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浅谈海上风电叶片回收方法(上)

日期:2021-09-13    来源:千尧科技

国际风力发电网

2021
09/13
08:59
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关键词: 海上风电 风电叶片 风电设备

风电叶片回收可行性

随着对复合材料废弃物危害性认识的日益加深,以及环保要求的不断提高,其回收处理呼声越来越强烈。为此,世界发达国家对其回收再利用十分重视,如美国在80年代即开展热分解回收法可行性研究;日本通产省于1990年设立玻璃钢再资源化处理委员会,并下设调查标准化、切断破碎、粉料利用和热塑性玻璃钢处理等七个技术分会,自1991年起,制订了多部有关玻璃钢回收利用和促进回收利用的法令和政策;欧美确定了以“省资源、再利用、资源化、最终处理”为指导方针的玻璃钢废弃物处理思路。目前,美国和德国的物理粉碎法、日本的焚烧热能利用法等工业化处理较为成熟,瑞士等在处理技术研究方面较为系统、深入,究其原因主要得益于其严厉的环保法规、配套的回收和税收政策,极大地促进了回收再利用技术的提高和商业化应用的推进。

国内玻璃钢废弃物回收再利用工作始于2000年前后,目前整体水平尚处于起步阶段,大体情况为:2000~2003年,北京玻璃钢研究设计院承担了国家科技部“热固性复合材料(SMC)综合处理与再生技术研究项目”,研究将废弃物作为填料用于SMC材料中,并对粉碎设备、回收填料处理、添加量进行了研究。2003年秋,玻璃钢行业在河北召开了“可持续发展-固体废弃料回收利用”现场会。近年来,玻璃钢行业开展了“玻璃钢废弃物处理与回收利用”意向调查,与北玻院合作开展了玻璃钢废弃物综合处理与再生技术研究,与中国水泥协会共同探讨了将玻璃钢废弃物用于水泥窑烧结试验的可能性;中材科技风电叶片股份有限公司和北玻院合作研究了焚烧法处理、回收叶片制造过程废弃物;此外,河北枣强县等还将废弃物粉碎料用于手糊制品等。总体而言,目前国内填埋、露天燃烧约占总量的90%以上,回收再利用处理以物理粉碎法为主,辅之少量简单粗放的水泥焚烧法,但处理技术的深入性、系统性乃至其基础性研究,与国外差距较大。

目前,用物理粉碎法回收玻璃纤维复合材料废弃物已工业化、商业化运作;试验表明物理化学法处理后玻璃纤维的力学性能等损失不大,而溶剂法处理的略高于初始状态;鉴于国内外业界状况及处理基础,综合表明现有处理技术对玻璃纤维复合材料废弃物进行回收再利用是可行的。

风电叶片回收方法

1深埋处理法

伴随复合材料生产与使用开始,便用掩埋法来处理其废弃物。由于复合材料废弃物往往大小不等、形态不一,故传统的露天堆放、深埋处理不仅占地很大,而且还因不易腐烂并析出有毒物质而对环境造成深度、持久污染,进而造成土壤和地下水系统破坏、土地浪费等。同时从资源再利用、环保长远角度来看,传统的掩埋处理也是一种不经济、不可取的方法。如今欧美日等发达国家纷纷立法予以限制、或禁止掩埋。本方案具体处理工序及简要说明见表1。

表1 深埋处理法工序及简述

从这一方案本身成本来看,在未来风电叶片后期处理中仍然会被较为广泛地应用。但我们知道,由于其对环境的破坏和国家的发展理念相违背,故而直接掩埋所占比例将从长期以来过半的主体地位而大大降低,取而代之的是掩埋复合材料废弃物其它方法处理后的残余物,如焚烧、热裂解残余物、灰烬等。这类残余物有害、有机成份甚少,多为无害无机物。此外,为了降低特殊情况下直接掩埋废弃物成本,应采取相应处理工艺以提高其掩埋性价比。

2重复利用法

复合材料废弃物处理作为处于第2层次的重复使用,后期应大力开拓其应用市场。对于废弃的海上风电叶片材料而言,2次、甚至3次再塑处理均可以达到。第1次再塑处理时,其性能便会略有降低,第2次、第3次时则降低较大。这意味着其再使用级别逐次降低。本方案具体处理工序及简要说明见表2。

表2 重复利用法工序及简述

3物理粉碎法

本方案不改变废弃物化学性质而直接利用,除对待处理废弃物要求较高外,处理成本较低、方法简单,是目前唯一广泛商业化的处理法。其处理原理是:采取一系列切割、粉碎/碾磨等措施,逐步减小废弃物尺寸,直至达到可作为填料使用要求为止,进而实现废弃物的资源化再利用。再利用时可能会导致材料性能降低、改变工艺成型性能和造成替代使用成本提高等,因而添加数量、应用领域受到一定限制。本方案具体处理工序及简要说明见表3。

表3 物理粉碎法工序及简述

需要补充说明的是,在处理过程中,为防止细小颗粒粉碎时因金属件碰撞所产生火花引起有机粉尘燃烧、爆炸等,粉碎前应尽可能拆除金属件,并注意粉尘净化处理。此外,拆除、清洁工序中产生的粉尘、灰尘的处理暂不考虑。同时,有相关研究表明,此方法的经济效益普遍较差。例如在将处理所得最终物替代CaCO3作填料时,如将直径小于2mm、纤维长度小于6mm的粉料用于替代CaCO3制造平板、波型板及其它板材等,则其环境效益无优势,且经济效益为负,即该种替代方式为亏损替代;如将尺寸大于25mm×25mm的颗粒物替代石灰石用于水泥混凝土,则因其价格更低而替代效益更差;如通过多次处理将其粉碎成粒度更小的粉料,用其替代1.9元/kg的CaCO3粉料,不但经济效益仍为负,而且还将进一步增加处理时的环境影响和处理费用。

此外,如将分类后的肥料就地处理,则压缩、运输工序可省略,相应处理费用、环境影响可分别降低约32%、25%;再进一步改进处理技术等,并加上金属件回收再利用价值,则平均处理费用可再降低0.4~0.5元/kg;如再考虑相应处理补贴、优惠政策等,在环境影响虽无优势情况下,仍可实现商业化处理。


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