在火电厂中消纳风电叶片废弃物的方法与流程

本发明涉及风电叶片废弃物处理领域，特别涉及一种在火电厂中消纳风电叶片废弃物的方法。

背景技术：

热固性材料可分为热固性树脂复合材料和热固性塑料，其中热固性复合材料一般由热固性树脂为基体，玻璃纤维、碳纤维以及合成纤维为增强材料构成，风电叶片属于热固性树脂复合材料。由于具有质轻、强度高和耐腐蚀等优异性能，热固性复合材料已广泛应用到社会各行业，但热固性树脂固化过程中分子链之间形成化学键，固化后形成三维网状结构，致使热固性材料一般不熔不溶，使该类材料不易回收。

随着风能广泛利用，风电叶片发展迅速，每年陆续将有一定数量报废叶片等待回收。目前，热固性材料主要采用物理回收、化学回收、焚烧和填埋等方式进行回收，但焚烧和填埋对环境污染大，化学回收制油过程中容易产生二次污染，物理回收对粉碎设备性能要求高且粉碎成本高，因此选择合适的方式回收热固性材料废弃物已成为国内外相关行业的难题。

火电厂属于高耗能产业，而且具有很好的消纳性，将废弃物作为火电厂替代燃料，可以解决火电厂燃料问题，而且正常生产不受影响，尾气不会超标，目前，国内外已普遍推广和实施火电厂处理生活垃圾和工业废弃物，然而作为重要污染源的热固性材料废弃物尤其是叶片行业产生的玻璃钢边角料和废叶片，没有火电厂消纳的成熟工艺。

现有技术cn102607047a和cn102588978a将玻璃钢进行两次粉碎至粒径小于20mm才可作为水泥窑替代燃料，物理粉碎粒度要求高耗费大量电能，对粉碎设备刀头材质要求高，精度粉碎易对刀具造成极大磨损，玻璃钢预处理成本尤其高。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明结合机械切割和粉碎技术，利用火电厂广阔的消纳性，完全彻底的处理风电叶片废弃物，以解决风电叶片废弃物处理困难的问题，同时解决火电厂的燃料和原料问题。

为实现上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种在火电厂中消纳风电叶片废弃物的方法，包括以下步骤：

将所述风电叶片废弃物中的金属部件和高氯含量部件分离出来，并将余下的所述风电叶片废弃物分割为块状废弃物；

将所述块状废弃物粉碎成粒状，得到粉碎料；以及

将所述粉碎料作为火电厂替代燃料，在火电厂锅炉内进行燃烧。

在本发明的方法的一个实施方式中，通过机械切割将所述风电叶片废弃物中的所述金属部件和所述高氯含量部件分离出来。

在本发明的方法的另一个实施方式中，通过机械切割将余下的所述风电叶片废弃物分割为块状废弃物。

在本发明的方法的另一个实施方式中，所述块状废弃物的尺寸为长×宽＝200～300×100～150mm。

在本发明的方法的另一个实施方式中，所述粉碎料的粒径小于30mm。

在本发明的方法的另一个实施方式中，所述风电叶片废弃物包括纯玻璃钢部件和带芯材夹心结构部件，对所述纯玻璃钢部件进行二级粉碎，对所述带芯材夹心结构部件进行一级粉碎。

在本发明的方法的另一个实施方式中，所述高氯含量部件包括聚氯乙烯泡沫芯材。

在本发明的方法的另一个实施方式中，还包括对所述高氯含量部件进行粉碎处理，并将粉碎后的所述高氯含量部件与所述粉碎料调配作为火电厂替代燃料，其中所述粉碎后的高氯含量部件与所述粉碎料调配后的氯含量小于0.025％。

