem Brennstoff größer oder gleich 1:2 ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der bei der Zerkleinerung anfallende Staub gebunden wird und somit keine Gefährdung für das Personal darstellt. Allgemein gilt, dass der Staub umso besser eingebunden wird, je mehr von dem wasserhaltigen alternativen Brennstoff eingesetzt wird. So sind auch Gewichtsverhältnisse von 1:3 und 1:4 und mehr denkbar.In a preferred manner, the method according to the invention is further developed in that the weight ratio of rotor blades used to alternative fuel is greater than or equal to 1: 2. This will ensure that the Dust is bound during comminution and thus does not pose any danger to the personnel. In general, the more the water-containing alternative fuel is used, the better the inclusion of the dust. Thus, weight ratios of 1: 3 and 1: 4 and more are conceivable.
Mit Vorteil ist das erfindungsgemäße Verfahren dahingehend weitergebildet, dass die glasfaserverstärkten Bauteile bzw. die Rotorblätter im Calcinator des Zementprozesses eingesetzt wer- den.Advantageously, the method according to the invention is further developed such that the glass-fiber-reinforced components or the rotor blades are used in the calciner of the cement process.
Das durch das Mischen bereitgestellte relativ homogene Gemisch führt zu einer intensiven Einbindung der anorganischen Substanzen, wie sie sowohl in den Rotorblättern als auch in den Spuck- Stoffen bzw. dem alternativen Brennstoff vorliegen. In bevorzugter Weise ist das Verfahren daher dahingehend weitergebildet, dass die Menge der eingesetzten glasfaserverstärkten Bauteile bzw. der Rotorblattfraktionen bestimmt wird und dass der Einsatz von anorganischen Korrekturstoffen wie Sand und Kreide im Rohmehl entsprechend der eingesetzten Menge der glasfaserverstärkten Bauteile reduziert wird. Ausgehend von der Analyse derartiger Rotorblätter kann bei einem Einsatz von 10.000 t Rotorblättern im Jahr ungefähr auf den Einsatz von 1250 t Natursand und etwa 750 t Kreide verzichtet werden, wobei gleich- zeitig etwa 7000 t Braunkohle als Brennstoff eingespart werden können. In der oxidierenden Ofenatmosphäre werden die organischen Bestandteile vollständig verbrannt und somit der Heizwert der Ausgangsmaterialien optimal genutzt.The relatively homogeneous mixture provided by the mixing leads to an intensive incorporation of the inorganic substances, as present in the rotor blades as well as in the spit materials or the alternative fuel. In a preferred manner, the method is therefore further developed such that the amount of glass fiber reinforced components used or the rotor blade fractions is determined and that the use of inorganic correction materials such as sand and chalk in the raw meal is reduced according to the amount of glass fiber reinforced components used. Based on the analysis of such rotor blades, it is possible to dispense with the use of 1250 t of natural sand and about 750 t of chalk per year when using 10,000 t of rotor blades per year. At the same time, about 7,000 t of lignite can be saved as fuel. In the oxidizing furnace atmosphere, the organic components are completely burned, thus making optimum use of the calorific value of the starting materials.
In einfacher Weise kann so vorgegangen werden, dass die Abtrennung von Eisen und Nichteisenmetallen mit Wirbelstrommagneten vorgenommen wird, wobei Metalle aus dem Blitzschutzsystem und den Naben der Rotorblätter abgetrennt werden.In a simple manner, it is possible to proceed in such a way that the separation of iron and non-ferrous metals with eddy current magnets is carried out, wherein metals are separated from the lightning protection system and the hubs of the rotor blades.
