CN117086082A - 一种回收风机叶片的低温热转化装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种回收风机叶片的低温热转化装置及方法，属于风机叶片回收领域，该装置包括进料口、烟气出口、回转炉排、风箱、刮渣链板、纤维出口、加热管、排渣螺旋、检修炉门。所述进料口布置在炉顶左侧，烟气出口布置在炉顶右侧，进料口正对回转炉排左端，回转炉排上方布置加热管，回转炉排中间空隙布置风箱，回转炉排下方布置刮渣链板，刮渣链板右侧设有纤维出口，炉膛两侧设有检修炉门。本发明采用回转式的炉排设计，原料无需进行破碎，避免破碎过程纤维结构被破坏，同时采用加热管和风箱控制炉内温度，避免高温毁坏纤维，可实现风机叶片纤维的高质量回收。

Description

一种回收风机叶片的低温热转化装置及方法

技术领域

本发明属于风机叶片回收利用领域，具体涉及一种回收风机叶片的低温热转化装置及方法。

背景技术

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。

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。

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。

中国专利申请(202110574097.7、202110255177.6、202111549092.5和202110256548.2)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，然而对于纤维等无机组分的回收利用存在一定不足。具体表现为，首先这些装置及方法对于风机叶片进行了破碎，而破碎过程会破坏纤维结构，使其品质降低，很难重复用于风机叶片制造；其次对于纤维回收利用主要采用风选或者焚烧的方式进行回收利用，风选存在热解炭与纤维无法完全分离，焚烧存在温度过高，破坏纤维结构，使其品质下降。为此，有必要开发更高效的纤维回收装置及方法，以实现风机叶片纤维组分的高效利用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种回收风机叶片的低温热转化装置及方法。

该装置通过特殊设计的回转结构炉排结构，控制物料在炉内停留时间，辅之以炉内布置加热管和预热空气控制燃烧温度，确保风机叶片热解残渣中的残炭被燃烧殆尽而不破坏纤维结构。此外，本发明也提出本装置的使用方法，即主要通过控制回转炉排回转速度控制物料在炉内停留时间，通过控制加热管和预热空气温度实现燃烧温度，通过刮渣链板和排渣螺旋回收纤维，从而实现风机叶片纤维的高质量回收。

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：一种回收风机叶片的低温热转化装置，其中，包括进料口、烟气出口、纤维出口、排渣螺旋、检修炉门、加热管、回转炉排、风箱、刮渣链板；所述低温氧化装置为箱体结构，所述进料口布置于炉顶的左侧，所述烟气出口布置于炉顶的右侧，所述回转炉排布置于炉内的中心，所述进料口下方正对所述回转炉排左端，所述回转炉排上方布置有多组平行并列的所述加热管，所述回转炉排的回转空隙内布置有所述风箱，所述刮渣链板布置于所述回转炉排正下方，所述刮渣链板右侧设有所述纤维出口，所述纤维出口正下方连接所述排渣螺旋；所述回转炉排由互相搭接的链板组成，所述链板包括向下折弯搭接段、风孔和风帽挡板，所述风孔开口于所述链板中心偏右位置，为矩形，所述风帽挡板为L型折弯板，一边布置于所述风孔上方，完全覆盖所述风孔，另一边与所述链板主体焊接相连；所述风箱设置为箱体结构，包含出风口、折边、导流板和进风管，所述出风口为矩形，设置于风箱顶部，所述出风口边缘设置了与所述风箱四周侧壁相连的折边，所述出风口下方设有与箱体焊接的多块导流板，所述风箱侧壁设有多个平行并列的进风管。

优选地，前述一种回收风机叶片的低温热转化装置中，所述进料口侧壁延伸至炉内的端面高度低于加热管中心高度。

优选地，前述一种回收风机叶片的低温热转化装置中，所述加热管采用电加热，加热功率在0～5kW可调。

优选地，前述一种回收风机叶片的低温热转化装置中，所述折弯搭接段的折弯角度为30°～60°。

优选的，前述回转炉排包括由链轮驱动且回转运行的链条，所述链板固定至所述链条的外周面上且随该链条回转运行，所述折弯搭接段的长度与所述链板总长度之比为1:5～1:10。