在本发明的方法的另一个实施方式中，所述粉碎料单独作为火电厂替代燃料，或者与其它高热值材料配比后作为火电厂替代燃料。

在本发明的方法的另一个实施方式中，所述火电厂替代燃料送入火电厂锅炉的投料量为0.5-3.5t/h。

与现有技术相比，本发明通过火电厂消纳风电叶片废弃物的方法有如下优势：

1、本发明简单实用，火电厂消纳的废物多，适用范围广，环保无害，属于循环经济方式，具有广阔的应用前景。

2、废弃物破碎之前先采用机械切割的方式分离出金属部件和高氯含量部件，可以节约除杂时间，降低能耗，减少机器磨损，简化工艺，且除杂效果好，生成的有毒气体少。

3、本发明的方法中只需将废弃物破碎到粒径小于30mm，比现有技术要求玻璃钢用于替代燃料粒径小于20mm的条件宽松，一定程度上降低对粉碎设备的指标要求，节约废弃物粉碎成本和时间，并降低对粉碎设备磨损。

4、风电叶片粉碎料平均具有高达5000kcal/kg的热值，将其作为火电厂替代燃料在火电厂锅炉内充分燃烧，为火电厂发电过程提供能量，可起到一定节煤效果。

5、当废弃物进入火电厂锅炉燃烧时，炉膛内温度在850～900℃，废弃物停留时间超过2s，保证废弃物中有毒有害等苯环等成分彻底分解，二噁英基本不存在，不会造成大气污染。

6、属于循环经济，消耗废弃物的同时解决火电厂燃料和原料问题，符合城市垃圾“减量化、资源化、无害化”的处理方针。

总而言之，本发明的方法简单实用，前期投入和后续维护费用少，环保无害，属于循环经济方式，符合城市垃圾“减量化、资源化、无害化”的处理方针，解决了长期困扰社会的热固性材料废弃物处理难问题，并为火电厂提供了替代燃料，减少了煤炭用量，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明一个实施方式的工艺流程图；

图2为本发明一个实施方式的风电叶片废弃物中纯玻璃钢部件和带芯材夹心结构部件的结构示意图。

具体实施方式

下面根据具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。本发明的保护范围不限于以下实施例，列举这些实例仅出于示例性目的而不以任何方式限制本发明。

本发明中通过机械切割和粉碎等工序将风电叶片废弃物加工成一种满足火电厂尺寸需求的替代燃料，解决风电叶片废弃物回收难问题的同时也为高耗能的火电厂节约和燃料和原料，属于循环经济的标准范例。

图1为本发明一个实施方式的工艺流程图，如图1所示，在火电厂中消纳风电叶片废弃物的方法包括：

将风电叶片废弃物中的金属部件和高氯含量部件分离出来，并将余下的风电叶片废弃物分割为块状废弃物；

将块状废弃物粉碎成粒状，得到粉碎料；以及

将粉碎料作为火电厂替代燃料，在火电厂锅炉内进行燃烧。

金属部件在风电叶片废弃物中通常充当修饰、连接或防护部分，例如铝柱、铝叶尖、避雷线、法兰、圆螺母和螺栓等，其成分为铁、不锈钢、铝和铜等金属。风电叶片生产过程中，金属部件常采用粘接或螺栓固定方式与叶片主体连接，体积大易与主体分离。应在叶片破碎前与叶片主体进行分离，否则将造成破碎刀具磨损和影响破碎效率。

将风电叶片废弃物中的金属部件从主体分离出来后，对于螺丝和垫板等小件金属可在叶片粉碎后通过磁选装置将其筛选出，上述金属部件可按材料属性进行集中变卖。

风电叶片属于夹心式结构，其中部分芯材采用聚氯乙烯(pvc)泡沫芯材，风电叶片中pvc芯材为高氯含量部件，由于燃烧过程中含氯成分极易生成二噁英，所以火电厂进料要控制氯含量。上述pvc芯材体积大，方便从叶片中识别出pvc位置，易与主体通过机械切割方式进行分离，应在叶片破碎前与叶片主体进行分离，否则破碎后难以分离。

将高氯含量部件从主体分离出来后，可将分离出的高氯含量部件暂存并做粉碎处理，日后将粉碎后的高氯含量部件与前述粉碎料一起调配作为火电厂替代燃料，其中粉碎后的高氯含量部件与前述粉碎料调配后的氯含量需小于0.025％(质量百分比)，以满足环保要求。

