一种退役风机叶片热转化回收方法

本发明属于风机叶片回收利用领域，具体涉及一种退役风机叶片热转化回收方法。

背景技术：

1、随着对环境保护的日益重视，可再生清洁能源的发展与利用受到世界各国普遍重视。风能作为重要的清洁可再生能源，风力发电近年来得到蓬勃发展，风电装机容量逐年递增。风机叶片是风力发电的重要部件，一般而言，叶片设计使用寿命为20年，目前市场上早期运行叶片已超过15年，每年产生约数万吨退役叶片和废料，且5～8年内退役叶片将会成倍增长，因此亟需发展高效的风机叶片处置利用方法。

2、从材料上看，风机叶片主要由玻璃纤维或碳纤维增强的热固性树脂复合材料组成，同时还含有一些泡沫、巴沙木芯材、胶黏剂和涂料，其中复合材料作为叶片的主要组成材料，无论是用量还是成本均占据主要地位，据统计，现有风机叶片复合材料用量占叶片的总质量的90％以上，总成本的50％以上。此外，热固性复合材料理化性质稳定，自然环境下很难分解，若不进行处置利用，将造成很大的资源浪费和环境污染。

3、目前，退役风机叶片处置利用尚不成熟，现有开发的主要利用技术包括物理拆解回收利用、能量利用、化学降解法和热解法等。物理拆解回收利用主要是通过拆解、切割、组装将叶片制作为其它制品，如集装箱、装饰品，也可将叶片撕碎、粉碎成粉末，然后添加至其它复合材料产品，如水泥砂浆、石膏板、塑料改性制品等，属于叶片降级利用方式，其处理利用量有限，不属于叶片终极利用途径。能量利用主要是将叶片添加至焚烧炉进行燃烧，获得能量，用于发电供热等，由于复合材料中无机组分含量高，容易造成燃烧不充分，排放超标。化学法是通过使用化学溶剂，控制反应条件，将高分子聚合物特定化学键打开，最终实现树脂和纤维的分离回收。但是该方法目前工艺不成熟，成本较高，难以实现工业化应用。热解法是通过无氧条件下将风机叶片进行受热，使其有机高分子树脂成分发生热解聚，形成中小分子液体或气体产物，并将纤维、填料进行回收利用的方法。热解法工艺简单、技术较成熟、处置效率高，是目前最有可能实现工业化应用的方法之一。

4、中国专利申请(202110574097.7、202110255177.6、202111549092.5和202110256548.2、202211263862.4)分别提出了分解炉、流化床、钢带式连续热解炉等进行风机叶片处置装置及方法，这些装置均较好的实现了风机叶片有机组分的回收利用，但存在破碎过程会破坏纤维结构，使其再次利用范围变窄，同时高温焚烧除炭减低纤维强度，使其品质下降。为此，中国专利申请202211437838.8提出利用气化反应除炭的方法，即采用co2、h2o等温和氧化剂，使其发生气化反应除炭。中国专利申请202211437839.2提出热解促进剂降低纤维残炭率。虽然这些方法较好的解决了高温除炭会降低纤维品质问题，但是其工艺较为复杂，且所需能耗较高。因此，有必要开发更高效的无需破碎风机叶片，同时能够高效分离其回收纤维及有机质的方法，以实现退役风机叶片高效回收利用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种退役风机叶片热转化回收方法。

2、该方法通过特殊设计的进出料机构、热解炉、氧化炉和辅助设备，通过进出料机构进行氮气置换，实现了大尺寸叶片的密封进料与出料，避免了破碎过程对原始风机叶片纤维的破坏，通过热解过程和氧化过程的严格控温，特别是低温氧化时通过冷空气和低温烟气进行混合供氧，使风机叶片热解残渣的炭处于一种阴燃状态，避免超温，实现纤维的高质量回收，同时热解产生的热解气与残炭直接燃烧产热，一方面实现自热运行，另一方面进行产蒸汽供热，节约燃料，实现能量梯级利用，实现风机叶片中有机质能量的高效回收，降低能耗，从而实现退役风机叶片的高效回收利用。

3、为了实现上述目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：一种退役风机叶片热转化回收方法，包括以下步骤：

4、步骤一、将退役叶片切割为特定尺寸；

5、步骤二、以一定的频率将切割后的退役叶片送入输送机的传送链板；

6、步骤三、利用所述输送机将所述退役叶片送入密封进料机，关闭密封进料机的进出口，然后向所述密封进料机内通入压缩氮气进行吹扫，直至检测到该密封进料机内的氧气浓度低于一定值，停止通入氮气；

7、步骤四、打开所述密封进料机的出料口闸门，将所述退役叶片送入热解炉进行热解，控制热解温度以及所述退役叶片在热解炉内的停留时间，将热解产生的热解气送入焚烧炉进行燃烧产热；

8、步骤五、将所述热解炉内热解产生的热解残渣送入密封输送机，然后关闭该密封输送机的进口闸门，向其通入氮气进行吹扫，直至所述密封输送机内的可燃气浓度低于设定值，停止通入氮气；

