一种从退役风机叶片中热解回收优质玻璃纤维的方法技术

本发明专利技术公开了一种从退役风机叶片中热解回收优质玻璃纤维的方法，包括以下步骤：将退役风机叶片机械切割，适当缩小原料尺寸；将叶片块材置于叶片回收反应器内进行热解和气化两个反应阶段：热解阶段，叶片块材在氮气气氛和恒定高温下进行反应，热解的同时加入活化剂，气化阶段保持温度不变，调整反应气氛，加入除炭剂；待反应结束，取出固体产物，即可得到洁净且力学性能良好的再生玻璃纤维。本发明专利技术将热解与气化技术耦合联用，利用活化剂与除炭剂，有效实现退役风机叶片热解后纤维表面热解炭的原位脱除，同时避免玻璃纤维在高温含氧环境下的性能退化，从而回收得到优质的再生玻璃纤维材料，实现风机叶片废弃物的资源化回收利用。用。用。

【技术实现步骤摘要】
一种从退役风机叶片中热解回收优质玻璃纤维的方法


[0001]本专利技术属于资源回收
，具体涉及一种从退役风机叶片中热解回收优质玻璃纤维的方法。

技术介绍

[0002]全球能源危机和环境污染，促使人们大力开发利用可再生能源。风能作为清洁可再生能源之一，已经成为世界各国新能源发展的重要方向。然而，风电机组的寿命有限，早期风力发电机已经陆续退役。同时，随着技术的不断改进升级，一些老旧风机也被更先进的风电机组替代。此外，由于暴露于室外环境中，风力发电机在运行过程中，也无法完全避免事故的发生，每年都有部分风力发电机非正常退役。风电机退役后，机组的大多数部件基本可回收，但由热固性复合材料制成的性质稳定、结构复杂的叶片的回收处置依然面临着严峻挑战。
[0003]目前，针对热固性复合材料的回收技术主要包括机械处理、热解处理和化学溶液处理。其中，热解技术最具发展潜力，可快速实现大量废弃物的减量化和无害化处理。然而，风力发电机的风轮叶片经热解处理后产生的固体产物中除玻璃纤维外还含有大量残余热解炭，为了除去这些热解炭通常需要进行进一步的处理。中国专利CN114656985A和CN114653729A均公开通过风力分选分离退役风机叶片热解产生的热解炭、纤维和其他杂质。但热解炭往往包覆在再生纤维表面，很难通过此类机械筛分的方法将其与纤维完全分离。中国专利CN113278438A公开了将退役风机叶片的热解产物置于微波烧结炉中在含氧气氛下烧结除碳。虽然高温含氧环境下的氧化处理可以完全去除包覆在玻璃纤维表面的热解炭，但高温氧化也会导致玻璃纤维表面产生结构缺陷，玻璃纤维的机械性能，尤其是力学强度将严重下降，无法再用于制造结构性部件。原始玻璃纤维制造工艺成熟、性能优异，而再生玻璃纤维回收过程复杂、回收成本高、品质低劣，因此难以占据有利市场。
[0004]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种从退役风机叶片中热解回收优质玻璃纤维的方法。
[0006]本专利技术的目的还在于提供一种上述方法获得的再生玻璃纤维。
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种从退役风机叶片中热解回收优质玻璃纤维的方法，包括以下步骤：
[0008](1)将退役风机叶片机械切割，适当缩小原料尺寸，得到叶片块材；
[0009](2)将步骤(1)得到的叶片块材置于叶片回收反应器内进行热解和气化两个反应阶段：
[0010]热解阶段，叶片块材在氮气气氛和恒定高温下进行反应，热解的同时加入活化剂；
[0011]气化阶段，保持反应器温度不变，加入除炭剂以调整反应气氛；
[0012](3)待反应结束，取出固体产物，得到含炭量低于0.5％且拉伸强度保留率在95％以上的优质再生玻璃纤维。
[0013]下面对各步骤进行详细说明。
[0014]步骤(1)
[0015]切割后叶片块材的尺寸可以为30～100cm
×
20～50cm
×
10～20cm。
[0016]步骤(2)
[0017]优选地，叶片回收反应器内的恒定高温为500～700℃，热解反应时间为30～40min。
[0018]优选地，热解阶段加入的活化剂为以磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、磷酸二氢钙、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钾中的一种为溶质制成的水溶液。
[0019]优选地，活化剂中溶质的浓度为4～6mol/L。
[0020]优选地，活化剂的用量与叶片块材的质量之比为1～2L/kg。
[0021]优选地，气化阶段加入的除炭剂为水蒸气、CO2或二者的混合气。
[0022]优选地，除炭剂的用量与叶片块材的质量之比为2～3L/kg。
[0023]优选地，气化反应时间为5～15min。
