本发明涉及光伏组件回收利用,尤其涉及一种光伏组件资源化回收利用方法,以及利用该方法的光伏组件资源化回收利用系统。
背景技术:
1、随着国家的政策引导以及清洁能源技术的蓬勃发展,获取太阳能作为能源加以利用的光伏电站、光伏板被大量制造使用。然而,晶硅光伏组件具有一定的使用寿命,当光伏组件的发电效能下降一定程度后就无法继续使用,此时需要对退役的光伏组件进行资源化回收利用。
2、晶硅光伏组件的主要可回收部分包括外围铝框中的铝材(回收率为10%-15%)和光伏层压件中的多种材料。其中,玻璃是回收量最大的部分,占比高达65%-75%;eva胶膜、塑料等有机物占10%,也是有价值的回收材料之一;此外,还有包含有价元素颗粒等其他可回收成分。
3、由于光伏板上存在粘接电池片与光伏玻璃、背板的光伏胶膜,若不除去会严重影响对光伏板的回收,因此常需要对光伏板整体进行加热处理以去除胶膜。例如公开号为cn116984342a的中国专利“一种废旧光伏板综合回收的工艺方法”,该方法将废旧光伏板进行机械拆解,回收铝边框和接线盒后剩余光伏组件进行煅烧处理,得到煅烧产物;将煅烧产物通过物理分选,回收光伏焊带和光伏玻璃后剩余晶硅片制备成晶硅粉料;晶硅粉料采用浓度在2~4mol/l的硫酸溶液浸出,获得富铝溶液和浸出渣a,富铝溶液经浓缩结晶后回收得到硫酸铝;浸出渣a经洗涤后置于硝酸溶液中浸出,获得富银溶液和浸出渣b,富银溶液经还原后回收得到ag单质;将浸出渣b与磷酸溶液混合,去除氮化硅层,获得纯硅粉。
4、上述对废旧光伏板的回收处理方法采用煅烧方式进行,相对能耗高产生的烟气量大且烟气成分复杂,烟气处理难度大且成本高,还可能存在二噁英问题。尤其对占比高达65%-75%的玻璃,经过煅烧后回收的玻璃性能急剧下降,只能降级使用,难以高价值回收利用,因此需要一种能耗更低、更环保且能够高价值回收废光伏组件的方法。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题:现有的对废旧光伏板的回收处理方法中存在能耗高、污染严重、无法将废光伏板充分回收利用的问题,本发明的目的在于提供一种光伏组件资源化回收利用方法,对光伏组件逐步进行机械拆解、热解、物理分选、化学处理和熔融纤维化处理。其中,热解产生的烟气量少,且热解产生的热解气可作为加热的燃料得到利用,分选的玻璃碎片经熔融纤维化能获得高附加价值的玻璃纤维棉,灰渣经过一系列化学工序获得高品质硅粉原料和贵金属,实现了废光伏板全组分高值化回收利用。
2、为达到上述目的,本发明的技术方案为:
3、一种光伏组件资源化回收利用方法和系统,包括如下步骤:
4、s1:拆解光伏组件,得到光伏板以及能够直接回收利用的外围组件;
5、s2:将光伏板送入热解炉中在350-800℃的温度下进行热解,得到固体产物、热解油和热解气,其中的热解气被送入热解炉中作为燃料;
6、s3:对固体产物进行物理分选,分别得到焊锡带、玻璃碎片、电池板硅片和灰渣;
7、s4:将玻璃碎片送入内部温度为1100-1800℃的高温熔融炉中使玻璃碎片熔化成液态流体,熔融的液态流体通过离心机喷嘴喷出形成玻璃纤维棉;
8、s5:向灰渣中加入酸洗溶液,充分反应后得到浸出液和固体渣料,对浸出液进行还原得到银单质,固体渣料经过磷酸处理后得到硅粉。
9、本发明进一步设置为:步骤s1中,通过机械拆解的方式来拆解光伏组件,得到的外围组件包括铝框、电缆和接线盒,同时可以对光伏板进行破碎处理。
10、本发明进一步设置为:步骤s2中得到的热解气在送入热解炉前先经过碱洗净化处理以脱除热解气中的酸性气体,热解油可作为燃料送入热解炉中供热解炉使用。
11、本发明进一步设置为:在步骤s2中,控制热解炉内的物料温度为450-650℃,反应持续时间为30-45min。
12、本发明进一步设置为:步骤s3包括以下步骤:
13、s301:对固体产物进行分选,得到焊锡带和剩余固体;