从风电叶片废弃物中将金属部件和高氯含量部件分离可通过多种方式进行，优选通过机械切割的方式进行，可以节约除杂时间，降低能耗，减少机器磨损，简化工艺。切割刀具可根据风电叶片材料的刚度和韧性选用目前市场销售的合适电动切刀。

在除去金属部件和和高氯含量部件后，将余下的风电叶片废弃物分割为块状废弃物，同样优选通过机械切割的方式进行。

块状废弃物可为长×宽＝200～300×100～150mm的长条状，以适应于粉碎机的入料口径，便于后续的粉碎作业。

将块状废弃物通过机械粉碎方式制成粒径小于30mm的粉碎料，例如20mm-30mm，即可实现在火电厂锅炉中充分燃烧。与现有技术相比，可在不影响燃料效果的前提下，在一定程度上降低对粉碎设备的指标要求，节约废弃物粉碎成本和时间，并降低对粉碎设备磨损。

图2为本发明一个实施方式的风电叶片废弃物中纯玻璃钢部件和带芯材夹心结构部件的结构示意图。如图2所示，风电叶片废弃物进行粉碎处理的部分主要包括靠近叶根区域的纯玻璃钢部件和靠近叶尖区域的带芯材夹心结构部件，可根据材料刚度和破碎难度选择采用一级粉碎或二级粉碎，对于刚度大、破碎难度较大的纯玻璃钢部件一般选用二级粉碎(即两次粉碎)，对于刚度小、破碎容易的带芯材夹心结构部件则选择一级粉碎。

一级粉碎一般选用剪式破碎机即可，二级粉碎一般先采用剪式破碎机进行粗破，再采用粉碎机进行细破，经过剪式破碎机后的材料满足进入粉碎机的尺寸要求，一级破碎和二级粉碎所使用的破碎设备均采用市场销售的合适设备，最终获得得到粒径小于30mm的粉碎料颗粒或薄片。

最后，在保证火电厂替代燃料热值接近标煤的5000kcal/kg前提下，将上述粉碎料作为火电厂替代燃料，在火电厂锅炉内进行燃烧。上述粉碎料可单独作为火电厂替代燃料，也可与其它高热值材料配比后作为火电厂替代燃料。

考虑到替代燃料的加入量对锅炉尾气排放达标的影响，具体投料速度可根据实际生产确定，优选火电厂替代燃料送入火电厂锅炉的投料量为0.5-3.5t/h。

除非另作限定，本发明所用术语均为本领域技术人员通常理解的含义。

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例

实施例1

将报废的风电叶片转运到指定位置，首先采用机械切割方式将金属部件和高氯含量部件从叶片主体中分离，其中金属部件进行集中收集变卖，高氯含量部件暂存，后续进行粉碎可与正常替代燃料进行调配后在满足替代燃料氯含量小于0.025％的前提下进入火电厂。

在去除金属部件和高氯含量部件后，将风电叶片切成长×宽为300×100mm块状，把其中纯玻璃钢部件和带芯材夹心结构部件进行分类存放，将待粉碎的玻璃钢部分和芯材夹心结构部分采用人工或传送带方式运到粉碎机装置，利用粉碎机对纯玻璃钢部件进行二级粉碎，利用剪式破碎机对带芯材夹心结构部件进行一级粉碎，最终得到粒径小于30mm(20-30mm)的粉碎料颗粒或薄片。

将粒径小于30mm的粉碎料颗粒或薄片采用人工或传送带方式运入火电厂锅炉，与燃煤一起为水泥生产供给燃料。

通过实验发现，采用风电叶片替代燃料以1.5t/h速度进行投料可以节约标煤1t/h，实验中火电厂发电正常稳定，并无尾气排放超标现象。

综上所述，本发明的方法简单实用，前期投入和后续维护费用少，环保无害，属于循环经济方式，符合城市垃圾“减量化、资源化、无害化”的处理方针，解决了长期困扰社会的热固性材料废弃物处理难问题，并为火电厂提供了替代燃料，减少了煤炭用量，具有广阔的应用前景。

本领域技术人员应当注意的是，本发明所描述的实施方式仅仅是示范性的，可在本发明的范围内作出各种其他替换、改变和改进。因而，本发明不限于上述实施方式，而仅由权利要求限定。