优选地，前述一种回收风机叶片的低温热转化装置中，所述风箱折边的宽度为40～100mm。

优选地，前述一种回收风机叶片的低温热转化装置中，所述导流板的上端与所述风箱出风口的上端齐平，导流板的高度与风箱高度之比为1:5～1:2。

优选地，前述一种回收风机叶片的低温热转化装置中，所述进风管插入风箱内部，插入深度与风箱总宽度之比为1:6～1:2。

本发明实施例还提供一种回收风机叶片的低温热转化装置的使用方法，包括下列步骤：

步骤1、启动所述加热管，将炉膛预热至一定温度；

步骤2、启动所述回转炉排，将风机叶片热解残渣从所述低温氧化装置的进料口送入所述回转炉排左端，所述回转炉排带着热解残渣水平移动直至其从回转炉排右端落入纤维出口，控制回转速度，使热解残渣在炉内保持一定时间；

步骤3、启动所述风箱，向所述风箱进风管通入一定量的预热空气，控制所述加热管的加热功率，维持炉内温度为450～550℃；

步骤4、启动刮渣链板，将落入炉底的固体纤维刮入纤维出口，从所述纤维出口落下的纤维进入所述排渣螺旋，经所述排渣螺旋降温后排出。

优选地，前述的一种回收风机叶片的低温热转化装置的使用方法，所述步骤1的一定温度为400～600℃。

优选地，前述的一种回收风机叶片的低温热转化装置的使用方法，所述步骤2的一定时间为30～60min。

优选地，前述的一种回收风机叶片的低温热转化装置的使用方法，所述步骤3的预热空气温度为250～350℃。

优选地，前述的一种回收风机叶片的低温热转化装置的使用方法，所述步骤4的纤维为玻璃纤维、碳纤维或者两者的混合物。

本发明的有益效果为：

1、克服了常规燃烧装置需要进行物料破碎，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。

2、设计了回转式炉排结构，通过控制回转速度以达到控制物料炉内停留时间，确保物料的充分燃烧，操作简单。

3、通过在链板风孔上方布置风帽挡板，解决了传统炉排漏料严重，避免了风机叶片纤维落入风箱，装置稳定运行。

4、通过在链板底下布置风箱，风箱布置导流板进行均匀布风，既可实现稳定均匀布风，又可防止风箱局部风速过高，出风速度过快，吹飞物料。

5、通过加热管配合预热空气进行炉内温度控制，既可防止炉内温度过低热解炭燃烧不充分，又可壁面燃烧温度过高破坏纤维，进一步保障了回收的叶片纤维的品质。

附图说明

图1为低温氧化装置的结构示意图；

图2为回转炉排的链板结构示意图；

图3为低温氧化装置风箱的平面示意图；

图4为低温氧化装置风箱的立面示意图。

[主要元件符号说明]

1-进料口；2-烟气出口；3-纤维出口；4-排渣螺旋；5-检修炉门；6-加热管；7-回转炉排；8-风箱；9-刮渣螺旋；70-链板；71-折弯搭接段；72-风孔；73-风帽挡板；80-出风口；81-折边；82-导流板；83-进风管。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明针对现有的问题，提供一种回收风机叶片的低温热转化装置及方法，所述装置结构设计精巧，操作维护简单，自动化程度高，可实现风机叶片中玻璃纤维、碳纤维的高效回收。

为了实现上述技术方案，如图1所示，本发明的实施例提供了一种回收风机叶片的低温热转化装置，包括进料口1、烟气出口2、纤维出口3、排渣螺旋4、检修炉门5、加热管6、回转炉排7、风箱8和刮渣链板9；其中：

