利用废旧风机叶片、光伏组件制备重力储能质量块的方法技术

本发明专利技术公开了利用废旧风机叶片、光伏组件制备重力储能质量块的方法，包括以下步骤：（1）粉碎光伏组件，筛分出粒径为10~15mm的玻璃碎块；（2）将风机叶片通过机械处理后，采用风选、水重力分选分离杂物，得到粒径为15~25mm的玻璃纤维/碳纤维树脂复合材料；（3）玻璃碎块、玻璃纤维/碳纤维树脂复合材料、低碱水泥、增粘剂、水按比例投入强制式搅拌机充分搅拌45~60s；（4）分层注入质量块模型中，用平板振动器捣实；（5）在10℃以上养护14 h，脱模得到重力储能质量块；（6）铺设一层108胶水泥浆，养护2～3d，用细砂轮打磨上蜡。本发明专利技术资源化利用风机叶片、光伏组件的消纳能力大，减少固体废物。减少固体废物。减少固体废物。

【技术实现步骤摘要】
利用废旧风机叶片、光伏组件制备重力储能质量块的方法


[0001]本专利技术涉及重力储能
，具体涉及利用废旧风机叶片、光伏组件制备重力储能质量块的方法。

技术介绍

[0002]悬挂式重力储能技术作为众多储能技术中的一种，具有效率最高，储能损耗最小，使用寿命长的优点；其原理是以重力造成的势能来储存能源。当电力有多余的时候，牵引质量块吊至高处，使用电力的时候，再利用质量块下降的重力势能来驱动发电机发电。重力储能装的储能容量与质量块的质量密切相关，一个质量块的重量往往重达几十吨，如果利用传统水泥、沙石、钢筋等来制备质量块往往消耗巨大，从经济性上看，增加了重力储能装置的建造成本，从国家碳中和、碳达峰的政策上看，水泥、钢筋的大量使用不利于碳减排。
[0003]随着新能源行业的火热发展，光伏发电设备、风力发电设备的装机规模不断扩大，根据预测，自2020年开始，光伏组件的废弃量将大幅增加；2025 年将进入光伏组件报废的密集期；2030 年左右将达到光伏组件报废的高峰；截至2034 年，光伏组件的报废规模将达到60～70 GW。若退役晶体硅光伏组件直接掩埋则会对土壤环境造成极大破坏，因为晶体硅光伏组件中含有大量有毒、有害元素，譬如铅，其会渗透到土壤和地下水中，造成极端恶劣的影响，危害周边生态环境。目前，废旧光伏组件的回收方法主要有机械粉碎法、低温静电分离法、热切割发、空气燃烧法等；其中，机械粉碎法是回收成本较低，且玻璃的回收率很高，被认为是众多方法中比较容易操作的方法，但缺点是能够回收的材料有限，且回收的玻璃并未得到资源化利用，其中的重金属并不能完全回收。
[0004]另外，风力发电产生的废弃物也越来越多。我国2018年产生的风机叶片废弃物大约为5700 t，而到2022年预计将达到59000 t。大量废弃的风机叶片给环境带来了巨大压力，也造成了巨大的资源浪费。因此提前对风电行业废弃物资源化及无害化处置进行布局及技术储备至关重要。风电机组叶片为复合材料，主要由玻璃纤维、树脂及少量木材等组分构成，由于风机叶片的材料是不连续的粘合纤维，现有技术难以用一个连续、循环的模式对其进行回收。目前，风机叶片废弃物的主要回收技术分为机械回收法、热回收法、化学回收法；三种回收技术均有其各自的特点，其中机械回收法工艺简单，易于商业化，对环境影响较小。但是回收过程中，复合材料中的玻璃/ 碳纤维会受到一定的损伤，从而使获得的复合材料强度下降。
[0005]目前制备重力储能质量块通常采用传统的钢筋水泥结构，而伴随着质量块的上升、下降、摩擦等，会造成质量块的外部磨损，这就有可能导致沙石落入重力储能装置中，造成系统破坏。