9、步骤六、打开所述密封输送机的出料闸门，将所述热解残渣输送至低温氧化炉，打开该低温氧化炉的冷却风机，向该低温氧化炉通入空气，控制所述低温氧化炉内的温度和所述热解残渣在炉内的停留时间，燃烧产生的烟气直接通入所述焚烧炉进一步燃烧去除未燃尽的有机质；

10、步骤七、将经过低温氧化后的所述热解残渣送至冷却排料机，并在该冷却排料机进行冷却，冷却完毕的固体物质即为所回收的纤维，在所述冷却排料机内升温后的空气则直接通入所述焚烧炉作为助燃空气。

11、优选地，前述的一种退役风机叶片热转化回收方法，所述步骤一的特定尺寸是指风机叶片切割尺寸满足：长度≤2m，宽度≤1.5m，厚度≤0.1m。

12、优选地，前述的一种退役风机叶片热转化回收方法，所述步骤二的一定频率是指上料的时间间隔为2-5min。

13、优选地，前述的一种退役风机叶片热转化回收方法，所述步骤三的密封进料机至少包括可以密封的进出闸门、可以控制启停的输送链板、氮气吹扫进出口及相应阀门，所述的一定值是指2％-4％之间的任一值。

14、优选地，前述的一种退役风机叶片热转化回收方法，所述步骤四的热解炉为链板热解炉、隧道窑之一，内部设有可以控制物料输送速度的链板以及间接换热的高温辐射管，所述热解温度为500-600℃，停留时间为30-60min。

15、优选地，焚烧炉设有双燃料烧嘴或双燃料燃烧机，一燃料为所述步骤四中热解产生的热解气，另一燃料可以采用天然气、煤气、液化石油气或者柴油，其主要作为启炉过程的燃料以及热解过程用于维持热解气的稳定燃烧，燃烧产生的热烟气一股送入热解炉，用于控制维持所需的热解温度，换热后的烟气则进一步送入低温氧化炉用于控制低温氧化炉温度，另一股热烟气则直接通入余热锅炉供热产生蒸汽，换热完毕的烟气经烟气净化系统处置后排空。其中，烟气净化系统至少包括喷淋除尘、除雾过程，同时喷淋除尘系统后预留湿法脱酸系统、焚烧炉预留scnr脱硝系统接口。

16、优选地，前述的一种退役风机叶片热转化回收方法，所述步骤五的可燃气包括氢气、一氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、苯酚、甲酚中的至少一种。

17、优选地，前述的一种退役风机叶片热转化回收方法，所述步骤五的设定值为0.5％-1.5％。

18、优选地，前述的一种退役风机叶片热转化回收方法，所述步骤六的设定值为2％-4％，所述氧化炉温度为300-600℃，停留时间为30-90min。

19、优选地，前述的一种退役风机叶片热转化回收方法，所述步骤四的启炉过程包括以下步骤：

20、s1、检测热转化系统的阀门是否能正常运行，关闭阀门，依次检测密封进料机、热解炉、密封输送机、低温热解炉等密封设备及其连接管道是否密封良好，检测合格后，进行空气吹扫至少30min，准备启炉；

21、s2、首先开启焚烧炉，利用辅助燃料进行燃烧，对焚烧炉、热解炉及低温氧化炉进行预热，直至焚烧炉、热解炉和低温氧化炉达到设定的温度并稳定至少30min。

22、本发明的有益效果为：

23、1、克服了常规风机叶片热转化设备需要进行物料破碎，不能处理大尺寸原料的缺点，避免了风机叶片破碎过程，保护了纤维结构，回收纤维品质高。

24、2、本发明提出了特殊设计的进出料装置，通过隔离门的开启与关闭，置换气体，阻断外界空气、热解炉与低温氧化炉气氛之间的相互传递混合，实现了风机叶片的控温无氧热解、热解残渣的低温氧化，实现了叶片纤维的高效回收，有机质的高效热转化。

25、3、提出了低温氧化炉的控制方法，即通过低温烟气与空气共同控制热解残炭的燃烧温度，一方面低温烟气具有一定温度，其引入的能量可以防止残炭燃烧过缓放热量低，导致低温氧化炉失温，燃烧无法进行；另一方面，低温烟气的氧气含量低，可以避免热解残炭出现剧烈氧化，导致局部超温，纤维组分结构被破坏强度下降；最后低温氧化炉通入一定量的冷却空气，及时带走燃烧产生热量避免低温氧化炉超温。通过二者的综合调节，使热解残炭维持稳定的阴燃状态，确保燃烧不超温以及热解残炭的完全去除。

26、4、热解残炭燃烧烟气进一步通入焚烧炉燃烧，一方面可以确保低温氧化炉产生未燃尽挥发性有机物(voc)的测定燃尽去除，另一方面可以回收残炭燃烧产生的能量，实现了风机叶片有机质能量最大化回收。

27、5、通过设计焚烧炉烟气多级加热、冷却风回用于焚烧炉，实现了能量的梯级利用，大幅度提高了能量利用效率，节约系统能耗。