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退役风机叶片的回收处置之法
风机叶片多采用玻纤复合材料制成,如果不经过新的工艺处理,自然降解难度大、周期长、占地广。目前,我国每年的叶片平均处理量在1000-2000吨之间,多采用填埋和焚烧的传统处理方式,不符合环保要求和固废资源化利用的大势。
国内外企业已开始探索风机叶片的回收处置之法:叶片经简单处理后用作园区景观、游乐设施、艺术作品、公共设施、公园座椅、绿地护栏等等重复利用法;通过热降解方法分离回收纤维、填料,而产生的气体、液体可做成轻质燃油;将废弃叶片粉碎成纤维状及粉末状,用于制作加强石膏建材、再生砖、再生底托、防裂水泥、再生路障、再生人孔盖等;当然打碎后的叶片也可用到水泥窑协同处置,替代水泥中砂砾、黏土等成分,既实现了循环利用,又减少了二氧化碳排放。
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一般来说,风机的设计使用寿命在20年左右,风机退役后,大多数机组的部件都是可回收的,其中包括基础、塔筒、齿轮箱和发电机。但是,目前使用较为广泛的风机叶片材料是由玻璃纤维增强的热固性树脂基复合材料加工而成,这一材料尽管抗压、耐用性能优异,但却不可回收利用,切割拆解工艺也十分复杂。
从普遍通用的风机回收工艺来看,虽然90%的风机材料能够实现回收利用,但剩下的部分却面临着工序复杂、不可回收的挑战。绝大多数风机叶片要么进入了垃圾填埋场,要么打碎后成为垃圾焚烧。在业内看来,这一处理方式并不符合风电作为清洁能源的初衷。
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中国风力发电机叶片行业产业链由上至下可依次分为上游原材料、 中游风力发电机叶片以及下游风力发电机整机环节。
中国风力发电机叶片行业产业链上游企业负责提供风力发电机叶片制造所需的原材料, 主要包括叶片基体材料使用的环氧树脂、 叶片增强材料使用的玻璃纤维及碳纤维等。
( 1) 环氧树脂环氧树脂又称人造树脂、 树脂胶, 是一种热固性塑料。 以环氧树脂作为基体材料、 纤维织物作为增强材料生产的复合材料是当前用于制造大型风力发电机叶片的主流材料。
( 2) 玻璃纤维玻璃纤维是以叶腊石等天然矿石为原料制成的无机非金属材料, 具有质轻、 强度高等特点, 是风力发电机叶片制造使用的复合材料中常用的增强材料。
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制造风机叶片的主要材料:
叶片是风力发电机组的重要构件。 它将风能传递给发电机的转子, 使之旋转切割磁力线而发电。 为确保在野外极其恶劣环境中长期不停、 安全地运行, 对叶片材料的要求是:
①密度小且具有佳的疲劳强度和力学性能, 能经受住恶劣条件和随机的负荷(如暴风等) 的考验, 确保安全运转 20 年以上;
②成本(说为分摊到每度电的成本) 低;
③叶片的弹性、 旋转时的惯性及其振动频率特性曲红都正常, 传递给整个发电系统的负荷稳定性好;
④耐腐蚀、 耐紫外线(UV) 照射和抗雷击性好;
⑤维护费用低。
可根据风机叶片的受力特点来设计强度与刚度风机叶片主要是纵向受力, 即气动弯曲和离心力, 气动弯曲载荷比离心力大得多, 由剪切与扭转产生的剪应力不大。 利用玻璃纤维受力为主的受力理论, 可将主要布置在叶片的纵向, 这样就可使叶片轻量化。
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