[0006]因此，如何资源化利用废旧风机叶片、光伏组件来制备重力储能质量块，已成为目前亟需解决的难题。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的技术问题是提供利用废旧风机叶片、光伏组件制备重力储能质量块的方法，资源化利用废旧风机叶片、光伏组件的消纳能力大，从而大大减少了钢筋、水泥的用量，减少了固体废物，同时碳排放低，成本较低。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术采取如下技术方案：本专利技术的利用废旧风机叶片、光伏组件制备重力储能质量块的方法，其创新点在于包括以下步骤：（1）将废旧光伏组件的铝框和接线盒分解后，再利用粉碎机粉碎光伏组件剩余部分，筛分出粒径为10~15mm的玻璃碎块；（2）将废旧风机叶片通过机械切割、破碎、分选后，采用风选、水重力分选方式分离其杂物，得到粒径为15~25 mm单一的玻璃纤维/ 碳纤维树脂复合材料；（3）将得到的粒径为10~15 mm的玻璃碎块、粒径为15~25 mm单一的玻璃纤维/ 碳纤维树脂复合材料、以及低碱水泥、增粘剂、水按比例投入强制式搅拌机内，充分搅拌混合45~60s；（4）将上述步骤得到的混合物分层注入质量块模型中，并用平板振动器捣实，得到质量块坯体；（5）将上述步骤得到的质量块坯体在10℃以上养护14 h，脱模后得到重力储能质量块；（6）在重力储能质量块表面铺设一层108胶水泥浆，养护2～3d后，再用细砂轮打磨、上蜡。
[0009]优选的，在上述步骤（1）中，光伏组件中玻璃的重量占比为70%，铝框的重量占比为18%，并通过机械分离将废旧光伏组件的铝框和接线盒进行分解。
[0010]优选的，在上述步骤（1）中，粉碎机采用双刀片转子式粉碎机，并将拆解分离得到的玻璃板进行粉碎；粉碎后的玻璃通过筛分机进行筛分；筛分机采用双层滤网结构，且上层滤网的孔径为10~15mm，下层滤网的孔径为10mm；筛分出粒径大于15mm的玻璃碎块重新投入粉碎机进行粉碎，粒径小于10mm的玻璃碎块采用锤式粉碎机得到玻璃细料，用于制备水泥，粒径为10~15 mm的玻璃碎块用于制备重力储能质量块。
[0011]优选的，在上述步骤（2）中，得到单一的玻璃纤维/ 碳纤维树脂复合材料的具体流程为：（2.1）将废旧风机叶片清洗干燥后，采用纵横切割机将风机叶片切割为矩形块状白板材，矩形块状白板材的长度为1～2m，宽度为4cm～5cm，厚度≤4cm；（2.2）将得到的矩形块状白板材投入到破碎机中进行破碎；（2.3）将旋风分离器连接风机后对上述步骤得到的破碎物进行分离，吹出树脂粉末得到玻璃纤维/ 碳纤维树脂复合材料的复合物；（2.4）将复合物投入粉碎机中进行粉碎，并设置粉碎时间以及速率以确保得到15~25mm的混合粉碎物；（2.5）采用水重力分选方式分离出蒙皮、粉尘、树脂粉末，最终得到粒径为15~25 mm单一的玻璃纤维/ 碳纤维树脂复合材料。
[0012]优选的，在上述步骤（3）中，低碱水泥可采用低碱硫铝酸盐水泥、混合型低碱水泥或改性硅酸盐水泥。
[0013]优选的，在上述步骤（3）中，低碱水泥、粒径为10~15 mm的玻璃碎块以及水的混合比例为1：2.7~3.6：0.35~0.45，粒径为15~25 mm单一的玻璃纤维/ 碳纤维树脂复合材料的混合物体积掺率为3~4%，增粘剂的比例为低碱水泥的0.01~0.015。