14、s302:对剩余固体通过筛分的方式得到玻璃碎片和其他粉体;
15、s303:对其他粉体进行风选,得到电池板硅片和灰渣。
16、本发明进一步设置为:在步骤s4中使玻璃碎片熔融的过程中,向高温熔融炉中添加包括石英砂、石灰石和消泡剂的添加剂,且石英砂、石灰石和消泡剂的添加量与玻璃碎片的质量比为a:b:c:d;其中,在d的取值为100时,a与b的取值均为1-5,c的取值为0.1-0.3。
17、本发明进一步设置为:步骤s4中的离心机的转速为3000-4000转/分钟,离心持续时间为1-5分钟。
18、本发明进一步设置为:步骤s5中的酸洗溶液为硝酸或硫酸或双氧水或三者之间任意组合形成的混合溶液。
19、本发明进一步设置为:步骤s2中采用连续式回转热解炉全密封方式进行热解,整个炉膛采用惰性气体保护。
20、本发明还提供了一种光伏组件资源化回收利用系统,该系统根据上述任意一种方法对光伏组件进行回收利用。
21、综上所述,本发明实现的有益效果如下:
22、(1)采用热解的方式来分解光伏板中的eva胶膜、塑料等有机物组分,不仅去除了光伏板中的胶膜,防止其影响后续工序,还能够资源化回收热解油和热解气,避免了因焚烧产生大量烟气污染环境、增加处理成本的问题;同时还避免了传统煅烧方法回收的玻璃性能急剧下降只能降级使用的问题;
23、(2)采用热解方法获得的热解油和热解气均可回收利用,热解油可以作为单独的能源产品外销,也可以和热解气一块作为能源供热解炉使用,从而降低热解炉对外界能源的消耗;
24、(3)采用高温熔融制备玻璃纤维棉的技术,利用热解得到的固体产物中的玻璃碎片作为制备高附加价值的玻璃纤维棉的主要原料,不仅有效回收了玻璃碎片,且生产出的玻璃纤维棉产品具有优异的性能,可以广泛应用于建筑、汽车、航空航天等领域;
25、(4)对于整个光伏组件来说,通过机械拆解来回收铝框、电缆和接线盒;通过热解回收利用有机物组分生成的热解油和热解气;通过分选热解固体产物得到焊锡带和电池板硅片;通过对灰渣的酸洗提纯还原回收得到硅粉和贵金属银单质,玻璃碎片用于生产玻璃纤维棉,从而实现了废光伏组件的全组分高值化利用。
1.一种光伏组件资源化回收利用方法,其特征在于,包括如下步骤:
2.根据权利要求1所述的光伏组件资源化回收利用方法,其特征在于,步骤s1中,通过机械拆解的方式来拆解光伏组件,得到的外围组件包括铝框、电缆和接线盒,同时可以对光伏板进行破碎处理。
3.根据权利要求1所述的光伏组件资源化回收利用方法,其特征在于,步骤s2中得到的热解气在送入热解炉前先经过碱洗净化处理以脱除热解气中的酸性气体,热解油可作为燃料送入热解炉中供热解炉使用。
4.根据权利要求1所述的光伏组件资源化回收利用方法,其特征在于,在步骤s2中,控制热解炉内的物料温度为450-650℃,反应持续时间为30-45min。
5.根据权利要求1所述的光伏组件资源化回收利用方法,其特征在于,步骤s3包括以下步骤:
6.根据权利要求1所述的光伏组件资源化回收利用方法,其特征在于,在步骤s4中使玻璃碎片熔融的过程中,向高温熔融炉中添加包括石英砂、石灰石和消泡剂的添加剂,且石英砂、石灰石和消泡剂的添加量与玻璃碎片的质量比为a:b:c:d;其中,在d的取值为100时,a与b的取值均为1-5,c的取值为0.1-0.3。
7.根据权利要求1所述的光伏组件资源化回收利用方法,其特征在于,步骤s4中的离心机的转速为3000-4000转/分钟,离心持续时间为1-5分钟。
8.根据权利要求1所述的光伏组件资源化回收利用方法,其特征在于,步骤s5中的酸洗溶液为硝酸或硫酸或双氧水或三者之间任意组合形成的混合溶液。
9.根据权利要求1所述的光伏组件资源化回收利用方法,其特征在于,步骤s2中采用连续式回转热解炉全密封方式进行热解,整个炉膛采用惰性气体保护。
10.一种光伏组件资源化回收利用系统,其特征在于,根据如权利要求1-9任一项所述的方法对光伏组件进行回收利用。