所述低温氧化装置为箱体结构，所述进料口1布置在炉膛顶部左上方，所述烟气出口2布置在炉膛顶部右上方，所述进料口1延伸至炉内，其右侧平行并列布置多根加热管6，所述进料口1下方正对着所述回转炉排7左端，所述回转炉排7布置于炉膛的中间，所述回转炉排7中间设有所述风箱8，所述回转炉排7下方接近炉底位置布置有所述刮渣链板9，所述刮渣链板9的右侧设有所述纤维出口3，所述纤维出口3下方连接所述排渣螺旋4，所述低温氧化装置左右两侧还设有所述检修炉门5。

利用本发明提供的上述低温热转化装置，可以将初步破碎的风机叶片热解残渣通过进料口1送入分解炉的炉膛内并落至回转炉排7上，并通过风箱8向回转炉排7的回转空隙内通入例如为空气的含氧气体，使得风机叶片低温氧化而产生叶片纤维，以便回收利用。通过这种设置，可以避免风机叶片的破碎过程，保护了纤维结构，回收纤维品质高。

通过加热管6配合预热空气进行炉内温度控制，既可防止炉内温度过低热解炭燃烧不充分，又可壁面燃烧温度过高破坏纤维结构，进一步保障了回收的叶片纤维的品质。

如图2进一步所示的回转炉排7的链板结构示意图，包括折弯搭接段71、风孔72和风帽挡板73，所述折弯搭接段71的折弯角度为45°，折弯长度为链板总长的七分之一，所述回转炉排7安装时，所述链板70的折弯搭接段71与非折弯段首尾搭接相连，组成最终的回转炉排，所述链板70中心偏右位置开有所述风孔72，为矩形，用于稳定进风；所述风孔72上方设有所述风帽挡板73，所述风帽挡板73为L型结构，一边与所述链板70本体焊接，另一边完全覆盖所述风孔72上方，防止物料从风孔72漏入风箱8。

在上述过程中，通过控制回转炉排7的运行速度，可以控制物料在炉膛内的停留时间，以保证物料的充分燃烧，操作简单。由于回转炉排7的用于承载物料的链板70设有风孔72，由风箱8通入的气体可被输送至链板70上方以与风机叶片发生反应。其中，风帽挡板73能够有效阻止回转炉排7上的叶片纤维掉落，以保证反应充分。如图3和图4所示的风箱结构平面图和立面图，包括出风口80、折边81、导流板82和进风管83，所述风箱8为箱体结构，所述出风口80设置于箱体上表面，所述出风口四周设有所述折边81，以避免气流从出风口向外侧逸散，所述折边81宽度设为50mm，所述风箱上部设有所述导流板82，所述导流板82与所述风箱8四周焊接相连，所述导流板82上端与所述出风口80齐平，所述导流板82高度为所述风箱高度的四分之一，所述风箱8侧壁设有所述多根平行并列的所述进风管83，所述进风管插入所述风箱内部三分之一处。

通过在风箱8的出风口80处设有折边81和导流板82，可以减少含氧气体在出风口80处的逸散，并从回转炉排7的下侧均匀布风，既可实现稳定均匀布风，又可防止风箱局部风速过高，出风速度过快，吹飞物料。

上述低温热转化装置的具体使用方法，包括如下步骤：

步骤1、启动所述加热管6，将炉膛预热至500℃；

步骤2、启动所述回转炉排7，将风机叶片热解残渣从所述低温氧化装置的进料口1送入所述回转炉排7左端，所述回转炉排7带着热解残渣水平移动直至其从回转炉排7右端落入纤维出口3，控制回转速度，使热解残渣在炉内保持40min；

步骤3、启动所述风箱8，向所述风箱进风管83通入温度为300℃的预热空气，控制所述加热管6的加热功率，维持炉内温度为500℃；

步骤4、启动刮渣链板9，将落入炉底的固体纤维刮入纤维出口3，从所述纤维出口3落下的纤维进入所述排渣螺旋4，经所述排渣螺旋4降温后排出。

在本发明的描述中，术语“中”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，不应理解为对本发明的限制；除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种回收风机叶片的低温热转化装置，其特征在于，包括：