[0024]优选地，步骤(2)反应过程中产生的高热值气体经净化、燃烧后，可以为叶片回收反应器供热。
[0025]本专利技术采用特殊的一类活化剂，在叶片热解过程中H2PO4‑
/CO
32
‑
等含氧阴离子与K
+
/Na
+
/Ca
2+
等活泼金属离子共存时，可对叶片中有机树脂热解产生的热解炭前驱体表现出催化降解作用，使生成的热解炭被活化，热解炭的物理结构变得疏松多孔、比表面积增大，同时热解炭无定形程度更高、表面活性基团增加，最终使得热解炭的气化活性显著提升，利于气化阶段热解炭的脱除。
[0026]进一步地，本专利技术采用特殊的一类除炭剂，在气化阶段H2O或CO2能与活化后热解炭中的C发生反应，在避免直接氧化除炭对再生玻璃纤维拉伸强度造成不利影响的前提下，有效实现纤维表面残余热解炭的原位脱除。同时，此类反应还可协同生成CO，提升气体产物中CO的产率，有助于获得高热值产气进而为叶片回收反应器供热。
[0027]步骤(3)
[0028]将反应后的固体产物从叶片回收反应器中取出，冷却后即可得到优质再生玻璃纤维。
[0029]再生玻璃纤维的含炭量＜0.5％，再生玻璃纤维拉伸强度保留率在95％以上。
[0030]第二方面，本专利技术提供了一种上述方法获得的再生玻璃纤维；
[0031]所述再生玻璃纤维的含炭量＜0.5％，再生玻璃纤维拉伸强度保留率在95％以上。
[0032]与已有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0033]1、本专利技术提供了一种从退役风机叶片中热解回收优质玻璃纤维的方法，将热解技术与气化技术耦合联用，先通过无氧环境下的高温热解使风机叶片中的大部分高分子树脂材料充分裂解，并通过活化剂对玻璃纤维表面热解炭进行活化改性，使得热解炭的气化活性显著提升，利于气化阶段热解炭的脱除；进而在热解后的气化阶段，利用除炭剂的气化作用彻底除去惰性气氛下难以完全裂解脱除的剩余热解炭，最终回收清洁且性能保留良好的优质玻璃纤维。活化剂与除炭剂的加入可以有效实现退役风机叶片热解后纤维表面热解炭
的高效活化与原位脱除，避免了因高温氧化除碳而导致玻璃纤维表面产生裂纹、凹坑等缺陷，纤维强度得到很好的保留。并且，热解产生的热解气燃烧后的高温烟气可以给叶片回收反应器供热，实现能量的自给自足。
[0034]2、本专利技术提出的方法简单易行、能耗低、成本低，而且回收的优质再生玻璃纤维可与新鲜的原始玻璃纤维相媲美，经大规模推广应用后有望在多个领域代替原始玻璃纤维，真正实现退役风机叶片的高效资源化回收利用。
附图说明
[0035]图1为本专利技术一种实施方式的叶片回收反应器的结构示意图；
[0036]图2为图1中叶片回收反应器的剖面结构示意图。
[0037]数字标识：1
‑
叶片回收反应器内腔室；2
‑
叶片回收反应器外腔室；3
‑
氮气、活化剂以及除炭剂进口通道；4
‑
高热值产气出口通道；5
‑
高温烟气进口通道；6
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种从退役风机叶片中热解回收优质玻璃纤维的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将退役风机叶片机械切割，得到叶片块材；(2)将步骤(1)得到的叶片块材置于叶片回收反应器内进行热解和气化两个反应阶段：热解阶段，叶片块材在氮气气氛和恒定高温下进行反应，热解的同时加入活化剂；气化阶段，保持反应器温度不变，加入除炭剂以调整反应气氛；(3)待反应结束，取出固体产物，得到含炭量低于0.5％且拉伸强度保留率在95％以上的优质再生玻璃纤维。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述恒定高温为500～700℃，热解反应时间为30～40min。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述活化剂为以磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、磷酸二氢钙、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钾中的一种为溶质制成的水溶液。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述活化剂中溶质的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆强，徐明新，姬海雯，孟祥熙，邸锦毅，吴亚昌，张馨予，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：