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废旧复合纤维材料的回收利用问题
时间:2022-12-11 23:13 所属分类:科技论文 点击次数:
由于其优异的机械性能和轻质量,复合纤维材料是最理想的叶片材料。风力发电的叶片由根部的薄壳结构和根部组成.外壳.复合纤维材料约占总重量的90%。数据显示,2019年中国风机叶片行业复合纤维材料消耗量超过2万吨,有专家预测全球CFRP到2034年,风机叶片废弃物将达到22.5万吨以上。复合纤维材料由于化学性质复杂,难以回收。此外,玻璃纤维价值低,公众对此关注不高。然而,生产复合纤维材料产生的二氧化碳比钢铁等一般材料产生的二氧化碳多,能耗和成本高,一些国家开始征收垃圾填埋税,这意味着有必要以适当的方式回收废风机叶片。
一.废风机叶片市场规模
截至2021年底,我国风电并网装机容量已达3.28亿千瓦,居世界第一。据了解,风力发电叶片的产量将以每年两倍的速度增长。预计到2025年,复合材料固体废物将累计至19984吨;到2030年,风力发电复合材料产量将达到302880吨,固体废物排放量将达到71564吨。如果大量风扇叶片处理不当,不仅会严重制约风电产业的健康发展,还会对环境产生很大影响。自1958年玻璃钢团队首次开发玻璃钢以来,我国复合材料产业已经开始。经过60多年的发展,我国复合材料产量已跃居世界第一。如果风力发电叶片不能分解回收,将导致大量风能叶片“躺平”占用更多的土地,从而阻碍风业的健康发展,影响全国的能源结构和战略规划。
此外,用于风能发电的复合材料还包括风能叶片和舱盖。从资源综合利用的角度看,交联树脂稳定性高,玻璃纤维是硅氧烷无机矿物。这两种主要原料的生物降解困难,其价值较低。叶子上有轻木,PVC,PET泡沫,金属螺套。如环氧环氧。.聚氨酯等,使叶片再生更加复杂。风力发电叶片体积大,切割困难,运输困难。风场大多位于偏远地区,运输距离长,作业资源匮乏。该产品材料种类繁多,结构复杂,分解回收困难。目前,急需尽快建立风力发电设备叶片回收系统。
二.风机叶片回收再利用技术方案
(1)叶片回收处理方法
1.室外切割粉尘-室外清洁装置2。叶片重量要求吊装-设备自行搬运。3.处理复合方法-室外现场切割成片状运输。4.室内无尘切割-室内飓风三级除尘系统。5.自动包装生产线——复合材料可循环包装由复合材料制成。6.复合材料再利用入资产运营公司进行资产控制。7.复合材料再利用的价值——复合材料包装取代木制包装进行回收。
(二)完善退役叶片回收处置方法
一是政府有关部门征求生产企业.科研院所.环保组织的意见和建议,制定复合材料固体废物处理标准.复合材料固废处置企业主体评价标准.跨区域处置方法,有针对性地进行项目示范。二是鼓励其他行业积极参与技术推广和试验,通过多个领域的合作交流,为利用可再生资源的项目和公司提供一定的折扣。同时,对可再生产品提出了相应的规定,放宽了产品标准,限制了适当的应用环境,以满足不同的需求。
(3)风机叶片回收的主流方式
在风机叶片回收技术方面,与欧美等国家相比,我国仍处于起步阶段,回收技术和技术相对简单。目前,主流的方法包括物理回收方法.热回收法和化学回收法。
1.物理回收法
根据调查,风机的再生方式是切割风机叶片.破碎。然后用作填料。由于成本低、操作简单,是目前应用最广泛的风机叶片再生技术。
2.热回收法
由于复合材料中的树脂具有一定的热值,风机叶片复合材料可与燃煤等燃料混合燃烧,回收产生的热量可作为工业固体废物使用。也可与水泥原料混合,进入水泥窑焚烧。焚烧后的残渣用于制造水泥,水泥性能几乎没有影响。
3.化学回收法
化学回收是一种由催化剂或添加剂组成的溶剂分解聚合物中存在的化学交联键的方法。主要用于实验室环境,目前没有工业规模。在高温高压环境下,水和醇可以作为溶剂和反应物分解含有玻璃纤维的复合纤维,通过水解降解成较小的碎片。化学回收可分为溶剂解离法.电化学法.超/亚临界流体法。化学回收不仅可以回收纤维,还可以回收单体,回收的纤维质量更好。但这种方法相对危险,包括化学品的潜在危险.对环境和极端实验条件的危险。高温高压的反应条件也意味着对反应器的要求也很高,必须能够承受高温.高压.高腐蚀。
二.废风机叶片再利用前景
低碳.绿色.环保.节能是本世纪的主题,各国各组织都提出了新的要求。随着废风机叶片数量的急剧增加,传统的填埋焚烧处理已不能满足要求,寻求更好的回收方式十分迫切。复合纤维材料不仅用于风电行业,也用于航空.汽车和体育产业数量巨大,解决了废旧复合纤维材料的回收利用问题,制定了废旧复合纤维材料.实施相关标准体系是复合纤维材料行业的一个重要课题。废风机叶片主要包括玻璃纤维.碳纤维等复合纤维材料,探索回收废风机叶片复合纤维材料的高价值再利用技术,是一个值得关注的问题。废风机叶片的平方长度与风机叶轮捕获的风能与产生的电能成正比。为了提高发电效率,叶片的长度进一步增加,叶片材料的机械性能进一步提高。改变风机叶片的设计和材料可能会带来更大的可回收潜力
三.结语
不同的回收方法有不同的特点,处理废风机叶片的操作环境一般为高温.高压.与原材料相比,回收材料的高腐蚀性能大大降低,大面积商业应用难度大,高价值回收技术亟待研发。今后,一方面加强复合纤维材料回收技术研究,另一方面研究新材料,确保风机机械性能要求,方便回收利用。