分解炉，该分解炉具有炉膛以及连通至该炉膛的进料口(1)、烟气出口(2)和纤维出口(3)，该纤维出口(3)的出料端设有排渣螺旋(4)；

回转炉排(7)，所述回转炉排(7)布置于所述炉膛内，该回转炉排(7)接收并向所述纤维出口(3)方向输送由所述进料口(1)送入的风机叶片热解残渣，并将该风机叶片热解残渣氧化产生的叶片纤维输送至落入所述纤维出口(3)，所述回转炉排(7)包括互相搭接的多块链板(70)，所述链板(70)设有向下折弯搭接段(71)、风孔(72)和风帽挡板(73)，所述风孔(72)开设于所述链板(70)的中心偏右位置，所述风帽挡板(73)为L型折弯板并完全覆盖所述风孔(72)的上方；

多组加热管(6)，该多组加热管(6)延伸至所述炉膛的位于所述回转炉排(7)上方的位置并沿水平方向彼此间隔布置；

风箱(8)，该风箱(8)设置于所述回转炉排(7)的回转空隙内并具有上端设有出风口(80)的箱体结构，该箱体结构设有在所述出风口(80)位置处向内延伸的折边(81)和将所述出风口(80)分隔为多个导流通道的导流板(82)并在侧壁上连接有用于通入含氧气体的多个平行并列的进风管(83)；

刮渣链板(9)，该刮渣链板(9)布置于所述回转炉排(7)的下方，将落入所述炉膛底部的叶片纤维刮入所述纤维出口(3)。

2.根据权利要求1所述的回收风机叶片的低温热转化装置，其特征在于，所述进料口(1)的延伸至所述炉膛内的底端面高度低于所述加热管(6)的中心高度。

3.根据权利要求1所述的回收风机叶片的低温热转化装置，其特征在于，所述加热管(6)采用电加热，加热功率在0～5kW并可调。

4.根据权利要求1所述的回收风机叶片的低温热转化装置，其特征在于，所述回转炉排(7)包括由链轮驱动且回转运行的链条，所述链板(70)固定至所述链条的外周面上且随该链条回转运行，所述折弯搭接段(71)的长度与所述链板(70)总长度之比为1:5～1:10。

5.根据权利要求1所述的回收风机叶片的低温热转化装置，其特征在于，所述风箱折边(81)的向内延伸宽度为40～100mm。

6.根据权利要求1所述的回收风机叶片的低温热转化装置，其特征在于，所述导流板(82)的上端与所述风箱出风口(80)的上端齐平，且该导流板(82)的高度与所述风箱(8)高度之比为1:5～1:2。

7.根据权利要求1所述的回收风机叶片的低温热转化装置，其特征在于，所述进风管(83)插入所述风箱(8)内部，插入深度与风箱总宽度之比为1:6～1:2。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的回收风机叶片的低温热转化装置的使用方法，其特征在于，包括下列步骤：

步骤1、启动所述加热管(6)，将炉膛预热至一定温度；

步骤2、启动所述回转炉排(7)，将风机叶片热解残渣从所述低温氧化装置的进料口(1)送入所述回转炉排(7)左端，所述回转炉排(7)带着风机叶片热解残渣水平移动直至其从回转炉排(7)右端落入所述纤维出口(3)，控制回转速度，使风机叶片热解残渣在炉内保持一定时间；

步骤3、启动所述风箱(8)，向所述进风管(83)通入一定量的预热空气，控制所述加热管(6)的加热功率，维持炉内温度为450～550℃；

步骤4、启动刮渣链板(9)，将落入炉膛底部的叶片纤维刮入所述纤维出口(3)，从所述纤维出口(3)落下的叶片纤维进入所述排渣螺旋(4)，经所述排渣螺旋(4)降温后排出。

9.根据权利要求8所述的回收风机叶片的低温热转化装置的使用方法，其特征在于，所述步骤1的一定温度为400～600℃；

优选地，所述步骤2的一定时间为30～60min；

优先地，所述步骤3的预热空气温度为250～350℃。

10.根据权利要求8所述的回收风机叶片的低温热转化装置的使用方法，其特征在于，所述步骤4的叶片纤维为玻璃纤维、碳纤维或者两者的混合物。