Mit Vorteil können als alternativer Brennstoff Spuckstoffe und/oder Papierschlämme aus der Papierindustrie und/oder andere Produktionsabfälle eingesetzt werden. Neben den mechanisch ab- getrennten Abfällen aus der Auflösung von Papier- und Pappeabfällen sowie den Abfällen aus dem Sortieren von Papier und Pappe für das Recycling kommen hier vor allen Dingen auch Dein- kingschlämme aus dem Papierrecycling als alternative Brennstof- fe in Betracht. Die Spuckstoffe enthalten im Materialgemisch unter anderem auch Folien und Kunststoffe sowie Textilien, Füll- oder Streichpigmente aus grafischen Papieren, Styropor aus Verpackungsmaterialien, Beschichtungsmaterialien, Verbundstoffe, Fremdstoffe aus dem Büroalltag und hausmüllartige Fehl- würfe aus der kommunalen Papiertonne sowie Papierreste und Sand. Eine unmittelbare Deponierung eines derartigen Stoffgemi- sches kommt unter anderem wegen des relativ hohen Heizwertes nicht infrage. In jedem Fall ist der relativ hohe Feuchtigkeitsgehalt der Rejecte besonders geeignet, feinteilige und staubförmige Partikel aus der Zerkleinerung der Rotorblätter entsprechend zu binden und die Manipulation dieses Stoffgemisches zu vereinfachen. Die Schwermetallbelastungen der Spuckstoffe und Papier- und Faserschlämme bewegen sich in vergleichbaren Schwankungsbereichen wie die entsprechenden Schwermetall- anteile im anorganischen Teil der Rotorblätter, sodass eine einfache Einstellung der maximal zulässigen Belastung im Klinker ermöglicht wird. Die Verwertung der oben genannten Rejecte sowie der zerkleinerten Rotorblätter stellt somit einen positiven energetischen Beitrag bei der Zementherstellung ebenso wie einen Umweltschutzbeitrag dar, bei welchem dem Gedanken der Nachhaltigkeit Rechnung getragen wird und natürliche Ressourcen geschont werden. Gleichzeitig führt die Verwendung in der Klinkerherstellung dazu, dass ein konsequenter Verwertungsnachweis über den Verbleib dieser Abfälle geführt werden kann. Die Re- zeptur für die Zementherstellung wird unter Berücksichtigung aller in den Prozess eingetragenen Rohmaterialien und Verbrennungsrückstände jeweils berechnet. Aus der Analytik ist ersichtlich, dass bei der Rotorblattfraktion fast 50 % der Rückstände, und zwar hauptsächlich SiO2 und CaO im Klinker verblei- ben und somit in das Produkt eingebunden werden. Für die Zerkleinerung der Rotorblätter können mehrstufige Verfahren eingesetzt werden, wobei die Endzerkleinerung in sogenannten Quer- stromzerspanern auf eine Fraktionsgröße < 50 mm vorgenommen werden kann. Die Verbrennungsenergie von Rotorblättern konnte an typischen Ausführungsbeispielen zwischen 14 und 16 MJ/t ermittelt werden. Die Hauptelemente in der Asche wurden mit ca. 25 Gew.% SiO2, 6 Gew.% Al2O3, 14 Gew.% CaO sowie geringer Mengen weiterer Oxide bestimmt, wodurch sich die Brauchbarkeit als anorganischer Korrekturstoff in der Klinker- bzw. Zementher- stellung unmittelbar ergibt. Advantageously, as an alternative fuel, rejects and / or paper sludge from the paper industry and / or other production waste can be used. In addition to the mechanical Separate wastes from paper and cardboard waste and waste from the sorting of paper and cardboard for recycling are also considered as alternative fuels in recycling paper recycling. Among other things, the rejects in the material mixture also include films and plastics as well as textiles, filling or coating pigments from graphic papers, polystyrene from packaging materials, coating materials, composites, foreign substances from everyday office life and garbage-like defects from the municipal paper bin as well as paper scraps and sand. Direct landfilling of such a substance mixture is, among other things, out of the question due to the relatively high calorific value. In any case, the relatively high moisture content of the rejects is particularly suitable to bind finely divided and dust-like particles from the comminution of the rotor blades and to facilitate the manipulation of this mixture. The heavy metal loadings of the rejects and paper and fiber sludge move in comparable fluctuation ranges as the corresponding heavy metal components in the inorganic part of the rotor blades, so that a simple adjustment of the maximum permissible load in the clinker is made possible. The utilization of the above-mentioned rejects as well as the shredded rotor blades thus represents a positive energy contribution in the cement production as well as an environmental contribution, in which the idea of sustainability is taken into account and natural resources are spared. At the same time, the use in the production of clinker leads to a consistent evidence of recovery of the whereabouts of this waste. The recipe for cement production is calculated taking into account all raw materials and combustion residues entered in the process. From the analysis, it can be seen that in the rotor blade fraction, almost 50% of the residues, mainly SiO 2 and CaO, remain in the clinker and are thus incorporated into the product. For the comminution of the rotor blades multi-stage processes can be used, whereby the final comminution in so-called Stromzerspanern on a fraction size <50 mm can be made. The combustion energy of rotor blades could be determined on typical embodiments between 14 and 16 MJ / t. The main elements in the ashes were determined with about 25 wt.% SiO 2 , 6 wt.% Al 2 O 3 , 14 wt.% CaO and small amounts of other oxides, thereby improving the usefulness as an inorganic correction substance in the clinker or Cement production results directly.