[0014]优选的，在上述步骤（3）中，增粘剂可采用水溶性有机增粘剂羧甲基纤维素（CMC）。
[0015]优选的，在上述步骤（4）中，质量块模型的规格为长3~3.5 m、宽2~3 m、高1~1.2 m，且每次注入质量块模型的混合物的厚度均不超过30 mm。
[0016]优选的，在上述步骤（4）中，平板振动器的震动时间为10~15min或者在震动过程中混合物液面没有显著降低，以确保混合物捣实、制备出的质量块坯体密度均一。
[0017]优选的，在上述步骤（6）中，108胶水泥浆包括底层胶浆和面层胶浆，且底层胶浆由水泥、108胶以及水按照1：0.25：0.35的比例混合而成；面层胶浆由水泥、108胶以及水按照1：0.2：0.45的比例混合而成。
[0018]本专利技术的有益效果：（1）本专利技术资源化利用废旧风机叶片、光伏组件的消纳能力大，从而大大减少了钢筋、水泥的用量，减少了固体废物，同时碳排放低，成本较低；（2）本专利技术通过铺设一层108胶水泥浆，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.利用废旧风机叶片、光伏组件制备重力储能质量块的方法，其特征在于包括以下步骤：（1）将废旧光伏组件的铝框和接线盒分解后，再利用粉碎机粉碎光伏组件剩余部分，筛分出粒径为10~15mm的玻璃碎块；（2）将废旧风机叶片通过机械切割、破碎、分选后，采用风选、水重力分选方式分离其杂物，得到粒径为15~25 mm单一的玻璃纤维/ 碳纤维树脂复合材料；（3）将得到的粒径为10~15 mm的玻璃碎块、粒径为15~25 mm单一的玻璃纤维/ 碳纤维树脂复合材料、以及低碱水泥、增粘剂、水按比例投入强制式搅拌机内，充分搅拌混合45~60s；（4）将上述步骤得到的混合物分层注入质量块模型中，并用平板振动器捣实，得到质量块坯体；（5）将上述步骤得到的质量块坯体在10℃以上养护14 h，脱模后得到重力储能质量块；（6）在重力储能质量块表面铺设一层108胶水泥浆，养护2～3d后，再用细砂轮打磨、上蜡。2.根据权利要求1所述的利用废旧风机叶片、光伏组件制备重力储能质量块的方法，其特征在于：在上述步骤（1）中，光伏组件中玻璃的重量占比为70%，铝框的重量占比为18%，并通过机械分离将废旧光伏组件的铝框和接线盒进行分解。3.根据权利要求1所述的利用废旧风机叶片、光伏组件制备重力储能质量块的方法，其特征在于：在上述步骤（1）中，粉碎机采用双刀片转子式粉碎机，并将拆解分离得到的玻璃板进行粉碎；粉碎后的玻璃通过筛分机进行筛分；筛分机采用双层滤网结构，且上层滤网的孔径为10~15mm，下层滤网的孔径为10mm；筛分出粒径大于15mm的玻璃碎块重新投入粉碎机进行粉碎，粒径小于10mm的玻璃碎块采用锤式粉碎机得到玻璃细料，用于制备水泥，粒径为10~15 mm的玻璃碎块用于制备重力储能质量块。4.根据权利要求1所述的利用废旧风机叶片、光伏组件制备重力储能质量块的方法，其特征在于：在上述步骤（2）中，得到单一的玻璃纤维/ 碳纤维树脂复合材料的具体流程为：（2.1）将废旧风机叶片清洗干燥后，采用纵横切割机将风机叶片切割为矩形块状白板材，矩形块状白板材的长度为1～2m，宽度为4cm～5cm，厚度≤4cm；（2.2）将得到的矩形块状白板材投入...

【专利技术属性】
技术研发人员：严圣军，杨冠草，杨妍卉，陈尊，董雪，蒋丹，
申请(专利权)人：江苏天楹环保能源成套设备有限公司，
类型：发明
国别省市：