Claims

Patentansprüche : Claims:
1. Verfahren zur Entsorgung von glasfaserverstärkten Bauteilen wie z.B. Rotorblättern von Windkraftmaschinen mit einem Grundkörper aus faserverstärkten Kunststoffen, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorblätter als alternativer Brennstoff einem Klinkerherstellungsprozess zugeführt werden.1. Method for disposal of glass fiber reinforced components, such as Rotor blades of wind power machines with a base made of fiber-reinforced plastics, characterized in that the rotor blades are supplied as an alternative fuel to a clinker production process.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorblätter auf eine Fraktionsgröße von < 50 mm zerkleinert werden und nach zumindest teilweiser Abtrennung von Eisen und Nichteisenmetallen mit einem alternativen Brennstoff mit einem Wassergehalt von > 20 Gew.% vermengt und homogenisiert werden und als alternativer Brennstoff einem Klinkerherstellungsprozess aufgegeben werden.2. The method according to claim 1, characterized in that the rotor blades are comminuted to a fraction size of <50 mm and mixed after at least partial separation of iron and non-ferrous metals with an alternative fuel having a water content of> 20 wt.% And homogenized and as alternative fuel to a clinker manufacturing process.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewichtsverhältnis von eingesetzten Rotorblättern zu alternativem Brennstoff größer oder gleich 1:2 ist.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the weight ratio of rotor blades used to alternative fuel is greater than or equal to 1: 2.
4; Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die glasfaserverstärkten Bauteile bzw. die Rotorblätter im Calcinator des Zementprozesses eingesetzt werden.4; A method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the glass fiber reinforced components or the rotor blades are used in the calciner of the cement process.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der eingesetzten glasfaserverstärkten Bauteile bzw. der Rotorblattfraktionen bestimmt wird und dass der Einsatz von anorganischen Korrekturstoffen wie Sand und Kreide im Rohmehl entsprechend der eingesetzten Menge der glasfaserverstärkten Bauteile reduziert wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the amount of glass fiber reinforced components used or the rotor blade fractions is determined and that the use of inorganic correction agents such as sand and chalk in the raw meal is reduced according to the amount of glass fiber reinforced components used.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , dadurch gekenn- zeichnet, dass die Abtrennung von Eisen und Nichteisenmetallen mit Wirbelstrommagneten vorgenommen wird, wobei Metalle aus dem Blitzschutzsystem und den Naben der Rotorblätter abgetrennt werden.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the separation of iron and non-ferrous metals is carried out with eddy current magnets, wherein metals from the Lightning protection system and the hubs of the rotor blades are separated.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6 , dadurch gekennzeichnet, dass als alternativer Brennstoff Spuckstoffe und/oder Papierschlämme aus der Papierindustrie und/oder andere Produktionsabfälle eingesetzt werden. 7. The method according to any one of claims 2 to 6, characterized in that as an alternative fuel rejects and / or paper sludge from the paper industry and / or other production waste can be used.
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